बॉयलर हाउस और हीट रिकवरी मल्टीसिस्टम का संयुक्त संचालन। तेल और गैस का बड़ा विश्वकोश
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भाप संयंत्रों और ताप विनिमायकों के संघनित्रों में निम्न-तापमान तापीय ऊर्जा का उपयोग गैस प्रतिष्ठानसिद्धांत रूप में थर्मोइलेक्ट्रिकिटी के आवेदन के संभावित क्षेत्रों में से एक के रूप में माना जा सकता है।
बॉयलर, डीजल और गैस टरबाइन संयंत्रों की निकास गैसों की तापीय ऊर्जा का उपयोग, बाद की तापीय ऊर्जा का पुनर्जनन, संपर्क वॉटर हीटरों में गर्म पानी का उत्पादन, बाष्पीकरणीय शीतलन और हीड्रोस्कोपिक जल अलवणीकरण, हवा की गर्मी और नमी का उपचार और गीली सफाई गैसें - यह संपर्क उपकरणों के आवेदन के पूरे क्षेत्र से बहुत दूर है। यह, सबसे पहले, उनके डिजाइन की सादगी और पुनरावर्ती सतह ताप विनिमायकों की तुलना में नगण्य धातु की खपत के कारण है, गैर-धातु सामग्री से निर्माण की संभावना; दूसरे, थर्मल ऊर्जा के अधिक पूर्ण उपयोग के कारण प्रतिष्ठानों की दक्षता में वृद्धि, थर्मोडायनामिक चक्र के मापदंडों में सुधार की संभावना, काम कर रहे तरल पदार्थ के प्रवाह को विनियमित करना, आंतरिक शीतलन या स्थापना को गर्म करना; तीसरा, - नए इंस्टॉलेशन और उनके बनाने की संभावना तकनीकी प्रणालीईंधन, पानी, सामग्री की खपत को कम करना, बिजली और उत्पादकता बढ़ाना, काम करने की स्थिति में सुधार और प्रदूषण को कम करना वातावरण. बिजली और गर्मी का उपयोग करने वाले प्रतिष्ठानों के संपर्क उपकरणों में गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की प्रक्रियाओं का उपयोग करने की संभावनाओं का अभी तक पूरी तरह से खुलासा नहीं किया गया है। यह गणना के लिए मौजूदा विशुद्ध रूप से अनुभवजन्य दृष्टिकोण से सुगम है, जो आंतरिक संबंधों को प्रकट करने की अनुमति नहीं देता है भौतिक घटनाएंमें जटिल प्रक्रियागर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण, परिकलित निर्भरता और व्यवहार में उपयोग में इस संबंध को दर्शाते हैं।
यूनिट को रेत-चूने की ईंटों के मौजूदा उत्पादन में आटोक्लेव से अपशिष्ट (निकास) भाप की थर्मल ऊर्जा का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कच्ची ईंटों का संतृप्त जल वाष्प के साथ आटोक्लेव उपचार सिलिकेट ईंटों के निर्माण में अंतिम चरण है, जो ऊर्जा संसाधनों की एक महत्वपूर्ण मात्रा की खपत करता है। इस संबंध में, आटोक्लेव के बाद निकास भाप की तापीय ऊर्जा का अधिक पूर्ण उपयोग सुनिश्चित करने और परिणामस्वरूप घनीभूत की वसूली सुनिश्चित करने का मुद्दा एक जरूरी कार्य है।
पारस्परिक इंजनों की निकास गैसों की तापीय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए सबसे अधिक सामना की जाने वाली योजनाओं में 15 किग्रा / सेमी तक के दबाव वाले भाप के उत्पादन के लिए उपकरण शामिल हैं, या गर्म पानी 100 सी तक के तापमान के साथ, या सुखाने की प्रक्रिया में निकास गैसों की गर्मी का प्रत्यक्ष उपयोग।
इसने 1985 में थर्मल ऊर्जा के उपयोग को लगभग दोगुना करना और इसे 22 मिलियन Gcal तक लाना संभव बना दिया। 12 ऑपरेटिंग प्राथमिक तेल शोधन इकाइयों में हीट एक्सचेंज इकाइयों के पुनर्निर्माण और प्रक्रिया भट्टियों के आधुनिकीकरण ने लगभग 1 मिलियन टन की बचत करना संभव बना दिया। ग्यारहवीं पंचवर्षीय योजना में मानक ईंधन की। ईंधन के रूप में रिफाइनरी गैस की एक अतिरिक्त मात्रा के उपयोग के कारण, जो वर्तमान में भड़की हुई है, साथ ही 450 उन्नत एयर-हीटिंग उपकरणों की शुरूआत के कारण, 0.5 मिलियन टन समकक्ष ईंधन की बचत हुई। ग्यारहवीं पंचवर्षीय योजना के वर्षों के दौरान, उद्योग में लगभग 900 मिलियन kWh बिजली और 18 मिलियन टन मानक ईंधन की बचत हुई।
इन इकाइयों (चित्र। 3.49) को गर्मी वाहक के रूप में विभिन्न सांद्रता के ग्लाइकोल और एथिलीन ग्लाइकॉल के जलीय घोल का उपयोग करके गर्मी वसूली इकाइयों में संवहन के कारण वेंटिलेशन उत्सर्जन की कम संभावित तापीय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
फायदे के साथ, तेल कीचड़ दहन विधि के कई नुकसान हैं, जिनमें से मुख्य हैं थर्मल ऊर्जा उपयोग की जटिलता, उपकरणों की भारीता और वायु प्रदूषण, जो हमें हमेशा यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति नहीं देता है कि यह विधि है अनुपयुक्त।
अपशिष्ट भाप गर्मी और घनीभूत वसूली के उपयोग के लिए स्थापना की वर्णित योजना अपशिष्ट भाप की गर्मी ऊर्जा का पूरी तरह से उपयोग करना संभव बनाती है और परिणामी कंडेनसेट को प्रक्रिया में और बंद पानी की आपूर्ति प्रणाली में पुन: उपयोग करने के लिए वापस कर देती है। संतृप्त भापबॉयलर प्लांट में।
तरल, ठोस और गैसीय कचरे के अलग और एक साथ दहन के लिए विभिन्न प्रणालियों के विशेष रूप से जटिल प्रतिष्ठानों में तकनीकी प्रक्रिया का संचालन करना रासायनिक उद्योग, तकनीकी रूप से थर्मल ऊर्जा के उपयोग और ठोस, तरल या गैसीय ईंधन पर काम करने से संबंधित है।
अपशिष्ट गैसों के दहन की तकनीकी प्रक्रिया का संचालन, प्राकृतिक गैस, औद्योगिक अपशिष्ट, बॉटम्स और ठोस अपशिष्टविभिन्न डिजाइनों के दहन भट्टियों में कम-कुशल अपराटिकों के एक साथ प्रबंधन के साथ-साथ रासायनिक उद्योगों के तरल, गैसीय या ठोस कचरे को जलाने के लिए विभिन्न प्रणालियों के जटिल प्रतिष्ठानों का रखरखाव जो तकनीकी रूप से थर्मल ऊर्जा या रासायनिक के उपयोग से संबंधित नहीं हैं। कच्चा माल।
एक गलत धारणा है कि उपयोग निम्न-श्रेणी की गर्मीयह स्रोत कम काम का है। साथ ही, भाप-आसुत अंशों की तापीय ऊर्जा के उपयोग से पुनर्नवीनीकरण (या एक बार के माध्यम से) पानी की खपत में काफी कमी आएगी, साथ ही भट्टियों की तापीय शक्ति भी कम होगी। यदि कंडेनसर और रेफ्रिजरेटर में निकाली गई गर्मी का केवल 50% कच्चे माल को पहले से गरम करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो 10 C के प्रारंभिक तापमान वाले तेल को 82 C तक गर्म किया जा सकता है।
तातारिया के क्षेत्रों में से एक में सिर की सुविधाओं पर ठंडा टूमेन तेल का ताप, और इसके बाद के परिवहन में 10 - 180 मिनट के लिए। यह इस प्रकार है कि हल्के शासन मापदंडों के तहत टूमेन तेल का विलवणीकरण रिफाइनरी के रास्ते में किया जा सकता है और ऐसे मामलों में जहां परिवहन के दौरान तेल के स्व-हीटिंग का प्रभाव समाप्त हो जाता है, लेकिन उपयोग किए जाने वाले थर्मल ऊर्जा के भंडार हैं।
इस मामले में, न केवल वायु पर्यावरण प्रदूषित होता है, बल्कि परिणामी तापीय ऊर्जा का भी उपयोग नहीं किया जाता है। कई विशेषज्ञों का मानना है कि इसे तभी उचित ठहराया जा सकता है जब तापीय ऊर्जा का उपयोग और निकास गैसों के शुद्धिकरण को संयुक्त किया जाए। ऐसी प्रक्रिया उन भस्मक स्टेशनों (कारखानों) में होती है जिनमें भाप होती है या गर्म पानी के बॉयलरविशेष फायरबॉक्स के साथ। सभी दुर्गंधयुक्त अशुद्धियों को जलाने के लिए भट्टी में तापमान कम से कम 1000 C होना चाहिए। हालांकि, वायुमंडल में छोड़ने से पहले, गैसों को साफ किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, विद्युत फिल्टर का उपयोग करना।
व्यावहारिक दृष्टिकोण से यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि सॉफ्टवेयर प्रसंस्करण और निपटान प्रौद्योगिकी का अंतिम चरण ज्ञात है, तो उन्हें मुख्य रूप से इस तकनीक के आधार पर वर्गीकृत किया जाना चाहिए। अधिकांश अनुपयोगी शहरी सॉफ्टवेयर (विशेष रूप से जहरीले, साथ ही निष्क्रिय निर्माण अपशिष्ट, आदि को छोड़कर) के निष्प्रभावीकरण का अंतिम चरण वर्तमान में भस्मीकरण है। इसकी पुष्टि डेनमार्क, फ़िनलैंड, जर्मनी, स्वीडन आदि देशों में केंद्रीकृत सॉफ़्टवेयर न्यूट्रलाइज़ेशन के अनुभव से होती है। इस तकनीक के साथ, सभी कचरे को समूहीकृत करना महत्वपूर्ण है ताकि वे व्यवस्थित रूप से एक या किसी अन्य तकनीकी श्रृंखला में प्रवाहित हो सकें। एकमात्र उद्देश्य- - थर्मल ऊर्जा और अन्य के उपयोग के साथ कचरे का थर्मल निपटान उपयोगी उत्पाद. इसके आधार पर, दहनशील और गैर-दहनशील कचरे को अलग करना आवश्यक है, जिसके भीतर, गुणों, चरण की स्थिति, प्रसंस्करण विधियों आदि में भी अंतर होता है। अलग-अलग, ऐसे कचरे को अलग करना आवश्यक है जो पारस्परिक रूप से एक-दूसरे को बेअसर कर सकते हैं या सेवा कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, उभरते प्रसंस्करण के लिए अभिकर्मकों के रूप में अपशिष्ट. गैर-लौह धातुओं जैसे विशेष रूप से उपयोगी घटकों वाले कचरे को अलग किया जाना चाहिए और अलग से इलाज किया जाना चाहिए ताकि अंतिम उत्पाद कम मूल्यवान कीचड़ के साथ मिश्रित न हो। दहनशील और गैर-दहनशील कचरे के बीच गर्मी संतुलन, केंद्रीकृत निपटान संयंत्र की आंतरिक गर्मी की मांग, अतिरिक्त ईंधन की आवश्यकता, या मात्रा और अतिरिक्त गर्मी के उपयोग के तरीकों को निर्धारित करना आवश्यक है। यह प्रश्नावली की प्रकृति या कचरे के एकमुश्त लेखांकन के रूपों को निर्धारित करना चाहिए।
खपत की पारिस्थितिकी। प्रौद्योगिकी: गर्मी को अक्सर कचरे के रूप में देखा जाता है, जो लोगों को आश्चर्यचकित करता है कि इतनी बड़ी मात्रा में कैसे वयर्थ ऊष्माबिजली के स्रोत में परिवर्तित किया जा सकता है।
तेजी से औद्योगीकरण के माध्यम से, दुनिया ने ऐसी कई तकनीकों का विकास देखा है जो अपशिष्ट ताप उत्पन्न करती हैं। अब तक, इस गर्मी को अक्सर कचरे के रूप में देखा जाता है, जिससे लोगों को आश्चर्य होता है कि इतनी बड़ी मात्रा में अपशिष्ट गर्मी को बिजली के स्रोत में कैसे बदला जा सकता है। अब जब एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी गर्मी से ऊर्जा उत्पन्न करने के नए तरीके खोज रहे हैं, तो वह सपना वास्तव में एक वास्तविकता बन रहा है।
एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी रिसर्च ग्रुप:
भौतिकी के प्रोफेसर चार्ल्स स्टैफोर्ड प्रमुख हैं अनुसंधान समूह, और उन्होंने कचरे को ऊर्जा में बदलने के लिए अपनी टीम के साथ काम किया। उनके काम का परिणाम में प्रकाशित किया गया था वैज्ञानिक पत्रिकाएसीएस नैनो।
एरिजोना कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज में एक वैज्ञानिक और पीएचडी उम्मीदवार जस्टिन बर्गफील्ड ने राय साझा की कि "थर्मोइलेक्ट्रिकिटी गर्मी को सीधे में परिवर्तित कर सकती है विद्युतीय ऊर्जाचलती भागों के बिना डिवाइस। इस क्षेत्र में हमारे सहयोगियों का कहना है कि उन्हें विश्वास है कि जिस डिवाइस को हमने कंप्यूटर मॉडल किया है, वह उन विशेषताओं के साथ बनाया जा सकता है जो हम अपने सिमुलेशन में देखते हैं।"
लाभ:
ओजोन क्षयकारी पदार्थों का उन्मूलन : अपशिष्ट ताप को विद्युत के रूप में प्रयोग करने के अनेक लाभ हैं। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि, एक ओर, आणविक थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरण का सैद्धांतिक मॉडल कारों, बिजली संयंत्रों, कारखानों और सौर पैनलों की दक्षता में सुधार करने में मदद करेगा, और दूसरी ओर, थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री जैसे क्लोरोफ्लोरोकार्बन ( CFCs), जो ओजोन परत को नष्ट करते हैं, पुराने हो चुके हैं।
अधिक कुशल डिजाइन:
अनुसंधान दल के नेता चार्ल्स स्टैफोर्ड सकारात्मक परिणाम की उम्मीद करते हैं। उन्हें उम्मीद है कि उनकी थर्मोइलेक्ट्रिक डिवाइस डिजाइन पिछली उपलब्धियों की तुलना में 100 गुना बेहतर होगी। यदि उन्होंने और उनकी टीम ने जो डिजाइन बनाया है, वह वास्तव में काम करता है, तो उन सभी इंजीनियरों का सपना सच होगा, जो कचरे से ऊर्जा पैदा करना चाहते थे, लेकिन उनके पास इसके लिए आवश्यक कुशल और किफायती उपकरण नहीं था।
तंत्र की कोई आवश्यकता नहीं:
बर्गफील्ड और स्टैफोर्ड द्वारा आविष्कार किए गए थर्मल रूपांतरण उपकरण के लिए किसी मशीनरी या ओजोन क्षय की आवश्यकता नहीं होती है रासायनिक पदार्थ, जैसा कि रेफ्रिजरेटर और स्टीम टर्बाइन के मामले में था, जो पहले कचरे को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता था। अब, यह कार्य रबरयुक्त बहुलक की एक परत द्वारा किया जाता है जो दो धातुओं के बीच सैंडविच होता है और एक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरण स्वायत्त हैं, उन्हें मोटर प्रक्रियाओं की आवश्यकता नहीं होती है, और निर्माण और रखरखाव में आसान होते हैं।
ऊर्जा अपशिष्ट पुनर्चक्रण:
अधिकांश ऊर्जा कारों और उद्योगों द्वारा उत्पादित की जाती है। ऑटोमोटिव और औद्योगिक कूड़ाविकसित सामग्री की एक पतली परत के साथ निकास पाइप को कोटिंग करके बिजली उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। भौतिकविदों ने भी कानून का उपयोग करने का निर्णय लिया क्वांटम भौतिकी, जो, हालांकि, बहुत बार उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन देता है उत्कृष्ट परिणामजब कचरे से ऊर्जा पैदा करने की बात आती है।
सौर ऊर्जा की तुलना में लाभ:
आणविक थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरण सौर ऊर्जा उत्पन्न करने और कम दक्षता वाले फोटोवोल्टिक कोशिकाओं पर निर्भरता कम करने में मदद कर सकते हैं
यह काम किस प्रकार करता है:
अणुओं के साथ काम करना और थर्मोइलेक्ट्रिक डिवाइस के लिए उनका उपयोग कैसे करना है, इस बारे में सोचते हुए, बर्गफील्ड और स्टैफोर्ड को कुछ खास नहीं मिला, जब तक कि एक छात्र ने यह नहीं पाया कि इन अणुओं का अपना विशेष कार्य है। इलेक्ट्रोड के बीच बड़ी संख्या में अणुओं को सैंडविच किया गया और एक उत्तेजक ताप स्रोत के संपर्क में लाया गया। अणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को दो भागों में विभाजित किया गया था: प्रवाह का पहला भाग बेंजीन रिंग से टकराया, और दूसरा रिंग की प्रत्येक अगली शाखा के साथ इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के साथ।
बेंजीन रिंग का लेआउट इस तरह से डिजाइन किया गया था कि इलेक्ट्रॉन एक सर्कल में अधिक दूरी तक चलता है, जिससे दो इलेक्ट्रॉन रिंग से बाहर गिरते हैं, बेंजीन रिंग के दूसरी तरफ चरण में एक दूसरे तक पहुंचते हैं। जंक्शन पर तरंगें एक दूसरे को बुझाती हैं, और प्रवाह में अंतराल आवेशतापमान के अंतर के कारण इलेक्ट्रोड के बीच एक वोल्टेज पैदा होता है।
बर्गफील्ड और स्टैफोर्ड द्वारा विकसित थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरण बिजली उत्पन्न कर सकते हैं जो 100-वाट प्रकाश बल्ब को जला सकते हैं या कार की दक्षता को 25% तक बढ़ा सकते हैं। प्रकाशित
रूस में सर्दियां गंभीर हैं, और इसलिए, औद्योगीकरण के युग में "लोक संकेतों" की सूची में एक और जोड़ा गया था: यदि जल निकासी "उभरती है", निकला हुआ किनारा लीक हो रहा है, इसका मतलब है कि तकनीकी प्रणालियां काम कर रही हैं और जमी नहीं हैं . यदि नहीं, तो, जैसा कि वे कहते हैं, "मामला एक पाइप है" - आपको सिस्टम को गर्म करना होगा और टुकड़े करना होगा। वर्तमान सदी में, थर्मल पावर और तकनीकी प्रणालियों के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बहुत अधिक प्रभावी दृष्टिकोण उपलब्ध हैं, लेकिन बढ़ती नालियों और लीकिंग फ्लैंग्स के उपचार की आदत बनी हुई है।
इस बीच, इस "गर्मी और ऊर्जा कोहरे" में पैसा बिना किसी निशान के गायब हो जाता है - वे जो गर्मी पैदा करने पर खर्च किए गए थे। ईंधन और पानी के शुल्क में वृद्धि के साथ, ऊर्जा संसाधनों की यह उपेक्षा कुशल उत्पादन की लड़ाई में एक चूक का अवसर है।
भाप के अलावा, द्वितीयक संसाधनों में अन्य मीडिया भी शामिल हैं तकनीकी प्रक्रियाएंजैसे प्रक्रिया उपकरण और ठंडा पानी के बाद भाप घनीभूत। उद्यमों में मेरे अभ्यास (एनटीपी) में 10 में से 8 मामलों में इसका उपयोग किसी भी तरह से नहीं किया जाता है, लेकिन निपटान के लिए केवल अतिरिक्त लागत की आवश्यकता होती है।
निम्न-श्रेणी की ऊष्मा को में कैसे बदलें? अतिरिक्त स्रोतबचत - यह लेख।
निम्न-श्रेणी की गर्मी: कहाँ देखना है और कैसे उपयोग करना है
उद्योग में, माध्यमिक ऊर्जा संसाधन, जो 100 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान वाले तरल पदार्थ होते हैं और 300 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान वाले गैसों को आमतौर पर कम क्षमता वाले कहा जाता है। व्यवहार में, स्रोत के तापमान को किसी विशेष उपभोक्ता के लिए ऊपरी तापमान सीमा के रूप में लिया जा सकता है, जो सरल, लंबे समय से ज्ञात और अपेक्षाकृत सस्ते उपकरणों - हीट एक्सचेंजर्स की मदद से उपयोगी उद्देश्यों के लिए इसकी गर्मी का उपयोग करना संभव बनाता है। एलएचई स्रोतों की निचली तापमान सीमा आश्चर्यजनक लग सकती है, लेकिन आधुनिक संपीड़न ताप पंप गर्मी निकाल सकते हैं वायुमंडलीय हवामें सर्दियों का समय-30 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक नीचे। बिल्कुल "गर्म" नहीं, लेकिन आवासीय भवनों और यहां तक कि औद्योगिक उद्देश्यों को गर्म करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, विश्वसनीय बिजली आपूर्ति के साथ दूरस्थ औद्योगिक साइटों को गर्म करना और हीटिंग के साथ समस्याएं)। निम्न-श्रेणी की ऊष्मा के उपयोग के लिए तापमान पर्वतमाला चित्र 1 में दर्शाई गई है।
चित्रा 1. चरणबद्ध दबाव में कमी योजना के संगठन और विभिन्न मानकों के भाप के उपयोग का एक उदाहरण।
पर औद्योगिक उद्यमएनपीटी स्रोत "सामान्य" होते हैं, लगभग किसी भी उत्पादन के लिए विशिष्ट (औद्योगिक अपशिष्टों की गर्मी, प्रक्रिया इकाइयों की निकास भाप, प्रक्रिया उपकरण के बाद भाप घनीभूत की गर्मी या टर्बो ड्राइव के साथ हीट इंजन जो कंडेनसर में प्रवेश कर चुके हैं, गर्मी जो उपकरण शीतलन के परिणामस्वरूप परिसंचारी जल आपूर्ति प्रणाली में स्थानांतरित किया जाता है और आमतौर पर कूलिंग टावरों के माध्यम से या सीधे कूलिंग तालाबों में वातावरण में छुट्टी दे दी जाती है) और "विशिष्ट", किसी विशेष उद्योग या क्षेत्र में उद्यमों के लिए विशिष्ट। इसलिए, पेट्रोकेमिकल और गैस प्रसंस्करण उद्यमों के लिए, उदाहरण के लिए, प्रक्रिया भट्टियों से ग्रिप गैसों का नुकसान विशिष्ट है; आसवन कॉलम, वैक्यूम सिस्टम, हीटर से अपशिष्ट भाप; और उत्पाद की गर्मी प्रवाहित होती है।
इस गर्मी का उपयोग कैसे करें? यह सब उन जरूरतों और कार्यों पर निर्भर करता है जो आपके पास उद्यम में हैं। बहुत सारे विकल्प:
- तकनीकी प्रणालियों या इसके प्रारंभिक विचलन को खिलाने के लिए हीटिंग, हीटिंग पानी के लिए उपयोग;
- तकनीकी चक्र में एनपीटी वापस करना और तकनीकी प्रक्रियाओं में पुन: उपयोग करना;
- सस्ते ईंधन के स्रोतों से दूर वस्तुओं की गर्मी आपूर्ति के लिए उपयोग;
- तीसरे पक्ष के आपूर्तिकर्ता से इसे खरीदने की लागत को कम करने या अपनी जरूरतों के लिए बिजली का बैकअप लेने के लिए बिजली प्राप्त करें।
परिणाम:
- ईंधन की लागत में कमी और, तदनुसार, गर्मी या बिजली का प्राथमिक उत्पादन;
- तकनीकी चक्रों को खिलाने के लिए पानी खरीदने की लागत को कम करना, जल उपचार प्रणालियों में इसका प्रसंस्करण और इसे तकनीकी आवश्यकताओं के लिए आवश्यक तापमान पर गर्म करना;
- परिसंचारी जल आपूर्ति (कूलिंग टावरों में वाष्पित) के मेकअप पानी के लिए लागत में कमी;
- जलने वाले ईंधन की मात्रा को कम करके सीओ 2 और नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन में कमी।
तकनीकी समाधान
वर्तमान में, के लिए कई मौलिक प्रौद्योगिकियां हैं।
हीट पंप इंस्टॉलेशन (HPU)
संचालन के सिद्धांत के आधार पर, गर्मी पंपों को संपीड़न और अवशोषण में विभाजित किया जाता है। संपीड़न ताप पंप हमेशा यांत्रिक ऊर्जा (बिजली) द्वारा संचालित होते हैं, जबकि अवशोषण ताप पंप एचसीवी निकालने के लिए उच्च क्षमता के ताप स्रोतों का उपयोग करते हैं: गर्म पानी, भाप, ग्रिप गैस, ईंधन का प्रत्यक्ष दहन।
के संचालन के मोड में संपीड़न ताप इंजन (सीटीएच)
फ्लोटिंग पंप (HPU)
चित्रा 2. संपीड़न एचपी के संचालन का सिद्धांत
सीटीएच के संचालन का सिद्धांत कम तापमान वाले रेफ्रिजरेंट की क्षमता पर आधारित होता है, जब कम दबाव की स्थिति में उबलता है, तो कम तापमान वाली गर्मी के स्रोत से गर्मी लेता है। एक विशिष्ट कार्यशील द्रव और कार्य दबाव सीमा का चयन करके कार्य की तापमान सीमा का चयन किया जाता है। विशेष औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए, "कैस्केड" कनेक्शन योजनाओं और उपयुक्त रेफ्रिजरेंट का उपयोग करके 120÷140 डिग्री सेल्सियस के क्रम का अधिकतम तापमान प्राप्त किया जा सकता है। अलग आशाजनक दिशा- सुपरक्रिटिकल मापदंडों के साथ सीओ 2 का उपयोग करते हुए उच्च तापमान वाले ताप पंप।
हीट पंप ऑपरेशन मोड (ABTN) में अवशोषण हीट इंजन
ABTN के संचालन का सिद्धांत अधिक होने वाले जल वाष्प को अवशोषित करने के लिए एक शोषक समाधान की क्षमता पर आधारित है हल्का तापमानएक समाधान की तुलना में।
सबसे व्यापक रूप से अवशोषण थर्मल मशीनें हैं, जो एक शोषक के रूप में लिथियम ब्रोमाइड (LiBr) के घोल का उपयोग करती हैं। प्रतिष्ठान 60-90 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी का ताप प्रदान करते हैं।
ऐसी इकाइयों का उपयोग रेफ्रिजरेशन मशीन मोड (एबीएचएम) में किया जा सकता है, जो परिवेश के तापमान की परवाह किए बिना 5-15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी को ठंडा करने (उदाहरण के लिए, पानी की प्रक्रिया) प्रदान करता है।
चित्रा 3. एबीटीएम के संचालन का सिद्धांत
बिजली पैदा करने के लिए ओआरसी चक्र का उपयोग करने वाले प्रतिष्ठान
घर विशिष्ठ विशेषताकार्बनिक रैंकिन चक्र (ओआरसी) पर आधारित प्रतिष्ठान - भाप के बजाय एक कार्बनिक कार्यशील पदार्थ का उपयोग। यह क्वथनांक के बाद से शास्त्रीय भाप चक्र की तुलना में कम शक्ति और गर्मी स्रोत के कम तापमान पर थर्मल चक्र की समग्र दक्षता को बढ़ाता है। कार्बनिक पदार्थपानी की तुलना में कम, और दूसरी ओर, यह मध्यम और उच्च शक्तियों पर उनके उपयोग को सीमित करता है।
गैर-पारंपरिक ईंधन (लकड़ी के अपशिष्ट, जैव ईंधन) का उपयोग करने वाले ऊर्जा स्रोतों के विकास के साथ ओआरसी वाले पौधों में रुचि काफी बढ़ गई है, क्योंकि उन्हें जलाते समय, संयंत्र के आउटलेट पर शीतलक के मापदंडों को सुनिश्चित करना मुश्किल होता है, जिससे पारंपरिक भाप-पानी चक्र का प्रभावी ढंग से उपयोग करना संभव है।
आरेख 1। क्षेत्र प्रभावी आवेदनओआरसी चक्र के साथ प्रतिष्ठान
वर्तमान में, प्रौद्योगिकियों में विभिन्न मापदंडों के भाप का उपयोग करके पेट्रोकेमिकल और अन्य उद्यमों की ऊर्जा दक्षता में सुधार के हिस्से के रूप में, काउंटर-प्रेशर टर्बाइन के साथ रिडक्शन-कूलिंग इकाइयों (आरडीसी) के प्रतिस्थापन के साथ आधुनिकीकरण किया जा रहा है। इस मामले में, गर्मी आपूर्ति उद्देश्यों के लिए उपयुक्त दबाव के साथ भाप को कम कमी सीमा के रूप में उपयोग किया जाता है। हालांकि, हीटिंग के लिए तापीय ऊर्जा की खपत है मौसमीऔर बैकप्रेशर टर्बाइनों की बिजली उत्पादन क्षमताओं को सीमित करता है, साथ ही आर्थिक दक्षता को भी कम करता है। ओआरसी प्रतिष्ठानों के उपयोग से मौसमी असमानता से दूर होना और अपनी जरूरतों की बिजली आपूर्ति के लिए अतिरिक्त समर्थन के रूप में काम करना संभव हो जाएगा।
पर हाल के समय मेंउपरोक्त तकनीकों का एक दूसरे के साथ विभिन्न संयोजनों में तेजी से उपयोग किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, सह-उत्पादन बिजली उत्पादन प्रतिष्ठानों का कनेक्शन है, जिसमें ओआरसी चक्र के साथ, और निम्न-श्रेणी की गर्मी के उपयोग के माध्यम से उपभोक्ता के लिए आवश्यक मापदंडों की तापीय ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए उपकरण शामिल हैं।
यदि एक स्वायत्त बिजली आपूर्ति स्थापना के हिस्से के रूप में एक हीट इंजन को हीट पंप मोड और "रेफ्रिजरेटर" मोड दोनों में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो बिजली उत्पादन प्रणाली को सस्ती विद्युत ऊर्जा, गर्मी ऊर्जा के उत्पादन के साथ एक ट्राइजेनरेशन सिस्टम में बदल दिया जाता है। , और ठंडा।
औद्योगिक उद्यमों में घनीभूत संग्रह और वापसी के लिए सिस्टम
उद्यम की तकनीकी श्रृंखलाओं में इसके उपयोग के बाद घनीभूत भाप में निहित तापीय ऊर्जा को बाद के उपयोग के लिए अधिकतम पर वापस किया जाना चाहिए। साथ ही, बिजली उत्पादन संयंत्रों के भाप तकनीकी सर्किट को खिलाने के लिए कंडेनसेट स्वयं एक उत्कृष्ट स्रोत है, जिससे अतिरिक्त जल उपचार की आवश्यकता कम हो जाती है।
लो-ग्रेड हीट रिकवरी सिस्टम के डिजाइन और संचालन में मुख्य कार्य
एनटीपी और उपभोक्ताओं के उपलब्ध स्रोतों को जोड़ना, उनके उपयोग के विकल्प, किसी विशेष उद्यम की जरूरतों को ध्यान में रखते हुए, जबकि परियोजना की आर्थिक दक्षता सुनिश्चित करना एक जटिल इंजीनियरिंग कार्य है। इसे हल करने के लिए, रीसाइक्लिंग सिस्टम के विकास में निम्नलिखित चरण शामिल होने चाहिए:
- ऊर्जा प्रणाली का एक पूर्व-परियोजना सर्वेक्षण करना (डेटा संग्रह और ऊर्जा संतुलन का संकलन, वाद्य सर्वेक्षण),
- प्रतिष्ठानों की तकनीकी प्रक्रियाओं का मॉडलिंग, जिसके संचालन से अधिकतम ऊर्जा हानि होती है (गणितीय मॉडलिंग, चुटकी विश्लेषण),
- एनटीपी का उपयोग करते समय संसाधनों की कमी का विश्लेषण, विकल्पों का विकास और इष्टतम समाधानों का चयन,
- इस उद्यम की स्थितियों में एनटीपी का उपयोग करते समय आर्थिक सीमाओं का विश्लेषण और व्यवहार्यता अध्ययन का विकास।
एनपीटी उपयोग प्रणालियों की डिजाइन विशिष्टताएं और परिचालन विशेषताएं यह हैं कि उनमें से लगभग सभी अपने काम में कम उबलते रेफ्रिजरेंट का उपयोग करते हैं, अर्थात। वास्तव में "रेफ्रिजरेशन" प्रौद्योगिकियां। यह कोई संयोग नहीं है कि प्रशीतन मशीनों (GOST EN 378-1-2014 रेफ्रिजरेशन और हीट पंप सिस्टम। सुरक्षा और पर्यावरणीय आवश्यकताओं। भाग 1-4) के साथ एकल GOST में हीट पंप सुरक्षा मुद्दों को शामिल किया गया है। रूस में ऐसी प्रौद्योगिकियों के संचालन का अनुभव महत्वपूर्ण है।
रूस में प्रौद्योगिकी का भविष्य
कम क्षमता वाली गर्मी उपयोग प्रौद्योगिकियों की दक्षता कोई सवाल नहीं उठाती है; इसलिए, हर साल दुनिया भर में उनका तेजी से उपयोग किया जाता है। रूस में उनके धीमे कार्यान्वयन के कारण आर्थिक हैं। ऊर्जा वाहक की कम लागत और आयातित उपकरणों की अपेक्षाकृत उच्च लागत "मानक" परियोजनाओं के लिए उच्च भुगतान अवधि की ओर ले जाती है।
हालांकि, अभ्यास से पता चलता है कि एक प्रभावी परियोजना अर्थव्यवस्था हमेशा एक व्यक्तिगत दृष्टिकोण और सिस्टम के डिजाइन और इष्टतम उपकरण और घटकों के चयन के लिए ठेकेदार के एक जिम्मेदार रवैये का मामला है। इसके अलावा, पेबैक अवधि की गणना वर्तमान में ऊर्जा वाहक के लिए वर्तमान टैरिफ के आधार पर की जाती है, जबकि थर्मल ऊर्जा के लिए टैरिफ के आगामी उदारीकरण से उद्यमों की लागत में ऊर्जा घटक में तेज वृद्धि होने की संभावना है।
दूसरों की तुलना में कम, यह स्थिति उन कंपनियों को प्रभावित करेगी जो पहले से ही ऊर्जा लागत को अनुकूलित करना शुरू कर रही हैं, विशेष रूप से, निम्न-श्रेणी की गर्मी के पुन: उपयोग के माध्यम से।
इगोर सोकोलोव
कंपनी के प्रमुख विशेषज्ञ "फर्स्ट इंजीनियर"
बिजली उत्पादन के साथ हीट रिकवरी सिस्टम.
यह तकनीक बिजली उत्पादन के लिए वसूली योग्य (अधिशेष) गर्मी के उपयोग की अनुमति देती है।
यह एक थर्मल पावर जनरेटर है, जिसके संचालन का सिद्धांत जैविक रैंकिन चक्र (ओआरसी) का उपयोग करता है।
इस थर्मल पावर जनरेटर का मुख्य तत्व एक ओआरसी टर्बाइन है। परिचालन सिद्धांत, भौतिक नींवऔर इस तकनीक के अनुप्रयोग के पहलुओं को बेलोव जी.वी. के लेख में अच्छी तरह से वर्णित किया गया है। और डोरोखोवा एम.ए. (एमएसटीयू का नाम एन.ई. बॉमन के नाम पर रखा गया है।), जो हमारी वेबसाइट पर समीक्षा के लिए है।
कार्बनिक रैंकिन चक्र पर आधारित विद्युत उत्पादन प्रणालियों का कई मामलों में सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है जहां उद्यम की उत्पादन गतिविधियों के परिणामस्वरूप प्राप्त अतिरिक्त गर्मी का उपयोग करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए:
संयंत्र बायोमास के दहन से गर्मी की वसूली;
चीरघर उत्पादन से लकड़ी के कचरे के दहन के दौरान गर्मी का उपयोग;
एक औद्योगिक उद्यम के गर्मी अधिशेष का उपयोग;
सौर संग्राहकों द्वारा प्राप्त ऊष्मा का उपयोग;
पारंपरिक और सह उत्पादन बॉयलरों से "अतिरिक्त" गर्मी का उपयोग (विशेषकर गर्मियों में)
हम विशिष्ट पेशकश करते हैं इंजीनियरिंग समाधान, आपकी विशिष्ट स्थितियों और परियोजना कार्यान्वयन सुविधाओं को ध्यान में रखते हुए, आपके उद्यम में इस तकनीक के कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त उपकरणों की डिजाइन और आपूर्ति।
गर्मी का उत्पादन या उपयोग हमेशा गर्मी के अप्रयुक्त हिस्से को वायुमंडल में छोड़ने की समस्या से जुड़ा होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, कुछ रासायनिक उद्यमों में, निकास गैसों का तापमान - 800C से अधिक हो जाता है। फिलहाल, गैसीय, तरल और ठोस (लकड़ी, कोयला, लकड़ी के चिप्स, भूसी, आदि) ईंधन बॉयलरों का उपयोग किया जाता है, जहां बॉयलर की दक्षता के आधार पर आउटलेट का तापमान 110C और उससे अधिक होता है।
पीट, भूसी पर चलने वाले बॉयलर, लकड़ी का कचरा, जैव ईंधन, ईंधन तेल और अन्य पुनर्चक्रण योग्य ईंधन
सीमेंट, रसायन, दवा, अपशिष्ट भस्मीकरण संयंत्र
एक नियम के रूप में, ऊर्जा-गहन उद्यमों में, यदि संभव हो तो, उद्यम की इमारतों और संरचनाओं दोनों के लिए गर्मी प्रदान करने के लिए, थर्मल ऊर्जा का हिस्सा उपयोग किया जाता है, जो कि स्थित लोगों के करीब है बस्तियों. हालांकि, पर्याप्त एक बड़ी संख्या कीगर्मी वातावरण में उत्सर्जित होती है, या विभिन्न डिजाइनों के कूलिंग टावरों के माध्यम से उपयोग की जाती है।
जल शीतलक मीनार
प्रस्तावित आधुनिक तकनीकों का उपयोग करके, उपयोग करने योग्य थर्मल उत्सर्जन को बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। इस मामले में, उद्यम बिजली की लागत को काफी कम कर सकता है, जिससे उत्पादन की लागत कम हो सकती है। गर्मी पैदा करते समय, जलना विभिन्न प्रकारअपशिष्ट - चिप्स, भूसी, लिग्निन, घरेलू, औद्योगिक कूड़ाऔर अन्य। उत्पादन काफी कम संभावित गर्मी है - + 300C से अधिक नहीं। हालांकि, यह ओआरसी टर्बाइनों पर विद्युत जनरेटर के उपयोग के लिए पर्याप्त है। इस मामले में, जैविक रैंकिन चक्र का उपयोग करने वाले जनरेटर, जिसकी योजना चित्र 1 में दिखाई गई है, सबसे कुशल हैं।
संक्षेप में, ऊष्मा के उपयोग का सिद्धांत इस प्रकार है। सीलबंद सर्किट के अंदर, उदाहरण के लिए, R-134 रेफ्रिजरेंट, एक औद्योगिक एयर कंडीशनर के समान है। गर्म होने पर वाह्य स्रोतअलग करने वाले माध्यम के हीट एक्सचेंजर की मदद से, तरल रेफ्रिजरेंट उबलता है और गैस में बदल जाता है। गैस फैलती है और टरबाइन में जाती है। टरबाइन से गुजरते हुए और अपनी तापीय ऊर्जा को छोड़ते हुए, गैस कंडेनसर (कूलर) में प्रवेश करती है, जहाँ यह संघनित होकर तरल में बदल जाती है। पंप द्वारा तरल को वापस हीटिंग ज़ोन में पंप किया जाता है। टरबाइन से गुजरने वाली गैस इसे घुमाती है और टरबाइन की घूर्णी ऊर्जा को विद्युत जनरेटर का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सब कुछ चिलर की तरह है, लेकिन इसके विपरीत। यदि चिलर में, कंप्रेसर मोटर को आपूर्ति की गई बिजली की मदद से, रेफ्रिजरेंट को संपीड़ित (R-134) किया जाता है और एक तरल अवस्था में लाया जाता है, जिसके बाद ठंड और गर्मी उत्पन्न होती है, तो जनरेटर में रैंकिन चक्र का उपयोग करते हुए, एक कंप्रेसर के बजाय, एक टरबाइन है, और एक इलेक्ट्रिक मोटर - एक विद्युत जनरेटर है। रैंकिन चक्र का उपयोग करने वाली इकाइयों के आयामों के लिए, जैसा कि नीचे दी गई तस्वीर में देखा जा सकता है, चिलर और ओआरसी जनरेटर बहुत समान दिखते हैं और लगभग समान आयाम होते हैं।
स्क्रू टर्बाइन के साथ ओआरसी जनरेटर स्क्रू कंप्रेसर के साथ चिलर।
ओआरसी जनरेटर का एक अलग डिज़ाइन होता है, वे तापीय ऊर्जा के गैसीय और तरल दोनों स्रोतों का उपयोग करते हैं, एक नियम के रूप में, 80C से ऊपर के तापमान के साथ। 20 साल या उससे अधिक की लंबी अवधि की सेवा जीवन इस तथ्य के कारण है कि टरबाइन शुद्ध गैस के साथ एक सीलबंद और अपेक्षाकृत कम तापमान वाले वातावरण में संचालित होता है।
ओआरसी जनरेटर को रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, व्यावहारिक रूप से टरबाइन और जनरेटर में तेल और बियरिंग्स को बदलना - हर दो साल में एक बार।
ओआरसी जनरेटर का संसाधन 100,000 घंटे और अधिक से अधिक है।
ओआरसी जनरेटर का एकमात्र नुकसान इसकी कम विद्युत दक्षता है, जो 8-25% की सीमा में है। हालांकि, समग्र दक्षता (बिजली + गर्मी उत्पादन) 85% या उससे अधिक तक पहुंच जाती है।
लेकिन अगर आप व्यावहारिक दृष्टिकोण से देखें, उदाहरण के लिए: 1000 kW की तापीय शक्ति वाला एक वुडचिप हीट जनरेटर 100 kW बिजली और लगभग 680 kW गर्म पानी 90/70C और उससे अधिक के तापमान के साथ प्रदान करेगा। . यह सभी विद्युत पंपों, नियंत्रण प्रणालियों, प्रकाश व्यवस्था आदि को शक्ति प्रदान करेगा। इस प्रकार, व्यावहारिक रूप से पक्ष से अतिरिक्त बिजली की आपूर्ति करने से इनकार करते हैं।
इसके अलावा, अगर, अपशिष्ट ताप बॉयलर के बजाय, 1000 किलोवाट की विद्युत शक्ति वाले गैस-पिस्टन कोजेनरेशन प्लांट के निकास पर एक ओआरसी जनरेटर स्थापित किया जाता है, तो बनाए रखते हुए समग्र विद्युत दक्षता 38 + 10 = 48% तक पहुंच जाएगी। थर्मल दक्षता - लगभग 50%।
ओआरसी जनरेटर दुनिया भर के कई देशों में निर्मित होते हैं। हमारी कंपनी आपके उद्यम, आवासीय परिसर की ऊर्जा दक्षता समस्याओं के सबसे सफल समाधान के लिए आपको टर्नकी आधार (परियोजना, आपूर्ति, स्थापना, कमीशन, सेवा और वारंटी के बाद रखरखाव) पर इस तकनीक के कार्यान्वयन की पेशकश करने के लिए तैयार है। आदि।
पीएच.डी. बैरन वी.जी., टेप्लोबमेन एलएलसी, सेवस्तोपोल के निदेशक
वर्तमान में, ऊर्जा बचत के मुद्दों पर अधिक से अधिक ध्यान दिया जा रहा है, ऊर्जा लागत को कम करने के लिए विभिन्न विकल्पों की तेजी से मांग की जा रही है, विचार किया जा रहा है और कार्यान्वित किया जा रहा है, जिसमें शामिल हैं महत्वपूर्ण निधि, ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई विभिन्न योजनाएं। साथ ही, यह अभी भी नियम के बजाय अपवाद बना हुआ है, इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य के लिए विभिन्न प्रकार के शीतलक से गर्मी लेना। ज्यादातर मामलों में, यह गर्मी (दुर्भाग्य से, अक्सर कम-क्षमता) में भारी मात्रा मेंकूलिंग टावर्स, ओपन-लूप वाटर कूलिंग सिस्टम्स और बस आसपास की हवा के साथ संवहन हीट एक्सचेंज के माध्यम से पर्यावरण में फैल जाता है। नतीजतन, पर्यावरण का थर्मल प्रदूषण होता है, इस तरह के निर्माण पर धन अनुत्पादक रूप से खर्च किया जाता है, हम ध्यान दें - सस्ता नहीं, सिस्टम, और, सबसे महत्वपूर्ण बात, ऊर्जा को व्यर्थ में बर्बाद किया जाता है, जो समानांतर में, अक्सर जरूरतों को पूरा करने के लिए होता है। एक ही उपभोक्ता, क्षमता पैदा करके उत्पन्न होता है। विभिन्न शीतलन प्रणालियों से अपशिष्ट गर्मी के रूप में ऊर्जा स्रोत के लिए इस तरह की असावधानी के बहुत सारे कारण हैं। उसी समय, हाल तक मुख्य उद्देश्य कारण- गर्मी हटाने के प्राथमिक साधनों के बहुत बड़े वजन और आकार की विशेषताएं, यानी हीट एक्सचेंजर्स, और उनके, बड़े पैमाने पर इसके कारण, उच्च लागत और सुविधा में लेआउट की जटिलता। इसके अलावा, विवश कारक गर्मी पंपों की उच्च लागत थी, जिसे अपशिष्ट निम्न-श्रेणी की गर्मी को चालू करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, इसके तापमान के स्तर को बढ़ाकर, आगे के उपयोग के लिए एक उत्पाद में। यह खेद के साथ ध्यान दिया जाना चाहिए कि आज, इस तथ्य के बावजूद कि इन कारणों में व्यावहारिक रूप से कोई उद्देश्य नहीं है, माना गर्मी के पुन: उपयोग के माध्यम से ऊर्जा की बचत की प्रक्रिया हिमांक बिंदु पर बनी हुई है। अब इनका सक्रिय रूप से उपयोग न करने के अधिकांश कारण माध्यमिक संसाधनपहले से ही व्यक्तिपरक विमान में है। यह सोच की जड़ता और आधुनिक के बारे में ज्ञान की कमी दोनों है तकनीकी उपकरणऐसी समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल करने में सक्षम। इस मामले में, इसका मतलब है कि गर्मी पंपों की मदद से निम्न-श्रेणी की तापीय ऊर्जा को उच्च तापमान स्तर पर स्थानांतरित करना पहले से ही संभव है, और इसके लिए पहली शर्त के रूप में, निम्न-श्रेणी को हटाने के लिए अत्यधिक कुशल ताप विनिमायक हैं- ग्रेड गर्मी। अत्यधिक कुशल ताप विनिमायक पहली और अपरिहार्य स्थिति हैं, क्योंकि अपशिष्ट ताप का उपयोग करने के लिए, इसे शीतलक से किसी प्रकार के ताप वाहक में कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करना आवश्यक है, जिससे यह गर्मी सीधे उपभोक्ता को स्थानांतरित की जा सके। , अगर ऐसी प्रक्रियाएं हैं जिनके लिए कम गर्मी की आवश्यकता होती है तापमान स्तर, या इस गर्मी की ऊर्जा गुणवत्ता में सुधार के लिए ताप पंप चक्र में स्थानांतरित किया गया। कुशल गर्मी हस्तांतरण उपकरणों के पिछले वर्षों में अनुपस्थिति, विशेष रूप से चिपचिपा तरल पदार्थ के लिए, कुशल गर्मी पंपों की अनुपस्थिति के साथ, अपशिष्ट गर्मी वसूली के माध्यम से ऊर्जा की बचत में बाधा उत्पन्न हुई। आज, ऐसे उपकरण मौजूद हैं और आधुनिक गर्मी हस्तांतरण उपकरणों में से एक पर विचार करते हैं, विशेष रूप से थर्मली जटिल वातावरण से निम्न-श्रेणी की गर्मी निकालने के उद्देश्य से डिज़ाइन किया गया है - इंजन तेलइस लेख का विषय है।
ये उपकरण उच्च-चिपचिपापन मीडिया के साथ हीट एक्सचेंज की विशिष्ट स्थितियों के लिए TTAI प्रकार के प्रभावी हीट एक्सचेंजर्स को संशोधित करके बनाए गए हैं। सोवियत नौसेना की जरूरतों के लिए हीट एक्सचेंजर्स के निर्माण पर कई वर्षों के काम के दौरान प्राप्त अनुभव का उपयोग करके टेप्लोबमेन एलएलसी के कर्मचारियों द्वारा बनाए गए टीटीएआई डिवाइस, उच्च दक्षता और बेहद छोटे वजन और आकार की विशेषताओं द्वारा प्रतिष्ठित हैं। इसके अलावा, एनालॉग्स की तुलना में, वे बनाए रखने के लिए अधिक सुविधाजनक हैं और, एक नियम के रूप में, साइट पर बेहतर व्यवस्थित होते हैं। हालाँकि, उपरोक्त लाभों का पूरा परिसर पूरी तरह सेयह तब प्रकट होता है जब ये उपकरण उष्मा विनिमय सुनिश्चित करने के लिए इनविसिड ड्रॉपिंग तरल पदार्थों पर काम करते हैं, जिसके बीच ये उपकरण बनाए गए थे। इसका कारण यह है कि बड़ी संख्या में नए तकनीकी समाधानइन उपकरणों के डिजाइन और निर्माण तकनीक दोनों में शामिल, ऐसे कई विशिष्ट समाधान हैं जो इस तरह के कामकाजी मीडिया के थर्मोफिजिकल गुणों की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए चलती तरल पदार्थ की कुछ परतों को प्रभावित करने के लिए एक सूक्ष्म तंत्र प्रदान करते हैं। इन हीट एक्सचेंजर्स के आधार पर, विभिन्न मशीनों और तंत्रों को ठंडा करने वाले चिकनाई वाले तेल से अत्यधिक कुशल गर्मी निष्कर्षण के लिए हल्के और कॉम्पैक्ट उपकरणों को विकसित करना व्यावहारिक रुचि का था।
यह अंत करने के लिए, LLC Teploobmen ने कार्य की बारीकियों को ध्यान में रखते हुए, बड़े पैमाने पर उत्पादित TTAI उपकरणों के संशोधन पर काम किया। इस तरह के एक संशोधित ताप विनिमायक, जिसे कंप्रेसर को ठंडा करने वाले तेल-वायु मिश्रण से गर्मी निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया था, का परीक्षण अक्टूबर 2006 में किया गया था। एक कंप्रेसर इकाई के हिस्से के रूप में NPAO "VNIIkompressormash" की परीक्षण बेंच पर।
परीक्षण किए गए हीट एक्सचेंजर ने टीटीएआई परिवार के हीट एक्सचेंजर्स की सभी मुख्य विशेषताओं को बरकरार रखा है, अर्थात। यह एक शेल-एंड-ट्यूब उपकरण है जिसमें उच्च-मिश्र धातु वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील से बनी पतली दीवार वाली बॉडी होती है, जिसमें एक अत्यधिक कॉम्पैक्ट, घनी पैक वाली ट्यूब बंडल चलती है (फ्लोटिंग ट्यूब शीट्स के सिद्धांत का उपयोग करके, दोनों) अतिरिक्त से इकट्ठे होते हैं -छोटे व्यास (6 मिमी) की पतली दीवार वाली ट्यूब विशेष रूप से स्थित है जिस तरह से ब्रेकडाउन किया गया था। बंडल की ट्यूब शीट, जिस पर सीसे के छेद के साथ एक विशेष दो-चरण सील प्रदान की जाती है, एक विशेष तकनीक का उपयोग करके बनाई जाती है समग्र सामग्री. बंडल की गर्मी हस्तांतरण ट्यूब, उच्च मिश्र धातु ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील से भी बना है, लेकिन एसिड प्रतिरोधी समूह (एक अलग संरचना और मिश्र धातु तत्वों के संयोजन के कारण) में एक विशेष, तथाकथित है। "थर्मोडायनामिक रूप से उपयुक्त", प्रोफ़ाइल।
टीटीएआई हीट एक्सचेंजर्स की संकेतित डिजाइन और तकनीकी विशेषताएं इसे प्राप्त करना संभव बनाती हैं पूरा परिसर उपभोक्ता गुणजो इन उपकरणों को एनालॉग्स से अनुकूल रूप से अलग करते हैं और द्वितीयक ऊर्जा संसाधनों के उपयोग के लिए उनके उपयोग की तकनीकी और आर्थिक दृष्टि से व्यापक संभावनाओं को खोलते हैं।
मुख्य तकनीकी अंतरों में निम्नलिखित शामिल हैं।
दोनों फ्लोटिंग ट्यूब शीट के सिद्धांत के अनुसार शरीर में ट्यूब बंडल की स्थापना न केवल चिंताओं को दूर करने की अनुमति देती है संभावित घटना"बॉडी - ट्यूब शीट - ट्यूबलर" श्रृंखला में थर्मल तनाव, लेकिन यह भी मौलिक रूप से तंत्र की रखरखाव में वृद्धि करता है, क्योंकि के लिए एक अवसर प्रदान करता है भरण पोषणऔर मरम्मत आवास से ट्यूब बंडल को हटा दें। यह अनुमति देता है, ऐसी आवश्यकता के मामले में, ट्यूब बंडल को उपकरण को नष्ट किए बिना एक नए के साथ बदलने के लिए, एनलस के निरीक्षण और सफाई के लिए उपयोग का उल्लेख नहीं करने के लिए।
फ्लोटिंग ट्यूब शीट पर जल निकासी खांचे और वजन छेद की एक प्रणाली के साथ दो-चरण सील का उपयोग न केवल इस जगह में काम करने वाले मीडिया के इंटरपेनेट्रेशन की गारंटीकृत बहिष्करण प्रदान करता है (जो चिकनाई वाले तेलों से गर्मी लेने के मामले में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है) पानी या गैर-ठंड शीतलक के साथ), लेकिन सीलिंग तत्वों की स्थिति का कार्यात्मक निदान भी है, जो आपको आपातकालीन शटडाउन से बचने के लिए उनके प्रतिस्थापन की योजना बनाने की अनुमति देता है।
गर्मी हस्तांतरण ट्यूबों की विशेष प्रोफ़ाइल के लिए धन्यवाद, न केवल हाइड्रोलिक प्रतिरोध की वृद्धि की तुलना में गर्मी हस्तांतरण गुणांक की अत्यधिक वृद्धि प्राप्त की जाती है, बल्कि ज्ञात मोड में, स्वयं-सफाई का प्रभाव भी प्राप्त होता है। थर्मल दक्षता के उन्नत विकास की समीचीनता स्पष्ट है, लेकिन स्व-सफाई के सहवर्ती प्रभाव की उपस्थिति एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि। ऑपरेशन के दौरान, शीतलक की आवश्यकताओं को अक्सर पूरा नहीं किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्मी हस्तांतरण सतहों पर विभिन्न जमा जमा हो जाते हैं, जिससे गर्मी हटाने की दक्षता कम हो जाती है, जो तेल-ठंडा तंत्र के संचालन और माध्यमिक के उपभोक्ताओं दोनों पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है। ऊर्जा संसाधन।
लेकिन टीटीएआई एपराट्यूस के सबसे महत्वपूर्ण लाभों में से एक एनालॉग्स की तुलना में उनका महत्वहीन वजन और समग्र विशेषताएं हैं, जो उपरोक्त कई तकनीकी विशेषताओं के पारस्परिक प्रभाव और पूरकता के कारण प्राप्त की जाती हैं।
दुर्भाग्य से, एक चिपचिपा तेल-वायु मिश्रण से निम्न-श्रेणी की गर्मी निकालने की समस्या को हल करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध टीटीएआई हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग तेल बाईपास धाराओं की संभावना और थर्मल दक्षता में परिणामी कमी के कारण आवश्यक परिणाम नहीं दे सका। उपकरण। इसने उन सुधारों को लागू किया जो पर्याप्त रूप से कठोर में हीट एक्सचेंजर के तेल गुहा के हाइड्रोलिक प्रतिरोध को बनाए रखते हुए ठंडा तेल के प्रवाह के साथ बंडल के ट्यूबों के चारों ओर लगभग शुद्ध अनुप्रस्थ प्रवाह सुनिश्चित करने की समस्या को हल करने वाले थे। , चिपचिपा मीडिया के लिए सीमित सीमा। स्वीकार्य के रूप में ऊपरी सीमाप्रतिरोध, 10 m.w.st. का मान अपनाया गया था, जो गैर-चिपचिपा मीडिया पर चलने वाले उपकरणों के साथ अधिक संगत है, हालांकि अधिक मूल्यहाइड्रोलिक प्रतिरोध अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करने के लिए आर्थिक रूप से अक्षम बना सकता है, क्योंकि हीट एक्सचेंजर के प्रतिरोध में वृद्धि से तेल पंप को चलाने के लिए खपत की गई शक्ति में वृद्धि होती है।
संशोधन के दौरान, दो मौलिक रूप से महत्वपूर्ण निर्णय लिए गए:
ट्यूब बंडल के ट्यूबों को शरीर के मध्य भाग में समूहित करने का निर्णय लिया गया, जिससे एक डिब्बे से दूसरे डिब्बे में तेल के प्रवाह के लिए मुक्त मार्ग निकल गए;
हीट एक्सचेंजर के शरीर को वर्गों के समग्र बनाने का निर्णय लिया गया था, जिसकी लंबाई कुंडलाकार अंतरिक्ष के बाधकों के बीच की दूरी के बराबर है, और खुद को पूरी तरह से बंद परिधीय बेलनाकार सतह के साथ बनाया जाना है, जिस पर लोचदार सील गास्केट शरीर के आराम के वर्गों द्वारा दबाया जाता है।
मध्य भाग में गर्मी हस्तांतरण ट्यूबों का समूहन (चित्र 1 देखें), एक तरफ, सबसे संकीर्ण वर्गों में से एक में तेल आंदोलन की गति को कम करके कूलर के तेल गुहा के हाइड्रोलिक प्रतिरोध को कम करना संभव बनाता है। , जिसमें, इसके अलावा, प्रवाह को 180 ° से उलट दिया जाता है और दूसरी ओर, हीट एक्सचेंज प्रक्रिया से बाहर रखा जाता है (और इस तरह गणना करते समय ध्यान में रखने की आवश्यकता को समाप्त करता है) ट्यूब जो एक तेल प्रवाह द्वारा चारों ओर प्रवाहित होती हैं सीधे एक से अलग हमले के कोण पर, और इसके अलावा, अभी भी पंक्ति से पंक्ति में बदल रहा है।
एक कंप्रेसर इकाई के हिस्से के रूप में एनपीएओ VNIIkompressormash के परीक्षण बेंच में पूर्ण पैमाने पर परीक्षणों के दौरान चित्र 2 में प्रस्तुत उपकरण ने तालिका 1 में दिखाए गए वास्तविक परिणाम दिखाए।
तालिका एक
इन परिणामों के विश्लेषण से पता चलता है कि संशोधित टीटीएआई उपकरण उच्च-चिपचिपापन वाले तेल-वायु मिश्रण से कुशल गर्मी हटाने की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करता है।
हालांकि, यह स्पष्ट है कि संशोधित टीटीएआई हीट एक्सचेंजर के तकनीकी फायदे, उनके सभी आकर्षण के लिए, ऐसे उपकरण बनाने का मुख्य लक्ष्य नहीं हो सकता है। मुख्य लक्ष्य एक कॉम्पैक्ट बनाना है (उन सुविधाओं पर प्लेसमेंट की संभावना सुनिश्चित करने के लिए जहां उपयुक्त हीट एक्सचेंजर की स्थापना का इरादा पहले नहीं था) और अपेक्षाकृत सस्ती उपकरण (ताकि माध्यमिक संसाधनों के उपयोग से ऊर्जा लाभ न हो) हीट एक्सचेंजर खरीदने और स्थापित करने की लागत से ऑफसेट)। इन विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए, वर्णित हीट एक्सचेंजर की तुलना एनालॉग्स से की गई थी। ऐसी तुलना करने के लिए, तालिका 2 तीन विकल्पों के वजन और मूल्य विशेषताओं को दर्शाती है:
यूक्रेन में निर्मित प्लेट हीट एक्सचेंजर;
रूसी निर्मित शेल-एंड-ट्यूब उपकरण;
इस लेख में TTAI परिवार से हीट एक्सचेंजर पर विचार किया गया है।
तालिका 2
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तालिका 2 में सूचीबद्ध उपकरणों की तुलना समान थर्मल स्थितियों के लिए की जाती है, जबकि यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यदि पूर्ण पैमाने पर परीक्षणों के दौरान टीटीएआई तंत्र की थर्मल विशेषताओं को प्राप्त किया गया था, तो अन्य दो उपकरणों के लिए स्थितियों को निर्माताओं द्वारा रिपोर्ट की गई उनकी डिज़ाइन विशेषताओं पर निर्भर रहना पड़ता है (जैसा कि अनुभव से पता चलता है, वास्तविक विशेषताएँ अक्सर गणना की गई विशेषताओं से नीच होती हैं)।
वर्तमान में, उच्च-चिपचिपापन शीतलक से अपशिष्ट गर्मी निकालने के लिए डिज़ाइन किए गए संशोधित TTAI हीट एक्सचेंजर्स की एक मानक श्रेणी बनाने के लिए काम चल रहा है। इस कार्य के पूर्ण होने से अंतिम उद्देश्य की बाधा दूर हो जाएगी व्यापक उपयोगअत्यधिक चिपचिपे तरल पदार्थों की अपशिष्ट ऊष्मा के रूप में द्वितीयक ऊर्जा संसाधन जो ऑपरेटिंग मशीनों और तंत्रों को ठंडा करते हैं।