Использование низкотемпературных ВЭР с применением трансформаторов теплоты в цветной металлургии

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.

1. Прищепова 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.

2. 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).

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. THERMOFLEX. Fully Flexible Heat Balance Engineering Software. THERMOFLEX User’s Manual. Thermoflow, Inc 2013; 3: 1139.

10. 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.

11. 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.

12. 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.