Обстеження центральної газофракціонуючої установки. Моделювання інтегрованої технологічної схеми, страница 10

Рисунок 2.1 – Схема двоступінчатої конденсації пари бензину

При більш низьких температурах можна підігрівати зворотну воду. Цей варіант дає великий економічний ефект при використанні як джерело теплофікаційного тепла котельні. У випадку харчування заводу теплофікаційною водою від ТЕЦ цей варіант менш кращий, тому що ускладнюється використання низькопотенціального тепла самої ТЕЦ. Нагріту воду можна використати як теплоносій для підігріву ректифікаційних колон, що працюють при відповідних режимах (наприклад, пропіленова колона), санітарно-технічних потреб, як джерело тепла для абсорбційних холодильних установок, для обігріву калориферів, установлюваних перед повітронагрівачами, і інших цілей.

За кордоном відкидне тепло промислових підприємств, зокрема нафтопереробні заводи, використовують для опалення прилеглих житлових селищ. Так, повідомляється [24] про установку у Валансьене (Франція), де за рахунок вторинних енергоресурсів нагрівають воду, що використовується для опалення житлового масиву, розташованого в 1,5 км від НПЗ. Гарячу воду виробляють за графіком 105/70 °С. Опалювальна система має резерв у вигляді котелень, які в окремих випадках (суворі погодні умови, більш холодні продуктові теплоносії) використають для додаткового нагрівання води.

Аналогічна система експлуатується в Ґетеборзі (Швеція), де житловий масив забезпечується теплом із НПЗ. У міську мережу подають приблизно 200 ГДж/год тепла, що дозволяє заощаджувати сорок шість тисяч тонн мазуту в рік. Ефективність таких систем залежить від теплових навантажень, обумовлених чисельністю жителів і далекістю селищ від джерел тепла. Із розрахунків такі системи ефективні при максимальній відстані 1 км на кожні 1000 жителів.

Широко поширене використання гарячої води для опалення теплиць при вирощуванні сільськогосподарської продукції.

Рівень утилізації тепла конденсату, як правило, дуже низький. Найбільше часто це тепло використають для підігріву живильної води казанів, утилізаторів, обігріву технологічних ліній й апаратів. Для таких самих цілей звичайно використовують тепло пари низького тиску, а також м'ятої пари після парових насосів [25].

До способів утилізації низькопотенціального тепла із застосуванням проміжних схем і пристроїв ставиться утилізація за допомогою теплових насосів (ТН) і абсорбційних холодильних машин.

Тепловим насосом називається технічний пристрій, що реалізує процес переносу низькотемпературної теплоти, не придатної для прямого використання, на більш високий температурний рівень. За аналогією з водяними насосами, що перекачують воду, теплові насоси «перекачують» теплоту. Іншими словами, теплові насоси є трансформаторами теплоти, у яких робочі тіла роблять зворотний термодинамічний цикл, переносячи теплоту з низького температурного рівня на високий. Таким чином, з низькопотенціальної теплоти різного походження (природної поновлюваної теплоти ґрунтових і поверхневих вод, теплоти ґрунту, атмосферного повітря, а також скинутої техногенної теплоти технологічних процесів промислових виробництв, стічних вод біологічних й інших очисних споруджень) з температурою (0 – 50) °С виробляється тепло.

При цьому кількість одержуваної корисної теплової енергії середнього потенціалу, за винятком втрат, дорівнює сумі теплових енергій низького й високого потенціалів, що спричиняється енергетичну й, як наслідок, економічну й екологічну ефективність теплових насосів.

Принцип дії ТН заснований на використанні зворотного циклу Карно [26]. На рисунку 2.2 наведені схема й процес у T-S діаграмі парокомпресійного ТН.

Робота ТН здійснюється за рахунок підведеної до компресора електроенергії. У процесі 1-2 підвищується тиск робочої речовини з p₀ до p_к. Потім у процесі 2-3 (у конденсаторі) при p_к = const відбуваються охолодження й конденсація робочої речовини з відводом тепла q_в(Q_в), що передається споживачеві. Як робоча речовина використовуються хладони. Основними хладонами є фреони, аміак, вуглеводний газ. У процесі 3-4 відбувається дроселювання робочої речовини з p_к до p₀, а в процесі 4-1 у випарнику робоча речовина випаровується при температурі t₀ за рахунок підведеного тепла q₀(Q₀) від низькопотенціальних джерел тепла.