Теплота промышленных сбросов. Оборотная вода

Перспективным направлением является использование техногенного вторичного тепла. К техногенному вторичному теплу можно отнести - нетехнологичиое тепло от производственных процессов, обратные трубопроводы пара перед конденсатосборниками, тепло обратных трубопроводов котельных, тепловых сетей, стоки промышленной и бытовой канализации предприятий, городская канализация, тепло отходящего воздуха от технологических процессов, тепло вытяжной вентиляции промышленных, общественных, жилых зданий.

Вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) называются тепловые отходы технологических производств промышленных предприятий, коммунальных, бытовых, жилых и других объектов. К категории ВЭР можно также отнести самоизливающиеся геотермальные воды; горячие минеральные источники, теплота которых не используется в бальнеологии; сжигаемый попутный газ при нефтедобыче; добываемая горячая нефть и др.

Вопросы экономии топлива путем использования ВЭР в последние годы превратились в актуальную проблему и являются общегосударственной задачей. Промышленные потребители используют в настоящее время свыше 60% всего добываемого топлива и около 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Коэффициент полезного использования энергии в технологических процессах остается все еще невысоким и составляет лишь 35-40%. Фактическая экономия топлива за счет теплоты ВЭР по отношению к возможной составляет 30-32%, в том числе в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности 40%, в черной металлургии - 40%, в химической - 25% [2.211.

Одним из эффективных направлений утилизации теплоты ВЭР являлось производство холода для предприятий, технологические процессы которых требовали его при различных температурах охлаждения. Следует отметить, что большинство предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности являются хладоемкими производствами и одновременно характеризуются наличием достаточно большого количества неиспользуемых ВЭР в виде пара, горячей воды, факельных сбросов, горячих газов и т.п.

Но, решая вопрос о рациональном и эффективном использовании ВЭР нельзя забывать о том, что наряду с получением холода могут быть осуществлены также процессы трансформации теплоты с низкотемпературного уровня па более высокий и наоборот.

Однако основными источниками теплоты для крупных ТНУ следует считать искусственные источники - тепловые отходы. Быстрый рост потребления энергоресурсов влечет за собой как истощение природных богатств, так и тепловые загрязнения биосферы. Промышленные предприятия потребляют огромное количество воды для охлаждения машин и рабочих тел в различных технологических процессах. Объем оборотной и повторно используемой в промышленности воды в нашей стране составляет около 60% используемой всей промышленностью воды. Эти «тепловые реки» имеют круглый год температуру 20-40 °С, практически не

позволяющую использовать теплоту непосредственно, и охлаждаются в градирнях или других испарительных охладителях, отдавая в атмосферу вместе с теплотой часть воды.

На каждом промышленном предприятии имеется оборотная сточная вода с температурой 30-40 °С, вода, которая просто сбрасывается па ландшафт. В то же время предприятие также расходует тепло и горячую воду. С помощью несложной реконструкции можно получить свой индивидуальный источник отопления и горячего водоснабжения, получая при этом еще и холодную воду, которую направляют на охлаждение аппаратов, не используя градирни.

Схема системы утилизации теплоты сточных вод с использованием теплового насоса

Рис. 2.8. Схема системы утилизации теплоты сточных вод с использованием теплового насоса

При замене градирен испарителями ТНУ степень охлаждения воды (перепада температуры) при сохранении ее расхода должна оставаться в среднем около 10 °С.

Концентрацию тепловых потоков в системах оборотного водоснабжения можно оцепить на примере одного из крупнейших автомобильных заводов. Общий объём оборотной воды составляет около 75 тыс. м3/ч, организован в водоблоках по 10-12 тыс. м3/ч. Вода поступает на охлаждение с температурой 30-40 °С круглогодично и охлаждается до 15-20 °С. В целом по заводу в атмосферу сбрасывается 1300 МВт теплоты.

Нефтеперерабатывающие и химические заводы также являются мощными источниками вторичных энергетических ресурсов, которые разделяются на три основные группы [2.23;2.25]:

  • 1) горючие (топливные) отходящие газы печей, непригодные для дальнейшей технологической переработки;
  • 2) тепловые ВЭР - физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических силовых установках;
  • 3) ВЭР избыточного давления (потенциальная энергия газов и жидкостей), которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования данных сред или выброса их в атмосферу.

Источники теплоты ВЭР можно использовать в аммиачных преобразователях теплоты (АПТ) и в теплонасосных установках. В теплонасосиых установках можно использовать низкотемпературную теплоту (20-60 °С), для АПТ - низко - и среднепотенциальное на уровне 80-160 °С, а также высокопотенциальное тепло (160-400 °С). Особенно актуальной задачей является утилизация теплоты, содержащейся в технологической воде.

Если ориентировочно принять, что в общем (по стране) объёме оборотного водоснабжения охлаждению подвергается только 75% воды, т.е. примерно 120 км3 в год и температурный перепад составляет 10 °С, то организованный сброс низкопотеициалыюй теплоты промышленностью составляет более 5 млрд ГДж в год. Вода, однократно потребляемая промышленными предприятиями (около 40% всего объёма), в конечном счете, канализируется в естественные водоемы. При современных требованиях к защите окружающей среды и промышленные, и коммунально-бытовые стоки перед сбросом в водоёмы должны проходить сложную систему очистки на водоочистных сооружениях или па станциях аэрации (в крупных городах). В Москве, например, несколько станций аэрации сбрасывают в Москву - реку более 5 млн м3/сут. очищенной воды температурой 16- 22 °С; вместе с водой поступает и тепловой поток в 3-4 млн кВт. Многие миллионы кубических метров воды сбрасываются в реки, заливы, водоемы вместе с теплотой, которую можно использовать в ТНУ и преобразовать низкопотенциальную теплоту в теплоту более высокой температуры, способную удовлетворить определённую часть потребностей и сократить расход топлива.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >