VYUŽITÍ DRUHOTNÝCH ZDROJU ENERGIE

této energie a na výstupu se pak jako nepotřebná maří (transformuje na energii tepelnou)
škrcením, takže vystupuje z technologického procesu jako ztrátová energie.
4.1 Potenciální energie plynů a par
Klasickým příkladem nevyužívané potenciální energie (především v našich
podmínkách) je výroba surového železa ve vysokých pecích. K redukci rudy ve vysokých
pecích je zapotřebí koks a dmychaný vzduch. Dmychaný vzduch na vstupu do vysoké pece
má tlak řádově 0,25 až 0,3 MPa a teplota dmychaného větru je 1000 až 1200 o C. Vysoký tlak
je nutný jednak z důvodů překonání odporů vsázky ve vysoké peci, jednak se dosahuje snížení
rychlosti oproti nižším tlakům a zvýšení intenzity redukce. Dochází také k dokonalejšímu
využití energie z koksu a snížení měrné spotřeby koksu. Na sazebně vysoké pece je však při
tomto druhu provozu ještě přebytečný přetlak 0,1 až 0,15 MPa, který se před napojením na
plynovodní síť podniku musí redukovat na nízký tlak – přetlak 5 až 10 kPa. To se děje
v redukční stanici škrcením. Škrcením se tak tato odpadní potenciální energie plynu mění bez
užitku na tepelnou energii.
Využití tlakové energie vysokopecního plynu je technicky možné expanzí plynu v turbině
s vykonáním mechanické práce k pohonu elektrického generátoru. Princip expanzní turbiny je
v podstatě stejný jako u běžných spalovacích turbin. Vykonání mechanické práce se děje na
úkor vnitřní energie plynu. Běžná teplota vysokopecního plynu je na sazebně 120 až 200 o C,
po průchodu čistírnou plynu se teplota ještě o něco sníží, takže na vstupu do turbiny je teplota
pod 100 o C. Základní podmínkou pro správnou funkci expanzní turbiny je dokonalé vyčištění
plynu od mechanických částic, které jinak způsobují silné opotřebení (abraze) na lopatkách
turbiny.
Schéma využití tlaku vysokopecního plynu v expanzní turbině je na obr. 39.
V tomto případě je paralelně k expanzní turbině přiřazena spalovací komora
s výměníkem tepla spaliny – plyn, kde se spaluje část vysokopecního plynu a tím se plyn před
turbinou předehřívá. Je tak možno využívat i přebytky vysokopecního plynu.
Využití tlakové energie zemního plynu v plynovodech.
Značné množství nevyužité energie odchází rovněž škrcením při redukci tlaku
z dálkových plynovodů z velmi vysokého tlaku na vysoký tlak (nad 4 MPa), resp. z vysokého
tlaku na střední tlak (nad 0,3 MPa). Dosud se redukce prováděla pouze škrcením v redukčních
stanicích plynu. V poslední době se také zde zavádí redukce tlaku v expanzních turbinách.
Jedná se často o velká množství redukovaného plynu a tak energetický přínos je značný.
Schéma využití tlaku plynu v redukčních stanicích topných plynů je na obr. 40.
Protože se při expanzi snižuje teplota plynu, v případě značného snížení tlaku i pod 0 o C, ba
mohlo docházet k namrzání průtočných částí turbiny. Proto se v těchto případech plyn před
expanzí předehřívá ve výměníku tepla parou nebo horkou vodou.
Paralelně k expanzní turbině musí být vždy ještě redukční stanice, aby bylo možno
provádět redukci i při odstavení turbiny.
Výpočet využitelného výkonu tlaku plynu v expanzní turbině je možno provést
obdobně jako při výpočtu spalovací turbiny s tím rozdílem, že není nutné z turbiny odebírat
práci k pohonu kompresoru jako u úplného oběhu spalovací turbiny.
41