Procjena efikasnosti dubinske rekuperacije proizvodnje sagorevanja kotlova elektrana

Npr. Shadek, Kandidat tehničkih nauka, nezavisni stručnjak

ključne riječi: proizvodi sagorevanja, rekuperacija toplote, oprema kotlovskih postrojenja, energetska efikasnost

Jedna od metoda za rješavanje problema uštede goriva i poboljšanja energetske efikasnosti kotlovskih postrojenja je razvoj tehnologija za duboku rekuperaciju topline izduvnih plinova kotla. Nudimo procesnu šemu elektrane sa parnoturbinskim jedinicama (STU) koja omogućava duboku rekuperaciju toplote iz produkta sagorevanja kotla iz STU kondenzatora korišćenjem hladnjaka-kondenzata uz minimalne troškove bez upotrebe jedinica toplotne pumpe.

Opis:

Jedan od načina za rješavanje problema uštede goriva i poboljšanja energetske efikasnosti kotlovskih postrojenja je razvoj tehnologija za dubinsko iskorišćenje toplote otpadnih gasova iz kotlova.Kotao produkata sagorevanja zbog prisustva hladnjaka - kondenzata iz kotlova. PTU kondenzator.

E. G. Shadek, cand. tech. nauke, nezavisni stručnjak

Jedan od načina rješavanja problema uštede goriva i povećanja energetske efikasnosti kotlovskih postrojenja je razvoj tehnologija za dubinsko korištenje topline dimnih plinova iz kotlova. Nudimo tehnološku šemu elektrane sa parnim turbinskim jedinicama (STP), koja omogućava, uz minimalne troškove, bez upotrebe jedinica toplotne pumpe, da izvrši duboko iskorišćenje toplote produkata sagorevanja koji napuštaju kotao zbog prisustva hladnjaka - kondenzat iz STP kondenzatora.

Duboko iskorišćenje toplote produkata sagorevanja (CC) obezbeđuje se kada se oni ohlade ispod temperature rosišta jednake 50–55 0 C za prirodni gas CC. U tom slučaju se javljaju sledeće pojave:

• kondenzacija vodene pare (do 19-20% zapremine ili 12-13% težine proizvoda sagorevanja),
• iskorišćenje fizičke toplote trafostanice (40-45% ukupnog toplotnog sadržaja),
• korišćenje latentne toplote isparavanja (60–55%, respektivno).

Ranije je utvrđeno da je ušteda goriva uz dubinu iskorišćenja u poređenju sa kotlom sa pasoškom (maksimalnom) efikasnošću od 92% 10-13%. Odnos količine iskorišćene toplote i toplotne snage kotla je oko 0,10–0,12, a efikasnost kotla u kondenzacionom režimu iznosi 105% u odnosu na neto kalorijsku vrednost gasa.

Osim toga, dubokim korištenjem u prisustvu vodene pare u PS, emisija štetnih emisija se smanjuje za 20-40% ili više, što proces čini ekološki prihvatljivim.

Drugi efekat dubinskog iskorišćenja je poboljšanje uslova i veka trajanja gasnog puta, budući da je kondenzacija lokalizovana u komori u kojoj je ugrađen utilizacioni izmenjivač toplote, bez obzira na spoljašnju temperaturu.

Dubinsko odlaganje za sisteme grijanja

U naprednim zapadnim zemljama, duboka upotreba za sisteme grijanja provodi se pomoću kondenzacijskih toplovodnih kotlova opremljenih kondenzacijskim ekonomajzerom.

Niska, po pravilu, temperatura povratne vode (30–40 0 C) sa tipičnim temperaturnim grafikonom, na primjer, 70/40 0 C, u sistemima grijanja ovih zemalja omogućava dubok povrat topline u kondenzacijskom ekonomajzeru opremljenom sa jedinica za sakupljanje, uklanjanje i tretman kondenzata (sa naknadnom upotrebom za napajanje kotla). Takva shema osigurava kondenzacijski način rada kotla bez umjetnog rashladnog sredstva, odnosno bez upotrebe jedinice toplinske pumpe.

Efikasnost i isplativost dubokog odlaganja za kotlove za grijanje ne treba dokazivati. Kondenzacijski kotlovi se široko koriste na Zapadu: do 90% svih proizvedenih kotlova je kondenzacijski. Takvi kotlovi rade i kod nas, iako nemamo njihovu proizvodnju.

U Rusiji, za razliku od zemalja sa toplom klimom, temperatura u povratnom vodu toplotnih mreža je obično viša od tačke rose, a duboka upotreba je moguća samo u četvorocevnim sistemima (vrlo retko) ili kada se koriste toplotne pumpe. Glavni razlog zaostajanja Rusije u razvoju i implementaciji dubokog korišćenja je niska cena prirodnog gasa, visoki kapitalni troškovi zbog uključivanja toplotnih pumpi u šemu i dugi periodi otplate.

Dubinsko odlaganje za kotlove elektrane

Efikasnost dubinskog iskorišćenja za kotlove elektrana (slika 1) je mnogo veća nego za grejne, zbog stabilnog opterećenja (KIM = 0,8–0,9) i velikih jediničnih kapaciteta (desetine megavata).

Procijenimo toplinski resurs proizvoda sagorijevanja kotlova stanice, uzimajući u obzir njihovu visoku efikasnost (90–94%). Ovaj resurs je određen količinom otpadne topline (Gcal/h ili kW), koja je jedinstveno zavisna od toplinske snage kotla Q K , i temperatura iza plinskih kotlova T 1UX, koji je u Rusiji prihvaćen ne niži od 110–130 0 C iz dva razloga:

• povećati prirodnu promaju i smanjiti pritisak (potrošnja energije) dimovoda;
• za sprečavanje kondenzacije vodene pare u dimnjacima, gasovodima i dimnjacima.

Proširena analiza velikog niza 1 eksperimentalnih podataka bilansa, ispitivanja puštanja u rad od strane specijalizovanih organizacija, režimskih karata, izveštajne statistike stanica itd. i rezultata izračunavanja vrednosti toplotnih gubitaka sa izlaznim produktima sagorevanja q 2 , količina povratne topline 2 Q UT i iz njih izvedeni indikatori u širokom rasponu opterećenja kotlova stanice dati su u tabeli. trinaest . Cilj je odrediti q 2 i omjere veličina Q K , q 2 i Q UT pod tipičnim radnim uslovima kotlova (tabela 2). U našem slučaju nije bitno koji kotao: parni ili toplovodni, industrijski ili grijaći.

Tabela indikatora. 1, označene plavom bojom, izračunate su prema algoritmu (vidi referencu). Proračun procesa dubokog korištenja (definicija Q UT, itd.) izvedeni su prema inženjerskoj metodi datoj i opisanoj u. Koeficijent prolaza toplote "proizvodi sagorevanja - kondenzat" u kondenzatnom izmenjivaču toplote određen je empirijskom metodom proizvođača izmenjivača toplote (OAO Calorific Plant, Kostroma).

Rezultati svjedoče o visokoj ekonomskoj efikasnosti tehnologije duboke iskorišćenosti staničnih kotlova i isplativosti predloženog projekta. Period povrata sistema je od 2 godine za kotao minimalne snage (tabela 2, kotao br. 1) do 3-4 mjeseca. Dobijeni omjeri β, φ, σ, kao i štedni artikli (Tabela 1, redovi 8–10, 13–18) omogućavaju vam da odmah procijenite mogućnosti i specifične pokazatelje datog procesa, kotla.

Rekuperacija topline u plinskom grijaču

Uobičajena tehnološka shema elektrane predviđa zagrijavanje kondenzata u plinskom grijaču (dio repnih površina kotla, ekonomajzer) na dimnim plinovima koji izlaze iz kotla.

Nakon kondenzatora, pumpama (ponekad kroz blok desalinizaciju - u daljem tekstu BOU) kondenzat se šalje u plinski grijač, nakon čega ulazi u deaerator. Sa standardnim kvalitetom kondenzata, BOU se zaobilazi. Da bi se spriječila kondenzacija vodene pare iz izduvnih plinova na posljednjim cijevima plinskog grijača, temperatura kondenzata ispred njega održava se najmanje 60 0 C recirkulacijom zagrijanog kondenzata do ulaza u njega.

Da bi se dodatno smanjila temperatura dimnih gasova, izmjenjivač topline voda-voda se često uključuje u vod za recirkulaciju kondenzata, koji se hladi dopunskom vodom iz sistema grijanja. Zagrijavanje mrežne vode vrši se kondenzatom iz plinskog grijača. Dodatnim hlađenjem gasova za 10 0 C u svakom kotlu moguće je dobiti oko 3,5 Gcal/h toplotnog opterećenja.

Da bi se spriječilo da kondenzat ključa u plinskom grijaču, iza njega su ugrađeni kontrolni ventili za dovod. Njihova glavna svrha je raspodjela protoka kondenzata između kotlova u skladu s toplinskim opterećenjem PTU-a.

Sistem dubokog povrata sa kondenzacionim izmenjivačem toplote

Kao što se vidi iz dijagrama procesa (slika 1), kondenzat pare iz kolektora kondenzata pumpa se pumpom 14 u sabirni rezervoar 21, a odatle u razvodni razvodnik 22. Ovde se kondenzat deli na dva toka. pomoću automatskog upravljačkog sistema stanice (vidi dole): jedan se dovodi u jedinicu dubokog iskorišćenja 4, u kondenzacioni izmenjivač toplote 7, a drugi u niskotlačni grejač (LPH) 18, a zatim u deaerator 15 Temperatura kondenzata pare iz kondenzatora turbine (oko 20–35 izmjenjivača topline 7 do potrebnih 40 0 ​​C, tj. da se osigura dubinsko korištenje.

Zagrijani kondenzat pare iz kondenzacijskog izmjenjivača topline 7 dovodi se kroz LPH 18 (ili obilaznicom 18) u deaerator 15. Kondenzat produkata sagorijevanja dobijenih u kondenzacijskom izmjenjivaču topline 7 odvodi se u rezervoar i rezervoar 10. Odatle dovodi se u rezervoar kontaminiranog kondenzata 23 i pumpa odvodnom pumpom 24 u rezervoar kondenzata 25, iz kojeg se kondenzatna pumpa 26 preko regulatora protoka napaja u prostor za čišćenje kondenzata od produkata sagorevanja (nije prikazan na Slika 1), gdje se obrađuje prema poznatoj tehnologiji. Prečišćeni kondenzat produkata sagorevanja dovodi se u HDPE 18, a zatim u deaerator 15 (ili odmah u 15). Iz deaeratora 15, tok čistog kondenzata se napojnom pumpom 16 dovodi do visokotlačnog grijača 17, a iz njega u kotao 1.

Dakle, toplina produkata sagorijevanja koja se koristi u kondenzacijskom izmjenjivaču topline štedi gorivo utrošeno u tehnološkoj shemi elektrane za zagrijavanje kondenzata stanice ispred deaeratora i u samom odzračivanju.

Kondenzacijski izmjenjivač topline je ugrađen u komoru 35 na spoju kotla 27 sa dimovodom (sl. 2c). Toplotno opterećenje kondenzacionog izmenjivača toplote se reguliše bajpasovanjem, odnosno odvođenjem dela vrućih gasova pored kondenzacionog izmenjivača toplote kroz bajpas kanal 37 sa prigušnom zaklopkom (zaslonkom) 36.

Najjednostavnija bi bila tradicionalna shema: kondenzacijski ekonomajzer, tačnije, zadnji dijelovi ekonomajzera kotla, kao što je plinski grijač, ali koji radi u kondenzacijskom režimu, odnosno s hlađenjem produkata izgaranja ispod temperature rosišta. Ali istovremeno se javljaju poteškoće u konstruktivnom i operativnom planu (održavanje, itd.), koje zahtijevaju posebna rješenja.

Primjenjivi su različiti tipovi izmjenjivača topline: školjkasti, ravni cijevi, sa nazubljenim rebrima, lamelarni ili efikasnog dizajna sa novim oblikom površine za izmjenu topline sa malim radijusom savijanja (RG-10 regenerator, SPC Anod) . U ovoj shemi, kao kondenzacijski izmjenjivač topline, uzimaju se blok-sekcije za izmjenu topline na bazi bimetalnog grijača zraka marke VNV123-412-50ATZ (OAO Calorific Plant, Kostroma).

Izbor rasporeda sekcija i priključaka za vodu i gasove omogućava vam da varirate i obezbedite brzinu vode i gasova u preporučenim granicama (1-4 m/s). Dimnjak, komora, plinski put izrađeni su od materijala otpornih na koroziju, premaza, posebno od nehrđajućeg čelika, plastike - to je uobičajena praksa.

* Nema gubitaka toplote zbog nepotpunosti hemijskog sagorevanja.

Karakteristike dubinske upotrebe sa kondenzacionim izmenjivačem toplote

Visoka efikasnost tehnologije omogućava regulaciju toplotne snage sistema u širokom rasponu, uz održavanje njegove isplativosti: stepen premosnice, temperatura produkata sagorevanja iza kondenzacionog izmenjivača toplote, itd. kondenzacijski izmjenjivač topline QUT i, shodno tome, količina kondenzata koja mu se dovodi iz kolektora 22, određuje se kao optimalna (a ne nužno i maksimalna) prema tehničkim i ekonomskim proračunima i projektnim razmatranjima, uzimajući u obzir radne parametre, mogućnosti i stanja dijagrama toka procesa kotla i postrojenja u cjelini.

Nakon kontakta sa produktima sagorevanja prirodnog gasa, kondenzat zadržava visok kvalitet i zahteva jednostavan i jeftin tretman - dekarbonizaciju (i tada ne uvek) i otplinjavanje. Nakon tretmana na lokaciji hemijske obrade vode (nije prikazano), kondenzat se pumpa kroz regulator protoka do kondenzatnog voda stanice - do deaeratora, a nakon njega do bojlera. Ako se kondenzat ne koristi, on se odvodi u kanalizaciju.

U jedinici za sakupljanje i tretman kondenzata (sl. 1, poz. 8, 10, sl. 2, poz. 23–26) koristi se dobro poznata standardna oprema sistema dubokog odlaganja (vidi, na primjer,).

Postrojenje proizvodi veliku količinu viška vode (kondenzat vodene pare od sagorijevanja ugljovodonika i izduvavanja zraka), tako da sistem nije potrebno puniti.

Temperatura proizvoda sagorevanja na izlazu iz kondenzacionog izmenjivača toplote T 2UH se određuje stanjem kondenzacije vodene pare u izlaznim produktima sagorevanja (u rasponu od 40–45 0 S).

Da bi se sprečila kondenzacija na putu gasa, a posebno u dimnjaku, predviđeno je zaobilaženje, odnosno zaobilaženje dela produkata sagorevanja kroz bajpas kanal pored dubinske jedinice iskorišćenja tako da temperatura gasne mešavine iza nje bude u opseg od 70–90 0 C. Zaobilaženje pogoršava sve parametre procesa. Optimalan način rada je rad sa bajpasom u hladnoj sezoni, a ljeti, kada nema opasnosti od kondenzacije i zaleđivanja, bez njega.

Temperatura dimnih gasova iz kotlova (obično 110–130 0 C) omogućava zagrevanje kondenzata u kondenzacionom izmenjivaču toplote pre deaeratora na potrebnih 90–100 0 C. Time su ispunjeni tehnološki zahtevi za temperature: obe zagrijavanje kondenzata (oko 90 0 C) i hlađenje proizvoda sagorijevanje (do 40 0 ​​S) prije kondenzacije.

Poređenje tehnologija povrata topline proizvoda izgaranja

Prilikom odlučivanja o korištenju topline iz proizvoda sagorijevanja kotla, potrebno je uporediti učinkovitost predloženog sistema dubinskog korištenja i tradicionalne sheme s plinskim grijačem kao najbližim analogom i konkurentom.

Za naš primjer (vidi referencu 1), dobili smo količinu topline koja se povrati iz dubokog korištenja Q UT jednaka 976 kW.

Pretpostavljamo da je temperatura kondenzata na ulazu u grijač plinskog kondenzata 60 0 C (vidi gore), dok je temperatura produkata izgaranja na njegovom izlazu najmanje 80 0 C. Tada se koristi toplina produkata izgaranja. u gasnom grejaču, odnosno ušteda toplote, biće jednaka 289 kW, što je 3,4 puta manje nego u sistemu dubokog korišćenja. Dakle, „cena emisije“ u našem primeru iznosi 687 kW, ili, na godišnjem nivou, 594.490 m 3 gasa (sa KIM = 0,85) u vrednosti od oko 3 miliona rubalja. Dobitak će rasti sa snagom kotla.

Prednosti tehnologije dubinskog recikliranja

U zaključku možemo zaključiti da se uz uštedu energije, dubinskim korištenjem produkata sagorijevanja kotla elektrane postižu sljedeći rezultati:

• smanjenje emisije toksičnih oksida CO i NOx, osiguravajući ekološku čistoću procesa;
• dobijanje dodatne, viška vode i time eliminisanje potrebe za dopunskom vodom iz kotla;
• kondenzacija vodene pare produkata sagorevanja lokalizovana je na jednom mestu - u kondenzacionom izmenjivaču toplote. Osim blagog uvlačenja magle nakon eliminatora kapljica, isključena je kondenzacija u naknadnom putu plina i povezano uništavanje plinskih kanala od korozivnog djelovanja vlage, stvaranja leda na stazi i posebno u dimnjaku;
• u nekim slučajevima, upotreba izmjenjivača topline voda-voda postaje neobavezna; nema potrebe za recirkulacijom: mešanje dela toplih gasova sa ohlađenim (ili zagrejanog kondenzata sa hladnim) kako bi se povećala temperatura izlaznih produkata sagorevanja kako bi se sprečila kondenzacija u gasnom putu i dimnjaku (ušteda energije, novca).

Književnost

1. Shadek E., Marshak B., Anokhin A., Gorshkov V. Duboko korištenje otpadne topline iz generatora topline // Industrijski i kotlovi za grijanje i mini-CHP. 2014. br. 2 (23).
2. Shadek E. Trigeneracija kao tehnologija za uštedu energetskih resursa // Energy Saving. 2015. br. 2.
3. Shadek E., Marshak B., Krykin I., Gorshkov V. Kondenzacijski izmjenjivač topline - modernizacija kotlovskih postrojenja // Industrijski i kotlovi za grijanje i mini-CHP. 2014. br. 3 (24).
4. Kudinov A. Ušteda energije u instalacijama za proizvodnju toplote. M. : Mashinostroenie, 2012.
5. Ravich M. Pojednostavljena metoda proračuna toplotne tehnike. M. : Izdavačka kuća Akademije nauka SSSR-a, 1958.
6. Berezinets P., Olkhovski G. Perspektivne tehnologije i elektrane za proizvodnju toplotne i električne energije. Dio šest. 6.2 Postrojenja za gasne turbine i kombinovani ciklus. 6.2.2. Parne i plinske instalacije. OAO VTI. „Savremene ekološke tehnologije u energetskom sektoru“. Zbirka informacija, ur. V. Ya Putilova. M. : Izdavačka kuća MPEI, 2007.

1 Primarni izvor podataka: pregled vrelovodnih kotlova (11 jedinica u tri kotlarnice toplovodne mreže), prikupljanje i obrada materijala.

2 Metoda obračuna, posebno Q UT, dato.

Vlasnici patenta RU 2436011:

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u svim preduzećima koja koriste kotlove na ugljovodonična goriva. Cilj pronalaska je povećanje efikasnosti korišćenja niskokvalitetne toplote kondenzacije vodene pare sadržane u dimnim gasovima. Uređaj za povrat topline dimnih plinova sadrži plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline, u kojem se hlade početni dimni plinovi, protustrujno zagrijavajući osušene dimne plinove. Ohlađeni vlažni dimni gasovi se dovode u površinski izmjenjivač topline plin-vazduh-kondenzator, gdje se vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira, zagrijavajući zrak. Zagrijani zrak se koristi za grijanje prostora i pokrivanje potreba procesa sagorijevanja plina u kotlu. Kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknadu gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine. Osušeni dimni plinovi se dodatnim odvodom dima dovode do gore opisanog grijača, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinovodima i dimnjaku i šalju se u dimnjak. 2 n.p. f-ly, 1 ill.

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u svim preduzećima koja koriste kotlove na ugljovodonična goriva.

Poznato je kotlovsko postrojenje koje sadrži kontaktni bojler spojen na ulazu na izlazni dimnjak kotla, a na izlazu kroz izlazni kanal opremljen odvodom dima na dimnjak, te grijač zraka sa putevima za grijanje i zrak ( Autorska potvrda SSSR-a br. 1086296, F22B 1/18 od 15. 04. 1984.).

Instalacija radi na sljedeći način. Glavni dio plinova iz kotla ulazi u kanal za ispušne plinove, a ostatak plinova ulazi u put grijanja. Iz odvodnog kanala plinovi se usmjeravaju u kontaktni bojler, gdje se kondenzira vodena para sadržana u dimnim plinovima. Zatim plinovi prolaze kroz hvatač kapi i ulaze u izlazni kanal plina. Vanjski zrak ulazi u grijač zraka, gdje se zagrijava plinovima koji prolaze kroz put grijanja, te se usmjerava u izlazni kanal plina, gdje se miješa sa ohlađenim plinovima i smanjuje sadržaj vlage u potonjem.

Nedostaci. Neprihvatljiv kvalitet zagrijane vode za korištenje u sistemu grijanja. Upotreba zagrijanog zraka samo za dovod u dimnjak kako bi se spriječila kondenzacija vodene pare. Nizak stepen povrata toplote izduvnih gasova, jer je glavni zadatak bio isušivanje dimnih gasova i smanjenje temperature tačke rosišta.

Grejači tipa KSK (Kudinov A.A. Ušteda energije u instalacijama za proizvodnju toplote. - Uljanovsk: UlGTU, 2000. - 139, str. 33) poznati su komercijalno proizvedeni u kostromskom kaloričnom postrojenju, koji se sastoji od površinskog izmenjivača toplote gas-voda, toplote čija je izmjenjiva površina izrađena od rebrastih bimetalnih cijevi, sita, razvodnog ventila, eliminatora kapljica i hidropneumatskog ventilatora.

Grijači tipa KSK rade na sljedeći način. Dimni plinovi ulaze u distributivni ventil koji ih dijeli na dva toka, glavni tok plina se šalje kroz sito do izmjenjivača topline, drugi - duž bajpas linije plinskog kanala. U izmjenjivaču topline, vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira se na rebrastim cijevima, zagrijavajući vodu koja teče u njima. Nastali kondenzat se skuplja u jamu i pumpa u napojni krug mreže grijanja. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline se isporučuje potrošaču. Na izlazu iz izmjenjivača topline, osušeni dimni plinovi se miješaju sa početnim dimnim plinovima iz obilaznog voda dimnjaka i usmjeravaju se kroz dimovod u dimnjak.

Nedostaci. Za rad izmjenjivača topline u načinu kondenzacije cijelog njegovog konvektivnog dijela potrebno je da temperatura zagrijavanja vode u konvektivnom paketu ne prelazi 50°C. Za korištenje takve vode u sustavima grijanja, mora se dodatno zagrijati.

Da bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare dimnih plinova u plinovodima i dimnjaku, dio izvornih plinova se miješa kroz obilazni kanal sa osušenim dimnim plinovima, povećavajući njihovu temperaturu. Sa takvim dodatkom povećava se i sadržaj vodene pare u izduvnim dimnim gasovima, što smanjuje efikasnost povrata toplote.

Poznata instalacija za iskorištavanje topline dimnih plinova (RF patent br. 2193727, F22B 1/18, F24H 1/10 od 20.04.2001.), koja sadrži prskalicu ugrađenu u dimnjak sa razdjelnim mlaznicama, utilizacijski izmjenjivač topline i međuproizvod izmjenjivač topline, čiji je zagrijani put spojen na ulazu za kolektor vlage. Irigator se nalazi ispred navedenih izmenjivača toplote, postavljenih jedan naspram drugog na istoj udaljenosti od irigatora, čije su mlaznice usmerene u pravcu suprotnom od izmenjivača toplote. Postrojenje je dodatno opremljeno izmjenjivačem topline ugrađenim u plinskom kanalu i smještenom iznad prskalice za ponovno zagrijavanje vode za navodnjavanje, čiji je zagrijani put povezan na ulazu sa srednjim izmjenjivačem topline, a na izlazu - sa izmjenjivačem topline. prskalica. Svi izmjenjivači topline su površinski, cijevni. Cijevi mogu biti rebraste kako bi se povećala površina grijanja.

Poznata metoda rada ove instalacije (RF patent br. 2193728, F22B 1/18, F24H 1/10 od 20.04.2001.), prema kojoj se dimni gasovi koji prolaze kroz dimnjak hlade ispod tačke rose i uklanjaju od instalacije. U instalaciji se voda zagrijava u izmjenjivaču otpadne topline i ispušta do potrošača. Vanjska površina utilizacijskog izmjenjivača topline navodnjava se srednjim nosačem topline - vodom iz prskalice sa razdjelnim mlaznicama usmjerenim prema strujanju plina. U ovom slučaju, srednji nosač topline se prethodno zagrijava u izmjenjivaču topline ugrađenom u plinskom kanalu nasuprot izmjenjivača otpadne topline i na istoj udaljenosti od prskalice kao i izmjenjivač otpadne topline. Zatim se srednji nosač topline dovodi u izmjenjivač topline instaliran u plinskom kanalu i smješten iznad prskalice za dodatno zagrijavanje vode za navodnjavanje, zagrijava se na potrebnu temperaturu i šalje u prskalicu.

Dva nezavisna luka vode teku jedan od drugog u instalaciji: čist, zagrejan kroz površinu za prenos toplote i navodnjavajući, zagrejan kao rezultat direktnog kontakta sa izduvnim gasovima. Struja čiste vode teče unutar cijevi i odvojena je zidovima od struje kontaminirane vode za navodnjavanje. Svežanj cijevi obavlja funkciju mlaznice dizajnirane za stvaranje razvijene kontaktne površine za navodnjavanje vode i izduvnih plinova. Vanjska površina mlaznice se pere plinovima i vodom u spreju, što intenzivira prijenos topline u aparatu. Toplota izlaznih gasova prenosi se na vodu koja teče unutar cevi aktivne mlaznice na dva načina: 1) direktnim prenosom toplote gasova i vode za navodnjavanje; 2) usled kondenzacije na površini mlaznice dela vodene pare sadržane u gasovima.

Nedostaci. Konačna temperatura zagrijane vode na izlazu iz mlaznice ograničena je temperaturom vlažnih plinova. Kada se prirodni gas sagorijeva sa omjerom viška zraka od 1,0-1,5, temperatura vlažnog termometra dimnog plina je 55-65°C. Ova temperatura nije dovoljna za korištenje ove vode u sistemu grijanja.

Dimni gasovi izlaze iz aparata sa relativnom vlažnošću od 95-100%, što ne isključuje mogućnost kondenzacije vodene pare iz gasova u odvodnom putu posle njega.

Najbliži traženom pronalasku po upotrebi, tehničkoj suštini i postignutom tehničkom rezultatu je izmenjivač toplote (RF patent br. 2323384, F22B 1/18 od 30.08.2006.), koji sadrži kontaktni izmenjivač toplote, hvatač kapljica, plinsko-plinski izmjenjivač topline spojen prema kostrujnoj shemi, plinski kanali, cjevovodi, pumpa, temperaturni senzori, kontrolni ventili. Izmjenjivač topline voda-voda i izmjenjivač topline voda-vazduh sa obilaznim kanalom duž strujanja zraka raspoređeni su serijski duž povratnog toka vode kontaktnog izmjenjivača topline.

Kako radi izmjenjivač topline. Odlazeći plinovi ulaze u plinski kanal kroz plinovod do ulaza u plinsko-plinski izmjenjivač topline, sukcesivno prolazeći kroz njegova tri dijela, zatim do ulaza u kontaktni izmjenjivač topline, gdje se, prolazeći kroz mlaznicu, ispiru cirkulirajućom vodom. , oni se hlade ispod tačke rose, dajući prividnu i latentnu toplotu cirkulišućoj vodi. Nadalje, ohlađeni i vlažni plinovi se oslobađaju iz većine tekuće vode odnesene protokom u eliminatoru kapljica, zagrijavaju se i suše u najmanje jednom dijelu plinsko-plinskog izmjenjivača topline, šalju se u cijev pomoću dimovoda i pušten u atmosferu. Istovremeno, zagrijana cirkulirajuća voda sa dna kontaktnog izmjenjivača topline se pumpom pumpa u izmjenjivač topline voda-voda, gdje zagrijava hladnu vodu iz cjevovoda. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline isporučuje se za potrebe tehnološke i sanitarne tople vode ili u niskotemperaturni krug grijanja.

Nadalje, cirkulirajuća voda ulazi u izmjenjivač topline voda-vazduh, zagrijava barem dio zraka koji dolazi izvan prostorija kroz zračni kanal, hladeći se na najnižu moguću temperaturu i ulazi u kontaktni izmjenjivač topline kroz razdjelnik vode. , gdje uklanja toplinu iz plinova, istovremeno ih ispirući od suspendiranih čestica, i apsorbira dio dušikovih i sumpornih oksida. Zagrijani zrak iz izmjenjivača topline se putem ventilatora dovodi do običnog grijača zraka ili direktno u peć. Cirkulirajuća voda se opciono filtrira i tretira na poznate načine.

Nedostaci ovog prototipa su.

Potreba za regulacijskim sistemom zbog korištenja povratne topline za opskrbu toplom vodom zbog nestabilnosti dnevnog rasporeda potrošnje tople vode.

Voda zagrijana u izmjenjivaču topline, koja se isporučuje za potrebe opskrbe toplom vodom ili u niskotemperaturni krug grijanja, zahtijeva da se dovede na potrebnu temperaturu, jer se u izmjenjivaču topline ne može zagrijati iznad temperature vode. u cirkulacijskom krugu, što je određeno temperaturom zasićenja vodene pare u dimnim plinovima. Nisko zagrevanje vazduha u izmenjivaču toplote voda-vazduh ne dozvoljava korišćenje ovog vazduha za grejanje prostora.

Postavljen je zadatak da se pojednostavi tehnologija povrata toplote i poveća efikasnost korišćenja niskokvalitetne toplote kondenzacije vodene pare sadržane u dimnim gasovima.

Ovaj problem se rješava na sljedeći način.

Predložen je uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova koji sadrži plinsko-plinski izmjenjivač topline, kondenzator, inercijski eliminator kapljica, plinske kanale, zračne kanale, ventilatore i cjevovod, karakteriziran time što je plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline izrađen prema na protuprotočnu shemu, površinski plinsko-vazdušni pločasti izmjenjivač topline je ugrađen kao kondenzator, u dodatni odvod dima ugrađen je u plinovod hladno osušenih dimnih plinova;

Predložen je i način rada uređaja za rekuperaciju topline dimnih plinova, prema kojem se dimni plinovi hlade u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline, zagrijavaju osušeni dimni plinovi, kondenziraju vodenu paru sadržanu u dimnim plinovima u kondenzatoru, zagrijavaju dio zraka za izduvavanje, karakteriziran time što se u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline osušeni dimni plinovi zagrijavaju hlađenjem početnih dimnih plinova prema protutočnoj shemi bez kontrole toka plina, vodena para se kondenzira u površinskoj plinsko-vazdušnoj ploči izmjenjivač-kondenzator, zagrijavanje zraka i zagrijani zrak se koristi za grijanje i pokrivanje potreba procesa sagorijevanja, a kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknađivanje gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine, u plinu. kanal hladno osušenih dimnih plinova, aerodinamički otpor plinskog puta kompenzira se dodatnim odvodom dima, ispred kojeg se miješa dio zagrijanih osušenih dimnih plinova, isključujući zaostalu kondenzaciju x vodene pare odnešene protokom iz kondenzatora, temperatura zagrijanog zraka se kontrolira promjenom broja okretaja dimovoda u zavisnosti od vanjske temperature.

Početni dimni plinovi se hlade u plinsko-plinskom površinskom izmjenjivaču topline, zagrijavajući osušene dimne plinove.

Razlika je u korištenju površinskog pločastog izmjenjivača topline bez ikakvih uređaja za kontrolu protoka plina, gdje se medij za grijanje (cijela zapremina vlažnih dimnih plinova) i grijani medij (cijela zapremina osušenih dimnih plinova) kreću protivstrujno. To rezultira dubljim hlađenjem vlažnih dimnih plinova do temperature bliske tački rose vodene pare.

Zatim se vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira u plinsko-vazdušnom površinskom izmjenjivaču topline-kondenzatoru, zagrijavajući zrak. Zagrijani zrak se koristi za grijanje prostora i pokrivanje potreba procesa sagorijevanja. Kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknadu gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine.

Razlika u predloženoj metodi je u tome što je zagrejani medij hladan vazduh koji se dovodi ventilatorima iz okoline. Vazduh se zagreva za 30-50°C, na primer od -15 do 33°C. Upotreba zraka sa negativnom temperaturom kao rashladnog medija može značajno povećati temperaturnu razliku u kondenzatoru kada se koristi protutok. Vazduh zagrejan na 28-33°C pogodan je za zagrevanje prostora i dovod u kotao kako bi se obezbedio proces sagorevanja prirodnog gasa. Termički proračun sheme pokazuje da je protok zagrijanog zraka 6-7 puta veći od protoka početnih dimnih plinova, što omogućava potpuno pokrivanje potreba kotla, zagrijavanje radionice i drugih prostorija preduzeća , a također dovode dio zraka u dimnjak za smanjenje temperature rosišta ili do vanjskog potrošača .

Aerodinamički otpor gasnog puta u hladnom suhom dimovodu kompenzira se dodatnim odvodom dima. Da bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare odnešene protokom iz kondenzatora, dio zagrijanih, osušenih dimnih plinova (do 10%) se miješa ispred dodatnog dimovoda. Temperatura zagrijanog vazduha se kontroliše promenom protoka osušenih dimnih gasova, podešavanjem broja obrtaja dimovoda u zavisnosti od spoljne temperature vazduha.

Osušeni dimni plinovi se odvodom dima dovode u gore opisani grijač, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinovodima i dimnjaku i šalju se u dimnjak.

Uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova prikazan na crtežu sadrži plinski kanal 1 spojen na izmjenjivač topline 2, koji je preko plinskog kanala 3 spojen na kondenzator 4. Kondenzator 4 ima inercijski eliminator kapljica 5 i povezan je sa kondenzatom. odvodna cijev 6. Ventilator 7 je povezan kanalom za hladni zrak 8 sa kondenzatorom 4. Kondenzator 4 je spojen zračnim kanalom 9 na potrošač topline. Suvi dimovodni kanal 10 povezan je sa izmjenjivačem topline 2 preko odvoda dima 11. Suvo grijani dimovod 12 spojen je na izmjenjivač topline 2 i usmjeren je na dimnjak. Gasni kanal 12 je povezan sa gasovodom 10 dodatnim gasovodom 13, koji sadrži klapnu 14.

Izmjenjivač topline 2 i kondenzator 4 su površinski pločasti izmjenjivači topline izrađeni od objedinjenih modularnih paketa, koji su raspoređeni tako da se kretanje nosača topline odvija u protustruji. U zavisnosti od zapremine osušenih dimnih gasova, grejač i kondenzator se formiraju od izračunatog broja pakovanja. Blok 7 je formiran od nekoliko ventilatora za promjenu protoka zagrijanog zraka. Kondenzator 4 na izlazu osušenih dimnih gasova ima inercijski eliminator kapljica 5, izrađen u vidu vertikalnih žaluzina, iza kojih je ugrađen gasovod 10. Na gasovod 13 je postavljena klapna 14 za početno podešavanje temperaturnu rezervu, koja sprečava kondenzaciju zaostale vodene pare u odvodu dima 11.

Način rada uređaja za povrat topline dimnih plinova.

Vlažni dimni gasovi kroz dimnjak 1 ulaze u izmjenjivač topline 2, gdje se njihova temperatura snižava na temperaturu blisku tački rose. Ohlađeni dimni gasovi ulaze u kondenzator 4 kroz dimnjak 3, gde se kondenzuje vodena para koja se u njima nalazi. Kondenzat se ispušta kroz cevovod 6 i nakon dodatne obrade koristi se za nadoknadu gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine. Toplota kondenzacije se koristi za zagrevanje hladnog vazduha, koji se ventilatorima 7 dovodi iz okoline. Zagrijani zrak 9 šalje se u proizvodnu prostoriju kotlarnice radi njenog ventiliranja i grijanja. Iz ove prostorije se zrak dovodi u kotao kako bi se osigurao proces sagorijevanja. Osušeni dimni gasovi 10 prolaze kroz inercijski eliminator kapljica 5, odvode dima 11 do izmjenjivača toplote 2, gdje se zagrijavaju i šalju u dimnjak 12. Zagrijavanje osušenih dimnih plinova je neophodno kako bi se spriječila kondenzacija. zaostale vodene pare u gasovodima i dimnjaku. Da bi se spriječile kapljice vlage u odvodu dima 11, koje odnesu osušeni dimni plinovi iz kondenzatora, dio zagrijanih suhih dimnih plinova (do jedne desetine) iz dimnjaka 12 kroz dimnjak 13 se dovodi u dimnjak 10. , gdje odnesena vlaga isparava.

Temperatura zagrijanog zraka se kontroliše promjenom protoka osušenih dimnih plinova promjenom broja okretaja dimovoda 11 u zavisnosti od vanjske temperature zraka. Sa smanjenjem brzine protoka vlažnih dimnih gasova, aerodinamički otpor gasnog puta uređaja opada, što se kompenzuje smanjenjem broja obrtaja dimovoda 11. Ispušni ventilator 11 obezbeđuje razliku pritiska između dimnih gasova i vazduha u kondenzatoru kako bi se sprečilo ulazak dimnih gasova u zagrejani vazduh.

Verifikacioni proračun pokazuje da se za kotao na prirodni gas snage 6 MW, sa protokom vlažnih dimnih gasova od 1 m 3/s sa temperaturom od 130°C, vazduh zagreva od -15 do 30°C. , sa protokom od 7 m 3 / s. Protok kondenzata je 0,13 kg/s, temperatura osušenih dimnih plinova na izlazu grijača je 86°C. Toplinska snaga takvog uređaja je 400 kW. Ukupna površina razmjene topline je 310 m 2 . Temperatura rosišta vodene pare u dimnim gasovima opada sa 55 na 10°C. Efikasnost kotla se povećava za 1% samo zbog zagrevanja hladnog vazduha u količini od 0,9 m 3 /s potrebnog za sagorevanje prirodnog gasa. Istovremeno se za zagrijavanje ovog zraka koristi 51 kW snage uređaja, a ostatak topline se koristi za grijanje zračnog prostora. Rezultati proračuna rada takvog uređaja pri različitim vanjskim temperaturama prikazani su u tabeli 1.

U tabeli 2 prikazani su rezultati proračuna verzija uređaja za ostale protoke osušenih dimnih plinova, pri temperaturi vanjskog zraka od -15°C.

1. Uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova koji sadrži plinsko-plinski izmjenjivač topline, kondenzator, inercijski eliminator kapljica, plinske kanale, zračne kanale, ventilatore i cjevovod, naznačen time što je plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline izrađen prema protivtočna shema, površinski plin-zrak se ugrađuje kao kondenzatorski pločasti izmjenjivač topline, dodatni odvod dima se ugrađuje u hladni suvi dimovodni kanal, plinski kanal se ubacuje ispred dodatnog odvoda dima za miješanje dijela zagrijanog osušeni dimni gasovi.

2. Način rada uređaja za rekuperaciju toplote dimnih gasova, prema kojem se dimni gasovi hlade u gasno-gasnom izmenjivaču toplote, zagrevaju osušeni dimni gasovi, kondenzuju vodenu paru sadržanu u dimnim gasovima u kondenzatoru, greju dio zraka za izduvavanje, karakteriziran time što se u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline osušeni dimni plinovi zagrijavaju hlađenjem početnih dimnih plinova prema protutočnoj shemi bez kontrole toka plina, vodena para se kondenzira u površinskoj plinsko-vazdušnoj ploči izmjenjivač-kondenzator, zagrijavanje zraka i zagrijani zrak se koristi za grijanje i pokrivanje potreba procesa sagorijevanja, a kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknađivanje gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine, u plinu. kanal hladno osušenih dimnih gasova, aerodinamički otpor gasnog puta se kompenzuje dodatnim odvodom dima, ispred kojeg se meša deo zagrejanih osušenih dimnih gasova, eliminišući kondenzaciju zaostale vodene pare S odnešenim protokom iz kondenzatora, regulacija temperature zagrijanog zraka vrši se promjenom broja okretaja dimovoda u zavisnosti od vanjske temperature.

Slični patenti:

Pronalazak se odnosi na izmenjivač toplote izduvnih gasova, posebno na hladnjak izduvnih gasova, za recirkulaciju izduvnih gasova u motornim vozilima prema preambuli stava 1. patentnih zahteva.

Pronalazak se odnosi na generator pare u kojem se, u kanalu dimnih plinova, koji struji dimni plin u približno horizontalnom smjeru, nalazi evaporirajuća površina za grijanje s direktnim protokom, koja sadrži više cijevi generatora pare povezanih paralelno za protok fluid s više izlaznih kolektora povezanih nakon nekih cijevi generatora pare na strani fluida.

Pronalazak se odnosi na toplotnu tehniku ​​i može se koristiti u kotlovima na otpadnu toplotu kogeneracionih elektrana i namenjen je za odvođenje izduvnih gasova iz gasnoturbinskih postrojenja koja se koriste u sistemima za snabdevanje toplotom za grejanje stambenih zgrada, industrijskih objekata, kao i za ostale kućne i tehničke potrebe.

Pronalazak se odnosi na generator pare sa direktnim protokom u kome se u kanalu za dimne gasove koji struju sa dimnim gasom u približno horizontalnom smeru, nalazi evaporirajuća grejna površina sa direktnim protokom, koja sadrži više cevi generatora pare povezanih paralelno za protok tečnosti.

Pronalazak se odnosi na jednokratni generator pare, kod kojeg je evaporirajuća grijaća površina smještena u kanalu protočnog plina za dimni plin koji struji približno u okomitom smjeru, a koji sadrži više cijevi generatora pare povezanih paralelno za protok tečnost.

Pronalazak se odnosi na protočni generator pare horizontalnog tipa konstrukcije, kod kojeg se u kanalu dimnog plina koji struji približno u horizontalnom smjeru nalazi evaporirajuća površina za grijanje s direktnim protokom, koja sadrži više cijevi generatora pare. spojena paralelno za protok fluida, i grijaća površina za pregrijavanje uključena nakon evaporativne površine za grijanje direktnog toka, koja sadrži više cijevi za ponovno zagrijavanje povezanih paralelno za protok isparenog fluidnog medija.

Pronalazak se odnosi na kotao na otpadnu toplotu, karakterističan po prisustvu reaktora, uz čiji donji deo su susedna dva gorionika, a uz bočnu površinu reaktora je dovod dimnih gasova, dok dimni gasovi koji izlaze iz bura za dovod dimnih gasova ulazi se u zonu aktivnog sagorevanja reaktora, koja se nalazi u njegovom donjem delu, sistem za rekuperaciju toplote dimnih gasova koji ulazi u reaktor kotla otpadne toplote, izlaznu cev dimnih gasova iz reaktora, koja sadrži dodatnu sistem za povrat topline dimnih plinova i najmanje jedan odvod dima

Pronalazak se odnosi na oblast brodogradnje i može se koristiti u stacionarnim kotlovima na otpadnu toplotu koji rade zajedno sa dizel motorima ili gasnim turbinama. Tehnički problem koji treba riješiti pronalaskom je stvaranje postrojenja za otpad s poboljšanim performansama, čije bi se grijne površine parnog kotla mogle čistiti bez zaustavljanja glavnog motora, smanjiti potrošnju svježe vode i poboljšati ekološke performanse i efikasnost prijenosa topline. Zadatak se postiže time što utilizacijsko postrojenje sa parnim kotlom uključuje parni kotao s prisilnom cirkulacijom, koji je izrađen u obliku kućišta u kojem su grijaće površine smještene u obliku cijevnih paketa, te uređaj za čišćenje grijnih površina. , napravljen od zasebnih elemenata za čišćenje, kao i dovodnih i odvodnih gasnih kanala sa kapama. U ovom slučaju je ulazni plinski kanal sa zatvaračem spojen na gornji dio karoserije, a izlazni plinski vod sa otvorom spojen na donji dio karoserije, instalacija dodatno sadrži komoru za mokro čišćenje plina i rezervoar, između grejnih površina postavljaju se elementi za čišćenje grejnih površina, koji su sa rezervoarom povezani cevovodom sa pumpom, komora za čišćenje mokrim gasom se nalazi u kućištu i sa rezervoarom je povezana odvodnim cevovodom sa zasun. 2 w.p. f-ly, 1 ill.

Pronalazak se odnosi na elektroenergetsku industriju i može se koristiti u izmjenjivačima topline izduvnih plinova, posebno u hladnjakima izduvnih plinova za recirkulaciju izduvnih plinova u vozilima, sa kanalima izmjenjivača topline za strujanje izduvnih plinova i rashladne tekućine koji završavaju u distributivnoj i/ili sabirnoj komori, s lociranim u distribucijskoj i/ili sabirnoj komori sa kanalskim uređajem, kanalski uređaj ima ulazni dio ispušnih plinova, izlazni dio ispušnih plinova i mnoštvo kanala za protok koji se protežu od područja ulaza ispušnih plinova do područja izlaza izduvnih plinova , koji su naklonjeni jedno drugom u odnosu na prijatelja. Koncentracija poprečnog presjeka protočnih kanala je 100-600 jedinica/kvadratnom inču, a dužina protočnih kanala je 15-100 mm. Ovakvim rasporedom utiče se na protok izduvnog gasa u dosadašnjem pravcu, brzina strujanja, površina poprečnog preseka, raspodela protoka i drugi parametri protoka. 14 w.p. f-ly, 7 ill.

Pronalazak se odnosi na energiju i može se koristiti u protočnim generatorima pare. Generator pare sadrži izmjenjivač topline, tečnost i kolektore pare. Izmjenjivač topline sadrži nekoliko jedinica za izmjenu topline istog dizajna. Jedinica za izmjenu topline sadrži snop spiralnih cijevi za prijenos topline, centralni cilindar i čahure. Spiralne cijevi za prijenos topline različitih radijusa zakrivljenosti smještene su u koncentričnoj spirali u prstenastom prostoru između središnjeg cilindra i rukavca, formirajući jedan ili više stupova za izmjenu topline. Jedan izlaz kolektora tečnosti povezan je sa glavnim vodovodnim cevovodom, a drugi izlaz kolektora tečnosti povezan je sa spiralnim cevnim snopom za prenos toplote. Jedan izlaz parnog kolektora povezan je sa glavnim parnim cjevovodom, a drugi izlaz parnog kolektora povezan je sa snopom spiralnih cijevi za prijenos topline. Unutar priključnog dijela kolektora fluida, svaka spiralna cijev za prijenos topline ima fiksnu i uklonjivu dijafragmu. 6 w.p. f-ly., 6 il.

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti za povrat toplote iz dimnih gasova kotlovskih agregata, industrijskih peći, ventilacione emisije pri zagrevanju vazduha uz istovremenu proizvodnju električne energije. Složeni izmjenjivač topline izduvnih plinova sastoji se od kućišta opremljenog mlaznicama za plin i zrak, unutar kojeg je smješten paket koji se sastoji od perforiranih ploča koje između sebe formiraju kanale za plin i zrak, a perforacija ploča je napravljena u obliku horizontalnih proreza postavljenih u šahovnica jedna u odnosu na drugu, u kojoj su postavljene termoelektrične karike, koje se sastoje od ovalnih umetaka od elastičnog dielektričnog materijala otpornog na koroziju, unutar kojih su postavljeni cik-cak redovi koji se sastoje od termoelektričnih pretvarača, od kojih je svaki par golih žičanih segmenata izrađeni od različitih metala M1 i M2, zalemljeni na krajevima između sebe, a sami cik-cak redovi su međusobno povezani u seriju povezujućim žicama, formirajući termoelektrične sekcije povezane sa električnim kolektorima i terminalima. Ovakva implementacija utilizatora povećava njegovu pouzdanost i efikasnost. 5 ill. .

Ovaj izum se odnosi na izmjenjivač topline za hlađenje vrućih plinova pomoću rashladnog fluida, pri čemu navedeni izmjenjivač topline sadrži: najmanje jedan vertikalno orijentiran spremnik koji sadrži kupelj rashladnog fluida i koji ima prostor za sakupljanje parne faze stvorene iznad spomenute kupke za rashladnu tekućinu , jedan vertikalni cijevni element umetnut unutar navedenog spremnika, otvoren na krajevima i koaksijalan sa navedenim spremnikom, jedan spiralni kanal koji se obavija oko ose spremnika, umetnut u navedeni koaksijalni cijevni element, jedan izlaz za parnu fazu koja se stvara u gornjem dijelu dio navedenog kontejnera, osim toga, najmanje jedna transportna linija je umetnuta u donji dio vertikalnog kontejnera, otvorena na dva kraja, od kojih je jedan spojen na vertikalni kontejner, a drugi je slobodan i nalazi se izvan navedenog kontejnera, navedena transportna linija je cevasta i izbočina bočno izvan navedenog izmjenjivača topline, sadrži najmanje jedan središnji unutrašnji kanal, koji je u fluidnoj komunikaciji sa spiralnim kanalom i ide okomito duž cjevastog elementa umetnutog u vertikalni spremnik, dok kanal ima vanjski omotač u kojem cirkuliše rashladni fluid. tečni medij. Tehnički rezultat je povećanje sigurnosti i performansi sistema za izmjenu topline. 3 n. i 17 z.p. f-ly, 1 ill.

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u svim preduzećima koja koriste kotlove na ugljovodonična goriva

Vlasnici patenta RU 2606296:

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u svim preduzećima koja koriste kotlove na ugljovodonična goriva.

Poznati su grejači tipa KSK (Kudinov A.A. Ušteda energije u instalacijama za proizvodnju toplote. - Uljanovsk: UlGTU, 2000. - 139, str. 33), koje se masovno proizvodi u kostromskoj toplani, a sastoje se od gas-voda površinski izmjenjivač topline, čija je površina za izmjenu topline izrađena od rebrastih bimetalnih cijevi, sito, razvodni ventil, eliminator kapljica i hidropneumatski ventilator.

Grijači tipa KSK rade na sljedeći način. Dimni plinovi ulaze u distributivni ventil koji ih dijeli na dva toka, glavni tok plina se šalje kroz sito do izmjenjivača topline, drugi - duž bajpas linije plinskog kanala. U izmjenjivaču topline, vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira se na rebrastim cijevima, zagrijavajući vodu koja teče u njima. Nastali kondenzat se skuplja u jamu i pumpa u napojni krug mreže grijanja. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline se isporučuje potrošaču. Na izlazu iz izmjenjivača topline, osušeni dimni plinovi se miješaju sa početnim dimnim plinovima iz obilaznog voda dimnjaka i usmjeravaju se kroz dimovod u dimnjak.

Za rad izmjenjivača topline u načinu kondenzacije cijelog njegovog konvektivnog dijela potrebno je da temperatura zagrijavanja vode u konvektivnom paketu ne prelazi 50°C. Za korištenje takve vode u sustavima grijanja, mora se dodatno zagrijati.

Da bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare dimnih plinova u plinovodima i dimnjaku, dio izvornih plinova se miješa kroz obilazni kanal sa osušenim dimnim plinovima, povećavajući njihovu temperaturu. Sa takvom dodatkom povećava se i sadržaj vodene pare u izduvnim dimnim gasovima, što smanjuje efikasnost povrata toplote.

Poznati izmjenjivač topline (RU 2323384 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), objavljen 27.04.2008.), koji sadrži kontaktni izmjenjivač topline, hvatač kapi, plinsko-plinski izmjenjivač topline uključen u kostrujnu šemu, plinski kanali, cjevovodi, pumpa, temperaturni senzori, ventili - regulatori. Izmjenjivač topline voda-voda i izmjenjivač topline voda-vazduh sa obilaznim kanalom duž strujanja zraka raspoređeni su serijski duž povratnog toka vode kontaktnog izmjenjivača topline.

Poznata metoda rada ovog izmjenjivača topline. Odlazeći plinovi ulaze u plinski kanal kroz plinovod do ulaza u plinsko-plinski izmjenjivač topline, sukcesivno prolazeći kroz njegova tri dijela, zatim do ulaza u kontaktni izmjenjivač topline, gdje se, prolazeći kroz mlaznicu, ispiru cirkulirajućom vodom. , oni se hlade ispod tačke rose, dajući prividnu i latentnu toplotu cirkulišućoj vodi. Nadalje, ohlađeni i vlažni plinovi se oslobađaju iz većine tekuće vode odnesene protokom u eliminatoru kapljica, zagrijavaju se i suše u najmanje jednom dijelu plinsko-plinskog izmjenjivača topline, šalju se u cijev pomoću dimovoda i pušten u atmosferu. Istovremeno, zagrijana cirkulirajuća voda sa dna kontaktnog izmjenjivača topline se pumpom pumpa u izmjenjivač topline voda-voda, gdje zagrijava hladnu vodu iz cjevovoda. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline isporučuje se za potrebe tehnološke i sanitarne tople vode ili u niskotemperaturni krug grijanja.

Nadalje, cirkulirajuća voda ulazi u izmjenjivač topline voda-vazduh, zagrijava barem dio zraka koji dolazi izvan prostorija kroz zračni kanal, hladeći se na najnižu moguću temperaturu i ulazi u kontaktni izmjenjivač topline kroz razdjelnik vode. , gdje uklanja toplinu iz plinova, istovremeno ih ispirući od suspendiranih čestica, i apsorbira dio dušikovih i sumpornih oksida. Zagrijani zrak iz izmjenjivača topline se putem ventilatora dovodi do običnog grijača zraka ili direktno u peć. Cirkulirajuća voda se opciono filtrira i tretira na poznate načine.

Za implementaciju ove metode potreban je kontrolni sistem zbog korištenja rekuperirane topline za potrebe opskrbe toplom vodom zbog varijabilnosti dnevnog rasporeda potrošnje tople vode.

Voda zagrijana u izmjenjivaču topline, koja se isporučuje za potrebe opskrbe toplom vodom ili u niskotemperaturni krug grijanja, zahtijeva da se dovede na potrebnu temperaturu, jer se u izmjenjivaču topline ne može zagrijati iznad temperature vode. u cirkulacijskom krugu, što je određeno temperaturom zasićenja vodene pare u dimnim plinovima. Nisko zagrevanje vazduha u izmenjivaču toplote voda-vazduh ne dozvoljava korišćenje ovog vazduha za grejanje prostora.

Najbliži predmetnom pronalasku su uređaj i metoda za korišćenje toplote dimnih gasova (RU 2436011 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), objavljeno 10.12.2011).

Uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova se sastoji od plinsko-plinskog površinskog pločastog izmjenjivača topline izrađenog prema protutočnoj shemi, površinskog plinsko-vazdušnog pločastog kondenzatora, inercijalnog eliminatora kapljica, plinskih kanala, odvoda dima, zračnih kanala, ventilatora i cjevovoda.

Početni dimni plinovi se hlade u plinsko-plinskom površinskom izmjenjivaču topline, zagrijavajući osušene dimne plinove. Zagrijani i zagrijani medij se kreću protivstrujno. U ovom slučaju dolazi do dubokog hlađenja vlažnih dimnih gasova do temperature bliske tački rose vodene pare. Nadalje, vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira se u plinsko-vazdušnom površinskom pločastom izmjenjivaču topline - kondenzatoru, zagrijavajući zrak. Zagrijani zrak se koristi za grijanje prostora i zadovoljavanje potreba procesa sagorijevanja. Kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknadu gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine. Da bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare odnešene protokom iz kondenzatora, dio zagrijanih, osušenih dimnih plinova miješa se ispred dodatnog dimovoda. Osušeni dimni plinovi se odvodom dima dovode u gore opisani grijač, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinovodima i dimnjaku i šalju se u dimnjak.

Nedostaci ove metode su što se uglavnom koristi latentna toplina kondenzacije vodene pare sadržane u dimnim plinovima. Ako rekuperativni izmjenjivač topline hladi početne dimne plinove na temperaturu blizu rosišta vodene pare, tada će zagrijavanje izlaznih osušenih dimnih plinova biti pretjerano, što smanjuje efikasnost korištenja. Nedostatak je upotreba samo jednog medija za grijanje - zraka.

Cilj pronalaska je povećanje efikasnosti povrata toplote dimnih gasova korišćenjem latentne toplote kondenzacije vodene pare i povećane temperature samih dimnih gasova.

U predloženoj metodi dubinskog iskorišćenja toplote dimnih gasova, kao i u prototipu, dimni gasovi se prethodno hlade u gasno-gasnom površinskom pločastom izmenjivaču toplote, zagrevaju osušene dimne gasove, kondenzuju vodenu paru sadržanu u dimnim gasovima u kondenzatoru. , zagrijavanje zraka.

Prema pronalasku, između izmjenjivača topline i kondenzatora, dimni plinovi se zagrijavanjem vode hlade do temperature bliske tački rose vodene pare.

Plinski kotlovi imaju visoku temperaturu dimnih plinova (130°C za velike kotlove, 150°C-170°C za male kotlove). Za hlađenje dimnih plinova prije kondenzacije koriste se dva uređaja: rekuperativni plinsko-plinski izmjenjivač topline i grijač otpadne vode.

Početni dimni gasovi se prethodno hlade u površinskom izmjenjivaču topline plin-gas, zagrijavajući osušene dimne plinove za 30-40°C više od temperature zasićenja vodene pare koja se u njima nalazi, kako bi se stvorila temperaturna granica uz moguće hlađenje. dimnih gasova u cevi. Ovo omogućava smanjenje površine izmjene topline rekuperativnog izmjenjivača topline u odnosu na prototip i korisno je iskoristiti preostalu toplinu dimnih plinova.

Značajna razlika je upotreba kontaktnog plinskog bojlera za završno hlađenje vlažnih dimnih plinova do temperature bliske rosištu vodene pare. Na ulazu u bojler dimni gasovi imaju dovoljno visoku temperaturu (130°S-90°S), što omogućava zagrevanje vode do 50°S-65°S uz njeno delimično isparavanje. Na izlazu iz kontaktnog plinskog bojlera, dimni plinovi imaju temperaturu blisku tački rosišta vodene pare koja se u njima nalazi, što povećava efikasnost korištenja površine za izmjenu topline u kondenzatoru, eliminira stvaranje suhih zona. kondenzator i povećava koeficijent prolaza toplote.

Metoda povrata otpadne topline prikazana je na Sl.1.

U tabeli 1 prikazani su rezultati verifikacionog proračuna opcije ugradnje za kotao na prirodni gas snage 11 MW.

Metoda dubinskog iskorištavanja topline dimnih plinova provodi se na sljedeći način. Početni dimni plinovi 1 se prethodno hlade u plinsko-plinskom površinskom izmjenjivaču topline 2, zagrijavajući osušene dimne plinove. Zatim se dimni gasovi 3 konačno hlade u kontaktnom gas-voda bojleru 4 na temperaturu blisku tački rose vodene pare, prskajući vodu, pri čemu je preporučljivo koristiti kondenzat dobijen u kondenzatoru. Istovremeno, dio vode isparava, povećavajući sadržaj vlage u dimnim plinovima, a ostatak se zagrijava na istu temperaturu. Vodena para sadržana u dimnim plinovima 5 kondenzira se u plinsko-vazdušnom površinskom pločastom izmjenjivaču topline - kondenzatoru 6 sa hvatačem kapi 7, zagrijavajući zrak. Kondenzat 8 se za zagrevanje dovodi u kontaktni gas-voda bojler 4. Toplota kondenzacije se koristi za zagrevanje hladnog vazduha, koji se ventilatorima 9 dovodi iz okoline kroz kanal 10. Zagrejani vazduh 11 se šalje u proizvodnu prostoriju br. kotlarnicu za njenu ventilaciju i grijanje. Iz ove prostorije se zrak dovodi u kotao kako bi se osigurao proces sagorijevanja. Osušeni dimni plinovi 12 dovode se od dimovoda 13 u plinsko-gasni površinski pločasti izmjenjivač topline 2 radi zagrijavanja i šalju u dimnjak 14.

Kako bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare odnesene protokom iz kondenzatora, dio zagrijanih osušenih dimnih plinova 15 (do 10%) miješa se ispred dimovoda 13, čija vrijednost se inicijalno podešava pomoću amortizer 16.

Temperatura zagrijanog zraka 11 se kontroliše promjenom protoka osušenih dimnih plinova 1 ili promjenom protoka zraka, podešavanjem brzine izduvnog ventilatora 13 ili ventilatora 9 u zavisnosti od vanjske temperature.

Izmjenjivač topline 2 i kondenzator 6 su površinski pločasti izmjenjivači topline izrađeni od objedinjenih modularnih paketa, koji su raspoređeni tako da se kretanje nosača topline odvija u protustruji. U zavisnosti od zapremine osušenih dimnih gasova, grejač i kondenzator se formiraju od izračunatog broja pakovanja. Bojler 4 je kontaktni izmenjivač toplote gas-voda koji obezbeđuje dodatno hlađenje dimnih gasova i zagrevanje vode. Zagrijana voda 17 se nakon dodatne obrade koristi za nadoknadu gubitaka u toplotnoj mreži ili ciklusu parne turbine. Blok 9 je formiran od nekoliko ventilatora za promjenu protoka zagrijanog zraka.

U tabeli 1 prikazani su rezultati verifikacionog proračuna verzije instalacije za kotao na prirodni gas snage 11 MW. Proračuni su izvršeni za vanjsku temperaturu zraka -20°C. Proračun pokazuje da upotreba kontaktnog plinskog bojlera 4 dovodi do nestanka suhe zone u kondenzatoru 6, intenzivira prijenos topline i povećava snagu instalacije. Postotak povratne topline raste sa 14,52 na 15,4%, dok se temperatura rosišta vodene pare u osušenim dimnim plinovima smanjuje na 17°C. Otprilike 2% toplinske energije se ne koristi, već se koristi za rekuperaciju – zagrijavanje osušenih dimnih plinova na temperaturu od 70°C.

Metoda dubinskog iskorišćenja toplote dimnih gasova, prema kojoj se dimni gasovi prethodno hlade u gasno-gasnom površinskom pločastom izmenjivaču toplote, zagrevanjem osušenih dimnih gasova, dodatno se hlade u bojleru do temperature bliske rosi. tačka vodene pare, zagrevanjem vode, vodena para sadržana u dimnim gasovima kondenzuje se u kondenzatoru, zagrevajući vazduh, koji se odlikuje time što je između izmenjivača toplote i kondenzatora za hlađenje vlažnih dimnih gasova ugrađen površinski cevasti bojler gas-voda i grijanje vode, dok se glavni povrat topline javlja u kondenzatoru za vrijeme grijanja zraka, a dodatni - u bojleru.

Slični patenti:

Pronalazak se odnosi na petrohemijsko inženjerstvo i može se koristiti za krekiranje loživog ulja, kao i za zagrijavanje tehnoloških medija (na primjer, ulje, uljne emulzije, gas, njihove mješavine) i za druge tehnološke procese koji zahtijevaju intenzivnu opskrbu toplinom.

Pronalazak se odnosi na oblast energetike i može se koristiti u sistemima grejanja i klimatizacije. Izum leži u činjenici da se spajanje rebrastih cijevi za izmjenu topline u nizu i redovima vrši uzastopno u jednoj cijevi u jednoj grani, a susjedne cijevi za izmjenu topline u nizu su međusobno povezane u nizu. međucijevnim prijelazima u obliku zakrivljenih krivina i opremljeni su lako uklonjivim popravnim i zaštitnim čepovima, broj cijevi povezanih u nizu i ukupan broj prolaza u svim redovima se bira ovisno o stvarnim parametrima postojeću toplovodnu mrežu i određuje se prema hidrauličkim karakteristikama bojlera.

Električni hladnjak koji koristi računarske procesore kao izvor topline. Ovaj hladnjak za kućne i industrijske prostore, koji koristi računarske procesore kao izvore topline, sadrži grijano kućište koje vrši prijenos topline između izvora topline i okolnog zraka, broj Q procesora raspoređenih na broj P štampanih ploča, formirajući hladnjak izvor toplote i moćno sredstvo za izvođenje proračuna putem eksternih informacionih sistema, interfejs čovek-mašina koji vam omogućava da kontrolišete računarsku i toplotnu snagu koju izdaje radijator, stabilizovano napajanje za različite elektronske komponente, mrežni interfejs koji vam omogućava da spojite radijator na vanjske mreže.

Pronalazak je namijenjen reakcijama parnog reformisanja i može se koristiti u hemijskoj industriji. Reaktor za izmjenu topline sadrži više bajonetnih cijevi (4) obješenih na gornji krov (2), koje se protežu do nivoa donjeg dna (3) i zatvorenih u kućište (1) koje sadrži ulaz (E) i izlaz (S). ) cijevi za dimne plinove.

Pronalazak obezbeđuje sistem i metodu za reformu pare i gasa. Metoda kombinovanog ciklusa kogeneracije zasnovana na gasifikaciji i metanaciji biomase obuhvata: 1) gasifikaciju biomase mešanjem kiseonika i vodene pare dobijene iz postrojenja za separaciju vazduha sa biomasom, transportom nastale smeše kroz mlaznicu do gasifikatora, gasifikacijom biomase na temperatura od 1500-1800 ° C i pritisak od 1-3 MPa za dobijanje sirovog gasifikovanog gasa i transport pregrijane pare pod pritiskom od 5-6 MPa, dobijene kao rezultat svrsishodnog povrata topline, do parne turbine; 2) konverzija i prečišćavanje: u skladu sa zahtjevima reakcije metanacije, prilagođavanje omjera vodonik/ugljik sirovog gasificiranog plina formiranog u koraku 1) na 3:1 korištenjem reakcije promjene, i obnavljanje sirovog gasificiranog plina na niskoj temperaturi korištenjem metanol za odsumporavanje i dekarbonizaciju, što rezultira pročišćenim singasom; 3) izvođenje metanacije: uvođenje prečišćenog singasa iz koraka 2) u sekciju za metanaciju koja se sastoji od primarne sekcije za metanaciju i sekcije za sekundarnu metanaciju, pri čemu sekcija za primarnu metanaciju sastoji se od prvog primarnog reaktora za metanaciju i drugog primarnog reaktora za metanaciju povezanih u seriju; omogućavajući da se dio procesnog plina iz drugog primarnog reaktora za metanaciju vrati na ulaz u prvi primarni reaktor za metanaciju radi miješanja sa svježim izvornim plinom, a zatim da uđe u prvi primarni reaktor za metanaciju tako da koncentracija reaktanata na ulazu u prvi reaktor za metanaciju primarni metanacioni reaktor se smanjuje i temperatura sloja katalizatora se kontroliše procesnim gasom; uvođenje singasa nakon primarne metanacije u sekundarnu sekciju za metanaciju koja se sastoji od prvog sekundarnog reaktora za metanaciju i drugog reaktora za sekundarnu metanaciju povezanih u seriju, gdje se mala količina neizreagiranog CO i velika količina CO2 pretvaraju u CH4, te transportuje pregrijani međutlak para stvorena u sekciji za metanaciju do parne turbine; i 4) koncentracija metana: koncentracija metana sintetičkog prirodnog gasa koji sadrži tragove azota i vodene pare dobijene u koraku 3) adsorpcijom sa promenama pritiska, tako da molarna koncentracija metana dostigne 96%, a kalorijska vrednost sintetičkog prirodnog gasa dostigne 8256 kcal./Nm3.

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku. Metoda za dubinsko iskorištavanje topline dimnih plinova uključuje prethodno hlađenje dimnih plinova u plinsko-plinskom površinskom pločastom izmjenjivaču topline, zagrijavanje osušenih dimnih plinova u suprotnom toku radi stvaranja temperaturne rezerve koja sprječava kondenzaciju zaostale vodene pare u dimnjaku. Dalje hlađenje dimnih gasova na temperaturu blisku tački rose vodene pare vrši se u kontaktnom bojleru gas-voda, koji zagreva vodu. Ohlađeni vlažni dimni gasovi dovode se u površinski izmjenjivač topline plin-vazduh - kondenzator, gdje se vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira, zagrijavajući zrak. Osušeni dimni plinovi se preko dodatnog odvoda dima dovode u plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinovodima i dimnjaku i šalju se u dimnjak. Efekat: povećanje efikasnosti iskorišćenja toplote dimnih gasova usled korišćenja latentne toplote kondenzacije vodene pare i povišene temperature samih dimnih gasova. 1 ill., 1 tab.

Sistem kondenzacije dimnih gasova omogućava da se povrati i povrati velika količina toplotne energije sadržane u vlažnom dimnom gasu iz kotla, koja se obično emituje kroz dimnjak u atmosferu.

Sistem povrata toplote/kondenzacije dimnih gasova omogućava povećanje za 6-35% (u zavisnosti od vrste sagorelog goriva i parametara postrojenja) snabdevanje potrošačima toplotom ili smanjenje potrošnje prirodnog gasa za 6-35%

Glavne prednosti:

• Ušteda goriva (prirodni gas) - isto ili povećano toplotno opterećenje kotla uz manje sagorevanja goriva
• Smanjenje emisije - CO2, NOx i SOx (pri sagorijevanju uglja ili tekućih goriva)
• Prijem kondenzata za sistem napajanja kotla

Princip rada:

Sistem povrata topline/kondenzacije dimnih plinova može raditi u dvije faze: sa ili bez ovlaživanja zraka koji se dovodi u gorionike kotla. Ako je potrebno, pre kondenzacionog sistema se ugrađuje čistač.

U kondenzatoru se dimni gasovi hlade povratnom vodom iz toplovodne mreže. Kada temperatura dimnih gasova padne, kondenzuje se velika količina vodene pare sadržane u dimnom gasu. Toplotna energija kondenzacije pare koristi se za zagrijavanje povrata sistema grijanja.

U ovlaživaču dolazi do daljnjeg hlađenja plina i kondenzacije vodene pare. Rashladni medij u ovlaživaču je mlazni zrak koji se dovodi do gorionika kotla. Budući da se u ovlaživaču zagrijeva zrak za izduvavanje, a topli kondenzat se ubrizgava u struju zraka ispred gorionika, u dimnom plinu kotla odvija se dodatni proces isparavanja.

Produvni zrak koji se dovodi u gorionike kotla sadrži povećanu količinu toplinske energije zbog povećane temperature i vlage.

Ovo rezultira povećanjem količine energije u izlaznom dimnom gasu koji ulazi u kondenzator, što zauzvrat dovodi do efikasnijeg korišćenja toplote od strane sistema daljinskog grejanja.

U postrojenju za kondenzaciju dimnih gasova proizvodi se i kondenzat koji će se, u zavisnosti od sastava dimnih gasova, dalje prečišćavati pre nego što se ubaci u kotlovski sistem.

Ekonomski efekat.

Poređenje toplotne snage pod uslovima:

1. Nema kondenzacije
2. Kondenzacija dimnih gasova
3. Kondenzacija zajedno sa vlaženjem vazduha za sagorevanje

Sistem kondenzacije dimnih gasova omogućava postojećoj kotlovnici:

• Povećati proizvodnju topline za 6,8% ili
• Smanjenje potrošnje gasa za 6,8%, kao i povećanje prihoda od prodaje kvota za CO, NO
• Iznos investicije je oko milion eura (za kotlarnicu snage 20 MW)
• Rok otplate 1-2 godine.

Uštede u zavisnosti od temperature rashladne tečnosti u povratnom cevovodu:

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru/

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

Permski nacionalni istraživački politehnički univerzitet

Filijala Berezniki

Test

u disciplini "Ušteda resursa"

na temu "Korišćenje toplote dimnih gasova"

Rad je uradio student

grupe EiU- 10z(2)

Powells Yu.S.

Rad je provjerio nastavnik

Nechaev N.P.

Berezniki 2014

Uvod

1. Opće informacije

3. Kotlovi na otpadnu toplotu

Zaključak

Uvod

Gasovi se u tehnici uglavnom koriste kao gorivo; sirovine za hemijsku industriju: hemijska sredstva u zavarivanju, gasno-hemijsko-termičkoj obradi metala, stvaranju inertne ili posebne atmosfere, u nekim biohemijskim procesima i dr.; rashladna sredstva; radni medij za obavljanje mehaničkih radova (vatreno oružje, mlazni motori i projektili, plinske turbine, kombinovana postrojenja, pneumatski transport itd.), fizički medij za plinsko pražnjenje (u cijevima za ispuštanje plina i drugim uređajima).

Pogledajmo bliže upotrebu dimnih gasova.

rekuperator toplote dimnih gasova

1. Opće informacije

Dimni gasovi -- produkti sagorevanja goriva organskog porekla, otpad iz radnog prostora zagrejanih metalurških jedinica.

Izduvni gasovi (sekundarni izvori energije) - gasovi koji nastaju sagorevanjem goriva, kao i tehnološkim procesima, koji napuštaju peć ili jedinicu.

Upotreba fizičke topline otpadnim plinovima određena je njihovom količinom, sastavom, toplinskim kapacitetom i temperaturom. Najviša temperatura dimnih gasova konvertora kiseonika (1600-1800 °S), najniža temperatura dimnih gasova grejača vazduha visokih peći (250-400 °S). Korištenje topline otpadnih plinova organizirano je na različite načine. Kod regenerativnog ili zatvorenog hlađenja, toplota otpadnih gasova se koristi za direktno povećanje efikasnosti tehnološkog procesa (grejanje regeneratora ili rekuperatora, punjenja ili proizvod procesa itd.). Ako se kao rezultat regenerativnog hlađenja ne iskoristi sva toplina dimnih plinova, tada se koriste kotlovi na otpadnu toplinu. Osjetljiva toplina otpadnih plinova također se koristi za proizvodnju električne energije u ugrađenim plinskim turbinskim postrojenjima. Dimna prašina visokopećnog plina sadržana u izduvnim plinovima, oksidi željeza u plinovima otvorenih peći i pretvarači kisika hvataju se u postrojenjima za prečišćavanje plina i vraćaju se u tehnološki proces kao reciklirani proizvod.

2. Regeneratori i rekuperatori za grijanje zraka i plina

Kao što je već spomenuto, zrak i plin se zagrijavaju u regeneratorima ili rekuperatorima korištenjem topline dimnih plinova koji izlaze iz radnih komora peći. Regeneratori se koriste u otvorenim pećima za topljenje čelika, u kojima se zrak i plin zagrijavaju do 1000 - 1200°. Princip rada regeneratora je naizmjenično zagrijavanje dvije toplinski intenzivne ciglene mlaznice (rešetke) s plinovima koji izlaze iz radne komore peći, nakon čega slijedi propuštanje zagrijanog plina ili zraka kroz zagrijanu mlaznicu. Zagrijavanje plina ili zraka u regeneratorima je povezano s prebacivanjem ovih na grijanje ili hlađenje. To zahtijeva periodične promjene smjera kretanja plamena u radnoj komori peći, zbog čega je potrebno prebaciti uređaje za sagorijevanje; tako, cijeli proces rada peći postaje reverzibilan. To komplicira dizajn peći i povećava troškove njenog rada, ali doprinosi ravnomjernoj raspodjeli temperatura u radnom prostoru peći.

Princip rada rekuperatora, koji je površinski izmjenjivač topline, sastoji se u kontinuiranom prijenosu topline, dimnih plinova koji izlaze iz radne komore peći, zagrijanog zraka ili plinovitog goriva.

Rekuperator karakterizira kontinuirano kretanje plinova u jednom smjeru, što uvelike pojednostavljuje dizajn peći i smanjuje troškove izgradnje i rada.

Na sl. Na slici 1 prikazan je uobičajeni keramički izmjenjivač topline, u kojem su cijevi izrađene od osmougaonih keramičkih elemenata, a prostor između cijevi je prekriven oblikovanim pločicama. Dimni plinovi se kreću unutar cijevi, a zagrijani zrak se kreće van (u poprečnom smjeru). Debljina stijenke cijevi je 13 - 16 mm i predstavlja značajan toplinski otpor. Koeficijent prolaza toplote (odnosi se na površinu vazduha) je 6 - 8 W / (m 2 deg). Elementi keramičkih rekuperatora izrađuju se od šamota ili od neke druge toplovodljive vatrostalne mase, nakon čega slijedi pečenje. Prednosti keramičkih rekuperatora su njihova visoka otpornost na vatru i dobra termička stabilnost - materijal se ne kvari kada se dimni plinovi s vrlo visokim temperaturama propuštaju kroz rekuperator.

Rice. 1. Cjevasti keramički izmjenjivač topline.

1 - zagrijani zrak; 2 - dimni gasovi; 3 - hladan vazduh; 4 - keramičke cijevi; 5 - pregrade.

Nedostaci keramičkih rekuperatora su njihova mala gustoća, veliki toplinski kapacitet, loš prijenos topline iz dimnih plinova na zrak, te kvar spojeva elemenata od udaraca i izobličenja. Ovi nedostaci ozbiljno ograničavaju rasprostranjenost keramičkih rekuperatora, a koriste se samo u pećima s kontinuiranim radom instaliranim u radionicama u kojima ne postoje udarni mehanizmi (na primjer, parni čekići).

Najviše se koriste metalni rekuperatori, koji imaju najpovoljnije razvojne perspektive. Ekonomsku isplativost ugradnje ovakvih rekuperatora potvrđuje brza otplata troškova izgradnje (0,25 - 0,35 godina).

Metalne rekuperatore karakteriše efikasan prenos toplote, mali toplotni kapacitet, a samim tim i brza spremnost za normalan rad i velika gustina. Elementi metalnih izmjenjivača topline izrađuju se od različitih metala u zavisnosti od radne temperature materijala i sastava dimnih plinova koji prolaze kroz izmjenjivač topline. Jednostavni crni metali - ugljični čelik i sivi ljevak - počinju intenzivno oksidirati na niskim temperaturama (500 ° C), pa se lijevano željezo i čelik otporni na toplinu koriste za proizvodnju rekuperatora, koji uključuju nikl, krom, silicij, aluminij kao legirajući aditivi, titan, itd., koji povećavaju otpornost metala na stvaranje kamenca.

Konstruktivno rješenje niskotemperaturnog rekuperatora sa zagrijavanjem zraka do 300 - 400 ?S relativno je jednostavno. Stvaranje visokotemperaturnog rekuperatora za zagrijavanje zraka i plinovitog goriva do 700 - 900 °C ozbiljan je tehnički problem, koji još uvijek nije u potpunosti riješen. Njegova složenost je u osiguravanju pouzdanog rada rekuperatora tokom dugotrajnog rada pri korištenju dimnih plinova visoke temperature, noseći suspendirane čvrste čestice pepela, crnog ugljika, naboja itd., što uzrokuje abrazivno habanje. Kada ove čestice ispadnu iz protoka, grijaća površina izmjenjivača topline na strani plina postaje kontaminirana. Sa prašnjavim vazduhom, grejna površina je takođe kontaminirana sa strane vazduha. Odvojene cijevi snopova cijevi rekuperatora, ugrađene u cijevne ploče, rade duž toka plina u različitim temperaturnim uvjetima, zagrijavaju se i šire na različite načine.

Ova razlika u proširenju cijevi zahtijeva različitu kompenzaciju, što je teško postići. Na sl. Na slici 2 prikazan je uspješan dizajn cjevastog izmjenjivača topline, čija se grijna površina sastoji od slobodno visećih petlji zavarenih u kolektore (kutije). Izmjenjivač topline se sastoji od dvije sekcije kroz koje zrak prolazi serijski prema dimnim plinovima koji se kreću preko snopova cijevi. Izmjenjivač topline u obliku petlje ima dobru kompenzaciju toplinskog širenja, što je vrlo važan uvjet za pouzdan rad.

Rice. 2. Cjevasti izmjenjivač topline u obliku petlje za ugradnju na svinju (može se ugraditi i na krov peći).

Na sl. 3 prikazuje shematski dijagram visokotemperaturnog zračećeg izmjenjivača topline, koji se sastoji od dva čelična cilindra koji tvore koncentrični razmak kroz koji se zagrijani zrak tjera velikom brzinom. Dimni plinovi sa žarnom niti kreću se unutar cilindra, zračeći na površinu unutrašnjeg cilindra. Cjevasti izmjenjivač topline je pouzdaniji u radu od proreznog. Prednosti radijacijskih rekuperatora su: manja potrošnja čelika otpornog na toplinu zbog intenzivne razmjene topline zračenja pri visokim temperaturama plina (800 - 1200 °C) i manja osjetljivost grijaće površine na kontaminaciju. Konvektivni izmjenjivač topline mora se ugraditi nakon radijacionog izmjenjivača topline, jer je temperatura plinova nakon radijacijskog izmjenjivača topline još uvijek vrlo visoka.

Rice. 3. Sheme radijacijskih čeličnih rekuperatora.

a - prstenasti (prorez); b - cevasti sa jednorednim ekranom.

Na sl. 4 prikazuje izmjenjivač topline sa dvostrukim cirkulacijskim cijevima. Hladan vazduh prvo prolazi kroz unutrašnje cevi, a zatim ulazi u kolektor toplog vazduha kroz koncentrični prostor cevi. Unutrašnje cijevi igraju ulogu indirektne grijaće površine.

Cjevasti izmjenjivači topline odlikuju se velikom gustinom i stoga se mogu koristiti i za zagrijavanje plinovitih goriva. Koeficijent prijenosa topline može doseći 25 - 40 W / (m 2 deg). Pločasti izmjenjivači topline su teži za proizvodnju, manje su gusti i izdržljivi i rijetko se koriste. Izmjenjivači topline ugrađeni odvojeno od peći zauzimaju dodatni prostor u radionici, u mnogim slučajevima to onemogućava njihovu upotrebu, međutim, često je moguće uspješno postaviti izmjenjivače topline na peć ili ispod peći.

Rice. 4. Izmjenjivač topline od čelične cijevi sa dvostrukom cirkulacijom.

3. Kotlovi na otpadnu toplotu

Toplina dimnih plinova koji izlaze iz peći, osim za zagrijavanje zraka i plinovitog goriva, može se koristiti u kotlovima na otpadnu toplinu za proizvodnju pare. Dok se zagrijani plin i zrak koriste u samoj peći, para se šalje vanjskim potrošačima (za potrebe proizvodnje i energije).

U svim slučajevima treba težiti što većem povratu toplote, odnosno da se ona vrati u radni prostor peći u vidu toplote iz zagrijanih komponenti sagorevanja (gasovitog goriva i vazduha). Zaista, povećanje povrata topline dovodi do smanjenja potrošnje goriva i do intenziviranja i poboljšanja tehnološkog procesa. Međutim, prisutnost rekuperatora ili regeneratora ne isključuje uvijek mogućnost ugradnje kotlova na otpadnu toplinu. Prije svega, kotlovi na otpadnu toplinu našli su primjenu u velikim pećima s relativno visokom temperaturom dimnih plinova: u otvorenim pećima za topljenje čelika, u reverberacijskim pećima za topljenje bakra, u rotacijskim pećima za prženje cementnog klinkera, u suhoj metodi. proizvodnje cementa itd.

Rice. 5. Plinski cijevni kotao otpadne topline TKZ tip KU-40.

1 - pregrijač; 2 - površina cijevi; 3 - odvod dima.

Toplota dimnih gasova iz regeneratora otvorenih peći sa temperaturom od 500 - 650°C koristi se u gasnocevnim kotlovima na otpadnu toplotu sa prirodnom cirkulacijom radnog fluida. Grejna površina gasnocevnih kotlova se sastoji od vatrogasnih cevi, unutar kojih dimni gasovi prolaze brzinom od približno 20 m/s. Toplota iz plinova na grijaću površinu prenosi se konvekcijom, pa se povećanjem brzine povećava prijenos topline. Plinski cijevni kotlovi su jednostavni za rukovanje, ne zahtijevaju obloge i okvire prilikom ugradnje i imaju veliku gustinu plina.

Na sl. Na slici 5 prikazan je plinski cijevni kotao tvornice Taganrog sa prosječnom produktivnošću D cf = 5,2 t/h sa očekivanjem propuštanja dimnih plinova do 40.000 m 3 /h. Pritisak pare koji stvara kotao je 0,8 MN/m 2 ; temperatura 250 °C. Temperatura gasova ispred kotla je 600 °C, iza kotla 200 - 250 °C.

U kotlovima s prisilnom cirkulacijom, grijaća površina se sastoji od namotaja, čija lokacija nije ograničena uvjetima prirodne cirkulacije, te su stoga takvi kotlovi kompaktni. Površine zavojnica su izrađene od cijevi malog prečnika, na primjer d = 32×3 mm, što olakšava težinu kotla. Kod višestruke cirkulacije, kada je omjer cirkulacije 5 - 18, brzina vode u cijevima je značajna, najmanje 1 m/s, zbog čega se smanjuje taloženje otopljenih soli iz vode u zavojnicama, a kristalni kamenac se ispere. Međutim, kotlovi se moraju napajati vodom hemijski pročišćenom kationskim filterima i drugim metodama obrade vode koje zadovoljavaju standarde napojne vode za konvencionalne parne kotlove.

Rice. 6. Šema kotla na otpadnu toplinu sa višestrukom prisilnom cirkulacijom.

1 - površina ekonomajzera; 2 - površina isparavanja; 3 - pregrijač; 4 - bubanj-kolektor; 5 - cirkulaciona pumpa; 6 - hvatač mulja; 7 - odvod dima.

Na sl. Na slici 6 je prikazan raspored grijaćih površina izmjenjivača u vertikalnim dimnjacima. Kretanje mješavine pare i vode vrši se cirkulacijskom pumpom. Dizajn kotlova ovog tipa razvili su Tsentroenergochermet i Gipromez i proizvode se za protok dimnih gasova do 50 - 125 hiljada m 3 / h sa prosečnom proizvodnjom pare od 5 do 18 t / h.

Trošak pare je 0,4 - 0,5 RUR/t umjesto 1,2 - 2 RUR/t za paru koja se uzima iz parnih turbina CHPP i 2 - 3 RUR/t za paru iz industrijskih kotlova. Trošak pare se sastoji od troškova energije za pogon dimovodnih uređaja, troškova za pripremu vode, amortizacije, popravke i održavanja. Brzina gasova u kotlu je od 5 do 10 m/s, što obezbeđuje dobar prenos toplote. Aerodinamički otpor gasnog puta je 0,5 - 1,5 kN/m 2, tako da jedinica mora imati umjetnu promaju iz dimovoda. Povećanje propuha koje prati ugradnju kotlova na otpadnu toplinu u pravilu poboljšava rad peći na otvorenom ložištu. Takvi kotlovi su postali rasprostranjeni u fabrikama, ali njihov dobar rad zahteva zaštitu grejnih površina od unošenja čestica prašine i šljake i sistematsko čišćenje grejnih površina od uvlačenja duvanjem pregrijanom parom, pranjem vodom (kada se kotao zaustavi). ), vibracijama itd.

Rice. 7. Poprečni presjek kotla otpadne topline KU-80. 1 - površina isparavanja; 2 - pregrijač; 3 - bubanj; 4 - cirkulaciona pumpa.

Za korišćenje toplote dimnih gasova iz reverberacionih peći za topljenje bakra ugrađuju se vodocevni kotlovi sa prirodnom cirkulacijom (Sl. 7). Dimni gasovi u ovom slučaju imaju veoma visoku temperaturu (1100 - 1250°C) i zagađeni su prašinom u količini do 100 - 200 g/m 3, a deo prašine ima visoka abrazivna (abrazivna) svojstva, drugi dio je u omekšanom stanju i može šljakati grijnu površinu kotla. Zbog visokog sadržaja prašine u plinovima potrebno je za sada napustiti rekuperaciju topline u ovim pećima i ograničiti korištenje dimnih plinova u kotlovima na otpadnu toplinu.

Prenos toplote sa gasova na evaporacione površine sita odvija se veoma intenzivno, što obezbeđuje intenzivno isparavanje čestica šljake, hlađenje, granulaciju i padanje u levak za šljaku, čime se eliminiše troska konvektivne grejne površine kotla. Ugradnja takvih kotlova za korištenje plinova s ​​relativno niskom temperaturom (500 - 700 ° C) je nepraktična zbog slabog prijenosa topline zračenjem.

U slučaju opremanja visokotemperaturnih peći metalnim rekuperatorima, preporučljivo je instalirati kotlove na otpadnu toplinu neposredno iza radnih komora peći. U tom slučaju temperatura dimnih gasova u kotlu pada na 1000 - 1100 °C. Sa ovom temperaturom, oni se već mogu usmjeriti na toplinski otporni dio izmjenjivača topline. Ako plinovi nose puno prašine, tada je kotao za otpadnu toplinu raspoređen u obliku kotla za granulaciju šljake, koji osigurava odvajanje uvlačenja od plinova i olakšava rad izmjenjivača topline.

Zaključak

Kako se povećavaju troškovi ekstrakcije goriva i proizvodnje energije, povećava se potreba za potpunijim korištenjem istih pri pretvaranju u zapaljive plinove, toplinu iz zagrijanog zraka i vode. Iako je korišćenje sekundarnih energetskih resursa često povezano sa dodatnim kapitalnim ulaganjima i povećanjem broja uslužnog osoblja, iskustvo naprednih preduzeća potvrđuje da je korišćenje sekundarnih energetskih resursa ekonomski veoma isplativo.

Spisak korišćene literature

1. Rosengart Yu.I. Sekundarni energetski resursi crne metalurgije i njihova upotreba. - K.: "Viša škola", 2008. - 328s.

2. Ščukin A. A. Industrijske peći i gasna postrojenja fabrika. Udžbenik za srednje škole. Ed. 2., revidirano. M., "Energija", 1973. 224 str. od ill.

3. Kharaz D. I. Načini korištenja sekundarnih energetskih resursa u hemijskoj proizvodnji / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Hemija, 1984. - 224 str.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Opis procesa pripreme čvrstog goriva za komorno sagorevanje. Izrada tehnološke sheme za proizvodnju energije i toplote. Izvođenje proračuna materijalnog i toplotnog bilansa kotlovske jedinice. Metode čišćenja dimnih plinova od oksida sumpora i dušika.

seminarski rad, dodan 16.04.2014


Dizajn rekuperatora. Proračun otpora na putu kretanja zraka, ukupni gubici. Odabir ventilatora. Proračun gubitaka pritiska na putu dimnih gasova. Dizajn svinja. Određivanje količine dimnih gasova. Proračun dimnjaka.

seminarski rad, dodan 17.07.2010


Teorijske osnove apsorpcije. Rastvori gasova u tečnostima. Pregled i karakteristike apsorpcionih metoda za prečišćavanje otpadnih gasova od kiselih primesa, ocena njihovih prednosti i mana. Tehnološki proračun uređaja za prečišćavanje gasa.

seminarski rad, dodan 02.04.2015


Proračun postrojenja za povrat otpadne topline iz peći klinkera cementare. Scruberi za kompleksni tretman izduvnih gasova. Parametri izmjenjivača topline prvog i drugog stupnja. Određivanje ekonomskih parametara projektovanog sistema.

seminarski rad, dodan 15.06.2011


Karakteristike dimnih gasova. Razvoj kontrolne petlje. Analizator gasa: namjena i obim, radni uvjeti, funkcionalnost. Elektropneumatski pretvarač serije 8007. Pneumatski pokretan kontrolni ventil.

seminarski rad, dodan 22.07.2011


Vrste i sastav gasova koji nastaju pri razgradnji naftnih ugljovodonika u procesima njegove prerade. Upotreba instalacija za odvajanje zasićenih i nezasićenih plinova i mobilnih benzinskih postrojenja. Industrijska primjena procesnih plinova.

sažetak, dodan 02.11.2014


Sistem upravljanja kvalitetom Novokuznjecke fabrike aluminijuma. Nastanak plinova u elektrolitičkoj proizvodnji aluminija. Osobine tehnologije kemijskog čišćenja izduvnih plinova, vrste reaktora, uređaji za hvatanje fluorirane glinice.

izvještaj o praksi, dodan 19.07.2015


Izvođenje proračuna sagorijevanja goriva za određivanje količine zraka potrebnog za sagorijevanje. Procentualni sastav produkata sagorevanja. Određivanje veličine radnog prostora peći. Izbor vatrostalne obloge i metode zbrinjavanja dimnih plinova.

seminarski rad, dodan 03.05.2009


Opis tehnološke šeme instalacije za iskorišćenje toplote otpadnih gasova tehnološke peći. Proračun procesa sagorevanja, sastava goriva i prosečnih specifičnih toplotnih kapaciteta gasova. Proračun toplotnog bilansa peći i njene efikasnosti. Oprema kotlova na otpadnu toplinu.

seminarski rad, dodan 07.10.2010


Proračun sagorijevanja mješavine koksne peći i prirodnih plinova prema datim sastavima. Toplota sagorevanja goriva. Proces zagrijavanja metala u pećima, dimenzije radnog prostora. Koeficijent zračenja od proizvoda izgaranja na metal, uzimajući u obzir toplinu reflektiranu od zida.