Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
По третьей схеме твердое топливо подвергается химической переработке в горючий газ (газификации, полукоксованию, коксованию). К такой переработке приходится прибегать при необходимости применять низкосортное или влажное топливо, так как при непосредственном ¦сжигании таких топлив в печах невозможно достигнуть требуемых высоких температур. Кроме того, при газовом отоплении можно освободиться от большого штата истопников-кочегаров (что особенно важно при разбросанности печей в цехах), легко автоматизировать процессы, улучшить гигиену труда, повысить общую техническую культуру предприятия. Однако нужно считаться с тем, что с самой переработкой в газ связаны потери тепла (в среднем 30%), и поэтому при большом концентрированном потреблении топлива иногда целесообразнее, отказавшись от предварительной переработки твердого топлива в газообразное, сжигать его непосредственно в печах.
По четвертой схеме твердое топливо сжигается под котлами тепловой электрической станции. Часть химической энергии топлива в результате сложного процесса превращается в электрическую энергию, которая используется в электрической печи. Выработанная электроэнергия многократно трансформируется: сначала напряжение повышается для передачи «а большое расстояние — до районной понизительной подстанции, затем снова понижается (до 380—500 в и более) и с этим напряжением электроэнергия подводится к электрическим печам. Принципиальные схемы электрических печей рассмотрены ниже. В зависимости от типа печи возможна дополнительная трансформация электрической энергии с сохранением или с повышением частоты тока с 50 до 10 000 гц и более (при индукционном нагреве). При каждой трансформации теряется часть энергии: в мощных печах 2—4%, в менее мощных печах 4—5%, в преобразователях до 10—15%. Общие электрические потери могут быть весьма большими. Коэффициент полезного действия сети от электрического генератора до электротермической установки составляет величину порядка 0,80—0,85. Устройство самой электрической паротурбинной станции довольно сложно. Для повышения тепловой экономичности паровые котлы строятся на высокие параметры пара (140 бар и 565°С), а также на сверхкритические параметры пара (300 бар и 580 °С). В настоящее время строятся главным образом крупные конденсационные электростанции мощностью 1 200—2 400 тыс. кет и выше, имеющие хорошие технико-экономические показатели. Строительство таких станций позволяет снизить расход условного топлива на отпущенный киловатт-час до 310—360 г/квт-ч и повысить к. п. д. До т)э.с=0,45. При работе котлов и турбин на сверхвысоких начальных параметрах к. п. д. возрастает до 40% и более. На ТЭЦ, расположенных в городах и при крупных заводах, благодаря применению теплофикационного цикла общее полезное использование топлива повышается до 45—60 %•
В электрических печах электрическая энергия превращается в тепло, передаваемое нагреваемому материалу. Этот процесс также связан
27
с потерями энергии. Общий к. п. д. электрической печи выражается произведением:
Т]э.п —Т]тТ]эл<
где г]т — тепловой к. п. д. печи; г]эл — электрический к. п. д. печи.
Сложность описанных схем возрастает от первой к последней. Самой простой является первая схема. Затраты на постройку печей для непосредственного сжигания твердого топлива в слое минимальны. Затраты на содержание персонала невелики при использовании природного газа и мазута, так как в этом случае топочные процессы нетрудоемки и могут быть легко автоматизированы. При слоевом сжигании твердого топлива трудоемкость топочных процессов велика, их трудно' автоматизировать, и поэтому расход на рабочую силу может быть весьма значительным. Остальные схемы требуют более значительных капиталовложений и большего расхода материалов и труда на строительство пылеприготовительных, газогенераторных установок и электрических станций, а поэтому труднее осуществимы.
Экономически наивыгоднейшим вариантом использования твердого-топлива является тот, при котором обеспечивается наиболее рациональное с народнохозяйственной точки зрения соотношение между капитальными затратами, связанными с сооружением печи, и эксплуатационными расходами. При этом необходимо иметь в виду, что вариант, требующий наибольших затрат, может оказаться выгодным лишь в том случае, если перерасход капиталовложений достаточно быстро окупается экономией на эксплуатационных расходах (в частности, экономией топлива). Обязательным условием при выборе варианта является возможность обеспечения правильного развития технологического процесса (получение продукта требуемого качества), надежности работы и достаточной гигиены труда. Экономические сравнения целесообразно производить лишь для вариантов, в равной мере удовлетворяющих этим условиям.
Показателем экономической эффективности является коэффициент сравнительной эффективности [JI. 28], представляющий собой отношение
Р_С2-С,_ I. (Ь5)
К, — Ki Т ’
здесь Ki и Кг — капитальные вложения по сравниваемым вариантам, руб.; Ci и Сг — годовые расходы на тепловую обработку материала (плавку, нагрев, обжиг и т. п.), руб/год; Т — срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет.
