1.1.6
Сравнение вариантов дополнительного теплоиспользования
Различные
варианты дополнительного теплоиспользования отличаются по энергетической
эффективности и производительности ВТТУ. В связи с этим возникает задача выбора
оптимального варианта использования тепла отходящих газов, которая должна
решаться с учетом ряда дополнительных факторов.
Для
сравнения рассматриваются следующие варианты (рисунок 1.21):
I вариант - ВТТУ с замкнутым теплоиспользованием,
II вариант - ВТТУ с внешним теплоиспользованием,
III вариант - ВТТУ с комбинированным теплоиспользованием.
1.1.6.1
Энергетическая оценка вариантов
Сравнение вариантов по «видимому» удельному расходу условного топлива всегда показывает выгодность I варианта:
, кг.у.т./кг. продукта, (1.57)
где 29300 – теплота сгорания условного топлива,
кДж/кг.
I вариант
II вариант
III вариант
Рисунок
1.21 – Варианты дополнительного теплоиспользования в ВТТУ
Однако такое сравнение не корректно, так как не учитывает различное самопотребление электроэнергии в вариантах и выработку дополнительной продукции во II и III вариантах. Более правильным является сравнение по удельному расходу топлива с учетом самопотребления электроэнергии, то есть по энергозатратам производства.
Так,
для I варианта сравнительный удельный расход топлива равен:
, (1.58)
где 
- мощность электроустановок, используемых для обеспечения
работы ВТТУ, кВт
- удельный расход
тепла на выработку 1 кВт-ч на электростанции, кДж/кВт-ч.
По аналогии можно найти 
для других вариантов
дополнительного теплоиспользования.
Во II и III вариантах за
счет тепла отходящих газов вырабатывается дополнительная продукция. Так, при
установке парогенератора на отходящих газах (ПГОГ) вырабатывается
дополнительный энергоноситель (пар, горячая вода), в количестве, эквивалентном 
(II вариант) или 
(III вариант).
На выработку такого
количества энергоносителей на ТЭС необходимо было бы затратить топливо в
количестве:
, (1.59)
где 
- энергетический к.п.д. замещающего парогенератора (примерно
равен 0,8-0,9).
Для объективного сравнения все варианты должны вырабатывать одинаковое количество продуктов как по величине, так и по наименованию. В связи с этим в I варианте ВТТУ должна быть дополнена парогенератором такой же производительности, что и ПГОГ. Такая комбинация агрегатов называется раздельной установкой. Сравнительный приведенный расход топлива на раздельной установке равен:
. (1.60)
Сравнительный
энергетический к.п.д. раздельной установки равен:
, (1.61)
где 
- энергетический
к.п.д. ВТТУ с замкнутым теплоиспользованием (определяется по формуле 1.48).
Таким образом, объективное сравнение вариантов по энергозатратам должно производится сопоставлением (например, I и II варианты):
(1.62)
то есть: больше меньше или равно.
Или
(1.63)
Следует иметь в виду, что энергетический аспект
рассматриваемой проблемы имеет меньшее значение, чем в электроэнергетике из-за
значительно меньшей величины топливной составляющей себестоимости продукции
теплотехнологического агрегата (15-25 % против 60-65 % в электроэнергетике).
1.1.6.2 Влияние схемы теплоиспользования на технологический процесс (технологический аспект дополнительного теплоиспользования)
При замкнутом (регенеративном) теплоиспользовании (I и III вариантах) из-за нагрева компонентов горения (в основном воздуха) изменяются условия протекания технологического процесса.
Замкнутая схема теплоиспользования обеспечивает повышение
температурного уровня в рабочей камере и всех зависящих от температуры технологических
характеристик (сокращение продолжительности цикла, увеличение
производительности агрегата, улучшение качества продукции и т.д.):
, (1.64)
, (1.65)
. (1.66)
Таким образом, наряду с экономией топлива при сравнении вариантов дополнительного теплоиспользования следует учитывать изменение характеристик теплотехнологического процесса.
1.1.6.3 Экономическая оценка вариантов
Основным показателем сравнения вариантов дополнительного теплоиспользования является максимальная эффективность технологического процесса при минимальных капитальных вложениях (в тенге). Для сравнения и выбора оптимального варианта используются приведенные расчетные затраты:
, (1.67)
где И – годовые эксплуатационные расходы,
К – капитальные вложения,
- нормативный срок
окупаемости капитальных вложений (7-8 лет),
- нормативный
коэффициент окупаемости капитальных
вложений (0,12-0,15)
В варианте полностью замкнутого теплоиспользования (I
вариант) приведенные затраты должны включать дополнительные эксплуатационные
расходы и капитальные вложения, учитывающие дополнительную выработку
энергоносителя на ТЭС или районных котельных (раздельная установка). В связи с
этим I вариант по объему начальных капитальных вложений в большинстве случаев
является более дорогим.
1.1.6.4 Эксплуатационный аспект
дополнительного теплоиспользования
Повышение температурного уровня в I и III вариантах позволяет осуществить высокофорсированный и высокотемпературный технологический процесс. При этом более вероятно, что весь технологический унос будет находиться в расплавленном состоянии.
Отрицательной стороной этого является разрушение огнеупорной кладки при попадании на нее расплавленного уноса (образование легкоплавких эвтектик), зашлаковывание поверхности теплоиспользующих установок, как следствие, увеличение гидравлического сопротивления ТИУ и увеличение расходов электроэнергии на транспортировку отходящих газов. При резком увеличении гидравлического сопротивления необходимо в большинстве случаев снижать тепловые нагрузки ВТТУ.
Для уменьшения отрицательного влияния расплавленного уноса на работу ВТТУ необходимо принимать дополнительные меры, которые ведут к увеличению капитальных вложений ВТТУ. Так, например, в высокотемпературных агрегатах необходима установка специальных камер радиационного охлаждения (радиационные грануляторы) или водоохлаждаемых шлакосепараторов.
Таким образом, сравнение вариантов дополнительного теплоиспользования следует вести с учетом всех аспектов: энергетического, технологического, экономического, эксплуатационного.