Высокотемпературные процессы и установки: Практическое пособие к лабораторным занятиям, страница 9

  Следует отметить, что на практике в большинстве случаев производят нагрев только воздуха. Нагрев твердого, жидкого или высококалорийного газообразного топлива мало добавляет  к количеству регенерированного в рабочее пространство физического тепла, поскольку отношение водяных эквивалентов воздуха и указанных топлив находятся в пределах 8…10. Кроме того, нагрев топлив с большим содержанием углеводородов связан с опасностью их преждевременного разложения с выделением сажистых отложений, что чревато обеднением топлива и загрязнением поверхностей рекуператоров. Исключение составляет низкокалорийные топлива, для которых соотношения водяных эквивалентов воздуха и газа близки к единице.

  Рассмотрим методики определения величины экономии топлива для регенеративного и автономного подогрева компонентов горения.

  Регенерация тепла отходящих газов. Общая схема регенерации  теплоты отходящих дымовых газов для нагрева воздуха и топлива представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема использования теплоты отходящих газов для нагрева компонентов горения:

ОТА - огнетехнический агрегат; РВ, РТ, -  соответственно рекуператор для нагрева воздуха и топлива; Т - топливо; В - воздух; ДГ - дымовые газы;  и   - энтальпия воздуха на входе и выходе из рекуператора;  и   - энтальпия топлива на входе и выходе из рекуператора; , ,  - энтальпия дымовых газов соответственно на выходе из агрегата, рекуператора для воздуха и рекуператора для топлива.

Эффективность  регенерации  характеризуется коэффициентом регенерации

,                 (2.7)

где    и  - соответственно учитывают теплопотери в рекуператорах воздуха и топлива, а также уменьшение расхода дымовых газов за счет их выбивания через неплотности агрегата, газового тракта и рекуператоров.

Уравнение теплового баланса огнетехнического агрегата можно записать

;                                     (2.8)

 

или через коэффициент использования топлива

.                                          (2.9)

Тогда полный и удельный расходы топлива

                           и .                     (2.10, 2.11)

Выразим потери в окружающую среду в долях от расхода теплоты топлива на установку

                                       ;                                                (2.12)

и относительно расхода теплоты на технологические нужды

 .                    (2.13)

Коэффициент  определяется на основании детального анализа расхода потерь тепла в окружающую среду или по опытным данным.

Сравним два варианта работы установки: с подогревом компонентов горения и без него. Величины, относящиеся к первому варианту, обозначим одним штрихом, ко второму - двумя штрихами. Будем считать, что в том и другом случае сжигается одно и то же топливо.

Удельный расход топлива: для первого варианта

;                                     (2.14)

для второго варианта

.                                     (2.15)

Снижение удельного расхода топлива составит

.                       (2.16)

Экономия топлива

.                      (2.17)

Если принять , , , то последнее выражение перепишется

.                 (2.18)

Анализ коэффициента регенерации

        (2.19)

показывает, что при одном и том же соотношении температур  и  коэффициент регенерации у высококалорийных топлив выше, т.к. соотношение водяных эквивалентов выше. И чем выше это соотношение, тем менее эффективнее становится подогрев топлива по сравнению с подогревом воздуха.

  Абсолютная экономия топлива в результате регенеративного подогрева компонентов горения составит

,                                    (2.20)

где    – производительность печи при работе на подогретых воздухе и топливе.

Укрупненный алгоритм расчета энергоэкономической эффективности регенеративного теплоиспользования отходящих продуктов сгорания и подогрева продуктов горения представлена на рис.2.

Рис.2. Блок-схема расчета энергоэкономической эффективности подогрева компонентов горения