Вторичные энергоресурсы

Вода для полива растений должна иметь температуру 22-25 °С. Максимальный расход поливной воды составляет около 17 т/ч для площади 1 га в летнее время (июнь-август) для томатов. Для  охлаждения воды из контактного экономайзера до требуемой величины ее

Рис. 23.11. Комплексная схема  использования продуктов сгорания природного газа в тепличном хозяйстве: 1 — контактный экономайзер; 2 — бак-аккумулятор; 3 — теплица; 4 — дымосос; 5 — насос; 6 — расходомер; 7 — манометр; 8 — регулировочный вентиль.

следует разбавлять водопроводной. Если принять следующие данные: температура  воды из контактного экономайзера — 50 °С, температура водопроводной  воды — 15 °С, температура поливной воды — 25 °С, расход поливной воды — 17 т/ч, то для осуществления процесса полива с заданной температурой требуется  на 1 га 5 т/ч нагретой воды из контактного  экономайзера.

На основании агротехнических  норм потребность в чистой углекислоте  на 1 га теплиц составляет 100 м³/ч. Если принять среднее содержание С0₂ в продуктах сгорания, отводимых от котлоагрегатов, равным 6%, то общая потребность в дымовых газах для осуществления углекислотной подкормки на площади 1 га составит 1880 м³/ч, т. е. объем продуктов сгорания от котлоагрегатов оказывается достаточным для подкормки растений в помещениях блока теплиц.

На рис. 23.12 представлена модификация рассмотренной выше схемы, отличающаяся от нее наличием декарбонизаторной колонки, позволяющей  освободить нагретую в экономайзере воду от углекислого газа. Вода после  колонки, уже не обладающая коррозийной  активностью, может быть использована в системе теплоснабжения и для  других технологических нужд, причем подачу ее можно осуществлять по стальным трубопроводам. Проходящий через насадку  декарбонизаторной колонки воздух насыщается углекислым газом и подается в культивационные помещения  теплиц через систему углекислотной  подкормки.

Проведенные анализы состава  продуктов сгорания за котлами не обнаружили наличия СО, а содержание NO_x в объеме теплицы не превышало 5 мг/м³. Вместе с тем указанное обстоятельство не устраняет необходимости установки в культивационных помещениях газоанализаторов.

В некоторых случаях возможно появление в продуктах сгорания оксида углерода в количествах, превышающих  допустимые. Тогда необходима установка  в хвостовой части котлоагрегатов дожигатель-ных насадок, позволяющих  устранить содержание СО и бензапирена  в продуктах сгорания и существенно  уменьшить содержание оксидов азота  за счет снижения избытка воздуха  в топке. На промышленных предприятиях по разработкам авторов [78, 79] внедрены системы отопления теплиц за счет использования теплоты уходящих газов. Источником ВЭР на заводе являются две водогрейные и паровая  котельные.

Предложенные почвенные  теплицы имеют три системы  водяного обогрева: кровельный обогрев, надпочвенный и подпочвенный (рис.

Рис. 23.12. Комплексная схема  использования продуктов сгорания природного газа в тепличном хозяйстве  с применением декарбонизации воды: 1 — контактный экономайзер; 2 — бак-аккумулятор; 3 — теплица; 4 — дымосос; 5 — насос; б — расходомер; 7 — манометр; 8 — регулировочный вентиль; 9 — декарбонизаторная  колонка; 10 — вентилятор.

23.13). Система надпочвенного  обогрева (переносные и стационарные  трубопроводы) включает в себя  также боковой, торцевой и контурный  обогревы. Для систем бокового, кровельного,  торцевого и контурного обогрева  в качестве теплоносителя принята  вода с параметрами 95-70 °С, для  систем подпочвенного и надпочвенного  обогрева — 40-30 °С. Системы отопления  запроектированы с попутным движением  теплоносителя. 

Нагревательными приборами  для систем кровельного обогрева теплицы служат стеклянные трубы, для  систем бокового, торцевого и контурного обогрева — стальные гладкие трубы, а для систем надпочвенного и  подпочвенного обогрева — трубы  из полиэтилена низкой плотности.

Температура воздуха в  теплицах регулируется автоматически  с помощью узлов регулирования  с двухходовыми регулирующими клапанами, размещенными в соединительном коридоре, и клапанами пропорционального регулирования, установленными в котельной.

Вентиляция теплиц — естественная. Избыточная теплота от солнечной  радиации удаляется через открывающиеся  в кровле форточки. В целях борьбы с перегревом предусмотрено устройство систем испарительного охлаждения, можно  использовать и шторный теплозащитный  экран из нетканого полотна. Схема  использования теплоты уходящих газов от котельных приведена  на рис. 23.14. Продукты сгорания после  хвостовых поверхнос-

Рис. 23.14. Схема комплексного использования продуктов сгорания природного газа в тепличном хозяйстве.

тей водогрейных котлов 1 с температурой 170-180 °С подаются в  контактные экономайзеры 2 типа ЭК-БМ-1-2, где производится нагрев воды до температуры 50-55 °С. Нагретая вода после контактных экономайзеров поступает в промежуточную  емкость 3, а затем насосом 4 направляется в системы подпочвенного и  надпочвенного обогрева теплицы 5. Эта  же вода, содержащая углекислоту, используется для полива тепличных культур. Охлаждение воды до требуемой величины осуществляется разбавлением ее водопроводной. Продукты сгорания, охлажденные в контактных экономайзерах, удаляются дымососом 6 через дымовую трубу 7 в атмосферу. Продукты сгорания после паровых  котлов 8 с температурой 180-190 °С подаются в контактные экономайзеры 9 типа ЭК-БМ-1-2, где производится нагрев воды. Для  повышения температуры воды до 85-90 °С используется пар от продувки котлов. Пар подается в нижнюю часть контактного  экономайзера и раздается через  перфорированную трубу. Нагретая вода после контактных экономайзеров 9 поступает  в декарбонизаторную колонку 10, а  затем насосом 11 направляется в системы  кровельного, бокового, торцевого и  контурного обогревов теплицы 5. Продукты сгорания после контактных экономайзеров  и диоксид углерода после декарбонизаторной  колонки дымососом 12 через дымовую  трубу 13 удаляются в атмосферу.

Использование продуктов  сгорания из экономайзеров и диоксида углерода после декарбонизаторной  колонки для подкормки растений не предусматривается, так как расстояние от котельных до теплицы более 50 м. Комплексный подход к использованию  продуктов сгорания природного газа в тепличных хозяйствах позволяет  увеличить выход товарной продукции, обеспечить экономию природного газа и охрану воздушного бассейна за счет уменьшения вредных выбросов.

Повышение эффективности  использования теплоты продуктов  сгорания в котельных

До последнего времени  считалось, что котельные агрегаты имеют достаточно высокий и вполне приемлемый коэффициент полезного  действия (до 90 и более процентов). Но значительное повышение стоимости  топлива, а также стремление уменьшить  выбросы продуктов сгорания в  атмосферу заставляют искать новые  пути повышения эффективности работы котельных. На одном из предприятий  г. Калининграда предусматривалась  производственно-отопительная котельная  с тремя котлами ДЕ-16-14М. Парогенераторы должны работать на природном газе. Резервное топливо — мазут. Для  снижения температуры уходящих газов  проектировалась установка чугунных экономайзеров типа ЭП1-330. При работе экономайзеров температура продуктов  сгорания снижалась до 194 °С, что  нельзя считать достаточным. Для  более полного использования  теплоты предложена следующая схема (рис. 23.15) [80]. Природный газ сжигается  в парогенераторах 1, продукты сгорания поступают в экономайзеры 2, а  затем на первую ступень тепло-утилизатора 3, которая предназначена для нагрева  воды для калориферов дутьевой установки. Параметры нагреваемой в этой ступени воды — 95-70 °С. После первой ступени теплоутилизатора продукты направляются во вторую ступень 4, в  которой теплота продуктов сгорания применяется для нагрева исходной воды. Температура нагрева воды — 40 °С. Температура продуктов сгорания после теплоутилизатора — 58 °С. Из второй ступени теплоутилизатора продукты сгорания по газоходам 5 дымососом 6 направляются в дымовую трубу 7 и выбрасываются  в атмосферу.

Рис. 23.15. Комплексное использование  теплоты продуктов сгорания в  котельной.

Нагретая в первой ступени  теплоутилизатора вода по трубопроводам 8 поступает в калориферы дутьевых вентиляторов 9, где нагревают дутьевой воздух. Температура нагрева дутьевого  воздуха (при расчетной отопительной температуре наружного воздуха -18 °С) — 40 °С. Нагретый воздух дутьевым вентилятором 10 подается в парогенераторы. Обратная вода после калориферов насосом 11 по трубопроводам 12 возвращается в  первую ступень теплоутилизатора 3 для нагрева. Исходная вода из водоема  через специальные фильтры насосом 13 по трубопроводам 14 подается во вторую ступень теплоутилизатора 4, где  нагревается от +5 °С до +40 °С, и по трубопроводам 15 направляется на химводоочистку. Для работы на резервном топливе  или в случае ремонта теплоутилизатора предусмотрена байпасная линия 16. Тепловая схема и примененное  оборудование обеспечивают более полное по сравнению с первоначальным проектом использование вторичных энергетических ресурсов. В данной работе предусмотрена  утилизация теплоты уходящих газов  в период работы котлов на природном  газе. В результате температура дымовых  газов снижена до 96,8 °С, коэффициент  полезного действия агрегата повышен  с 90,2% до 97,5% (по низшей теплотворной способности  топлива).

В качестве утилизационного  оборудования применены теплоути-лизаторы с алюминиевым оребрением ТП16-ТК04. Часть потока дымовых газов после  экономайзера (примерно 70%) проходит через  теплоутилизатор, где охлаждается  до температуры 58 °С, т. е. ниже точки  росы. При этом происходит конденсация  части водяных паров, содержащихся в дымовых газах, влагосодержание  снижается.

Таким образом, использована не только теплота продуктов сгорания, но и теплота парообразования  водяных паров. Оставшаяся часть  дымовых газов (30%) поступает по перепускному каналу помимо теплоутилизатора. Такой  режим смешения потоков обеспечивает температуру продуктов сгорания на входе в дымовую трубу 98,8 °С, что гарантирует отсутствие образования  конденсата в последней. Конденсат, образовавшийся в теплоутилизаторах, отводится через гидрозатвор  в бак и затем поступает  в питательный деаэратор. При  работе котельной на мазуте все дымовые  газы пропускают помимо теплоутилизатора и заменяют фильтр на шибер в газоходе к теплоутилизатору. После перехода с мазута на газ утилизацию следует  осуществлять примерно через 5 дней. Указанный  промежуток времени необходим для  самоочистки поверхностей нагрева  котла и экономайзера от золовых  отложений. Как показано в работах  авторов [81, 82], возможно более глубокое охлаждение продуктов сгорания природного газа (до 40 °С) и значительное повышение  коэффициента полезного действия котло-агрегатов (на 8-12%). Одной из немногих не решенных до конца проблем при сооружении установок для глубокого охлаждения газов в действующих котельных  является обеспечение надежной и  долговечной работы наружных газоходов  и дымовых труб. Тот же вопрос, кстати, возникает при проектировании наружных газоходов для удаления продуктов сгорания влажных топлив, к которым, кроме торфа и бурых  углей, может быть отнесен и природный  газ. В холодное время года из уходящих газов возможно выделение влаги, в результате чего наблюдаются случаи промерзания и разрушения железобетонных и кирпичных газоходов и дымовых труб, а также интенсивной коррозии стальных. В последнее время предложены оригинальные схемы для защиты газоходов и дымовых труб путем подмешивания к газам горячего воздуха или подогрева охлаждаемых дымовых газов [83]. Все они связаны с увеличением капитальных затрат, что в общем не столь существенно, учитывая исключительную эффективность установок для глубокого охлаждения дымовых газов. В рассматриваемом в работе [81 ] случае срок окупаемости капитальных затрат — меньше года.

Все  это  позволит  не  только  правильно оценить  эффективность использования  тепловой  энергии потребителями, но и подобрать  наиболее  рациональную  схему  возвращения ВЭР  в  цикл  полезного  использования.

 

 

 

 

www.energosoft.info.ref_ver.html

www.studentbank.ru

Лекционная литература