Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР)

Содержание:
стр
Общая информация
Горючие ВЭР
1. Топки сжигания биомассы
2. Утилизация измельченных отходов шин с использованием агрегата парового пиролиза АПШ-500
Тепловые ВЭР
1. Абсорбционные тепловые насосы
2. Котлы-утилизаторы
3. Комплексное решение задачи экономии потребления газа на нужды теплоснабжения (горячего водоснабжения)

Общая информация

В силу недостаточности собственных источников  энергии, особое значение придается эффективному использованию имеющихся энергоресурсов.

Основными направлениями в сфере энергосбережения являются надзор за эффективным использованием ТЭР, осуществление пользователями мер по экономии ТЭР, реализация норм расхода котельно-печного топлива, электрической и тепловой энергии.

Общие энергетические отходы – это энергетический потенциал всех материальных потоков на выходе из технологического агрегата (установки, аппарата) и все потери энергии в агрегате.

Общие энергетические отходы подразделяются на три потока:
1)    неизбежные потери энергии в технологическом агрегате;
2)    энергетические отходы внутреннего использования – энергетические отходы, которые возвращаются обратно в технологический агрегат за счет регенерации и рециркуляции;
3)    энергетические отходы внешнего использования – энергетические отходы, представляющие собой вторичные энергетические ресурсы.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – это энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе.

Необходимость использования ВЭР объясняется тем, что коэффициент полезного использования (КПИ) энергоресурсов – главный показатель эффективности производства – не достигает 40%, что свидетельствует о существовании больших ресурсов экономики. Утилизация ВЭР позволяет получить большую экономию топлива и существенно снизить капитальные затраты на создание соответствующих энергосберегающих установок. 

 Различают ВЭР: горючие, тепловые и избыточного давления.

Горючие ВЭР – это горючие газы и отходы одного производства, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других производствах. Это доменный газ – металлургия;  щепа, опилки, стружка – деревообрабатывающая промышленность; твердые, жидкие, промышленные отходы в химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности и т.д.

ВЭР избыточного давления – это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара с повышенным давлением, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление таких ВЭР – получение электрической или механической энергии.

Тепловые ВЭР – это физическая теплота отходящих газов, основной и побочной продукции производства; теплота золы и шлаков; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических установках; теплота рабочих тел систем охлаждения технологических установок. Тепловые ВЭР могут использоваться как непосредственно в виде теплоты, так и для раздельной или комбинированной выработки теплоты, холода, электроэнергии в утилизационных установках.

Основным способом утилизации теплоты уходящих газов котельных агрегатов, ТЭЦ, промышленных печей помимо использования ее для собственных нужд в различных технологических процессах является применение теплоиспользующих установок для подогрева воды или воздуха, а также паровых котлов-утилизаторов и газотурбинных установок (ГТУ). 

ОАО «ГСКБ» постоянно занимается разработкой технологий по использованию ВЭР.
К ним относятся:
• использование в качестве топлива топливной биомассы (отходы деревообработки, сельского хозяйства, перерабатывающей промышленности и т.д.) в топках сжигания биомассы или в котлах с топками «кипящий слой» - горючие ВЭР;
• проектирование и строительство мини-ТЭС – тепловые ВЭР;
• проектирование и установка систем с абсорбционными тепловыми насосами – тепловые ВЭР;
• установка котлов-утилизаторов для отбора водой тепла уходящих дымовых газов в теплогенерирующих установках (мини-ТЭС, котлы в котельных, технологические печи, инсинераторы и т.д.) - тепловые ВЭР. При этом котлы-утилизаторы могут быть как водогрейные, так и паровые.



























ГОРЮЧИЕ ВЭР


1. ТОПКИ СЖИГАНИЯ БИОМАССЫ

В условиях исчерпаемости ископаемых видов топлива, нарастающей выработки основных месторождений нефти и газа и соответствующего роста цен на углеводородное топливо, использование возобновляемых местных видов топлива биологического происхождения является актуальным.
В настоящее время около 12% мировой потребности в энергии обеспечивается сжиганием топливной биомассы.
Сырьем для биотоплива является: отходы лесозаготовок, отходы лесопиления и деревообработки, с/х продукты (солома, шелуха и др.).
Перед подачей в котельную сырье перерабатывается в доступное для автоматизированного сжигания топлива: дробленая щепа, опилки, гранулы.
Основной причиной, сдерживающей использование биотоплива, было отсутствие оборудования для его эффективного использования, т.е. надо было создать комплекс конкурентный газовым и мазутным комплексам по механизации и автоматизации работ,.
Сейчас такой комплекс создан. Комплекс состоит из топок для сжигания биомассы ТСБ агрегатированных с водогрейными или паровыми котлами, выпускаемыми ОАО «ГСКБ», и систем механизированной подачи топлива.





































Топки для сжигания биомассы (ТСБ)
Топки для сжигания биомассы (ТСБ) предназначены для совместной работы с водогрейными и паровыми котлами соответствующей мощности в стационарных и блочно-модульных котельных (БМК).
Топливом для топок являются древесные отходы (щепа, опилки, стружка) влажностью не более 60%, пеллеты (из отходов зернопереработки), отходы льняного производства (костра, непрядомые волокна), лузга (отходы переработки гречихи).
ОАО «ГСКБ» выпускает ТСБ мощностью 0,5 МВт, 1,0 МВт, 2,0 МВт, 3,0 МВт (ТСБ-0,5; ТСБ-1,0; ТСБ-2,0; ТСБ-3,0), как отдельными блоками, так и в составе всего комплекса оборудования в БМК и стационарных котельных. В предлагаемых топках сжигание осуществляется в слое (слоевое сжигание) на неподвижной наклонной колосниковой решетке. 

В состав ТСБ входят:
1) топка;
2) бункер;
3) питатель топлива; 4) система подачи воздуха;
5) газоходы;
6) комплект автоматики (КА).
Принцип работы:
Отходы, попадая в топку, проходят две зоны: 1-зону выделения летучих газов и частичное горение; 2-зону окончатель¬ного сжигания, накопления и удаления золы. Во все зоны, с помощью автоматики, подается соответствующее количество воздуха, необходимое для выделения летучих газов и их сжигания. Продукты горения с температурой 800-1000°С направ¬ляются в котел, где происходит дожигание летучих газов.

Описание технологического процесса работы топки с котлом
Топливо транспортёром загружается в бункер топки. После розжига растопочного материала в передней части топки включаются дымосос и вентиляторы и подаётся топливо. На решетке и колосниках происходит горение топлива. Воздух на горение подается через отверстия в плитках решетки и колосниках. В топку подаётся смесь рециркуляционных дымовых газов и воздуха, что приводит к неполному сгоранию топлива на наклонной и нижней решётке. Продукты сгорания попадают в выходной коллектор топки, далее в топку котла и дожигаются. Дымовые газы дымососами направляются в циклон, где происходит очистка от механических примесей, и дымососом через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
В топке поддерживается разрежение (устанавливается при пуско-наладочных работах в зависимости от вида и влажности топлива), контролируемое датчиком, за счет изменения тяги дымососа и регулировки подачи воздуха дутьевыми вентиляторами. 
Температура в топке поддерживается не выше заданного значения путем увеличения разрежения, плавной подачей рециркуляционных дымовых газов или уменьшения  подачи топлива шнеками (параметры разрежения, работы шнеков и режимы подачи рециркуляции устанавливаются в ходе пуско-наладочных работ).   
Удаление золы производится через  дверцы зольные и шнеком золоудаления.
При остановке топки отключается подача топлива, происходит постепенное выгорание оставшегося топлива с последующим отключением вентиляторов, а затем и дымососов.
Соответственно, разработано значительное количество различных способов его сжигания.

Устройство
В состав топки входят следующие основные узлы:
- собственно топка;
Топка представляет собой камеру сгорания, стенки  которой выложены из шамотного кирпича. Сверху камера закрыта экраном верхним, имеющим водяной контур. Сверху экрана верхнего выложены ряды из шамотного кирпича и произведена обмуровка жаростойким бетоном. Снаружи камера сгорания теплоизолирована матами.  Основной несущей конструкцией топки является сварной каркас.
В стенках топки расположены дверцы топочные и зольные с поворотными устройствами, гляделки, выходной коллектор, воздуховоды, трубы подачи воздуха под колосниковую решетку в две зоны.
В передней части основания топки размещен зольник под шнек золоудаления . В полу камеры сгорания расположен проем для провала золы в желоб зольника перекрытый рядом чугунных колосников, образующих нижнюю решетку.
Внутри топки установлена наклонная рама, на которую уложены цельные и перфорированные плитки из шамотного кирпича, образующие колосниковую решетку. Пространство под наклонной колосниковой решеткой разделено перегородкой на две зоны I и II. В зоны I и II организован отдельный подвод воздуха.
Топка закрыта с боков декоративными  облицовочными панелями из профнастила, которые крепятся к каркасу, сверху топка закрыта двумя съемными крышками.
Топка установлена на колеса, что позволяет передвигать ее по рельсовому пути, смонтированному в полу котельной.
- приемный бункер; Бункер-питатель служит для подачи топлива в камеру сгорания топки. Бункер оснащен двумя шнековыми питателями и двумя ворошителями с приводами. Конструкция бункера сварная. В днище вварены два желоба, соединенные расскекателем. Снаружи приварены два прямоугольных короба, входящих в топку. В них вварены трубопроводы для подвода воды. Желоба  и короба предназначены для размещения шнеков. На боковых стенках коробов и бункера крепятся термостаты, которые срабатывают при возгорании топлива в каналах шнеков и бункере. При срабатывании термостатов подается сигнал на открытие клапанов подачи воды  к шнекам и в приемный бункер. В конструкции предусмотрены опорные площадки для монтажа подшипниковых узлов шнеков,  ворошителей, а также мотор-редукторов.
Бункер верхний предназначен для размещения определенного объема топлива и устанавливается над бункером-питателем.  Он оборудован датчиками верхнего и нижнего уровней топлива, подающими сигнал на включение или отключение подачи топлива в бункер. Для осмотра шнеков и удаления посторонних предметов из бункера имеется смотровой люк, закрытый откидывающейся крышкой. В верхней части боковой стенки вварен трубопровод воды, поступающей в бункер при возгорании в нем топлива (сигнал на подачу воды поступает от термостатов, установленных на боковых стенках бункера-питателя).
- Вентиляторы, тройник, воздушная и рециркуляционная заслонки;
Один вентилятор предназначен для подачи в зону горения (острое дутьё) и в зону под нижней решеткой воздуха, рециркуляционных дымовых газов или их смеси. Количество воздуха и рециркуляционных дымовых газов регулируется автоматическими заслонками.
В топке предусмотрена система подачи воздуха под наклонную колосниковую решетку. Подача воздуха производится при помощи другого вентилятора.
Подрешеточное пространство разделено на две зоны с подводом воздуха отдельными воздуховодами через воздушный коллектор. Количество воздуха регулируется автоматическими заслонками и изменением частоты вращения двигателя вентилятора.
-   контрольно-измерительные приборы;
- комплект автоматики;
 Комплект автоматики (далее - КА) и электрооборудование обеспечивает работу топки совместно с котлом и оборудованием дымоудаления, как в ручном, так и в автоматическом режимах и защиту их при возникновении аварийных ситуаций.  В КА применены модульные логические блоки управления «LOGO» фирмы «SIEMENS».
- шнек золоудаления
Шнек золоудаления предназначен для удаления золы, попадающей в желоб зольника, расположенный под нижней колосниковой решеткой. Шнек размещается в трубе зольника и соединен с концом вала подшипникового узла, смонтированного на раме. Привод осуществляется через муфту от червячного мотор-редуктора, установленного на кронштейне каркаса. Зольник оснащен патрубком, позволяющим обеспечивать удаление золы под топку. Желоб зольника закрывается крышкой (при наладке топки возможно снятие ее для дополнительной подачи воздуха путем разрежения).






Схема ТСБ с котлом 
Примечание: в зависимости от вида сжигаемого топлива возможны изменения в компоновке топки и в конструктивных изменениях котлов.

Основные технические характеристики
Наименование показателя
Марка топки ТСБ-0,5 ТСБ-1,0 ТСБ-2,0 ТСБ-3,0
1 Показатели функциональные и технической эффективности
1.1 Максимальная теплопроизводительность, МВт*  0,5 1,0 2,0 3,0
1.2 Вид топлива:
-древесные отходы влажностью не более 60 %:
щепа (длина не более 50 мм, толщина не более
10 мм), опилки, стружка;
-пеллеты (из отходов зернопереработки);
-отходы льняного производства (костра);
-лузга (отходы переработки зерна).
2 Конструктивные показатели
2.1 Масса, кг, не более 8000 9500 15000 18000
2.2 Габаритные размеры, мм, не более:
 длина
 ширина
 высота
4500
2200
3300
5000
2500
3500
6000
3000
3800
6500
3600
3800
2.3 Емкость бункера топлива, м3, не менее 0,5 0,8 1,0 1,0
3 Показатели надежности
7
3.1 Срок службы, лет, не менее
4. Показатели эргономичности

55
120
4.1 Температура,  0С, не более:
ограждающих поверхностей
дверец
Показатели ресурсосберегающие
5 Показатели технологичности
5.1 Расход условного топлива, кг/ч, не более 75 147 296 445
6.Показатели ресурсоемкости

85
6.1 Коэффициент полезного действия
(с котлом),  %, не менее
6.2 Установленная мощность электрооборудования, кВт, не более
5,0
8,0
10
10
* При влажности топлива  не более 40%
Система топливоподачи
Актуальность создания автоматизированной системы топливоподачи обусловлена требованиями исключения ручной загрузки топливосжигающих агрегатов при использовании  в качестве топлива отходов деревообработки (опилки, стружка), отходов зернопереработки (пеллеты, лузга и т.п.), отходов льнопереработки (костра и т.п.).
Система топливоподачи ОАО «ГСКБ» применяется в котельных с топками для сжигания биотоплива (ТСБ) вышеуказанных видов топлив. Она состоит из  автоматизированного топливного склада  и двухцепного конвейера скребкового типа.
Автоматизированные топливные склады монтируют в целях обеспечения непрерывной подачи топлива в котельную. Они содержат механизмы, работающие по принципу «подвижного пола»,  которые применяются для выгрузки из буферных складов различных видов топлива, отличающихся высоким коэффициентом внутреннего трения, большим сцеплением между частицами, а также топлива самоуплотняющегося в процессе хранения.
 Принцип «подвижного пола»  заключается в том, что выгрузка биотоплива из склада осуществляется воздействием на его нижний слой подвижными элементами (рамкой со скребками) методом проталкивания за счет возвратно-поступательного движения. Набор рамок со скребками образуют основание  накопительного бункера склада, обеспечивающее разгрузку и дозированную выдачу сыпучего топлива на устройство подачи (конвейер, скребковый транспортер, шнек).
Конвейер скребкового типа предназначен для транспортирования сыпучего топлива (опилок, щепы, стружки, льнокостры, гранулированного топлива и др.) соответствующей фракции к отопительным агрегатам котельных.  Конвейер может работать на открытом воздухе, под навесом, а также в неотапливаемых помещениях.
В состав системы топливоподачи согласно проекту или заказу включаются дисковый сепаратор для отделения от топлива крупных посторонних предметов и электромагнитный железоотделитель для извлечения из топлива ферромагнитных включений.
В исполнениях системы топливоподачи предусмотрены:
- модули топливного склада заданного объема;
- конвейер из отдельных секций для набора заданной длины (линейные секции, приводные и натяжные секции, специальные выгружатели при подаче топлива в две топки ТСБ).



Выбросы вредных веществ в атмосферу
Предлагаемая технология сжигания позволяет избежать выбросов в атмосферу значительного числа вредных веществ: сажи, монооксида углерода, соединений хлора, оксидов серы и азота, формальдегидов, диоксинов и полиароматических углеводородов. Это обеспечивается за счет организации дожига газов в надслоевом пространстве топки при следующих условиях:
- интенсивном смешивании газов с горячим окислителем;
- многозонное воздушное дутье
- высокой температуре процесса дожига (до 1200 °С);
- достаточно продолжительном времени нахождения продуктов в зоне высоких температур (t > 2 сек).

Экономическая целесообразность применения топок ТСБ
 производства ОАО «ГСКБ
Экономический анализ эффективности применения топок для сжигания биомассы выполняется для каждого конкретного случая индивидуально, исходя из:
- стоимости применяемого топлива, газа и электроэнергии в регионе;
- затрат по доставке топлива;
- характеристики топлива (влажность, зольность, теплота сгорания);
- штатного расписания;
- условий утилизации золы и т.д.,
Специалисты ОАО "ГСКБ" готовы выполнить сравнительный экономический анализ по применению котлов, работающих твердом топливе или же на природном газе, согласно необходимых исходных данных Заказчика.
Преимущества топок сжигания биомассы производства ОАО "ГСКБ"
• возможность переключения на резервный вид топлива (газ) без перехода на иные котельные агрегаты. Переключение может осуществляться в 2-х вариантах:
1. отодвинуть топку от котла (топка устанавливается на рельсах) и установить на котел горелку;
2. на топке установить горелку и пустить ее в работу.
• высокая компактность системы, поставка полнокомплектного оборудования со всей периферией "под ключ"
• легкое и доступное обслуживание
• высокая степень автоматизации  работы оборудования
• возможность перевода котельной с газового топлива на твердое без замены самих котлов
• контролируемая и регулируемая температура в зоне горения
• устойчивая работа на высоко¬влажном и высокозольном топливе
• значительная экономия денежных средств за счет применения дешевого топлива
• низкие выбросы окиси углерода и азота


Основные элементы топки, входящие в комплект поставки
Элемент Комплектность
Топка 1. Топка
2. Бункер верхний
3. Вентилятор дутьевой
4. Заслонка воздушная
5. Заслонка рециркуляционная
6. Тройник
7. Колеса
8. Шнек золоудаления
9. Комплект автоматики
10. Комплект запасных частей
11. Комплект контрольно-измерительного оборудования
Система топливоподачи 1. Модули топливного склада заданного объема;
2. Конвейер из отдельных секций (линейные, угловые, приводные, натяжные и загрузочные секции, специальные выгружатели при подаче топлива в две топки ТСБ).
Система очистки дымовых газов 1. Дымосос
2. Газоходы
3. Циклон
4. Дымовая труба. 

Системы очистки дымовых газов
Циклон предназначен для эффективной очистки дымовых газов от частиц золы. Поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.
Конструктивно на выходе из циклона может быть предусмотрен узел ввода для пропорционального дозирования мелкоизмельченного активированного угля, служащего абсорбентом для удаления летучих тяжелых металлов и др. соединений; так же может быть предусмотрена дозировка реагентов, необходимых для связывания окислов серы (предварительная и финишная).


Автоматизация котлоагрегата
Котлоагрегат оснащается системой контроля и управления (СКУ) устанавливаемым котельным оборудованием и системой автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП), работающие в реальном времени и выполняющие следующие функции:
- технологический контроль и сигнализация;
- автоматическое регулирование технологических процессов;
- автоматическое логическое управление;
- оперативный централизованный контроль и диагностику режима технологического процесса;
- технологические защиты и блокировки;
- пуск из любого теплового состояния, останов и работу в заданном диапазоне нагрузок;
- диагностика состояния оборудования.
Поставляемые подсистемы АСУ ТП включают:
- все оборудование, необходимое для управления предлагаемым оборудованием (включая топливоподачу и котлоагрегат);
- программируемые контроллеры, включая аппаратное, программное и микропрограммное обеспечение;
- все оборудование для связей между технологическим оборудованием, СКУ и человеко-машинным интерфейсом - кабельные связи, блоки питания, промежуточные преобразователи.
Программируемый логический контроллер обеспечивает автоматическое управление всеми рабочими процессами и контролирует значения параметров безопасности и регулирования котла, топки и общекотельные параметры. Обслуживающему персоналу не требуется глубоких специальных знаний: котел прост в эксплуатации, все данные в виде текущих значений отображаются на мониторе.
Работа топки происходит в автоматическом режиме с регулированием мощности в зависимости от температуры воды на выходе из котла. При превышении заданной температуры в топке автоматика уменьшает ее, вне  зависимости от температуры воды на выходе из котла.
Аварийная остановка топки происходит при срабатывании защитных устройств.

Перечень выпущенных ОАО "ГСКБ" котлов с топками сжигания биомассы
Наименование Топливо Мощность котла, МВт Количество котлов Страна
 ТСБ-3,0 древесные отходы 3 10 шт. Республика Беларусь
ТСБ-3,0 отходы льна 3 4 шт.
ТСБ-3,0 солома 3 2 шт.
ТСБ-1,0 древесные отходы 1 14 шт.
ТСБ-3,0 древесные отходы 3 1 шт. Болгария
ТСБ-3,0 лузга подсолнечника 3 4 шт. Россия
ТСБ-1,0 лузга подсолнечника 1 1 шт. Россия



















2. УТИЛИЗАЦИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ОТХОВ ШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
АГРЕГАТА ПАРОВОГО ПИРОЛИЗА АПШ-500

Возможности и проблемы пиролизной утилизации шин
Как известно, термическое разложение (пиролиз) отходов шин позволяет получить из них 45-50% жидкого продукта для использования его в качестве котельно-печного топлива, а также 30-35% твердого углеродного остатка, который путем измельчения в порошок можно получить в виде технической сажи, вновь пригодной для использования как наполнитель в резиновых изделиях. Если дополнительно гранулировать, из этой сажи в Китае получают угольный фильтр-сорбент для нужд технической водоочистки. При упрощенной обработке (только магнитная сепарация мелких остатков стального корда) там же в Китае и некоторых других странах Юго-Восточной Азии, где пиролизная переработка шин в топливо получила достаточно широкое локальное применение, углеродный остаток просто укладывают в ас¬фальт. При этом простота китайской технологии пиролиза цельных шин во вращающих¬ся горизонтальных ретортах с ручным обслуживанием, работающих в нестабильном темпе¬ратурном режиме, когда они периодически останавливаются, охлаждаются и открываются для загрузки-выгрузки, и остаточные пиролизные пары и газы выходят наружу, а рабочий персонал должен заходить внутрь таких реторт - все это характеризуется низким качеством и крайне негативной экологической оценкой такой переработки. Такими же несовершенными являются и методы пиролиза цельных или крупно-резанных шин в России, где это делают в неподвижных вертикальных ретортах, или того хуже - в вертикальных шахтных печах-ваг¬ранках, работающих по принципу неполного горения шин, где при частичном доступе возду¬ха снизу в них часто имеют место взрывные хлопки пиролизных паров и газов.
В сравнении с этим механизированные методы пиролиза измельченных шин в герметичных барабанных и шнековых реакторах непрерывного действия, разработанные и опробованные в различных масштабах и модификациях за последние 25-30 лет в США и Европе, являются значительно более совершенными, поскольку сам принцип измельчения и перемешивания материала при его термической переработке объективно повышает производительность и качество процесса. При этом измельчение шин, как правило, не делают и пользуются их первичным дроблением до 50-70 мм при переработке отходов шин в резиновую крошку, что является пока единственно отработанным методом их утилизации, но ограничено весьма уз-ким рынком данного продукта. Но даже лучшие образцы и примеры пиролиза шин в США и Европе не дали успешного коммерческого результата по причине нестабильности процесса на стадии получения жидкого топлива в конденсаторе пиролизных паров и газов, где обра¬зование и осаждение сажи и мазутных фракции пиролиза на стенках, в том числе и на стен¬ках соединительного газохода между реактором и конденсатором, приводило к неизбежной остановке процесса для чистки оборудования. При этом главным недостатком жидкого пиролизного топлива из шин является низкая температура его вспышки - вместо требуемых по всем стандартам 55-60оС вследствие воздушного или водяного охлаждения применяемых конденсаторов эта величина составляет 35-40оС, что недопустимо для перевозки и хранения жидкого топлива в цистернах. В итоге даже такие редкие примеры успешного пиролиза шин, как компания ENRESTEC на Тайване (www.enrestec.com.tw), характеризуются тем, что по¬лученное топливо используют только для собственного потребления при нагреве реакторов пиролиза, а коммерческим продуктом переработки является углеродный остаток шин, кото¬рый измельчают в порошок и гранулируют в виде угольного сорбента, как указано выше.

Паровой пиролиз и пароструйная конденсация жидкого топлива из шин
Суть технологии парового пиролиза и пароструйной конденсации топлива из шин изложена ниже, включая и более высокие показатели ка¬чества и экологической чистоты такой переработки. В частности, при конденсации топлива в струе пара при 100оС температура его вспышки повышается не менее 60оС, причем конст¬рукция такого конденсатора типа вентури не подвержена загрязнению сажей, поскольку его рабочей поверхностью является не стенка, а капельная среда самого конденсируемого па¬рогазового потока. В реакторе пар также повышает показатели качества пиролиза как не ме¬нее 99% чистоты углеродного остатка, т.е. не более 1% остаточных мазутных фракций топ¬лива, что важно для его качества как сорбента.
Экологическая чистота новой разработки и переработки обеспечивается тем, что после по¬лучения жидкого топлива все неконденсированные парогазовые продукты пиролиза шин полностью дожигаются в топке агрегата при температуре 950-1000оС, при которой в дымо¬вых газах содержатся только выбросы SO2 как результат исходного содержания серы в ши¬нах и продуктах пиролиза шин. По расчетным данным концентрация этих выбросов не превышает ПДК = 200 мг/м3. Образно выражаясь, чем больше пара, тем выше качество и чистота паро-пиролизной переработки шин и только указанная выше температура топки ограничивает его применение, чтобы не снижать качест¬во дожигания. Регулирование этого процесса автоматизировано и производится путем боль¬шей или меньшей подачи пара в зависимости от заданной температуры.
Пиролизное топливо из шин имеет черный цвет и содержит как тяжелые мазутные фракции, так и микрочастицы сажи, или пироуглерода, что придает ему повышенную вязкость в срав¬нении со стандартным дизтопливом и что не позволяет сразу применять его в этом качест¬ве. Чтобы наряду с пиролизной переработкой шин не заниматься еще и дистилляционной очисткой топлива в нефтеперегонной колонне, что само по себе требует строгой наладки и непрерывности материально-теплового баланса процесса, на Тайване эту проблему реша¬ют механической очисткой топлива в центробежных сепараторах Лаваля.


Агрегат парового пиролиза АПШ-500 производства ОАО «ГСКБ»

Назначение агрегата
Агрегат парового пиролиза АПШ-500 предназначен для непрерывной утилизации до 500 кг/ч шин с получением из них не менее 40% жидкого топлива и 35% углеродного остатка при их потребительском качестве не менее 60oC для температуры вспышки топлива и не более 1% со¬держания топливных фракций в углеродном ос¬татке, что при пиролизе шин без пара обычно составляет 35-40oC и 5-7% соответственно.
Описание устройства и работы агрегата
Оборудование агрегата включает следующие пози¬ции, как показано на общем виде и функциональ¬ной схеме (Рис.1-3), где элементы системы контро¬ля и автоматики выделены красным цветом:
•
Рис.1. Общий вид 3D модели агрегата парошнековой пиролизной переработки шин на 500 кг/ч











•
Рис.2. Общий вид агрегата с другой стороны
 (со стороны слива ж/топлива в емкость 20)






1- пусковая горелка на ж/топливе 12-диск-заслонка для газовой рубашки вентури
1А - топка (в термоблоке реактора) 13- вентилятор остаточного пирогаза
2- трех-шнековый реактор пиролиза 14- вентилятор воздуха на дожигание пирогаза
3- паровой котел-утилизатор 15- насос питательной воды котла
4- конденсатор топлива типа Вентури 16- аварийная заслонка для выброса пирогаза
5- водотрубный охладитель топлива 17- клапан для регулируемого сброса пара
6- водоохлаждаемый шнек выгрузки 18- клапан для впрыска воды в конденсатор
7- составная дымовая труба 19- топливный бак пусковой горелки
8- питательный бак котла 20- сливной бак пиролизного топлива
9- клапаны двойной загрузки-выгрузки 21- паро-водопроводы с арматурой
10- компрессор для пневмоклапанов 9 22- шкаф-пульт управления агрегата
11- дымосос топочных газов
Рис.3. Функциональная схема процесса и оборудования АПП-500
(автоматика показана красным)



















Рис.4. Схема потоков агрегата парового пиролиза: регуляторы температуры СТ3-СТ4 показаны красным цветом; расход воды 1.5 м3/ч на охлаждение выгрузки углерода и топлива не показан
Описание процесса парового пиролиза шин
Загрузка агрегата до 500 кг/ч производится от кон¬вейерной системы через двойные откид¬ные пневмоклапаны 9, действующие как затворы от поступления воздуха в трехходовой реактор пи¬ролиза 2 (см. Рис.3). При постоянной подаче кон¬вейера клапаны работают циклично один за дру¬гим до 6 цикл/мин так, что дробленый скрап шин периодично накапливается в бункере и затем про¬валивается через клапаны. Шины должны быть из¬мельчены до стандартного размера 50х50 мм при возможном отклонении этой величины до ±20 мм. Реактор расположен в том же термоблоке c залив¬ной футеровкой, что и топка 1А, но сбоку от нее, чтобы разделить их термические условия. Рабочая длина L=4 м трехходового шнек-реактора обеспе¬чивает не менее 15 минут времени нагрева шин до температуры пиролиза 400-450oC при температуре греющих реактор топочных газов 800-850oC и ра¬бочей температуре в топке в пределах 950-1000oC. При мощности двигателя-редуктора (М7-14) до 5.5 kW скорость шнеков реактора до 2.5 об/мин наст¬раивается вручную частотным регулятором-преоб¬разователем (UZ2-14).
Углеродный остаток шин выгружается из реактора через такие же двойные клапаны 9 и шнек 6 снизу, оборудованный водяной рубашкой для охлажде¬ния выгрузки до 50-60oC. Пар подается в реактор в зоне выгрузки так, чтобы обеспечить чистоту углеродно¬го продукта, указанную в самом начале, что дела¬ется путем многоструйного поперечного потока в количестве 25-30% от загрузки шин и действует как паровая завеса от воздуха дополнительно к клапа¬нам 9. Чтобы соответствовать термическому ре¬жиму пиролиза, перед этим пар перегревается примерно до той же температуры 400-450oC, что делается в трубном змеевике вдоль и вокруг само¬го реактора и вместе с его нагревом. В смеси с паром пиролизный газ не насыщен пара¬ми топлива и потому не так конденсируется в тру¬бопроводе, как это имеет место при пиролизе шин без пара. В нашем случае газ поступает из реактора 2 в конденсатор 4 под действием эжектирующей струи пара в нем для впрыска охлаждающей воды в количестве примерно 20% от загрузки шин, кото¬рая вся испаряется при 100oC в то время, как пиро- газ конденсируется при этой же температуре. Эта же струя пара дает эффект самоочистки конденса¬тора от сажи, как это все указано вначале.
Двойная оболочка конденсатора выполнена в виде газовой рубашки, чтобы не допустить его охлажде¬ние снаружи менее 100oC и тем самым предотвра¬тить воду от конденсации пара на стенках. Рубашка греется отходящими топочными газами после кот¬ла при температуре 200-250oC и их расход устанав¬ливается вручную дисковой заслонкой 12 так, что часть топочных газов из котла 3 в трубу 7 проходит сколько требуется через эту газовую рубашку.
Конденсированное топливо самотеком поступает в нижний бак 20 так, что этот бак является гидравли-ческим затвором конденсатора 4 от воздуха. При этом в водотрубном теплообменнике 5 топливо ох-лаждается от 100oC до примерно 50oC для его об¬работки заказчиком далее, как указано в п.4.4. После конденсации топлива остаточный горючий пирогаз вентилятором 13 подается из конденсато¬ра в топку 1А на дожигание при температуре 950- 1000oC, как указано вначале, что поддерживается горелкой 1 с минимальным расходом топлива не более чем для подсветки (поджига) пирогаза, что требуется из-за низкой калорийности остаточного пирогаза в смеси с отработанным паром после его подачи в реактор и конденсатор. Воздух на дожи¬гание пирогаза подается вентилятором 14, кото¬рый для этого предварительно настраивается час¬тотным регулятором мощности (UZ1-5).
Пар вырабатывается в котле-утилизаторе 3. Котел работает на отходящих топочных газах после реактора 2. Котел питается химически мяг¬кой водой из бака 8 под действием насоса 15 с об¬ратным клапаном 21, что, как обычно, стандарт¬ным образом контролируется датчиками уровня воды (SL1-6) и (SL2-10) в котле и баке соответст¬венно.
Через реактор и котел-утилизатор топочные газы направляются в дымовую трубу 7 дымососом 11, мощность которого (M6-15) регулируется частот¬ным преобразователем (UZ3-15). При этом производятся контролиру¬емые подсосы воздуха для снижения температуры от 950-1000oC до 800-850oC для нагрева реактора пиролиза (подсос воздуха А3 в топке) и примерно от 650-700oC до 450-500oC для котла-утилизатора и выработки пара не более того, как требуется для процесса (подсос воздуха А4 в котле). В этой связи подача воз¬духа под индексами А1 и А2 производится соот¬ветственно от вентилятора топливной горелки 1 и указанного выше вентилятора 14.
Система автоматики агрегата включает регулирую¬щие клапаны воды и пара 17 и 18 соответственно. Ручная поворотная заслонка 16 на линии вы¬броса пирогаза в атмосферу является нормально закрытой и предназначена только для аварийного случая. Имеющиеся руч¬ные запорные клапаны на паро- и водопроводах агрегата показаны без нумерации. 
Обработка продуктов пиролиза
Как обычно и неизбежно, в пиролизном топ¬ливе из шин имеется некоторое количество свобод¬ного сажистого углерода, по причине чего это топ¬ливо имеет черный цвет и рекомендуется делать механическую сепараторную очистку топлива от са¬жи в центробежном аппарате Лаваля.  При этом из топ¬лива отделяется 4-5% густого мазутного шлама (или до 2% исходной массы переработки шин), после чего оно вполне пригодно для впрыска и горения в топливной форсунке.
Что касается дистилляции, нет смысла произ¬водить такую переработку пиролизного топлива из шин только ради очистки его от сажи, поскольку да¬же после перегонки, это топливо не стоит того, чтобы применять его в качестве моторного из-за наличия серы и некоторых других примесей. Так же, как и по причине того, что дистилляция является отдельным тепловым процессом и оборудованием в дополне¬ние к пиролизу, в то время как сепаратор Лаваля - это всего один аппарат с перекачивающим насосом.













Внимание!!!
В случае расположения теплогенерирующих аппаратов (котельных) в едином комплексе с установкой АПШ целесообразно пиролизный газ, поступающий на конденсацию, отправлять непосредственно в водогрейные или паровые котлы минуя конденсатор, что существенно упростит работу АПШ и обеспечит более высокий КПД работы котлов по сравнению с их работой с жидким топливом после конденсации пиролизного газа.

Алгоритмы автоматики агрегата
№ Условия и параметры Действия и операции Примеч.
1. Розжиг топки (в режиме РУЧНОЙ ПУСК)
1.1 Пуск дымососа агрегата (и контроллера агрегата) РУЧНОЙ
1.2 Пуск топливной горелки(и контроллера горелки) не ранее 3-х минут после пуска дымососа выше РУЧНОЙ
1.3 Работа горелки до температуры топки 850-900°C контроль горелки
1.4 температура топки 850-900°C Выдержка времени 1 час для сигнализации готов¬ности агрегата к пуску реактора, как указано ниже:
- сброс пара в атмосферу под давлением > 0.25 бар,
- конденсатор нагрет отх. топочными газами > 100°C. контроль горелки
2. Пуск реактора (в режиме РУЧНОЙ ПУСК) (производится только при условии п.1.4)
2.1
Пуск возд. компрессора (и контроллера двойных откидных клапанов загрузки-выгрузки реактора) РУЧНОЙ
2.2 Пуск пневмоклапанов загрузки-выгрузки, цикл работы которых настроен заранее (3 цикл/мин) РУЧНОЙ
2.3 Пуск шнека выгрузки (20-40 об/мин, нерегулируем.) РУЧНОЙ
2.4 Подача охлаждающей воды в шнек выгрузки так, чтобы температура слива воды была не выше 40°C РУЧНОЙ
2.5 Пуск эл/двигателя реактора, скорость которого на-строена заранее не более, чем до 2.5 об/мин РУЧНОЙ
2.6 Пуск вентилятора подачи пирогаза из конденсатора в топку на дожигание при последующих действиях РУЧНОЙ
2.7 Пуск конвейера подачи шин со стороны заказчика производится только после условий 2.1-2.6 выше РУЧНОЙ
В режиме АВТОМАТ все выше указанное произво-дится автоматически, начиная с действия по п.1.1 АВТОМАТ
3. Автоматическое регулирование температуры топки
3.1 После 2.7 температура топки повышается до 925°C При температуре 3.1 автоматически пускается вентилятор воздуха для дожигания пирогаза АВТОМАТ
3.2 С пуском вентилятора п.3.1 температура топки быстро за 5-10 минут повышается еще до 950-1000°C или выше При температуре 3.2 регулирующий клапан сброса пара за 10-15 минут прикрывается и пар поступает в реактор, конденсатор и далее в топку так, что тем-пература в ней снижается и регулируется по п.3.2. АВТОМАТ
3.3 давление пара в котле повы-шается не менее чем 2 бар От гидравлического сопротивления пароперегрева¬теля в реакторе и паровой форсунки в конденсаторе давление пара в котле растет не менее чем до 2 бар естеств.
3.4 температура топки 950-1000°C Топливная горелка переходит на минимальную мощность 20% для подсветки горения пирогаза. контроль горелки
4. Автоматическое регулирование температуры конденсатора топлива
4.1 температура конденсатора
 ≤ 100°C До загрузки шин конденсатор топлива по п.1.4 гре¬ется отх. топочными газами, расход которых в газо¬вой рубашке конденсатора настраивается вручную РУЧНОЕ
4.2 температура конденсатора повышается до 200-250°C При загрузке шин пока давление пара не отвечает условиям впрыска воды в конденсатор по п.3.3 по-ступающий в него пирогаз (с перегретым паром) ох-лаждается незначительно и температура конденса¬тора временно повышается до 200-250°C. естеств.
4.3
давление пара > 2 бар При условии п.3.3 работает регулирующий клапан впрыска воды в конденсатор и температура в нем быстро за 2-3 минуты снижается до заданной 105°C АВТОМАТ
4.4 тем-ра конденсатора 105±5°C Конденсатор регулируется в заданном режиме АВТОМАТ
5. Реверсивная автоблокировка при заклинивании шнека реактора
5.1 заклинивание шнек реактора Двигатель реактора автоматически останавливается АВТОМАТ
5.2 пауза времени 2-3 секунды Время для гашения собственной инерции шнека АВТОМАТ
5.3 время реверса 5-7 секунд Реверс шнека на пониженной скорости оборотов АВТОМАТ
5.4 пауза времени 2-3 секунды Остановка реверса и время гашения инерции шнека АВТОМАТ
5.5 общее время паузы до 15 сек Повторный пуск шнека реактора на полную скорость АВТОМАТ
5.6 заклинивание продолжается Автоматическое повторение действий по п.п.6.1-6.5 АВТОМАТ
5.7 заклинивание продолжается Автоматическое повторение действий по п.п.6.1-6.5 АВТОМАТ
5.8 заклинивание продолжается Автоматическая остановка клапанов загрузки-выгру-зки и аварийная сигнализация для ручной остановки АВТОМАТ
Такой же автореверс и сигнализация по п.п.5.1-5.8 производится и при заклинивании шнека выгрузки АВТОМАТ
6. Авторегулирование температуры при временной остановке загрузки шин
6.1 остановка конвейера подачи шин При остановке конвейера загрузки шин со стороны заказчика шнеки и клапаны загрузки-выгрузки реак-тора продолжают работать и без горения пирогаза температура топки регулируется, как указано ниже: АВТОМАТ
6.2 температура топки < 950°C В течение 10-15 минут открывается регулирующий клапан для сброса пара и его давление в котле сни-жается не менее, чем до 0.5 бар, при котором: АВТОМАТ
6.3 давление пара в котле < 2 бар В течение 2-3 минут закрывается регулирующий кла-пан впрыска воды в конденсатор топлива вентури АВТОМАТ
6.4 температура топки 925±10°C Отключается вентилятор воздуха на дожигание АВТОМАТ
6.5 температура топки 850-900°C Включается топливная горелка для поддержки тем-пературы топки по п.6.5 до возобновления загрузки контроль горелки
7. Тепловая автоматика при возобновлении загрузки шин
7.1 температура топки 850-900°C При возобновлении загрузки шин после простоя аг-регата по п.6.5 выше имеют место те же условия, как и при первичной загрузке по п.1.4 и алгоритмы авто-матического регулирования по п.п.2-4 повторяются АВТОМАТ
8. Регулирование уровня воды котла
Производится типовое регулирование уровня воды с индикацией работы питательного насоса между уровнями НРУ-ВРУ, также блокировка и сигнализа¬ция работы насоса при аварийных уровнях ВДУ-НДУ АВТОМАТ
Измеряемые и контролируемые параметры
Температура топки BK1 Температура топки BK2 Текущее значение отображается на панели оператора. Сигнальное значение 950±10°C задается программно. Контрольное значение 1000-1050°C задается программно. Аварийная температура свыше 1000°C задается программно.
Температура конденсатора BK3. Температура конденсатора BK4 Температура конденсатора BK5 Текущие значения отображаются на панели оператора. Контрольное значение 105±5°C задается программно. Аварийная температура менее 100°C задается программно.
Температура реактора BK6. Температура реактора BK7. Температура реактора BK8. Температура реактора BK9 Текущие значения отображаются на панели оператора.
Температура отх. дым. газов ВК10 Температура отх. дым. газов ВК11 Текущие значения отображаются на панели оператора.
Разрежение конденсатора BP3. Разрежение конденсатора ВР4. Текущие значения отображаются на панели оператора.
Давление воды в сети min ВР5 Низкое значение менее 0.25 бар задается программно.
Давление пара в котле max ВР1 Давление пара в котле min ВР2 Аварийное значение свыше 5 бар задается программно. Сигнальное значение менее 2 бар задается программно.
Уровень воды в котле ВДУ Уровень воды в котле НДУ Уровень воды в котле ВРУ Уровень воды в котле ВРУ Уровни воды в котле задаются программно.
Уровень воды в баке ВДУ Уровень воды в баке НДУ Уровни воды в баке задаются программно.
Частота преобразователя UZ1. Частота преобразователя UZ2 Частота преобразователя UZ3 Все частоты задаются и отображаются на панели оператора.
Подача пара в шнек-реактор F1 Текущие значения отображаются по месту установки датчика
Струя пара в конденсаторе F2 Впрыск воды в конденсаторе F3
Вкл/откл исполнительных механизмов и приводов
общий дымосос Индикация вкл./откл. на панели управления 15 kW
топливная горелка Индикация вкл./откл. на панели управления 0.75 kW
мотор- редуктор реактора Индикация прямого и реверсивного вкл./откл. 5.5 kW
шнек выгрузки реактора Индикация прямого и реверсивного вкл./откл. 1.5 kW
воздушный компрессор Индикация вкл./откл. на панели управления 1.1 kW
вентилятор пирогаза Индикация вкл./откл. на панели управления 2.2 kW
вентилятора воздуха Индикация вкл./откл. на панели управления 2.2 kW
питательный насос котла Индикация вкл./откл. на панели управления 0.75 kW
регулируют, .клапан пара Индикация вкл./откл. и рабочего положения 0.25 kW
регулируют,. клапан воды Индикация вкл./откл. и рабочего положения 0.25 kW
соленоид. вентили двойных пне вмоклапанов загрузки-выгрузки Индикация вкл./окл. на панели управления 8x0.25 kW
Контролируемые параметры можно изменять, не останавливая работу агрегата.

Электропотребление агрегата АПШ-500 и комплекса оборудования
для измельчения и пиролиза шин 1 т/ч
№ п/п Наименование и характеристика оборудования Кол. Мощность, kW
1 Кольцевой обрезчик стального обода шин (1 шт/мин) 1 15
2 Валковый шредер-измельчитель шин (до max150 мм) 1 75
3 Ножевой шредер-измельчитель шин (до max70 мм) 1 75
4 Приемный бункер-ворошитель измельченных шин 1 15
5 Ленточные конвейеры шин для оборудования поз.1-4 4 10
6 Шнеки-дозаторы подачи измельченных шин (0.5 т/ч) 2 5
7 Конвейеры измельченных шин в агрегаты (высота 5 м) 2 10
8 Агрегаты паропиролиза измельченных шин АПШ-500 2 70
9 Центробежный Лаваль-сепаратор пиролизного топлива 1 15
10 Магнитный сепаратор стали из углеродного остатка шин 1 -
11 Валковая дробилка углерода перед магнитн. сепарацией 1 5
12 Гриндерный измельчитель в порошок после сепарации 1 55
13 Шнеки-конвейеры углерода для оборудования поз.8-12 15
14 Рукавный фильтр-коллектор угольной пыли и порошка 1 15
15 Компрессор сжатого воздуха для регенерации фильтра 1 15
16 Упаковочная машина углеродного порошка в мешки 1 395
 Примечание: мощности и отдельные позиции приведенного выше перечня оборудования уточняются эскизным и окончательно определяются рабочим проектом ОАО ГСКБ по части сооружения данного комплекса.




Технико-экономические показатели:
• цены и годовые затраты пиролиза шин 1 т/ч
Наименование затрат Цена за единицу затрат Годовое потребление (7000 ч/год) Стоимость за год, $
Аренда производственного помещения 24х48 м2 10 $/м2-мес 140 000
Потребление электроэнергии 395 kW (категория 1) 0.1 $/кВт-ч 2765 МВт-ч 276 500
Зарплата обслуживающего персонала (5 человек) 1 500 $/мес 90 000
Амортизация стоимости оборудования (норма 7%) 110 000
Итого: 616 500
• цены и реализация продуктов пиролиза 1 т/ч
Наименование продукции Цена за единицу продукции Годовое про-изводство (7000 ч/год) Стоимость за год, $
Жидкое печное (пиролизное) топливо (0.4 т/ч) 200 $/т 2 800 560 000
Пироуглерод технический (порошок, 0.35 т/ч) 300 $/т 2 450 735 000
Итого: 1 295 000
Примечание: приведенные выше примерные технико-экономические показатели уточняют¬ся эскизным и окончательно определяются рабочим проектом ОАО  « ГСКБ» по части технико- экономического обоснования данного комплекса.











Тепловые ВЭР

1. Абсорбционные тепловые насосы

В последнее время энергетическая сфера проявляет значительный интерес к тепловым насосам (ТН). Этому способствует возможность экономии энергоресурсов и улучшение экологической обстановки, которые удается достичь при применении тепловых насосов. Причем следует отметить, что за рубежом теплонасосная техника успешно эксплуатируется более 40 лет.
Тепловым насосом называется термодинамическая система (техническое устройство), предназначенная для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.
С помощью тепловых насосов можно получить горячую воду и воздух, которые могут быть использованы для отопления или горячего водоснабжения. Подогрев воды и воздуха осуществляется путем передачи к ним тепла от низкотемпературного источника, использование которого в качестве греющей среды по температурным параметрам невозможно.
Основные типы и классификация ТН
В настоящее время определилось два основных направления в развитии ТН:
- парокомпрессионные тепловые насосы (ПТН);
- абсорбционные тепловые насосы (АБТН).
Принцип работы компрессионных установок основан на повышении давления посредством механического воздействия на рабочий агент. Принцип работы абсорбционных установок основан на повышении давления рабочего тела при последовательном осуществлении термохимических реакций поглощения рабочего агента соответствующим абсорбентом с отводом тепла, а затем выделения рабочего агента из абсорбента, сопровождаемого подводом тепла.
Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут использовать вторичное тепло в качестве источника энергии (подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, так как в качестве тепловой энергии можно использовать паразитное тепло, которое требует утилизации).
Для передачи теплоты (Qутилиз) от холодной системы к более горячей системе (Qполезн) требуются затраты энергии (Wпривод).
Qутилиз + Wпривод = Qполезн.
На привод (Wпривод ) в компрессионных машинах потребляется энергия механическая (Lпривода), в абсорбционных –тепловая (Qпривода), т.е.абсорбционные тепловые насосы являются теплоиспользующими установками. В этом определяющее отличие абсорбционных установок от компрессионных.
В качестве рабочего тела в парокомпрессионных тепловых насосах используются хладоны – преимущественно фторхлорсодержащие углеводороды, так называемые фреоны.
В абсорбционных установках, как правило, применяются два вещества – рабочий агент и абсорбент (поглотитель), имеющие различные нормальные температуры кипения и обладающие свойством образовывать при адиабатном смешении смеси с температурой, отличной от температур смешиваемых веществ.
В зависимости от применяемой пары рабочих веществ, абсорбционные тепловые насосы делятся на два класса - водоаммиачные и солевые. В водоаммиачных насосах абсорбентом является вода, а хладагентом аммиак. В солевых машинах абсорбентом является водный раствор соли, а хладагентом вода.
В АБТН процессы переноса теплоты совершаются с помощью совмещенных прямого и обратного термодинамического циклов, в отличие от парокомпрессионных ТН, в которых рабочее тело (хладон) совершает только обратный термодинамический цикл.
Сравнение ПТН и АБТН
У специалистов часто возникают проблемы с обоснованием применения и выбором оптимального типа ТН для конкретного объекта.
Рассмотрим различные варианты автономного источника для получения горячей воды. Для сравнения возьмем котел на органическом топливе и различные варианты тепловых насосов.
Энергетические балансы различных схем производства теплоты:
а) котел на органическом топливе;
б) ПТН с электроприводом от тепловой электростанции;
в) ПТН с приводом от ДВС или газовой турбины;
г) АБТН на газообразном или жидком топливе.







б) ПТН с электроприводом от тепловой электростанции при коэффициенте преобразования φ<2,6–3 по сравнению с котлом экономию топлива не дает (меньшее значение φ для котлов на твердом топливе, большее на газовом или жидком топливе). С учетом более высоких по сравнению с котлом удельных капитальных вложений на ТНУ и электрогенерирующие мощности использование ПТН с электроприводом может быть экономически оправдано (приемлемый срок окупаемости дополнительных капитальных вложений) при φ=4-5.
в) ПТН с приводом компрессора от двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины при утилизации теплоты продуктов сгорания топлива и системы охлаждения двигателя дает экономию топлива уже при φ≥1,5. Однако экономическая целесообразность применения данного типа ТН должна определяться на основе технико - экономических расчётов, т.к. удельные капитальные затраты на данный тип ТН в несколько раз выше затрат на котел. Применение ПТН с низким коэффициентом преобразования приводит к неоправданно высоким срокам окупаемости капитальных вложений.
г)  АБТН всех типов по сравнению с котлом имеют удельный расход топлива на 40 ÷ 55% ниже. Т.е. эффективность использования топлива в АБТН в 1,7-2,2 раза выше, чем в котле. При этом себестоимость производимой в АБТН теплоты на 25-30 % ниже, чем в котле.
Особо следует рассмотреть эффективность использования ТН в составе ТЭЦ. В условиях существующих ТЭЦ часто возникает необходимость увеличения мощности теплофикационного отбора станции. Как правило, эту проблему решают установкой дополнительных «пиковых» котлов. Но теплофикационную мощность станции можно существенным образом увеличить за счет применения ТН.
На рисунке показана схема применения АБТН в составе ТЭЦ. Такая схема позволяет без изменения балансов и параметров пара в турбине значительно увеличить мощность теплофикационной части станции без увеличения расхода топлива. При этом себестоимость дополнительно произведенной теплоты при существующих ценах на АБТН составляет 60-80 руб. РФ/Гкал, а срок окупаемости капитальных вложений не превышает 1-2 лет. Применение ПТН в данной схеме в любом случае будет иметь экономическую эффективность значительно ниже, чем АБТН.
Некоторые теплонасосные установки в Швеции и других странах Европы имеют φ≤3 и достаточно рентабельны (срок окупаемости 3-4 года). Это связано, в первую очередь, со структурой электроэнергетики данных стран. В ряде Европейских стран базовыми электрогенерирующими мощностями являются атомные и гидроэлектростанции, а значит относительно дешевая электроэнергия. Поэтому ТНУ с электроприводом в данных странах даже при φ≤3 экономически целесообразны, т. к. позволяют реально экономить дорогостоящее органическое топливо, сократить вредные выбросы в окружающую среду, а также экономить электроэнергию при замещении электрообогрева.
При выборе типа теплового насоса кроме энергетической и экономической эффективности следует учитывать также особенности различных типов машин (срок службы, воздействие на окружающую среду, ремонтопригодность, требуемая квалификация обслуживающего персонала, возможность регулирования мощности в широком диапазоне и т. д.).
С точки зрения воздействия на окружающую среду и безопасности, АБТН имеют явное преимущество перед ПТН, т.к. не используют фреоны, которые могут быть опасными для окружающей среды. Поэтому, в соответствии с Монреальским протоколом от 1987 года, фактически все фреоны, используемые в ПТН, проходят тщательный контроль на «озонобезопасность», «парниковый эффект» и облагаются жесткими штрафами при их неправильном применении и утилизации. Используемые в АБТН рабочие тела являются более безопасными для окружающей среды, а значит согласование их использования происходит по более простой схеме, а значит быстрее и дешевле.
АБТН имеют значительно больший срок службы, т. к. по существу являются теплообменным оборудованием, отдельные элементы которого имеют высокую ремонтопригодность.






Тепловой насос АБТН производства ОАО «ГСКБ»

Абсорбционный тепловой насос АБТН, выпускаемый ОАО «ГСКБ», позволяет не только использовать энергию природного тепла, которая содержится в воздухе, земле или воде, но и заботиться о сохранении окружающей среды. Тепловой насос осуществляет перенос тепловой энергии от источника низкопотенциального тепла (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.

Описание схемы и процесса работы
Установка работает следующим образом. К генератору III с помощью насоса II подводится крепкий раствор, т.е. раствор повышенной концентрации, представляющий собой смесь рабочего агента (аммиак) и абсорбента (вода). Здесь происходит выпаривание из раствора легкокипящего компонента (аммиака) путем подвода тепла извне. Содержание рабочего агента в жидкой фазе раствора при этом сильно уменьшается, и раствор из крепкого превращается в слабый (по концентрации легкокипящего компонента).
При дальнейшем подводе тепла раствор кипит. Далее смесь раствора и пара поступает в пароотделитель IV, где происходит их отделение.


Из пароотделителя пар поступает в дефлегматор V, где охлаждается путем отвода от него тепла с помощью холодного крепкого раствора из абсорбера.
Выделяющаяся из пара флегма собирается в нижней части дефлегматора и поступает на выход насоса IХ. Затем она, смешиваясь со слабым раствором и раствором, поступающим из пароотделителя, поступает в абсорбер.
После дефлегматора пар поступает в конденсатор VI. В результате внешнего отвода тепла пар превращается в жидкость.
Из конденсатора жидкий рабочий агент поступает в дроссельный вентиль VII, при этом изменяется давление рабочего агента.
После дроссельного вентиля VII рабочий агент поступает в испаритель VIII, где в результате подвода тепла извне он превращается в сухой насыщенный пар. Затем пар поступает в абсорбер I, где происходит его смешение со слабым раствором.
Для предотвращения превращения жидкого крепкого раствора во влажный пар из абсорбера необходимо отводить тепло. Данный процесс происходит в теплообменнике XII с внешним отводом тепла. Здесь крепкий раствор, подающийся с помощью циркуляционного насоса IX, смешиваясь со слабым раствором и флегмой, охлаждается.
Крепкий раствор выходит из абсорбера и подается насосом II через дефлегматор V и теплообменник X в генератор III. Противотоком к крепкому раствору через теплообменник проходит слабый раствор из пароотделителя. После теплообменника охлажденный слабый раствор подается через дроссельный вентиль ХI в теплообменник XII, а крепкий раствор поступает в генератор III.

Технические характеристики
Марка
Характеристика                               
























АБТН-100 АБТН-250 АБТН-500 АБТН-1000
Холодопроизводительность, кВт 100 250 500 1000
Теплопроизводительность,   кВт 280 700 1400 2800
Потребляемая электрическая мощность, кВт 4 9 14 22
Греющий контур:
Водяной пар, давление       МПа до 1,6
Вода, температура               °С более 110
Нагреваемый контур:
Расход воды, м3/ч
6,0
15
30
60
Максимальная температура воды на выходе,°С 55
Холодильный контур:
Рабочий агент Аммиак
Абсорбент Вода
Размеры:



Ширина                               мм 1600 2000 2400 3200
Высота                                 мм 3100 3200 3300 3500
Длина                                  мм 1900 2600 3300 4700
Масса, кг 1100 1700 2300 3500

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА АБТН:
• низкий уровень потребления электрической энергии;
• низкие эксплуатационные затраты;
• нагрев горячей воды до 55°С;
• высокая степень безопасности при работе;
• длительный срок службы;
• компактность;
• простота в обслуживании;
• использование тепла грунтовых вод, имеющих почти постоянную температуру, позволяет использовать тепловой насос в течение всего года;
• высокая экономия на энергоресурсах позволяет сократить срок окупаемости теплового насоса до минимума;
• работа в полностью автоматическом режиме.
Условия и сфера применения
При  применении тепловых насосов необходимо учитывать, что для его работы необходимо иметь:
• источник высокопотенциального тепла с t ≥ 115оС;
• источник низкопотенциального тепла с t ≥ 10оС;
• воду для нагрева с t ≤ 20оС.
С помощью тепловых насосов возможно решение следующих задач:
1. получение дополнительной тепловой энергии при нагреве воды за счет отдачи тепла высоко и низкопотенциальных источников;
2. охлаждение источников низкопотенциального тепла, например воды, для нужд системы оборотного водоснабжения, системы кондиционирования воздуха и пр.;
3. утилизация высокопотенциального тепла, например пара, с целью ее дальнейшего применения для технологических нужд.
Работа теплового насоса  с наиболее высоким КПД осуществляется при одновременном решении 3-х задач.
Для решения конкретных задач специалисты ОАО «ГСКБ» готовы подобрать соответствующий тепловой насос, а также рассчитать его эффективность и экономическую целесообразность его применения.

Система автоматики АБТН

Комплект автоматики совместно с электрооборудованием предназначен для управления работой, защиты его при возникновении аварийных ситуаций. Состоит из ящика управления и жгутов, соединяющих его с приборами и электрооборудованием.
Схема управления обеспечивает:
- управление пуском и остановом;
- регулирование мощности;
- защиту от превышения предельного давления раствора в генераторе;
- защиту от снижения уровня раствора в абсорбере ниже аварийного;
- защиту силовых цепей и цепей управления от токов короткого замыкания;
- защиту запоминание первопричины аварии;
- световую, звуковую и текстовую индикацию аварийных ситуаций.

Опросной лист
1. Температура источника низкопотенциального тепла, ºС;
2. Используемый теплоноситель от источника низкопотенциального тепла;
3. Расход теплоносителя от низкопотенциального источника тепла, кг/с;
4. Потребитель низкопотенциального тепла;
5. Используемый теплоноситель к потребителю низкопотенциального тепла;
6. Расход теплоносителя к потребителю низкопотенциального тепла, кг/ч;
7. Начальная температура теплоносителя к потребителю низкопотенциального тепла, ºС;
8. Потребитель холода;
9. Используемый теплоноситель к потребителю холода;
10. Расход теплоносителя к потребителю холода, кг/ч;
11. Начальная температура теплоносителя к холода, ºС;
12. Источник высокопотенциального тепла;
13. Используемый теплоноситель от высокопотенциального источника (вода, пар);
14. Параметры теплоносителя от высокопотенциального источника:
a. температура на входе/выходе, ºС;
b. рабочее давление, МПа (бар);
c. расход, м3/ч или кг/ч.


2. Котел-утилизатор

КОТЕЛ-УТИЛИЗА́ТОР - паровой или водогрейный котел, не имеющий собственной топки и использующий тепло отходящих газов каких-либо промышленной или энергетической установки. Температура газов, поступающих в котел-утилизатор, колеблется от 350—400°С  до 900—1500°С. Котлы-утилизаторы широко применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

ОАО «ГСКБ» разработаны и выпускаются как водогрейные, так и паровые котлы-утилизаторы


Котлы водогрейные, предназначенные для нагрева воды, используемой в системах отопления и в качестве промежуточного теплоносителя для горячего водоснабжения жилых, производственных и административных зданий за счёт тепла уходящих газов.


Котлы паровые использующие тепло газов и предназначенные для получения пара, используемого в технологических целях и в качестве промежуточного теплоносителя в системах отопления за счёт тепла уходящих газов.
Некоторые примеры источников газов:
- выхлопные газы турбин и ГПА;
- технологические газы (производство стекловолокна, стекловаренная печь, сталеплавильная печь, производство стройматериалов, агрегат пиролиза шин и т.д.);
- газы, образующиеся при сжигании отходов;
- инсинераторы
и другие источники, после которых возможна утилизация тепла уходящих газов, т.е. их характеристика позволяет устройство котлов-утилизаторов.

Водогрейный котел-утилизатор (КУВ)

УСТРОЙСТВО И РАБОТА

Основными частями водогрейного котла-утилизатора являются:
- корпус;
- навесное оборудование (сервоприводы 8, трубопровод входа воды 9, трубопровод выхода воды 10, клапана предохранительные 11, манометр электроконтактный 12, манометр показывающий 13, термопреобразователи 14, автоматический спускник воздуха 15, термометр биметаллический 19, запорная арматура).
Корпус
Корпус представляет собой сварную конструкцию, включающую в себя газоход, установленный на раме 1, и квадратные балки, образующие каркас, к которому крепятся обшивки 7. Газоход собирается посредством болтовых соединений из утилизаторов 2, камер распределительных 3, заслонок для регулирования потока дымовых газов 4 и воздуховода 5 с заслонкой. На корпусе крепят маты теплоизоляционные 6 для уменьшения тепловых потерь.
Снаружи КУВ закрыт обшивками, которые крепятся к элементам каркаса шурупами-саморезами и с помощью элементов крепления 16.
Навесное оборудование:
Сервоприводы 8 используются для регулирования положения заслонок.
Через трубопроводы входа/выхода воды производят подачу/отвод теплоносителя; сюда же устанавливается оборудование, предназначенное для контроля и регулирования работы КУВ.
Электроконтактный (12) и показывающий (13) манометры, установленные на трубопроводы КУВ через кран со спускником 17, предназначены для контроля давления воды.
Предохранительные клапана 11 устанавливаются для защиты от повышения давления воды.
С помощью термометра биметаллического 19 измеряют температуру воды, подаваемой в КУВ. Контроль  и защиту от превышения предельной температуры уходящей из КУВ воды осуществляют с помощью термопреобразователей 14.
Автоматический спускник воздуха 15 позволяет развоздушить систему.
Слив воды из системы при необходимости осуществляется через штуцер слива 18.





















































Работа КУВ:
- уходящие дымовые газы через входящий трубопровод поступают в газоход КУВ. Отдав тепло, дымовые газы уходят через выходящий трубопровод;
- вода, находящаяся в КУВ, нагревается на теплообменных поверхностях калориферов и отводится через выходной патрубок к потребителю.
- система автоматики обеспечивает работу котла-утилизатора с установкой необходимой температуры воды на выходе. Это обеспечивается за счет встроенного обводного канала с заслонками, которые автоматически регулируют расход дымовых газов через котел-утилизатор в зависимости от требуемой тепловой нагрузки потребителя.














































Паровой котел-утилизатор
Основными частями котла являются:
- корпус 18;
- навесное оборудование (клапаны предохранительные 4, блок электродов 6, электроконтактные манометры 1, указатели уровня воды 7, запорная арматура).
Корпус 18 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из обечайки 8, установленной между передней и задней трубными досками с вваренными в них дымогарными трубами 10. Трубы имеют кольцевые накатки и полосовые закручиватели для улучшения процесса теплообмена.
В верхнюю часть обечайки вварены патрубок выхода пара и патрубки под предохранительные клапана, в нижнюю – люк с продувочным патрубком. На боковой поверхности вварены патрубки корпуса уровнемерной колонки. На трубных досках выведены:
• штуцер для подключения электроконтактных манометров,
• штуцер с краном 3 для отбора пара,
• штуцер с краном 2 для отбора воды,
• патрубок питательный 15.
Снаружи котел закрыт обшивками 11, которые крепятся к элементам каркаса самонарезающимися шурупами с помощью уголковых элементов крепления.
Навесное оборудование
Электроконтактные манометры предназначены для контроля давления пара. С их помощью осуществляется регулирование мощности котла и защита при недопустимом повышении давления пара в котле. Также для защиты от повышения давления пара на котле установлены предохранительные клапаны.
Блок электродов осуществляется контроль:
верхнего допустимого уровня воды (ВДУ);
нижнего допустимого уровня воды (НДУ);
верхнего рабочего уровня воды (ВРУ);
нижнего рабочего уровня воды (НРУ).
Для визуального контроля уровня воды в котле служат указатели уровня.




Работа котла
- уходящие печные газы через входящий коллектор поступают в дымогарные трубы котла. Отдав тепло, дымовые газы дымососом через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу;
- вода, находящаяся в котле, нагревается на теплообменных поверхностях дымогарных труб и испаряется. Пар отводится через выходной патрубок к потребителю;
- уровень воды в котле поддерживается автоматически;
- образующийся шлам удаляется при периодических продувках котла.

Технические характеристики:
• водогрейных котлов-утилизаторов
Наименование, размерность Модель
КУВ-100 КУВ-240 КУВ-740 КУВ-1300
Тепловая мощность* кВт 100 240
500 740 1050 1300
Массовый поток дымовых газов кг/с 0,46 1,3 2,6 3,99 5,3 6,7
Расчетная температура дымовых газов на входе оС 280
Расчетное давление воды (избыточное) МПа 0,9
Расч. температура воды*
- на входе
- на выходе оС
70
95
Температура уходящих газов* оС 100 90

Аэродинамическое сопротивление Па 200 500 600 900 400 500
Гидравлическое сопротивление кПа 2 7 30 65 47 70
Габаритные размеры:
- длина
- ширина
- высота мм
2000
1400
1700
2530
1760
1830
2540
2260
2050
3045
2770
2700
Масса** кг 700 1000 1350 2200
*При изменении значений температур воды на входе и выходе меняется тепловая мощность утилизатора.
** Без предохранительных клапанов.
• паровых котлов-утилизаторов

Наименование, размерность Модель
КУП-200 КУП-400 КУП-600 КУП-800 КУП-1000
Паропроизводительность* кг/час 200-145 400-285 600-440 800-580 1015-740
Тепловая мощность* кВт 130-100 250-190
380-290 520-380 650-480
Массовый поток дымовых газов кг/с 1,3 2,6 3,99 5,3 2,6
Температура дымовых газов на входе оС 280
Рабочее давление пара МПа 0,3-0,9
Температура питательной воды оС 100
Температура пара* оС 143-179
Температура уходящих газов* оС 186-211 187-212 187-211 188-212 188-212

Аэродинамическое сопротивление Па 600 750 700 800 750
Габаритные размеры:
- длина
- ширина
- высота мм
1500
1500
2000
1500
1750
2200
1500
2000
2400
1500
2000
2450
3000
2300
2700
Масса** кг 1100 1700 2200 2600 3200
*Даны значения для рабочих давлений пара 0,3 МПа (первое значение) и 0,9 МПа (второе значение).
** При рабочем давлении пара 0,9 МПа.

Прилагаемые в таблицах технические характеристики котлов-утилизаторов, модельный ряд которых разработан для работы на выхлопных газах турбин и ГПА.
Технические характеристики котлов-утилизаторов, работающих на технологических газах, газах при сжигании отходов, инсинераторах определяются при специальных разработках согласно конкретному заданию Заказчика.

































\


Основные элементы водогрейного котла-утилизатора


Основные элементы парового котла-утилизатора




*Основное оборудование, входящее в комплект поставки
Котел-утилизатор паровой Котел-утилизатор водогрейный
• котел-утилизатор паровой;
• тепловая изоляция;
• паровая задвижка на выходе котла;
• установленный комплект арматуры дренажного контура;
• установленный комплект арматуры питательного контура;
• два указателя уровня прямого действия с фланцевыми подключениями, со сливными и отсечными кранами;
• два предохранительных пружинных клапана;
• манометр показывающий;
• датчик давления;
• группа автоматической регулировки уровня воды;
• комплект автоматики котла-утилизатора.
Опционально:
• утилизатор дымовых газов (экономайзер или для подогрева сетевой воды) с комплектом необходимых датчиков;
• система верхней автоматической продувки по солесодержанию;
• система нижней автоматической продувки по шламу. • котел-утилизатор водогрейный;
• тепловая изоляция;
• установленный комплект арматуры дренажного патрубка;
• установленный комплект арматуры  патрубков входа и выхода воды;
• два предохранительных клапана;
• термометр показывающий;
• манометр показывающий;
• датчик давления;
• датчик температуры воды;
• реле контроля расхода;
• комплект автоматики котла;
• датчик температуры дымовых газов;

*Прилагаемая комплектация котлов-утилизаторов, модельный ряд которых разработан для работы на выхлопных газах турбин и ГПА. Комплектация котлов-утилизаторов, работающих на технологических газах, газах при сжигании отходов, инсинераторах определяются при специальных разработках согласно конкретному заданию Заказчика.

Автоматизация котла-утилизатора
Котел-утилизатор оснащается системой контроля и управления (СКУ) устанавливаемым котельным оборудованием и системой автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП), работающие в реальном времени и выполняющие следующие функции:
- технологический контроль и сигнализация;
- автоматическое регулирование технологических процессов;
- автоматическое логическое управление;
- оперативный централизованный контроль и диагностику режима технологического процесса;
- технологические защиты и блокировки;
- пуск из любого теплового состояния, остановку и работу в заданном диапазоне нагрузок;
- диагностика состояния оборудования.
Поставляемые подсистемы АСУ ТП включают:
- все компоненты, необходимые для управления поставляемым оборудованием;
- программируемый логический контроллер, включая аппаратное и программное обеспечение;
- человеко-машинный интерфейс для взаимодействия с обслуживающим персоналом.
Программируемый логический контроллер обеспечивает автоматическое управление всеми рабочими процессами и контролирует значения параметров безопасности и регулирования котла. Реализована возможность передачи рабочих и аварийных параметров котла в подсистему верхнего уровня (SCADA систему) по стандартизированному протоколу ModBus.
Обслуживающему персоналу для обслуживания котла не требуется специальных знаний в области компьютерной и контроллерной техники, автоматика котла обладает дружественным и интуитивно понятным человеко-машинным интерфейсом.
Обеспечивается автоматическое функционирование и останов котла, а так же производится регулировка мощности, контроль и саморегулирование работы по текущим значениям параметров.
Котел паровой
Комплект автоматики котла предназначен для управления работой котла, защиты его при возникновении аварийных ситуаций. Состоит из ящика управления и жгутов, соединяющих его с приборами и электрооборудованием.
Схема управления обеспечивает:
- запуск и останов котла;
- регулирование мощности котла;
- питание котла водой;
- защиту при понижении или повышении уровня воды в котле относительно предельных значений;
- защиту при повышении давления пара в котле относительно предельного значения;
- защиту цепей управления от токов короткого замыкания;
- проверку функционирования автоматики безопасности по верхнему и нижнему допустимому уровню.
- запоминание первопричины аварии.
- световую, звуковую и текстовую на панели контроллера индикацию аварийных ситуаций.
Котел водогрейный
Комплект автоматики совместно с электрооборудованием предназначен для управления работой, защиты его при возникновении аварийных ситуаций. Состоит из ящика управления и жгутов, соединяющих его с приборами и электрооборудованием.
Схема управления обеспечивает:
- управление пуском и остановом КУВ;
- регулирование мощности КУВ;
- защиту при превышении температуры воды на выходе из КУВ  относительно предельного значения;
- защиту при снижении расхода воды через КУВ ниже допустимого;
- защиту при понижении и повышении давления воды на выходе из КУВ относительно предельных значений;
- защиту силовых цепей и цепей управления от токов короткого замыкания;
- защиту запоминание первопричины аварии;
- световую, звуковую и текстовую на панели контроллера индикацию аварийных ситуаций.
*Прилагаемая автоматизация котлов-утилизаторов, модельный ряд которых разработан для работы на выхлопных газах турбин и ГПА. Автоматизация котлов-утилизаторов, работающих на технологических газах, газах при сжигании отходов, инсинераторах определяются при специальных разработках согласно конкретному заданию Заказчика.

Перечень выпущенных ОАО "ГСКБ" котлов-утилизаторов
Наименование Источник дымовых газов Мощность котла, кВт Количество котлов Страна
КУВ-740 микротурбина Capstone C600 740 1 Россия
4 Беларусь
КУВ-240 микротурбина Capstone C200; 240 1
КУВ-1300 микротурбина Capstone C1000 1300 5
*КУВ-400 инсинератор 400 1
*КУ-2,0 Производство стекловолокна 1300 1
*КУ-2,35 1530 1 Украина
*КУ-0,5 агрегат пиролиза шин. 320 1 Тайвань
*КУ-10 400 1 Вьетнам
* - специальные разработки котлов-утилизаторов, согласно конкретному заданию Заказчика.


Опросный лист
Водогрейные котлы-утилизаторы (далее КУВ)
15. Температура потока газов на входе в КУВ, ºС;
16. Расход потока газов, кг/с;
17. Коэффициент избытка воздуха потока газов;
18. Источник потока газов;
19. Используемый теплоноситель (вода, раствор этиленгликоля и т.д.);
20. Параметры теплоносителя:
- температура на входе/выходе, ºС;
- рабочее давление, МПа (бар);
- расход, м3/ч.
7. Допустимая потеря давления потока газов, Па (мбар);
8. Допустимое гидравлическое сопротивление, Па (мбар);
9. Наличие регулируемого байпасного канала (да, нет);
10. Наличие циркуляционного насоса с обвязкой (да, нет);
11. Планируемое место размещения (здание, блок-модуль или др.)

Паровые котлы-утилизаторы (далее КУП)
1. Температура потока газов на входе в КУП, ºС;
2. Расход потока газов, кг/с;
3. Коэффициент избытка воздуха потока газов;
4. Источник потока газов;
5. Необходимое рабочее давление пара, МПа (бар);
6. Параметры конденсата:
- температура, ºС;
- процент возврата, %;
7. Допустимая потеря давления потока газов, Па (мбар);
8. Наличие регулируемого байпасного канала (да, нет);
9. Наличие питательного насоса с обвязкой (да, нет);
10. Планируемое место размещения (здание, блок-модуль или др.)



























3. Комплексное решение задачи экономии потребления газа на нужды теплоснабжения (горячего водоснабжения)

Данная задача решается использованием комплекса теплосберегающего оборудования, позволяющего на единицу вырабатываемой тепловой энергии экономить потребление природного газа до 35%.
Особенно ее решение актуально для южных регионов с относительно большой долей потребления тепловой энергии на нужды горячего водоснабжения и высокой стоимостью природного газа.

Виды основного оборудования:


Абсорбционный тепловой насос АБТН позволяет не только использовать неисчерпаемую энергию природного тепла, находящегося в окружающем воздухе, земле, воде, но и заботиться о сохранении природной среды. Устройство осуществляет перенос тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.
Предназначены для нагрева воды для ГВС до 55°С. В качестве источника энергии теплоты используется греющий пар (вода) с температурой выше 110°С, а также низкопотенциальной сбросной или природной теплоты от различных источников с температурой не ниже 10°С.
Основными преимуществами АБТН являются: низкий уровень потребления электрической энергии, высокая степень безопасности при работе, низкие эксплуатационные затраты, высокая компактность, простота в обслуживании.
При использовании АБТН достигается высокая экономия на энергоресурсах, что позволяет сократить срок окупаемости оборудования до минимума. Более подробно о АВТН см. раздел «Абсорбционные тепловые насосы».



ВВН (воздушно водяной нагреватель) высоко¬эффективный теплообменный аппарат осуществляющий перенос тепла из окружающего воздуха к подаваемому теплоносителю. Предназначен для предварительного подогрева подпитки ГВС (до 20-25 °С в теплое время года), обеспечивая при этом снижение потребления первичных энергоресурсов.
Подача воздуха производится с помощью вентилятора с низким потреблением электрической мощности.
УТК (утилизатор теплоизбытков котельной) имеет схожий с ВВН принцип устройства и служит для охлаждения воздуха из котельной, который нагревается от стенок теплогенерирующего оборудования, и нагрева подпитки ГВС.
ВВН и УТК разрабатываются и подбираются индивидуально согласно конкретному заданию при проектировании.


Конденсор - устройство специальной конструкции, обеспечивающее объемную конденсацию продуктов сгорания. Водяной пар, содержащийся в дымовых газах, конденсируясь, отдает тепло воде, циркулирующей в системе отопления или горячего водоснабжения.
Применение данной энергосберегающей технологии позволяет обеспечить более полное использование теплоты уходящих дымовых газов, что приводит к увеличению КПД котлоагрегата.
Конденсор разрабатывается и подбирается индивидуально согласно конкретному заданию при проектировании.




Описание схемы работы
Исходная вода для ГВС идет по двум направлениям. На первом вода поступает вначале в ВВН (воздушно-водяной нагреватель) либо в УТК (утилизатор теплоизбытков котельной), где нагревается за счет тепла окружающего воздуха. Далее поступает в конденсор, в котором происходит охлаждение уходящих дымовых газов котла до температуры ниже точки росы.
На втором направлении вода поступает в АБТН (абсорбционный тепловой насос), в котором осуществлен перенос тепловой энергии от источника с низкой температурой к потребителю с более высокой температурой (ГВС).
Для конечного нагрева воды дополнительно установлен водоводяной теплообменник.














Эффективность схемы
В таблице ниже представлены показатели оборудования при общей нагрузке ГВС равной 1 Гкал/ч.
Наименование, размерность ВВН Конденсор АБТН Котел Итого
Тепловая мощность, Гкал/ч 0,026
0 0,058
0 0,278*
 0 0,647
1 1
Расход топлива (природный газ), м3/ч 0 0 0 88
136 88
136
Расход электроэнергии, кВт 0,5
0 0 12
0 1,5
2,2 14
2,2

* Указана "добавочная" мощность (холодопроизводительность). Общая тепловая мощность АБТН складывается из холодопроизводительности и подведенной мощности от котла, т.е. 0,647 + 0,278 = 0,925 Гкал/ч;
Примечание: в числителе указаны данные по предлагаемой схеме работы, в знаменателе - данные при работе только котла.