Рекуперация энергии и повышение КПД
Предприятия заинтересованы в максимально полном использовании энергии, высвобождающейся из топлива. Для этого
· предварительно нагревают воду для котла дымовыми газами в экономайзере,
· перегревают нар для его лучшей транспортировки и
· стремятся избежать потерь конденсата и воспрепятствовать понижению его давления.
Замкнутая система рециркуляции конденсата функционирует только в том случае, если установка постоянно находится под давлением. В этом случае она должна работать 365 дней в году. Однако КПД котла зависит от количества пусков, продолжительности работы исрока эксплуатации.
Пример 1:
Котел большой теплоемкости с температурой воды 65°С включается в воскресенье. для пропаривания воздушного фильтра аэрации сусла. Большая часть тепла вырабатывается впустую, в данном случае КПД почти равен нулю.
Пример2:
Скоростнойдвухконтурный парогенератор (6 т/ч и 12 т/ч) эксплуатируется в варочном цехе, в котором испаряется 50 гл/ч. Может возникнуть ситуация, при которой происходит постоянное переключение парогенератора с малого на большой контур и т. д. В результате при продувке дымоходов, необходимой для предотвращения образования выхлопов, горячие дымовые газы отводятся без пользы, КПД при этом составляет менее 50%.
В большинстве случаев поминальный КПД относится к оптимальным условиям эксплуатации, и поэтому средний КПД редко превышает 85%.
Экономайзер
На выходе из котла дымовые газы имеют еще очень высокую температуру. Во избежание потерь теплоты непосредственно за котлом устанавливают змеевики, через которые противотоком подается питающая вода. В результате дымовые газы с температурой примерно 260-300°С остывают до 120-130 X, вто время как вода за счет этого нагревается до температуры выше 100°С (рис. 10.5). Тем самым КПД котла может превысить 95%.
Такой предварительный нагреватель воды дымовыми газами (или экономайзер), подключают или непосредственно к котлу, или через фланец - к отводящей трубе.
Перегреватель
В перегревателе температура пара повышается до температуры выше температуры насыщения. Такое повышение температуры обладает следующими преимуществами:
· вода, увлекаемая из котла, испаряется;
· сухой пар даже при незначительном охлаждении возможно передавать на большие расстояния, и при этом он не конденсируется.
Перегреватели производятся в одно- и многоступенчатом исполнении. Они состоят из гладких труб, выполненных в виде змеевика. Дымовые газы, огибающие трубы снаружи, отдают пару дополнительную теплоту и тем самым перегревают его до температуры 250-300°С.
Рециркуляция конденсата
Конденсат содержит большое количество энергии, которую можно извлечь. Находящийся под давлением конденсат имеет температуру более 100°С, а иногда и значительно выше. Благодаря рециркуляции конденсата, находящегося под давлением (его температура - от 140 до 180°С), в котле можно на 10-12% сократить потери энергии. Условием этого является наличие замкнутой системы рециркуляции (где закачка конденсата в котел производится под давлением), ведь когда конденсат не находится под давлением, он испаряется, пока не достигнет температуры 100°С.
Паросиловые установки
Прежде почти на каждом пивоваренном предприятии имелась поршневая паровая машина, в которой часть энергии пара преобразовывалась в механическое вращательное движение. При помощи декоративного маховика приводился в действие электрогенератор и, таким образом, в той или иной мере обеспечивалось собственное снабжение электричеством. Сегодня подобными поршневыми паровыми машинами можно восхищаться в музеях пивоварения.
В этих машинах в механическую энергию движения (механический КПД) преобразуется примерно от 12 до 14% энергии, имеющейся в топливе. Большую часть энергии пара невозможно превратить во вращательное движение, и она выделяется в виде тепловой энергии (отработавший, мятый пар или теплая вода).
Вместо устаревших поршневых паровых машин впоследствии появились паровые турбины, в которых возвратно-поступательное движение в паровой машине было заменено на непрерывное вращательное движение рабочих колес. Подобные паровые турбины сегодня можно встретить лишь на отдельных пивоваренных предприятиях.
Для наиболее рационального использования тепловой энергии были разработаны следующие рабочие режимы:
Режим работы на выхлоп
В этом случае отработавший пар из машины сбрасывается в атмосферу и улетучивается неиспользуемым. Такой рабочий режим является совершенно нерентабельным и в настоящее время больше не используется.
· Режим работы с противодавлением
В процессе выполнения полезной работы давление пара понижается до 2-3 бар, и после этого он применяется для кипячения и нагрева продукта.
· Режим работы с конденсацией
Пар конденсируется, при этом уменьшается его объем, и за счет возникающего разрежения давление падает до 0,1 бар. В результате увеличивается полезный перепад давления и тем самым - механический КПД.
Следует отметить, что в настоящее время на пивоваренных предприятиях собственная выработка тока паросиловыми установками применяется достаточно редко. Ее использование представляет особенный интерес там, где стимулом является наличие дешевого топлива. В настоящее время все большее применение находят блочные теплоэлектростанции.