4.2.1. Теплосодержание отработавших газов
Основной составляющей теплового баланса многих тепловых технологических процессов (главным образом огнетехнических) являются потери с отработавшими газами, %:
. (4.2)
Величина меняется в пределах от 35-40% при нагреве и термообработке металла до 65-70% в высокотемпературных плавильных процессах.
Целесообразность и эффективность использования ВЭР определяется тепловой мощностью энергоисточника, непрерывностью выдачи теплоты и температурным уровнем, т.е. отношением:
, (4.3),
где – абсолютная температура теплового отхода;
– абсолютная температура окружающей среды.
Чем ближе температурный уровень к единице, тем целесообразнее использование ВЭР. Увеличение тепловой мощности энергоисточника приводит к снижению удельных капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Непрерывность выдачи теплового отхода (непрерывность технологического процесса) определяет экономическую эффективность использования этого ВЭР. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет теплота отработавших газов.
На данный момент времени теплосодержание отработавших в техпроцессе газов определяется выражением:
, кДж/с, (4.4)
где – объемный расход газов, м3/с;
– средняя теплоемкость смеси газов, (рассчитывается по термодинамическим таблицам);
– температура газов, °С.
При расчете теплосодержания газов следует учитывать присос воздуха в газоходы. При нарушении плотности газоходов возможно значительное увеличение коэффициента избытка воздуха, вследствие чего снижается температура и температурный уровень, т.е. ценность теплоты отработавщих газов. Начальная температура газов перед теплоиспользующей установкой зависит от места ее включения в газовый тракт, т.е. от общей технологической схемы производства. Начальная температура может существенно отклоняться от нормы, в частности вследствие неорганизованного догорания горючих компонентов в газоходах, из-за присосов воздуха. Появление присосов особенно нежелательно при общем снижении температуры отработавших газов по особенностям технологического процесса производства.
Энергетическое использование теплоты газов, отработавших в металлургических, химических и других технологиях, позволяет сэкономить многие миллионы тонн условного топлива в год. Эта теплота может использоваться для систем отопления.
Однако для систем отопления характерен сезонный и крайне неравномерный график потребления. Длительность отопительного сезона для различных климатических зон России составляет от 2000 до 5000 часов в год, причем и в эти периоды отопительная нагрузка снижается от кратковременного максимума, соответствующего температуре наиболее холодных зимних дней, в 4-5 раз к концу зимнего сезона. Нагрузка на горячее водоснабжение составляет обычно не более 30% от отопительной
Металлургический завод средней мощности мог бы выдавать за счет своих ВЭР 550-600 МВт тепловой энергии. Для реального потребления такого количества теплоты даже в зимнее время были бы нужны громадные жилые массивы, что в непосредственной близости от такого завода невозможно. Поэтому использование ВЭР для отопления и производства пара низких параметров, как правило, целесообразно только для установок малой тепловой мощности.