Теплоэнергетические системы промышленных предприятий, Курс лекций для специальности 140104 (стр. 5 )

Теплота, утилизированная в данной системе, может быть использована в технологических узлах t<150 °С, или в системах отопления и вентиляции, работающих в температурном режиме 130/70 °С, и пр.

Анализ выхода ВЭР ряда химических и нефтехимических производств показал, что 60 % ВЭР имеют температуру менее 70°С; 30 % ВЭР — 70—150°С; 10 % ВЭР — более 150°С.

Таким образом, объемы ВЭР температурой 40—70°С значительно превышают объемы ВЭР более высоких температур. Поэтому для исключения чрезмерных нагрузок на буферные теплообменники-подогреватели необходимо организовать перераспределение циркулирующего теплоносителя, т. е. часть рабочей среды отбирать от подогревающей ветви (t < 70 °С) и направлять ее на охлаждающую.

Теплота таких параметров в полной мере применения не находит. Повышение доли использования ВЭР может быть организовано за счет подключения к системе парокомпрессионных теплонасосных установок или АТТ, работающих в режиме теплового насоса для повышения температуры теплоносителя до 90—130 °С.

Теплота температурой 70—130 °С направляется непосредственно на нужды теплотехнологии и выработку холода различных параметров при помощи АТТ: для получения захоложенной воды температурой 5—10 °С (на АБХМ достаточно 70—90 °С) и выработки холода температурой 5...-40 °С (температура ВЭР должна быть 90—130°С).

Кроме того, температура утилизируемой теплоты 105—130 °С вполне достаточна для систем отопления и вентиляции промышленного предприятия.

Утилизируемые ВЭР температурой 130—150 °С, имеющие более «качественные» термодинамические характеристики, находят широкое применение в теплотехнологии и могут быть использованы для получения холода более низкой температуры -40 °С.

Основой централизованной утилизационной системы являются два контура (рис. 9.5), объединенных между собой промежуточной емкостью. В контурах обеспечивается непрерывный транспорт теплоты от источников к потребителям.

Первый контур служит для организации отвода теплоты дымовых газов трубчатых печей и парогазовой смеси после котлов-утилизаторов за счет нагрева циркулирующей в контуре воды от 90 до 150 °С.

Теплота от дымовых газов трубчатых печей отводится в котлах-утилизаторах на термосифонах (КУТТ) 7, установленных в боровах печей пяти малых систем, и змеевиках б, устанавливаемых в верхней части трубчатой печи шестой системы. Теплота от парогазовой смеси отводится в теплообменниках на термосифонах 8, устанавливаемых на линии парогазовой смеси перед скрубберами первой ступени.

Питательная вода подается в котлы-утилизаторы всех шести систем после сепаратора 1 температурой 120 °С.

Рис. 3.5. Утилизационная система в энерготехнологическом производстве изопрена

Горячая циркуляционная вода температурой 150 °С используется как источник образования пара вторичного вскипания. Для этого производится расширение потока в сепараторе 1 с образованием пара вторичного вскипания за счет снижения давления с 0,5 МПа в трубопроводе циркуляционной воды до 0,2 МПа в сепараторе 1. Образовавшийся пар вторичного вскипания отсасывается пароструйным компрессором, в котором используется энергия расширения пара с ТЭЦ от давления 1,3 МПа до технологического давления 0,45 МПа. Такое решение позволяет полезно использовать энергию расширения, теряемую при вынужденном дросселировании водяного пара.

После сепаратора 1 циркуляционная вода температурой 120 °С насосами подается на питание котлов-утилизаторов и в теплообменник 2, где осуществляется подогрев технологической воды с 90 до 110 °С.

На выходе из теплообменника 2 циркуляционная вода охлаждается в теплообменнике 4 от 100 до 90 °С и поступает в промежуточную емкость 5.

Подпитка первого контура осуществляется водой, последовательно подогреваемой от 20 до 90 °С в теплообменниках 15, 16, 17 за счет охлаждения сливаемого в химически загрязненную канализацию (ХЗК) конденсата контактного газа и охлаждения циркуляционной воды в теплообменнике 4.

Второй контур организуется для утилизации теплоты конденсата контактного газа, отводимого от скрубберов и конденсаторов систем дегидрирования. Циркуляционная вода второго контура температурой 40 °С подается в теплообменник 12, где подогревается до 73,5 °С за счет охлаждения конденсата контактного газа от 88 до 60 °С. В теплообменнике 12 осуществляется охлаждение конденсата контактного газа после скрубберов технологической системы. Конденсат контактного газа на выходе из скрубберов сначала поступает в емкость 10. Средняя температура воды в емкости 88 °С. Из емкости 10 конденсат контактного газа насосами прокачивается через теплообменник 12, где охлаждается до расчетной температуры, после чего распределяется по скрубберам последующих ступеней технологической системы. Излишек конденсата контактного газа после использования для подогрева подпиточной воды в теплообменнике 15 сбрасывается в ХЗК с температурой 37 °С.

Предлагаемая схема охлаждения скрубберов отличается от существующей схемы охлаждения конденсата контактного газа и позволяет сконцентрировать утилизационное оборудование в одном месте, что повышает надежность работы схемы и снизить потребление оборотной воды.

Циркуляционная вода температурой 73,5 °С подается в теплообменники 13 и 14, в которых подогревается соответственно до 90 и 80 °С за счет охлаждения конденсата контактного газа с температурой 104 °С. В 13 и 14 используется конденсат контактного газа после скрубберов 7, 15 и конденсатора 9. Конденсат контактного газа, отводимый из скрубберов, поступает в емкость 11, средняя температура воды в которой составляет 104 °С. Излишек конденсата контактного газа после подогрева подпиточной воды в теплообменниках 16 и 17 сбрасывается в ХЗК с температурой 37 °С.

После теплообменников 13 и 14 циркуляционная вода поступает в промежуточную емкость 5. Из емкости 5 циркуляционная вода с температурой 90 °С поступает в АБХМ За, в которой вырабатывается захоложенная вода с температурой 7°С, Работа АБХМ имеет свои сезонные особенности. По литературным данным, в режиме выработки холода АБХМ рекомендуется использовать в течение 6 «теплых» месяцев в году (с мая по октябрь). В остальные месяцы АБХМ может работать в режиме выработки теплоты. В рассматриваемой системе представляется целесообразным в зимнем режиме работы утилизационной системы использовать теплоту для подогрева воды на нужды отопления в теплообменнике 3б, а АБХМ законсервировать.

После АБХМ циркуляционная вода температурой 80 °С поступает в теплообменники 18 и 19, в которых охлаждается до 40 °С за счет подогрева технологической воды от 30 до 70 °С. Часть технологической воды температурой 70 °С используется на станции испарения сырья для его предварительного подогрева от 20 до 60 °С в подогревателе 20. Оставшаяся часть воды может быть использована в технологии после дополнительного подогрева до 130 °С в транссониках, а также для покрытия нагрузок отопления и горячего водоснабжения. Доохлаждение воды до 30 °С обеспечивается либо оборотной водой в теплообменниках либо воздухом в аппаратах воздушного захолаживания.

Дополнительная подпитка контуров осуществляется через подпиточную емкость 9 частью воды температурой 42 °С, поступающей с линии после теплообменников 15 и 16.

Обводные линии обеспечивают циркуляцию воды при выходе из строя любого элемента, подключенного к контурам, а также регулирование тепловой нагрузки по холоду и горячей воде в зависимости от потребностей предприятия. В случае прекращения циркуляции воды в замкнутых утилизационных контурах для обеспечения нормального протекания технологических процессов предусматривается подвод оборотной воды от градирни.

В качестве теплообменного оборудования циркуляционных контуров предлагается использовать модульные теплообменники на термосифонах и термосифонные котлы-утилизаторы.

Представленная утилизационная система позволяет решить целый ряд задач, направленных на повышение эффективности энергопотребления производства, поэтому энергетический эффект от ее внедрения включает:

-  экономию пара, поступающего от ТЭЦ, за счет замещения доли высококачественного теплоносителя паром вторичного вскипания;

-  снижение потребления электроэнергии при замене парокомпрессионных холодильных машин на АБХМ;

-  экономию тепловой энергии за счет снижения затрат на отопление, горячее водоснабжение и подогрев технологических потоков.

Помимо вышеперечисленных факторов прогнозируется улучшение экологических показателей безопасности работы промышленного объекта, связанных с уменьшением тепловых выбросов в атмосферу и некоторым снижением объемов загрязненных промышленных стоков.

3.3. Оценка эффективности принимаемых решений

Анализ эффективности использования тепловой энергии на стадии дегидрирования изоамиленов в изопрен позволил выявить значительные резервы экономии энергоресурсов, которые можно реализовать в рамках промышленного предприятия.

Анализ стадии дегидрирования изоамиленов с учетом реальных потребностей промышленного объединения в энергоносителях позволил выявить основные источники ВЭР, утилизация которых возможна. К ним, в первую очередь, относятся: отходящие дымовые газы трубчатых печей; теплота парогазовой смеси после котлов-утилизаторов; теплота конденсата контактного газа, циркулирующего в системе скрубберов.

В качестве основных потребителей теплоты ВЭР на производстве рассматриваются:

-  паропотребляющие элементы стадии дегидрирования изоамиленов;

-  элементы оборудования смежных стадий производства (выделения, разделения и очистки углеводородных продуктов) как потребители технологической и захоложенной воды;

-  системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения предприятия.

Проведенный анализ тепловой и термодинамической эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на стадии дегидрирования изоамиленов в изопрен показал, что наименьшие значения показателей эффективности ηт и ηе соответствуют высокотемпературным установкам — трубчатым печам. Эти установки являются основными потребителями природного топлива технологической системы и одновременно источником вторичной энергии для производства качественного энергоресурса — водяного пара. Таким образом, важной задачей является повышение эффективности использования природного топлива за счет повышения теплового и термодинамического КПД трубчатых печей, связанных с ними в единую систему элементов оборудования, а также производства дополнительных видов или объемов энергоресурсов.

На выходе из трубчатых печей систем дегидрирования изоамиленов в изопрен расчетная температура дымовых газов составляет tух = 376 °С. В реальных условиях эксплуатации высокотемпературного оборудования значение tух может возрастать до 450—500 °С.

Экономия топлива за счет подогрева воздуха, направляемого к горелкам, по отношению к расходу топлива при работе печей без воздухоподогревателя определяется

(3.3)

где Qнр — теплота сгорания используемого природного топлива, кДж/м3; hв — удельная энтальпия подогретого воздуха, кДж/м3; hух — удельная энтальпия уходящих из печи дымовых газов, кДж/м3.

Топливный эквивалент сэкономленной единицы тепловой энергии на подогрев воздуха

(3.4)

Здесь qух — тепловые потери с физической и химической теплотой уходящих газов при использовании в качестве ВЭР технологических потоков, содержащих горючие компоненты, %; η — степень рекуперации тепловой энергии, представляющая собой отношение энтальпии нагретого воздуха к энтальпии уходящих дымовых газов:

(3.5)

где vв, /hв — удельные объем и энтальпия воздуха; vух /hух — удельные объем и энтальпия уходящих дымовых газов.

Если принять, что теоретические объемы воздуха и дымовых газов при коэффициенте избытка воздуха а = 1 соответственно равны

v°в и v°ух, то действительные значения удельных объемов теплоносителей определяются

(3.6)

На рис. 3.6 показаны графики экономии топлива в зависимости от температур нагретого воздуха и уходящих газов из высокотемпературных установок стадии дегидрирования изоамиленов. Как видно из рисунка, коэффициент использования топлива при установке воздухоподогревателя возрастает на 5—9 %.

На практике действительная экономия топлива за счет организации подогрева воздуха значительно выше, так как этот процесс сопровождается улучшением условий сгорания топлива и повышением производительности печи. Для более точного определения экономии топлива можно использовать соотношение

(3.7)

где (1 - σ) — доля дымовых газов, проходящих через воздухоподогреватель; ᵩ — коэффициент тепловой эффективности воздухоподогревателя; z1, z2 — коэффициенты, учитывающие тепловые потери в окружающую среду в высокотемпературных процессах переработки углеводородного сырья. Здесь учитывается изменение условий теплопередачи за счет улучшения организации процесса горения в трубчатых печах.

Рис. 3.6. Экономия топлива при подогреве воздуха в трубчатых печах, где в качестве топлива используется природный газ или мазут

1 — tух = 200 °С; 2 — tух = 300 °С; 3 — tух = 400 °С; 4 — tух = 500 °С; коэффициент избытка воздуха α = 1,15

В ряде случаев повышение тепловых потерь с уходящими дымовыми газами связано с увеличением коэффициента избытка воздуха, направляемого на процесс горения в целях снижения температуры в рабочей зоне. Дестабилизация режима работы в трубчатых печах в сторону повышения температуры при термообработке углеводородного сырья приводит к росту интенсивности коксообразования на поверхностях теплообмена, ухудшению качества продукции и условий ведения технологических процессов, поэтому эффективное регулирование температуры топочных процессов высокотемпературных установок представляется важной задачей при организации энерготехнологической системы.

Организация рециркуляции дымовых газов позволяет поддерживать стабильную температуру в рабочей зоне, повысить температуру газовоздушной смеси, улучшить условия ведения топочных процессов, обеспечить снижение температуры топочных газов с наименьшими потерями тепловой энергии. В блоке, объединяющем трубчатую печь и котел-утилизатор, рециркуляция дымовых газов позволит более эффективно производить регулировку температуры пара при изменении тепловых нагрузок в широком диапазоне характеристик.

Экономия топлива при организации обратной рециркуляции дымовых газов достигается за счет снижения коэффициента избытка параметров и соответствующего уменьшения тепловых потерь с дымовыми газами:

(3.8)

где В0 — расход топлива на технологические процессы в трубчатой печи без рециркуляции дымовых газов, м3; vв. р — расход холодного воздуха, направляемого на регулирование температуры топочных газов, м3/м3; с'в. р — теплоемкость воздуха, определенная при температуре уходящих газов.

Теплоэнергетическая система обеспечивает потребителей паром от 0,4 до 1,3 МПа. Поэтому важной задачей производства и потребления энергоносителей за счет ВЭР теплотехнологии является выбор параметров пара, вырабатываемого котлами-утилизаторами. При фиксированном расходе дымовых газов Vд. г и температуре питательной воды на входе в котел (или зону испарения котла) выработка пара определяется

(3.9)

где hп — энтальпия пара, кДж/кг; hп. в — энтальпия питательной воды, кДж/кг; t’д. г — температура дымовых газов на входе в котел-утилизатор, °С.

На рис. 3.7 изображена графическая зависимость парообразования в КУ от давления вырабатываемого пара в диапазоне 0,4— 1,3 МПа. Разброс значений Dп превышает 30 %.

Изменения показателей теплового и термодинамического анализа блока за счет организации воздухоподогрева и рециркуляции дымовых газов в трубчатых печах стадии дегидрирования изоамиленов в изопрен при производстве изопрена приведены в табл. 3.1 и 3.2.

Рис. 3.7. Зависимость паропроизводительности котла-утилизатора от давления вырабатываемого пара

Результаты анализа термодинамической эффективности принимаемых решений представлены в табл. 3.3 и 3.4. Тепловая и эксергетическая диаграммы термодинамического анализа синтезируемой утилизационной системы показаны на рис. 3.8.

Изменение показателей теплового баланса блока 2 с учетом организации воздухоподогрева и рециркуляции дымовых газов

Таблица 3.1

Номер потока на входе в элемент — номер потока на выходе из элемента	Теплота потока на входе в элемент, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Теплота потока на выходе из элемента, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Изменение теплоты потока в элементе, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Потери теплоты в элементе, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Тепловой КПД, %
Перегрев изоамиленовой фракции и водяного пара в трубчатой печи 4
12, 15, Qнр – 16	3103,04	241,7	2861,34
13—18 11—19 14—17	132,71 205,68 4275,44	414,21 348,29 6602,17	281,5 142,61 2326,73	110,57	78,67

Изменение показателей эксергетического баланса блока с учетом организации воздухоподогрева и рециркуляции дымовых газов

Таблица 3.2

Номер потока на входе в элемент — номер потока на выходе из элемента	Эксергия потока на входе в элемент, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Эксергия потока на выходе из элемента, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Изменение эксергии потока в элементе, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Потери эксергии в элементе, кВт • ч/т изоамиленовой фракции	Эксергети- ческий КПД, %
Перегрев изоамиленовой фракции и водяного пара в трубчатой печи 4
12, 15, Qнр – 16	3188,19	157,4	3030,79
13—18 11—19 14—17	22,08 22,92 1378,38	187,3 57,17 2501,8	165,22 34,25 1123,42	1515,26	39,8

Потери эксергии в утилизационной системе составляюткВт, потери теплоты — 6198 кВт, общий эксергетический КПД утилизационной системы — 78,45 %, общий тепловой КПД — 97,53 %.

Для определения КПИ утилизационной системы используют следующие соотношения:

тепловой КПИ

(3.10)

Результаты балансового расчета по элементам утилизационной системы

Таблица 3.3

Элемент утилизационной системы	Переданное количество теплоты, кВт	Воспринятая теплота, кВт	Потери теплоты, кВт	Переданная эк-сергия, кВт	Воспринятая эксергия, кВт	Потери эксергии, кВт	Тепловой КПД, %	Эксергетический КПД, %
12	44486	43596	890	9467	7471	1996	98	78,9
14	15719	15405	314	3957	3548	409	98	89,7
13	6203	6079	124	1626	1400	226	98	86,1
15	1905	1867	38	286	190	96	98	66,4
16	1593	1561	32	219	158	61	98	72,1
17	3675	3602	73	705	612	93	98	86,8
6	4191	3772	419	2418	1146	1272	90	47,4
7	13084	11 775	1309	7022	3579	3443	90	51
8	11215	10093	1122	4417	3068	1349	90	69,5
1	65374	65291	83	13272	12954	318	99,9	97,6
2	5546	5436	110	1592	1457	136	98	91,5
4	2774	2719	55	715	618	97	98	86,4
20	1341	1315	26	206	155	51	98,1	75,2
19	49886	48887	999	8939	7515	1424	98	84,1
18	1375	1348	27	246	207	39	98	84,1
3а	22045	21 468	577	3352	1766	1586	97,4	52,7
Итого	250412	244215	6198	58439	45844	12595	97,53	78,45

Баланс теплоты и эксергии в утилизационной системе по внешним потокам

Таблица 3.4

Поток	Подведенная теплота, кВт	Подведенная эксергия, кВт	Поток	Отведенная теплота, кВт	Отведенная эксергия, кВт
Дымовые газы в элемент 6	12572	5144	Дымовые газы из элемента 6	8381	2726
Дымовые газы в элемент 7	23551	9636	Дымовые газы из элемента 7	10467	2614
Парогазовая смесь в элемент 8		37271	Парогазовая смесь из элемента 8	130858	32854
Конденсат контактного газа в элемент 13	46082	7038	Конденсат контактного газа из элемента 13	39879	5412
Конденсат контактного газа в элемент 14	68 116	10402	Конденсат контактного газа из элемента 14	42596	5239
Вода в элемент 2	24464	3320	Конденсат контактного газа из элемента 15	3064	191
Оборотная вода в элемент За	47709	1667	Конденсат контактного газа из элемента 16	4533	282
Изоамиленовая фракция в элемент 20	597	24	Вода из элемента 2	29900	4776
Вода в элемент 19	36666	1878	Оборотная вода из элемента За	69 177	3433
Питательная вода циркуляционной системы	3116	109	Изоамиленовая фракция из элемента 20	1912	179
Паровой конденсат со станции испарения	1273	258	Питательная вода для КУ	15800	2703
Конденсат контактного газа в элемент 12	139812	18623	Вторичный пар	16208	4555
Захоложенная вода в элементе За	22 152	473	Вода из элемента 19	85553	9393
—	—	—	Конденсат контактного газа из элемента 12	90357	8679
—	—	—	Захоложенная вода из элемента За	12922	163
—	—	—	Подпиточная вода после элементов 16 и 75	377	48
Итого		95843	Итого		83248
Тепловой КПД, %	99		99
Эксергетический КПД, %			87

Эксергетический КПИ

(3.11)

Здесь ΔQiпол и ΔЕiпол — полезное, в соответствии с назначением системы, изменение теплоты и эксергии потока в i-м элементе схемы, кВт; ΔQiпод и ΔЕiпод — убыль теплоты и эксергии греющего потока в i-м элементе схемы; ΔQsпол и ΔЕsпол — теплота и эксергия потока 5, появившегося в результате реализации энергосберегающего мероприятия (например, теплота и эксергия потока пара вторичного вскипания).

Рис. 3.8. диаграммы потоков теплоты (а) и эксергии (б) утилизационной системы

Необходимо отметить, что изменения теплоты и эксергии потоков в элементах схемы не включаются как в полезный эффект, так и в затраты, если элементы, в которых происходит изменение, являются промежуточными звеньями между элементами—источниками ВЭР и элементами—потребителями. Промежуточные звенья в данном случае считаются дополнительными «сопротивлениями». Это не относится к элементам утилизационной системы, изменяющим значения количества теплоты и эксергии потоков, направляемых непосредственно на технологию или непосредственно в системы отопления и горячего водоснабжения. Например, на рис. 3.5 промежуточными являются все элементы, кроме 1, 2, За, 20.

Коэффициент полезного использования эксергии (табл. 3.5) в утилизационной системе составляет 35%, коэффициент полезного использования эксергии — 59%. Это связано с тем, что не учитывалось полезное использование теплоты и эксергии потока воды температурой 70 °С после теплообменника 19. В действительности КПИ утилизационной системы будут значительно выше, так как на производстве всегда имеются нагрузки для предварительного подогрева технологических потоков, горячее водоснабжение и отопление.

В результате проведения предлагаемых энергосберегающих мероприятий, главной целью которых было улучшить использование ВЭР, тепловой коэффициент полезного действия стадии дегидрирования изоамиленов увеличился на 1,19 % и составил 93,34 %. Эксергетический коэффициент полезного действия увеличился на 7,31 % и составил 56,17 %.

Результаты расчета КПП утилизационной системы по ее назначению

Таблица 3.5

Элемент или поток	Переданное количество теплоты, кВт	Полезно используемая теплота, кВт	Переданная эксергия, кВт	Полезно используемая эксергия, кВт
Теплообменник 12	44486	—	9467	_
Теплообменник 14	15719	__	3957
Теплообменник 13	6203	—	1626
Теплообменник 15	1905	—	286	__
Теплообменник 16	1593	—	219	—
Теплообменник 17	3675	—	705
КУТТ6	4191	—	2418
КУТТ7	13084	__	7022
Теплообменник 8	11215	—	4417
Вторичный пар	—	16208	__	4555
Питательная вода для КУ	—	15800	__	2703
Теплообменник 2	—	5436	__	1457
Теплообменник 4	—	—	__	__
Теплообменник 20	—	1315	__	155
Теплообменник 19	__	—	__	—
Теплообменник 18	__	—	—	—
АБХМ За	—	21468	__	1766
Итого	102071	60228	30117	10636
Тепловой КПИ, %		59
Эксергетический КПИ, %	35

Результаты перерасчета теплового и эксергетического КПД балансовой теплотехнологической системы (БТТС) с учетом включения в нее утилизационной системы приведены в табл. 3.6.

При оценке эффективности включения утилизационной системы в БТТС на стадии дегидрирования изоамиленов были получены следующие результаты. Коэффициент полезного использования теплоты увеличился на 14 % и составил 85,6 %. Эксергетический коэффициент полезного использования увеличился на 7,26 % и составил 49,22 %. Результаты перерасчета теплового и эксергетического КПИ БТТС приведены в табл. 3.7.

Исходя из допущения о неизменности номенклатуры выпускаемой технологической продукции, состава и режимов работы основного технологического оборудования, сравнение вариантов организации утилизационных систем по (3.3)—(3.6) и (3.9) производят с учетом объемов выпускаемой энергетической продукции.

Энергетической продукцией существующей в настоящее время теплотехнологии дегидрирования углеводородов являются:

водяной перегретый пар давлением 0,6 МПа, температурой 170 °С, вырабатываемый в котлах-утилизаторах высокотемпературных установок;

горячая вода температурой 95—100 °С, производимая в процессе охлаждения контактного газа реакции дегидрирования, выделения и очистки парового конденсата в скрубберах и емкостях;

горючий абгаз, используемый на топливные нужды.

Таким образом, в системе утилизации теплоты (см. рис. 3.5) предполагается выработка дополнительной энергетической продукции:

водяного пара давлением 0,45 МПа, получаемого за счет расширения конденсата повышенного давления и последующей компрессии в струйных аппаратах;

горячей воды температурой до 102 °С;

охлажденной воды температурой 7 °С, производимой в холодильных установках абсорбционного типа.

Реализация предлагаемых мероприятий КПД позволит достичь роста относительного КПД теплопотребления на рассматриваемой стадии (3.10) от η|0 = 74 % до ηк = 82 %.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что в результате включения предлагаемой утилизационной системы в БТТС дегидрирования изоамиленов в изопрен достигается значительный эффект экономии энергоресурсов.

Результаты перерасчета КПД БТТС

Таблица 3.6

Элемент	Переданное количество теплоты, кВт	Воспринятая теплота, кВт	Потери теплоты, кВт	Переданная эксергия, кВт	Воспринятая эксергия, кВт	Потери эксергии, кВт
Утилизационная система	250412	244215	6197	58439	45844	12595
При подготовке сырья и топлива	4823	4730	93	1698	920	778
Трубчатая печь	118921		7233	135821	58491	77330
Реакторы	9596	0	9596	11 188	—	11 188
Котлы-утилизаторы	71 562	69439	2122	44557	24790	19767
Скрубберы	132719	125558	7160	40007	30000	10007
Конденсаторы	50511	47986	2525	14431	11 910	2521
Итого		603617	34927
Тепловой КПД, %	94,53
Эксергетический	56,17
КПД, %

Результаты перерасчета КПИ БТТС при включении утилизационной системы

Таблица 3.7

Элемент	Переданное количество теплоты, кВт	Воспри­нятая теплота, кВт	Потери теплоты, кВт	Переданная эксергия, кВт	Воспри­нятая эксергия, кВт	Потери эксергии, кВт
Утилизационная система	102071	60228	41 843	30 117	10636	19481
При подготовке сырья и топлива	4823	4730	93	1698	920	778
Трубчатая печь	118921		7233		58491	77330
Реакторы	9596	—	9596	11 188	—	11 188
Котлы-утилизаторы	71 562	69439	2122	44557	24790	19767
Скрубберы	132719	125558	7160	40007	30000	10007
Конденсаторы	50511	47986	2525	14431	11 910	2521
Итого		419630	70573	277819	136746
Тепловой КПИ, % Эксергетический КПИ, %	85,6 49,22

Контрольные вопросы и задания к теме 3.

1. Перечислите достоинства и недостатки гравитационных теплообменников с термосифонными тепловыми элементами.

2. По каким критериям подбирается теплоноситель для заполнения термосифонов?

3. От чего зависит эффективность работы гравитационного теплообменника?

4. Поясните принцип работы утилизационной системы тепло - и хладоснабжения, представленной на рис. 3.5.

5. Какие условия влияют на выбор режимов работы и конфигураций централизованных утилизационных систем тепло - и хладоснабжения промышленных предприятий?

6. Как определяется экономия топлива при организации подогрева воздуха, направляемого к горелкам технологической высокотемпературной установки? Каким образом на достигаемую экономию может повлиять рециркуляция продуктов сгорания?

7. Проведите сравнительный анализ показателей тепловой и термодинамической эффективности теплотехнологии дегидрирования изоамиленов в изопрен с учетом организации централизованной утилизационной системы и без нее. Сформулируйте выводы.

8. Какие дополнительные виды энергетической продукции позволяет вырабатывать утилизационная система тепло - и хладоснабжения, представленная на рис. 3.5?