Учебное пособие по дисциплине «Энергосбережение в промышленных печах» для бакалавров направления 5310100 «Энергетика

1-4. ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ КОМБИНИРОВАНИЕ
Энерготехнологическое комбинирование заключается в правильном сочетании технологии и энергетики в одной энерготехнологической установке или агрегате.
Отбор пара на производство из теплофикационных турбин ТЭЦ представляет пример высокой тепловой экономичности при комбиниро­ванной выработке электроэнергии и технологического пара. Ниже рас­смотрен ряд примеров энерготехноло­гического комбинирования. В гл. 11 описано энерготехнологическое исполь­зование топлива с высоким выходом летучих веществ, когда из топлива путем полукоксования отгоняются смо­ла и другие ценные сырьевые продук­ты. В этом случае котельные агрегаты ТЭЦ могли бы работать на полукоксе. В этой же главе описана установка для сухого тушения раскаленного ка­менноугольного кокса, выдаваемого коксовой печью. Вырабатываемый котлом-утилизатором пар с давлением 40 бар и температурой 450°С исполь­зуется в турбинах ТЭЦ. Пар из котлов-утилизаторов используется в турбинах ТЭЦ. В системах испарительного охлаждения доменных, мартеновских и других печей также может получаться пар энергетических параметров.
Энерготехнологическое комбинирование позволяет по-новому решать организацию технологических процессов, увеличить их удельную производительность и единичные мощности. Примером такого решения может быть циклонная энерготехнологическая установка, изображен­ная на рис. 1-15. В этой установке в циклонной печи осуществляется тот или иной технологический процесс, требующий для своего осущест­вления высоких температур. Уходящие газы с очень высокой темпера­турой входят в камеру охлаждения, отдавая тепло на выработку пара экранным поверхностям нагрева котла и далее — его конвективным по­верхностям нагрева. В воздухоподогревателе подогревается воздух, по­ступающий в циклон. Циклонная печь в данном случае играет роль топки котельного агрегата, вырабатывающего пар для турбин ТЭЦ.

Рис. 1-15. Компоновка циклонной энерготехнологической установки.
1 — циклон; 2 — шлакосепаратор; 3 — камера охлаждения; 4 — фестон; 5 — паропе­регреватель; 6 — водяной экономайзер; 7 — воздухоподогреватель.


1-5. Варианты использования топлива в промышленных печах


Промышленные печи работают на природном газе, на искусственных горючих газах, на жидком топливе (мазуте), на пылевидном и твердом топливах. Современные доменные печи, как было указано, работают на каменноугольном коксе. В былое время они работали на древесном угле. На других видах твердого топлива доменные печи работать удо­влетворительно не могут. По своему принципу действия они являются; шахтными печами со слоевым сжиганием кокса, но в современных пе­чах для экономии дорогого кокса и для улучшения технологического процесса одновременно с коксом сжигается природный газ или мазут. Мартеновские сталеплавильные печи наиболее эффективно рабо­тают на мазуте, а также на природном или других высококалорийных газах. По своему устройству они не могут работать на кусковом твер­дом топливе. Следует отметить, что в США имеется опыт работы небольших мартеновских печей с пылеугольным отоплением, но из-за трудностей эксплуатации пылеугольное отопление мартеновских печей распространения не получило.
Из приведенных примеров видно, что есть печи, которые по своей' конструкции и по принципу действия могут работать только на опреде­ленных видах топлива. Как правило, если печь работает на мазуте, то она может рабо­тать и на высококалорийном газе. Печи для обжига строи­тельного кирпича, черепицы и другой керамики работают чаще всего на твердом топли­ве. В других случаях печи мо­гут хорошо работать на раз­ных топливах. В таких случаях вопрос выбора топлива опре­деляется технико-экономиче­скими соображениями или возможностями снабжения; топливом данного предприятия. Рассмотрим общие схемы-использования твердого топли­ва, представленные на рис. 1-16. По первой схеме природ­ное твердое топливо непосред­ственно используется в печи путем сжигания в слоевых топ­ках. Перед сжиганием оно под­вергается механической пере­работке или какой-либо другой подготовке, позволяющей увеличить степень использования его в печи: сушке, дроблению, грохочению и пр. Так, например, при использований - дров целесообразно организовать естественную сушку их в теплое вре­мя года, создав для этого необходимый запас дров, и снижать их влаж­ность с 50—55% (влажность свежесрубленной древесины) до 25—35%. Практика показала, что искусственная сушка дров является сложной, дорогостоящей, а поэтому нецелесообразной. В отдельных случаях, практикуется разделка древесины на щепу при помощи специальных машин (чиперов) с последующей искусственной сушкой щепы теплом дымовых газов, уходящих от печи.