59.3. Інтеграція теплової системи виробництва

магниевый скраб beletage

OB

Для вибору устаткування необхідно сформулювати принципиінтеграції теплового потенціалу аміаку після компримування. Сітковадіаграма існуючої системи технологічних потоків аміачного відділен-ня й потоків, доступних для інтеграції в системі теплопостачання вцей час, показана на рис. 59.2.

Тут ми бачимо відсутність будь якої інтеграції. Технологічні характе-ристики гарячих (гар.) та холодних (хол.) потоків, які зібрані в про-цесі обстеження підприємства, представлені у таблиці 59.1.

Назва потоку

Тип

TS,

°С

ТТ,

°С

G,

т/год

с,

кДж/кгК

г,кДж/кг

CP,кВт/К

ди,

кВт

Охолодженнягазоподібногоаміаку

гар.

114

28

6,22

3,25

-

5,615

482,91

Конденсаціяаміаку

гар.

28

28

6,22

-

1146

-

1980,03

Охолодженнярідкого аміаку

гар.

28

20

6,22

4,75

-

8,207

65,66

Вода на ХВО

хол.

18

35

24,0

4,19

-

27,933

474,87

За допомогою цих характеристик ми будуємо складові кривідля існуючого процесу і його теплової системи (рис. 59.3), на якихдобре видно необхідні утилітні навантаження для обстежуваної сис-теми технологічних потоків.

компресійного відділенню до інтеграції: 1 - гаряча складова крива;2 - холодна складова крива; QHmm = 475 кВт - гаряча утиліта;Qcmin = 2529 кВт - холодна утиліта

Аналіз складових кривих показує можливість інтеграції пото-ків котельної, зокрема, потоку води, яка відправляється на хімводоо-чистку (ХВО).

50

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і

\— і

11

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

У

! 2

 

 

 

 

 

/,

і ц

г

W

 

Qanin

 

——

 

 

0          500 <000 1500 2000 2500 3000 ДН, кВт

Т,"С

0

12510075

Рис. 59.4. До можливості інтеграції потоків котельної й аміачного відділення

Потужність, необхідну для цього потоку, цілком можна одер-жати від парів аміаку (рис. 59.4), але складові криві (рис. 59.3) пока-зують також наявність великої кількості низькопотенційної теплоти,що у цей час відводиться від системи водою, що охолоджує. Цю теп-лоту можна використати для інтеграції й комбінованого нагріванняразом з водою на хімводоочистку, а також і потоку для системи гаря-чого водопостачання всього підприємства.

Включимо новий потік у теплову інтеграцію та заповнимо но-ву таблицю з потоковими даними (табл. 59.2).

Таблиця 59.2. Дані для інтегрованої схеми без додаткової компресії

Назва потоку

Тип

TS,

°С

ТТ,

°С

G,т/ч

с,

кДж/кгК

г, кДж/кг

CP,кВт/К

дн,

кВт

1.1

Охолодженнягазоподібногоаміаку

гар.

114

28

6,22

3,250

-

5,615

482,91

1.2

Конденсаціяаміаку

гар.

28

28

6,22

-

1146

-

1980,0

1.3

Охолодженнярідкого аміаку

гар.

28

20

6,22

4,750

-

8,207

65,66

2

Вода на ХВО

хол.

18

35

24,0

4,190

-

27,933

474,87

3

Вода на вироб-ництво

хол.

18

70

4,53

4,190

-

5,270

274,00

Для інтеграції у системі теплообміну обрана мінімальна різни-ця температур між потоками ATmin, рівною 2°С. Таку різницю темпе-ратур між теплоносіями, що використовують цілком можна забезпе-чити на сучасних високоефективних компактних теплообмінних апа-ратах, наприклад, на пластинчастих теплообмінних апаратах.

Складові криві, побудовані для потокових даних з табл. 59.2 імінімальній різниці температур ATmin=2°C, показують можливість по-вного виключення гарячих утиліт з розглянутої системи потоків і мо-жливість додаткового підігріву мережної води. Усього в розглянутійсистемі для обраного ATmin можлива потужність теплової рекупераціїстановить величину ~ 0,75 МВт, з яких 0,47 МВт іде на підігрів водидля хімводоочистки, а 0,27 МВт для підігріву води в мережі.

Сіткова діаграма системи теплообміну, що задово-льняє складовим кривим після інтеграції (рис. 59.5), приведенана рис. 59.6.

Для досягнення енергетичних цілей, визначених складо-вими кривими, знадобиться п'ять рекуперативних теплообмін-них апаратів. Коротка характеристика теплообмінних апаратів,планованих до використання в технологічній схемі, що наве-дена на рис. 59.1, дана в таблиці 59.3.

Таблиця 59.3. Технічні дані теплообмінних апаратів для оцінкитеплообмінної системи без додаткового компримирування

Гарячий потік

Холодний потік

AT ■

Q, кВт

S, м2

т

А вх

т

А вих

т

Авх

т

Авих

Т1

1

28

20

2

18

26

2

224

10.22

Т2

1

114

28

2

26

35

2

251

17,28

ТЗ

1

114

28

3

26

70

2

53

8,68

T4

1

28

28

3

18

26

2

42

7,04

T5

1

114

28

3

26

70

2

179

21,60

 

Усього 64,82

Проводячи додатковий аналіз складових кривих для пропоно-ваної системи теплообмінників (рис. 59.5), ми бачимо, що локалізаціяпінча на гарячій температурі 28 °С - температурі конденсації аміаку,лімітує витрату теплоносія мереж, яку можна було б використати дляопалення й гарячого водопостачання. Якби нам удалося підняти тем-пературу конденсації, хоча б частини потоку аміаку, то можна було бзбільшити витрату теплоносія на потреби підприємства.

Збільшити температуру конденсації парів аміаку можна, якщопідвисити рівноважну температуру частини потоку, тобто при засто-суванні додаткового компримирування. У цьому випадку параметрипотоку при компримируванні можливо знайти за допомогою матема-тичного забезпечення, яке розроблено для інтеграції технологічнихпотоків в системах. Таким чином було розраховано, що для практич-ного забезпечення теплом та гарячою водою, тобто для нагріву води вмережі до температури 70 °С з витратою 20 т/год, необхідна додатковакомпресія 2,3 т/год газоподібного аміаку з 11 ат до 26 ат при темпера-турі конденсації 60 °С.

Застосування такого методу вирішення проблем з використан-ням теплових помп стає достатньо поширеною практикою. Напри-клад, вже у вісімдесятих роках у Швеції створено систему правовихмеханізмів, що регулюють і сприяють встановленню теплових помп.

Теплові помпи забезпечують 20 % загального тепла, що спо-живають у Швеції. Застосування теплових помп принесло конкретніекономічні та екологічні результати: щорічно заощаджується1200000 тон паливних масел (мазуту); встановлення теплових помпзменшило забруднення навколишнього середовища.

Таким чином, масштаби впровадження теплових помп, інтег-рованих у теплову мережу, можуть бути досить значними, рівень віт-чизняних і закордонних розробок дозволяє вже зараз здійснюватипромислову реалізацію цих проектів.