Енергозбереження. Ресурси енергетичні вторинні. Методика визначення показників виходу та використання

• умовному паливі (УП), теплота згоряння однієї тони якого становить 29,3 ГДж (7 Гккал);

Енергетична установка, з показниками якої порівнюють ефективність використання ВЕР.

Примітка. Залежно від конкретних умов енергопостачання в ролі заміщуваної установки можуть розглядати про­мислові котельні або котельні ТЕЦ.

Кількість теплоти в кілоджоулях (кілокалоріях), відведена від охолоджуваного середовища протягом однієї години.

Примітка. Холодопродуктивність однієї й тієї ж холодильної машини змінюється залежно від температурних умов П роботи.

Холодопродуктивність за певний період часу в кілоджоулях (кілокалоріях), яку отримують внаслідок використання ВЕР в утилізаційних установках.

4 МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ВИХОДУ ВЕР

Питомий вихід ВЕР належить до одиниці продукції основного виробництва для монопродук- тового виробництва чи до одиниці витрат сировини (палива) для багатопродуктового виробництва.

• для пальних ВЕР — найнижчою теплотою згоряння,

• для теплових ВЕР — перепадом ентальпій,

• для ВЕР надлишкового тиску — роботою ізоентропного розширення одиниці об’єму енерго­носія.

Одиницями енергетичного потенціалу є одиниці енергії — кДж (ккал, кВт • год).

«й,«Г-йг-сС. <¹>

де — питомий об’єм енергоносія пальних ВЕР на одиницю продукції, м³/од. прод.;

Чмті — питомий об'єм енергоносія пальних ВЕР на годину (годинний об’єм), м³/год;

— найнижча робоча теплота згоряння пальних ВЕР, кДж/м³.

<ї=<£,". (2)

чи т. (3)

де д^ит — питомий вихід пальних ВЕР на одиницю продукції, кДж/од. прод,;

qj¹ — годинний вихід пальних ВЕР, кДж/год;

П — випуск основної продукції (чи витрати сировини, палива), до якої відносять пито­мий вихід ВЕР за період часу, що розглядається, од. пред ;

т — тривалість (кількість годин) роботи агрегату-джерела ВЕР за період часу, що роз­глядається, год.

Вихід пальних ВЕР Ву_П. виражений через масу умовного палива у кілограмах, обчислюють за формулою:

де Оун — теплота згоряння умовного палива масою 1 кг, яка дорівнює 29300 кДж/кг (7000 ккал/кг),

<?лит = ^ит =rn_t^h, (5)

де лг_пит — питома кількість енергоносія для теплових ВЕР, кг/од.прод., м³/од. прод.;

m_t — годинна кількість енергоносія для теплових ВЕР, кг/год., м³/год;

дА — перепад ентальпій енергоносія, кДж/кг чи кДж/м³.

ДЛ = h - h₀= с t - C_o t₀, (6)

де t — температура енергоносія на виході з агрегату-джерела ВЕР, °С;

с — питома об’ємна чи масова теплоємність енергоносія за температури t (для газів беруть теплоємність за постійного тиску), кДж/(м^3оС), кДж/(кГ'°С);

t_Q — температура енергоносія під час надходження його на наступну стадію технологіч­ного процесу чи температура довкілля, °С ;

с₀ — питома об’ємна чи масова теплоємність енергоносія за температури t_Q, кДж/(м³ ■ °С), кДж/(кг-°С);

/і, h₀— ентальпії енергоносія за температури t і f₀, відповідно, кДж/кг, кДж/м³.

Для водяної пари ентальпію визначають за спеціальними таблицями теплофізичних власти­востей води і водяної пари, або за /S-діаграмою [1], причому за h₀ беруть ентальпію живильної води або ентальпію конденсату за температури t_Q,

Питому (годинну) кількість І температуру енергоносія на виході з агрегату-джерела ВЕР виз­начають за показами відповідних вимірювально-реєструвальних приладів, за даними технічного регламенту або із розрахунку теплового та матеріального балансу агрегату-джерела ВЕР. Теп­лоємність енергоносія залежно від його складу беруть за довідником [2].

<⁷> або

Q_e^T=q₍^T т Ю'⁶, (8)

де — питомий вихід теплових ВЕР на одиницю продукції, кДж/од. прод;

q] — годинний вихід теплових ВЕР, кДж/год;

Піт — відповідно ДО 4.7.

Методика розрахунку виходу теплових ВЕР для окремих випадків має свої особливості, її на­ведено для нагрітих відхідних газів паливоспалювальних печей у 4.12; для систем охолодження — у 4.13; для нагрітих продуктів або відходів виробництва — у 4.14.

Ч

(9)

де V*_ur— питомий об’єм;

— питомий годинний об’єм ВЕР надлишкового тиску, які утворилися, м³/од. пред., м³/год;

А — робота ізоентропного розширення одиниці маси чи одиниці об'єму газоподібних енергоносіїв, кДж/кг або кДж/м³, яка дорівнює перепаду ентальпій

А = Ah = h_y- h₂, (10)

де h_vh₂— ентальпії газу перед утилізаційною турбіною і після Ізоентропного розширення в тур­біні, відповідно, кДж/кг або кДж/м³.

Термодинамічну температуру газу після ізоентропного розширення Т₂ в кельвінах обчислюють за формулою: к-1 ( р . (11)

де 1 — температура енергоносія перед турбіною, К;

Р₁ і Р₂— тиск енергоносія до і після турбіни, МПа;

к — середній показник ізоентропи в Інтервалі температур і Т₂.

Для водяної пари перепад ентальпій Ah визначають за /S-діаграмою [1].

Вихід ВЕР надлишкового тиску Q" у гігаджоулях за період часу, що розглядається (доба, місяць, квартал, рік), визначають за формулами, аналогічними для теплових ВЕР (7) і (8):

ЯХ^ГМО-® (12)

чи О^тК)-®, (13)

де — питомий вихід ВЕР надлишкового тиску на одиницю продукції, кДж/од. прод.; q₍^H — годинний вихід ВЕР надлишкового тиску, кДж/год.; Піт — відповідно до 4.7.

Q_e^T =8НЮ“^Є, (14)

де В — маса чи об’єм палива, який витрачається за розглядуваний проміжок часу (витрати палива), кг(м³);

Н — ентальпія продуктів згоряння 1 кг або 1м³ палива за температури відхідних газів ї, °С, кДж/м³, кДж/кг.

Ентальпію продуктів згоряння Н обчислюють за формулою:

Н^=ССО_г Чю₂^{+ С}НгО '^₂0^{+ С}Ч₂‘И?₂^+Сп'(^а-1)'Ч ' I' (15)

де t — температура відхідних газів, °С;

— об’єми відповідно компонентів продуктів згоряння 1 кг або 1м³ палива, м³;

У_о — теоретично необхідний об’єм повітря для спалювання 1 кг або 1 м³ па­

лива, м³;

а — коефіцієнт надлишку повітря [3, 4].

Об’єм повітря для спалювання палива й об'єми компонентів продуктів згоряння палива ви­значають залежно від його виду та складу.

Теоретично необхідний об'єм повітря У_о у кубічних метрах для спалювання одного кубічного метра газу обчислюють за формулою:

К

(16)

Об’єм сухих трьохатомних газів V_RO у кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічно- ' го метра газу визначають за формулою:

Ч " °'⁰’(^CW, ^+CC0^+CH_!S^+CCH, (17)

Об’єм водяних парів У кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічного метра газу (за теоретично необхідного об’єму повітря У_о) обчислюють за формулою (для вмісту вологи в повітрі d_n = 13 г/м³):

^о'^о’^оік,^+cH_;S⁺²%. *ї7^сзд^+о'^і244 ^{ooiei v}°' ⁽¹⁸⁾

де d — вміст вологи в газоподібному паливі, г/м³.

Об’єм азоту У^ у кубічних метрах у продуктах згоряння одного кубічного метра газоподібно­го палива (за теоретично необхідного об’єму повітря У_о) обчислюють за формулою:

^=0,79 У_о+ОД1 с^. (19)

У формулах (16-19) — с_со , с_со, _s, , с_сн«, Сс_пн_г— об’ємні частки відповідних газо­вих компонентів у спалюваному газоподібному паливі, % (за нормальних умов: Р - 760 мм рт. ст„ f = 0 °С).

Об’єми компонентів продуктів згоряння одного кілограма рідкого чи твердого палива ^ro₂'4h₂o’^n₂ У кубічних метрах залежно від складу робочої маси палива обчислюють за форму­лами:

%_г =0,01866 (д_с +0,375 д^), (20)

^_о=в;94^^ ₊^оо_1е1V124Q. ₍₂₁₎

де W^p — вологість робочої маси палива, %;

G_f — питома витрата (маса) пари на розбризкування одного кілограма рідкого палива (від 0,03 до 1 кг залежно від типу форсунки);

=0,79 У_о+0,008 (22)

Теоретично необхідний об'єм повітря У_о у кубічних метрах для спалювання одного кілограма рідкого чи твердого палива обчислюють за формулою:

У_о = 0,0899 (д_с +0,375 д^) + 0,265 д_н -0,0333 д₀. (23)

У формулах (20 - 23) g_c, g_s, g_N, g₀, g_H, g_s — масові частки вуглецю, сірки, азоту, кисню, водню, сірки органічної та піритної в робочій масі палива, %.

Під час спалювання одночасно кількох видів палива вихід ВЕР слід визначати для кожного виду палива за формулою (14) і підсумовувати.

Вихід теплових ВЕР продуктів згоряння палива Qj у гігаджоупях в інтервалі температур від 150 до 1000 °С припускається обчислювати за формулою:

Q_B^T =q В Qh -10“⁸, (24)

д_Єq — коефіцієнт відношення вмісту теплоти в продуктах згоряння до найнижчої теплоти зго­ряння палива, %.

Значення q у відсотках залежно від температури t І виду спалюваного палива обчислюють за емпіричними формулами.

Для природного газу

^Q= 198 (с^ТоІ)’ (25)

для мазуту f

^{9 =} 1,43 (<£о_г⁺⁰’⁵>’ ⁽²⁶⁾

Де ^ско₂— об’ємна частка трьохатомних газів (СО₂+ SO₂) в продуктах згоряння, %.

За цього методу розрахунку q відносна похибка складає від 10 % до 15 %.

У плавильних та випалювальних паливоспапювальних технологічних печах відхідні гази поряд з продуктами згоряння палива містять також компоненти, які виділяються з шихти, І в деяких ви­падках значний винос пилу, що впливають на вихід ВЕР. Крім того у відхідних газах можуть місти­тись і пальні компоненти (хімічний недопал), хімічну енергію яких треба враховувати в обсягах ви­ходу ВЕР, якщо перед теплоутилізаційною установкою або в ній здійснюють їх довипалювання.