energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2020-13-2-97-104energsecurity-699Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSИспользование низкотемпературных ВЭР с применением трансформаторов теплоты в цветной металлургииThe use of low-temperature secondary energy resources using heat transformers in non-ferrous metallurgyПрищеповаС. А.PrishchepovaS. A.

кафедра ПТС

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Department of Industrial Heat Power Engineering Systems

Krasnokazarmennaya st., 14, 111250, Moscow

pricshepova@gmail.comСултангузинИ. А.SultanguzinI. A.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya st., 14, 111250, Moscow

АлимгазинА. Ш.AlimgazinA. Sh.

ул. Сатпаева, 2, 010008, г. Нур-Султан

Satpaev st., 2, 010008, Nur-Sultan

ЕвсеенкоИ. В.EvseenkoI. V.

ул. Молдагуловой, 16, к. 1, 111395, г. Москва

Moldagulovoy st. 16/1, 111395, Moscow

ФедюхинА. В.FedyukhinA. V.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya st., 14, 111250, Moscow

БартеневА. И.BartenevA. I.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya st., 14, 111250, Moscow

ЯворовскийЮ. В.YavorovskyYu. V.

ул. Красноказарменная, 14, 111250, г. Москва

Krasnokazarmennaya st., 14, 111250, Moscow

ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ»РоссияNational Research University “Moscow Power Engineering Institute”Russian FederationЕвразийский национальный университет им. Л. Н. ГумилеваКазахстанL. N. Gumilyov Eurasian National UniversityKazakhstanООО «Промэнергоконсалтинг»РоссияLLC “Promenergoconsulting”Russian Federation20203107202013297104Copyright © Прищепова С.А., Султангузин И.А., Алимгазин А.Ш., Евсеенко И.В., Федюхин А.В., Бартенев А.И., Яворовский Ю.В., 20202020Прищепова С.А., Султангузин И.А., Алимгазин А.Ш., Евсеенко И.В., Федюхин А.В., Бартенев А.И., Яворовский Ю.В.Prishchepova S.A., Sultanguzin I.A., Alimgazin A.S., Evseenko I.V., Fedyukhin A.V., Bartenev A.I., Yavorovsky Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/699

Рассматриваются концепции разработки эффективных и надежных схем использования сбросового тепла низкопотенциальных энергоресурсов в трансформаторах теплоты (ТТ). Приводятся примеры использования ТТ в нескольких производствах цветной металлургии России и Казахстана: производство никеля, цинка и ферросплавов. В случае с никелевым производством к рассмотрению предлагаются две схемы: для летнего и зимнего режимов. Основным объектом исследования является схема производства никеля с использованием абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины (АБХМ). В предлагаемой схеме для АБХМ основным источником утилизируемой низкопотенциальной сбросовой теплоты является оборотная вода производства. Холод, полученный в АБХМ, необходим для технологического процесса. Произведен расчет основных параметров при различных экстремальных условиях, оценен энергетический эффект от модернизации схемы и подобрано оборудование. Исследования показали целесообразность внедрения АБХМ в схемы с большим количеством сбросового тепла. Утилизация низкопотенциальной теплоты производства никеля с использованием теплонасосной установки (ТНУ) в зимний период позволяет получить тепловую энергию на подогрев воды тепловой сети и сырой воды на подпитку котельной ТЭЦ.

Другим примером использования ТТ является применение ТНУ на производстве цинка и ферросплавов. ТНУ предназначена для подогрева питательной воды перед химводоочисткой и одновременно "захолаживания" оборотной воды, которая затем используется для электролиза, замещая покупную артезианскую воду. В зимний период произведенное в ТНУ тепло используется для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, что позволяет отказаться от услуг сторонней ТЭЦ.

The concepts of developing efficient and reliable schemes for the use of waste heat of low-potential energy resources in heat transformers (HT) are considered. Examples of using HT in several non-ferrous metallurgy plants in Russia and Kazakhstan are given: the production of nickel, zinc and ferroalloys. In the case of nickel production, two schemes are proposed for consideration: for summer and winter modes. The main object of study is a nickel production scheme using a lithium bromide absorption chiller (AbCh). Recycled water is the main source of utilized low-grade waste heat for AbCh. The cold obtained in AbCh is necessary for the technological process. The basic parameters were calculated under various extreme conditions, the energy effect of the modernization of the circuit was estimated, and equipment was selected. Studies have shown the feasibility of introducing AbCh into circuits with a large amount of waste heat. Low-grade heat utilization of nickel production using heat pump unit (HPU) in winter allows to obtain heat energy for heating water from the heating network and raw water for feeding the boiler house of a thermal power plant.

Another example of HT use is a heat pump unit (HPU) in the production of zinc and ferroalloys. HPU is designed to heat feed water before chemical water purification and at the same time “cool down” the circulating water, which is then used on a series of electrolysis, replacing purchased artesian water. In winter, the heat produced at HPU is used for heating, ventilation and hot water supply, which allows to dispense with the services of a third-party thermal power plant.

абсорбционная холодильная машинавторичные энергоресурсынизкопотенциальные энергоресурсытеплонасосная установкаутилизация теплотыэнергетическая эффективностьabsorption chillersecondary energy resourceslow-potential energy resourcesheat pump unitheat recoveryenergy efficiencyReferencesПрищепова С. А., Султангузин И. А. Применение абсорбционных холодильных машин в летний период для охлаждения дома с использованием излишков теплоты солнечных коллекторов: Труды восьмой Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение – теория и практика». М.: Издательский дом МЭИ 2016;: 411 – 414.Prishchepova S. A., Sultanguzin I. A. The use of absorption chillers for house cooling in the summer using the solar collectors excess heat: Proceedings of the eighth International School-Seminar for Young Scientists and Specialists “Energosberezhenie – teoriya i praktika”. Moscow.: Publishing House MPEI 2016; :411 – 414. (In Russ.)Zhiqiang L., Nan X., Sheng Y. Thermodynamic and parametric analysis of a coupled LiBr/H2O absorption chiller / Kalina cycle for cascade utilization of low-grade waste heat. Energy Conversion and Management 2020;: 205(112370).Zhiqiang L., Nan X., Sheng Y. Thermodynamic and parametric analysis of a coupled LiBr / H2O absorption chiller / Kalina cycle for cascade utilization of low-grade waste heat. Energy Conversion and Managemen 2020; 205 (112370).Peizhe C., Mengxiao Y., Zhiqiang L., Zhaoyou Zh., Sheng Y. Energy, exergy, and economic (3E) analyses and multi-objective optimization of a cascade absorption refrigeration system for low-grade waste heat recovery. Energy Conversion and Management 2019; 184: 249 – 261.Peizhe C., Mengxiao Y., Zhiqiang L., Zhaoyou Zh., Sheng Y. Energy, exergy, and economic (3E) analyses and multi-objective optimization of a cascade absorption refrigeration system for low-grade waste heat recovery. Energy Conversion and Management 2019; 184: 249 – 261.Sheng Y., Yu Q., Yifan W., Siyu Y. A novel cascade absorption heat transformer process using low grade waste heat and its application to coal to synthetic natural gas 2017; 202: 42 – 52.Sheng Y., Yu Q., Yifan W., Siyu Y. A novel cascade absorption heat transformer process using low grade waste heat and its application to coal to synthetic natural gas. Applied Energy 2017; 202: 42 – 52.Khosrow E., Gerard F. J., Amy S. F. Thermo-economic analysis of steady state waste heat recovery in data centers using absorption refrigeration. Applied Energy 2015; 139: 384 – 397.Khosrow E., Gerard F. J., Amy S. F. Thermo-economic analysis of steady state waste heat recovery in data centers using absorption refrigeration. Applied Energy 2015; 139: 384 – 397.Прищепова С. А., Султангузин И. А. Повышение энергетической эффективности предприятия на примере применения АБХМ в горно-металлургической промышленности: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. М.: Издательский дом МЭИ 2016; 2: 356.Prishchepova S. A., Sultanguzin I. A. Example of energy efficiency improving of the enterprise using AbCh in mining and metallurgical industry: Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika. Moscow: Publishing House MPEI 2016; 2: 356. (In Russ.)Keppler D. Absorption chillers as a contribution to a climatefriendly refrigeration supply regime: Factors of influence on their further diffusion. Journal of Cleaner Production 2018; 172: 1535 – 1544.Keppler D. Absorption chillers as a contribution to a climatefriendly refrigeration supply regime: Factors of influence on their further diffusion. Journal of Cleaner Production 2018; 172: 1535 – 1544.Федюхин А. В., Султангузин И. А., Курзанов С. Ю., Белов Р. Б., Бакулин А. В., Шомова Т. П. Применение прикладных программных средств для решения задач промышленной теплоэнергетики: учебное пособие. М.: Издательство МЭИ 2016.: 88.Fedyukhin A. V., Sultanguzin I. A., Kurzanov S. Yu., Belov RB, Bakulin A. V., Shomova T. P. The use of applied software to solve the problems of industrial heat power: a training manual. Moscow: MEI Publishing House 2016,: 88. (In Russ.)THERMOFLEX. Fully Flexible Heat Balance Engineering Software. THERMOFLEX User’s Manual. Thermoflow, Inc 2013; 3: 1139.THERMOFLEX. Fully Flexible Heat Balance Engineering Software. THERMOFLEX User’s Manual. Thermoflow, Inc: 2013; 3: 1139.Алимгазин А. Ш., Алимгазина С. Г., Бахтияров А. Е. Анализ перспектив применения теплонасосных технологий на металлургических предприятиях Республики Казахстан. Сборник трудов «VIII Международной научно-практической конференции «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии в промышленности. 100 лет отечественного проектирования металлургических печей» 2016; 238 – 250.Alimgazin A. Sh., Alimgazina S. G., Bakhtiyarov A. E. Analysis of the prospects for the use of heat pump technologies at metallurgical enterprises of the Republic of Kazakhstan. Proceedings of the VIII International Scientific and Practical Conference “Energoeffektivnye i resursosberegayushchie tekhnologii v promyshlennosti. 100 let otechestvennogo proektirovaniya metallurgicheskikh pechei " 2016; 238 – 250. (In Russ.)Султангузин И. А., Шомова Т. П., Шомов П. А., Достовалов В. А. Применение тепловых насосов на газоперерабатывающих предприятиях. Тезисы докладов и сообщений XV Минского международного форума по тепло- и массообмену 2016; 3;: 420 – 424.Sultanguzin I. A., Shomova T. P., Shomov P. A., Dostovalov V. A. The use of heat pumps in gas processing plants. Abstracts and reports of the XV Minsk International Forum on Heat and Mass Transfer 2016; 3: 420 – 424. (In Russ.)Алимгазин А. Ш., Алимгазина С. Г. Перспективы применения энергосберегающих теплонасосных технологий с использованием альтернативных источников энергии на Аксуском заводе ферросплавов – филиале АО «ТНК «Казхром». Вестник ПГУ им. С. Торайгырова, серия «Энергетика» 2019; (4): 35 – 38.Alimgazin A. Sh., Alimgazina S. G. Prospects for the use of energy-saving heat pump technologies using alternative energy sources at the Aksu Ferroalloy Plant, a branch of Kazchrome TNK JSC. Vestnik PGU im. S. Toraigyrova, seriya «Energetika» 2019, (4): 35 – 38. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.