Ocena efektywności głębokiej rekuperacji produktów spalania kotłów elektrowni

NP. Shadek, Kandydat inżynierii, niezależny ekspert

Słowa kluczowe: produkty spalania, odzysk ciepła, wyposażenie kotłowni, efektywność energetyczna

Jedną z metod rozwiązania problemu oszczędności paliwa i poprawy efektywności energetycznej kotłowni jest rozwój technologii głębokiego odzyskiwania ciepła ze spalin kotłowych. Oferujemy schemat technologiczny elektrowni z blokami turbin parowych (STU), który pozwala na głęboki odzysk ciepła z produktów spalania kotła ze skraplacza STU przy użyciu chłodnicy-kondensatu przy minimalnych kosztach bez stosowania pomp ciepła.

Opis:

Jednym ze sposobów rozwiązania problemu oszczędzania paliwa i zwiększania efektywności energetycznej kotłowni jest rozwój technologii głęboki recykling ciepło gazów spalinowych z kotłów Oferujemy schemat technologiczny elektrowni z turbozespołami parowymi (STU), który pozwala przy minimalnych kosztach, bez użycia pomp ciepła, przeprowadzić głębokie wykorzystanie ciepła produktów spalania. opuszczenie kotła na skutek obecności chłodnicy – ​​kondensatu ze skraplacza STU.

EG Shadek, doktorat technologia nauk ścisłych, niezależny ekspert

Jednym ze sposobów rozwiązania problemu oszczędzania paliwa i zwiększania efektywności energetycznej kotłowni jest opracowanie technologii głębokiego wykorzystania ciepła ze spalin z kotłów. Oferujemy schemat technologiczny elektrowni z turbozespołami parowymi (STU), który przy minimalnych kosztach i bez stosowania pomp ciepła pozwala na głębokie wykorzystanie ciepła produktów spalania opuszczających kocioł w wyniku obecności chłodnicy - kondensat ze skraplacza STU.

Głębokie wykorzystanie ciepła z produktów spalania (CP) jest zapewnione, gdy zostaną one schłodzone poniżej temperatury punktu rosy, równej 50–55 0 C dla CP gazu ziemnego. W tym przypadku zachodzą następujące zjawiska:

• kondensacja pary wodnej (do 19–20% objętości lub 12–13% masy produktów spalania),
• wykorzystanie ciepła fizycznego z PS (40–45% całkowitej zawartości ciepła),
• wykorzystanie utajonego ciepła parowania (odpowiednio 60–55%).

Ustalono wcześniej, że oszczędność paliwa przy głębokim użytkowaniu w porównaniu z kotłem o paszportowej (maksymalnej) sprawności 92% wynosi 10–13%. Stosunek ilości odzyskanego ciepła do mocy cieplnej kotła wynosi około 0,10–0,12, a sprawność kotła w trybie kondensacyjnym na najniższym poziomie wynosi 105%. Wartość opałowa gaz.

Dodatkowo podczas głębokiego użytkowania w obecności pary wodnej w PS dochodzi do emisji szkodliwe emisje ulega zmniejszeniu o 20–40% lub więcej, co czyni proces przyjaznym dla środowiska.

Kolejnym efektem głębokiego recyklingu jest poprawa warunków i żywotności toru gazowego, gdyż kondensacja zachodzi w komorze, w której zainstalowany jest wymiennik ciepła odzyskiwacza, niezależnie od temperatury powietrza zewnętrznego.

Głęboki recykling dla systemów grzewczych

W zaawansowanym kraje zachodnie głęboki recykling dla systemy grzewcze odbywa się przy użyciu kotłów kondensacyjnych, wyposażonych w ekonomizer kondensacyjny.

Generalnie niska temperatura wody powrotnej (30–40 0 C) przy typowym harmonogramie temperatur np. 70/40 0 C w systemach ciepłowniczych tych krajów pozwala na głęboki odzysk ciepła w ekonomizerze kondensatu wyposażonym w zbiornik do gromadzenia i usuwania kondensatu i oczyszczalni (a następnie wykorzystanie jej do zasilania kotła). Schemat ten zapewnia tryb kondensacyjny kotła bez sztucznego chłodziwa, tj. bez użycia pompy ciepła.

Skuteczność i opłacalność głębokiego recyklingu kotłów grzewczych nie wymaga dowodów. Kotły kondensacyjne przyjęte na Zachodzie szerokie zastosowanie: do 90% wszystkich produkowanych kotłów to kotły kondensacyjne. Takie kotły są również używane w naszym kraju, chociaż ich nie produkujemy.

W Rosji, w przeciwieństwie do krajów o ciepłym klimacie, temperatura na powrocie sieci ciepłowniczych jest zwykle wyższa niż punkt rosy, a głębokie wykorzystanie możliwe jest tylko w systemach czterorurowych (co jest niezwykle rzadkie) lub przy zastosowaniu pomp ciepła. główny powód Opóźnienie Rosji w rozwoju i wdrażaniu głębokiego recyklingu - niska cena gaz ziemny, wysokie koszty inwestycyjne ze względu na włączenie pomp ciepła do systemu i długie okresy zwrotu.

Głęboki recykling dla kotłów elektrowni

Sprawność głębokiego wykorzystania kotłów elektrowni (rys. 1) jest znacznie wyższa niż kotłów ciepłowniczych, ze względu na stabilne obciążenie (KIM = 0,8–0,9) i duże moce jednostkowe (dziesiątki megawatów).

Oszacujmy zasoby ciepła produktów spalania kotłów stacyjnych, biorąc pod uwagę ich wysoką sprawność (90–94%). Zasób ten zależy od ilości ciepła odpadowego (Gcal/h lub kW), która jest jednoznacznie zależna od mocy cieplnej kotła Q K i temperatura poza nią kotły gazowe T 1УХ, który w Rosji jest akceptowany w temperaturze nie niższej niż 110–130 0 C z dwóch powodów:

• zwiększyć ciąg naturalny i zmniejszyć ciśnienie (zużycie energii) oddymiacza;
• aby zapobiec kondensacji pary wodnej w świniach, kanałach kominowych i kominy Oh.

Rozszerzona analiza dużej tablicy 1 danych eksperymentalnych z testów bilansowych i uruchomieniowych przeprowadzonych przez wyspecjalizowane organizacje, map wydajności, statystyk sprawozdawczych stacji itp. oraz wyników obliczeń wartości strat ciepła ​​​z produktami spalania spalin q 2 , ilość odzyskanego ciepła 2 Q UT i ich wskaźniki pochodne w szerokim zakresie obciążeń kotłów stacyjnych podano w tabeli. 13 . Celem jest określenie q 2 i stosunków wielkości Q K, q 2 i Q UT w typowych warunkach pracy kotła (tab. 2). W naszym przypadku nie ma znaczenia, który kocioł: parowy czy wodny, przemysłowy czy grzewczy.

Tabela wskaźników. 1, podświetlone na niebiesko, zostały obliczone przy użyciu algorytmu (patrz pomoc). Obliczanie procesu głębokiego recyklingu (definicja Q UT itp.) zostały przeprowadzone zgodnie z metodologią inżynierską podaną i opisaną w. Współczynnik przenikania ciepła „produkty spalania – kondensat” w kondensacyjnym wymienniku ciepła wyznaczono zgodnie z metodologią empiryczną producenta wymiennika ciepła (OJSC Heating Plant, Kostroma).

Wyniki wskazują na wysoką efektywność ekonomiczną technologii głębokiego recyklingu kotłów stacyjnych oraz opłacalność proponowanego projektu. Okres zwrotu nakładów na systemy waha się od 2 lat dla kotła o mocy minimalnej (tab. 2, kocioł nr 1) do 3–4 miesięcy. Uzyskane współczynniki β, φ, σ, a także pozycje oszczędnościowe (tabela 1, wiersze 8–10, 13–18) pozwalają od razu ocenić możliwości i konkretne wskaźniki danego procesu, kotła.

Odzysk ciepła w nagrzewnicy gazowej

Typowy schemat technologiczny elektrowni polega na podgrzewaniu kondensatu w grzejniku gazowym (część powierzchnie ogonowe kocioł, ekonomizer) na spaliny opuszczające kocioł.

Za skraplaczem kondensat przesyłany jest pompami (czasami przez blokową instalację odsalania – zwaną dalej BOU) do podgrzewacza gazowego, skąd trafia do odgazowywacza. Gdy jakość kondensatu jest normalna, jednostka uzdatniania wody jest pomijana. Aby zapobiec kondensacji pary wodnej ze spalin na ostatnich rurach nagrzewnicy gazowej, temperaturę kondensatu przed nią utrzymuje się na poziomie co najmniej 60 0 C poprzez recyrkulację podgrzanego kondensatu do wlotu.

Aby jeszcze bardziej obniżyć temperaturę gazów spalinowych, w przewodzie recyrkulacji kondensatu często włącza się wymiennik ciepła typu woda-woda chłodzony wodą uzupełniającą z sieci ciepłowniczej. Ogrzewanie wody sieciowej odbywa się za pomocą kondensatu z podgrzewacza gazowego. Przy dodatkowym schłodzeniu gazów o 10 0 C, w każdym kotle można uzyskać około 3,5 Gcal/h obciążenia grzewczego.

Aby zapobiec wrzeniu kondensatu w nagrzewnicy gazowej, za nim zainstalowane są sterujące zawory zasilające. Ich głównym celem jest rozdział przepływu kondensatu pomiędzy kotły zgodnie z obciążeniem cieplnym STU.

System głębokiego odzysku z kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

Jak widać z schemat technologiczny(rys. 1), kondensat parowy z kolektora kondensatu dostarczany jest pompą 14 do zbiornika zbiorczego 21, a stamtąd do kolektora rozdzielczego 22. Tutaj kondensat za pomocą układu automatyczna regulacja Stacja (patrz niżej) jest podzielona na dwa strumienie: jeden zasilany jest do jednostki głębokiego wykorzystania 4, do wymiennika ciepła kondensacyjnego 7, a drugi do podgrzewacza niskie ciśnienie(HDPE) 18, a następnie do odgazowywacza 15. Temperatura kondensatu pary ze skraplacza turbiny (ok. 20–35 0 C) umożliwia schłodzenie produktów spalania w wymienniku ciepła kondensacji 7 do wymaganej temperatury 40 0 ​​​​C, czyli zapewniają głębokie wykorzystanie.

Ogrzany kondensat pary z wymiennika ciepła kondensacji 7 jest doprowadzany przez HDPE 18 (lub obejście 18) do odgazowywacza 15. Kondensat produktu spalania uzyskany w wymienniku ciepła kondensacji 7 jest odprowadzany do miski i zbiornika 10. Stamtąd jest wprowadzany do zanieczyszczonego zbiornika kondensatu 23 i pompowany pompa spustowa 24 do rezerwowego zbiornika kondensatu 25, skąd pompa kondensatu 26 poprzez regulator przepływu doprowadzana jest do sekcji oczyszczania kondensatu produktów spalania (nie pokazanej na rys. 1), gdzie jest on przetwarzany znaną technologią. Oczyszczony kondensat produktów spalania kierowany jest do HDPE 18, a następnie do odgazowywacza 15 (lub bezpośrednio do 15). Z odgazowywacza 15 strumień czystego kondensatu dostarczany jest pompą zasilającą 16 do podgrzewacza wysokociśnieniowego 17, a stamtąd do kotła 1.

Tym samym ciepło produktów spalania wykorzystywane w kondensacyjnym wymienniku ciepła oszczędza paliwo zużywane na schemacie technologicznym elektrowni do podgrzewania kondensatu stacyjnego przed odgazowywaczem i w samym odgazowywaczu.

Kondensacyjny wymiennik ciepła montowany jest w komorze 35 na styku kotła 27 z kanałem gazowym (rys. 2c). Obciążenie cieplne wymiennika ciepła kondensacji jest regulowane poprzez obejście, tj. poprzez usunięcie części gorących gazów oprócz wymiennika ciepła kondensacji przez kanał obejściowy 37 z przepustnicą (bramką) 36.

Najprostszy byłby schemat tradycyjny: ekonomizer kondensacyjny, a dokładniej końcowe sekcje ekonomizera kotła, takie jak grzejnik gazowy, ale pracujący w trybie kondensacyjnym, czyli schładzającym produkty spalania poniżej temperatury punktu rosy. Ale jednocześnie pojawiają się trudności strukturalne i operacyjne (konserwacja itp.), Wymagające specjalnych rozwiązań.

Stosowane są różne typy wymienników ciepła: płaszczowo-rurowe, z rurami prostymi, z żebrami radełkowanymi, płytowe lub wydajny projekt Z Nowa forma powierzchnia wymiany ciepła o małym promieniu gięcia (regenerator RG-10, NPC „Anod”). W tym schemacie sekcje bloku wymiany ciepła oparte na bimetalicznym grzejniku marki VNV123-412-50ATZ (OJSC Heating Plant, Kostroma) służą jako kondensacyjny wymiennik ciepła.

Wybór układu sekcji oraz przyłączy wody i gazu pozwala na zróżnicowanie i zapewnienie prędkości wody i gazów w zalecanych granicach (1–4 m/s). Czopuch, komora, droga gazowa wykonane są z materiałów odpornych na korozję, w szczególności powłok stale nierdzewne tworzywa sztuczne są powszechną praktyką.

* Nie ma strat ciepła na skutek niecałkowitego spalania chemicznego.

Cechy głębokiego recyklingu za pomocą kondensacyjnego wymiennika ciepła

Wysoka wydajność technologii pozwala na regulację w szerokim zakresie moc cieplna system, zachowując jego opłacalność: stopień obejścia, temperatura produktów spalania za wymiennikiem ciepła kondensacyjnego itp. Obciążenie cieplne wymiennika ciepła kondensacyjnego QUT i odpowiednio ilość kondensatu dostarczanego do niego z kolektora 22 ( Ryc. 1) określa się jako optymalny (a niekoniecznie maksymalny) na podstawie obliczeń techniczno-ekonomicznych i względów projektowych, biorąc pod uwagę parametry eksploatacyjne, możliwości i warunki schematu technologicznego kotła i stacji jako całości.

Kondensat po kontakcie z produktami spalania gazu ziemnego zachowuje wysoką jakość i wymaga prostego i niedrogiego oczyszczenia - dekarbonizacji (co nie zawsze ma miejsce) i odgazowania. Po oczyszczeniu na stacji chemicznego uzdatniania wody (nie pokazano), kondensat pompowany jest przez regulator przepływu do rurociągu kondensatu stacji – do odgazowywacza, a następnie do kotła. Jeżeli kondensat nie jest wykorzystywany, jest on odprowadzany do kanalizacji.

W jednostce zbierającej i przetwarzającej kondensat (rys. 1, poz. 8, 10, rys. 2, poz. 23–26) zastosowano dobrze znane standardowe wyposażenie systemów głębokiego recyklingu (patrz np.).

Instalacja wytwarza dużą ilość nadmiaru wody (kondensat pary wodnej ze spalania węglowodorów i wywiewanego powietrza), dzięki czemu nie ma konieczności doładowywania instalacji.

Temperatura produktów spalania na wylocie kondensacyjnego wymiennika ciepła T 2УХ zależy od stanu kondensacji pary wodnej w produktach spalania spalin (w zakresie 40–45 0 C).

Aby zapobiec tworzeniu się kondensatu na ścieżce gazu, a zwłaszcza w kominie, przewidziano obejście, czyli ominięcie części produktów spalania przez kanał obejściowy oprócz jednostki głębokiego wykorzystania, tak aby temperatura mieszaniny gazów za nim mieści się w przedziale 70–90 0 C. Obejście pogarsza wszystkie wskaźniki procesu. Tryb optymalny– pracować z bypassem w sezonie zimowym, a latem, gdy nie ma niebezpieczeństwa kondensacji i oblodzenia, bez niego.

Temperatura gazów spalinowych z kotła (zwykle 110–130 0 C) pozwala na podgrzanie kondensatu w kondensacyjnym wymienniku ciepła przed odgazowywaczem do wymaganej temperatury 90–100 0 C. Tym samym spełnione są wymagania temperaturowe technologii: zarówno podgrzewanie kondensatu (około 90 0 C) i schładzanie produktów spalania (do 40 0 ​​C) aż do kondensacji.

Porównanie technologii odzysku ciepła z produktów spalania

Podejmując decyzję o wykorzystaniu ciepła z produktów spalania kotła, należy porównać efektywność proponowanego systemu głębokiego wykorzystania i tradycyjnego schematu z nagrzewnicą gazową jako najbliższym analogiem i konkurentem.

Dla naszego przykładu (patrz odnośnik 1) uzyskaliśmy ilość ciepła odzyskanego podczas głębokiego wykorzystania Q UT równy 976 kW.

Zakładamy, że temperatura kondensatu na wlocie do gazowego podgrzewacza kondensatu wynosi 60 0 C (patrz wyżej), natomiast temperatura produktów spalania na wyjściu z niego wynosi co najmniej 80 0 C. Wtedy ciepło produktów spalania wykorzystana w nagrzewnicy gazowej, czyli oszczędność ciepła wyniesie 289 kW, czyli 3,4 razy mniej niż w systemie głębokiego recyklingu. Zatem „cena emisyjna” w naszym przykładzie wynosi 687 kW, czyli w skali roku 594 490 m 3 gazu (przy KIM = 0,85) kosztującego około 3 mln rubli. Zysk będzie wzrastał wraz z mocą kotła.

Zalety technologii głębokiego recyklingu

Podsumowując, możemy stwierdzić, że oprócz oszczędności energii, przy głębokim wykorzystaniu produktów spalania z kotła elektrowni, osiąga się następujące wyniki:

• zmniejszenie emisji toksycznych tlenków CO i NOx, zapewnienie czystości środowiskowej procesu;
• uzyskanie dodatkowej, nadmiarowej wody i tym samym wyeliminowanie konieczności uzupełniania kotła;
• kondensacja pary wodnej z produktów spalania zlokalizowana jest w jednym miejscu – w kondensacyjnym wymienniku ciepła. Oprócz niewielkiego przenoszenia rozbryzgów za odkraplaczem, eliminuje się kondensację w późniejszej ścieżce gazu i związane z tym niszczenie kanałów gazowych na skutek korozyjnego działania wilgoci, tworzenie się lodu na ścieżce, a zwłaszcza w kominie;
• w niektórych przypadkach zastosowanie wymiennika ciepła typu woda-woda staje się opcjonalne; nie ma potrzeby recyrkulacji: mieszanie części gazów gorących z chłodzonymi (lub podgrzanego kondensatu z zimnymi) w celu podwyższenia temperatury produktów spalania w spalinach, aby zapobiec kondensacji w ścieżce gazowej i kominie (oszczędność energii i pieniądze).

Literatura

1. Shadek E., Marshak B., Anokhin A., Gorshkov V. Głębokie odzyskiwanie ciepła z gazów odlotowych z generatorów ciepła // Kotły przemysłowe i ciepłownicze oraz miniciepłownie. 2014. Nr 2 (23).
2. Shadek E. Trigeneracja jako technologia oszczędzania zasobów energii // Oszczędność energii. 2015. Nr 2.
3. Shadek E., Marshak B., Krykin I., Gorshkov V. Kondensacyjny wymiennik ciepła – odzysk ciepła – modernizacja kotłowni // Kotły przemysłowe i ciepłownicze oraz mini-CHP. 2014. Nr 3 (24).
4. Kudinov A. Oszczędność energii w instalacjach wytwarzających ciepło. M.: Inżynieria mechaniczna, 2012.
5. Ravich M. Technika uproszczona obliczenia termotechniczne. M.: Wydawnictwo Akademii Nauk ZSRR, 1958.
6. Bereziniec P., Olchowski G. Zaawansowane technologie i elektrownie do produkcji ciepła i energia elektryczna. Sekcja szósta. 6.2 turbiny gazowe i elektrownie gazowe z cyklem kombinowanym. 6.2.2. Instalacje pracujące w cyklu kombinowanym. SA „VTI”. „Nowoczesne technologie proekologiczne w energetyce”. Zbieranie informacji wyd. V. Tak. M.: Wydawnictwo MPEI, 2007.

1 Pierwotne źródło danych: oględziny kotłów ciepłej wody (11 szt. w trzech kotłowniach sieci ciepłowniczych), odbiór i obróbka materiałów.

2 W szczególności metodologia obliczeń Q UT, podane.

V.S.Galustov, doktor nauk technicznych, profesor, Dyrektor generalny SE NPO „Politechnika”
L.A. Rosenberg, inżynier, dyrektor Yumiran Unitary Enterprise.

Wstęp.

Wraz ze spalinami różnego pochodzenia do atmosfery uwalniane są tysiące Gcal ciepła, a także tysiące ton zanieczyszczeń gazowych i stałych oraz pary wodnej. W tym artykule skupimy się na problemie odzysku ciepła (o czyszczeniu emisja gazu Porozmawiamy o tym w następnym poście). Najgłębsze wykorzystanie ciepła spalania paliw odbywa się w kotły grzewcze, dla których w większości przypadków ekonomizery znajdują się w ich części końcowej. Temperatura gazów spalinowych za nimi wynosi około 130-190°C, tj. jest zbliżona do temperatury punktu rosy oparów kwasu, która w obecności związków siarki w paliwie wynosi dolna granica. W przypadku spalania gazu ziemnego ograniczenie to jest mniej istotne.

Spaliny z różnego rodzaju pieców mogą mieć znacznie więcej wysoka temperatura(do 300-500°C i powyżej). W tym przypadku odzysk ciepła (i chłodzenie gazu) jest po prostu koniecznością, choćby po to, by ograniczyć termiczne zanieczyszczenie środowiska.

Jednostki odzysku ciepła.

Już w pierwszym przekazie ograniczyliśmy zakres naszych zainteresowań do procesów i urządzeń z bezpośrednim kontaktem fazowym, jednak dla uzupełnienia obrazu przypomnijmy i oceńmy inne możliwości. Wszystkie znane wymienniki ciepła można podzielić na kontaktowe, powierzchniowe i urządzenia z pośrednim czynnikiem chłodzącym. Zastanowimy się nad pierwszym bardziej szczegółowo poniżej. Powierzchniowe wymienniki ciepła to tradycyjne nagrzewnice powietrza, które umieszczane są bezpośrednio w czopuchu za paleniskiem (kotłem) i posiadają poważne wady ograniczające ich zastosowanie. Po pierwsze, wprowadzają znaczne opory aerodynamiczne w ścieżce gazowej i pogarszają pracę pieców (spada podciśnienie) z zaprojektowanym oddymiaczem, a zastąpienie go mocniejszym może nie zrekompensować towarzyszących temu kosztów oszczędnością ciepła. Po drugie, determinują niskie współczynniki przenikania ciepła z gazu na powierzchnię rur duże wartości wymagana powierzchnia kontakt.

Urządzenia z pośrednim chłodziwem są dwojakiego rodzaju: okresowe z chłodziwem stałym i ciągłe z cieczą. Pierwsze to co najmniej dwie kolumny wypełnione np. kruszonym granitem (uszczelką). Spaliny przechodzą przez jedną z kolumn, oddając ciepło do dyszy, podgrzewając ją do temperatury nieco niższej od temperatury gazów. Następnie spaliny kierowane są do drugiej kolumny, a do pierwszej zasilane jest ogrzane medium (najczęściej powietrze dostarczane do tego samego pieca lub powietrze z instalacji ogrzewania powietrznego) itp. Wady takiego schematu są oczywiste (wysoka odporność, masywność, niestabilność temperatury itp.), A jego zastosowanie jest bardzo ograniczone.

Urządzenia z ciekłym pośrednim czynnikiem chłodzącym (najczęściej wodą) nazwano kontaktowymi wymiennikami ciepła z aktywną dyszą (CTAN), a po drobnych udoskonaleniach autorzy nazwali je wymiennikami ciepła z nasyconym czynnikiem chłodzącym i kondensacją (TANTEC). W obu przypadkach woda podgrzana przez spaliny oddaje następnie powstałe ciepło poprzez ściankę powierzchniowego wbudowanego wymiennika ciepła czysta woda(np. systemy grzewcze). W porównaniu do nagrzewnic powietrza opory tego typu wymienników ciepła są znacznie niższe, a pod względem wymiany ciepła w układzie spaliny – woda są całkowicie podobne do interesujących nas urządzeń do atomizacji przepływowej. Istnieją jednak istotne różnice, które omówimy poniżej.

Twórcy urządzeń KTAN i TANTEC nie uwzględniają w swoich publikacjach cech wymiany ciepła podczas bezpośredniego kontaktu gazów spalinowych i wody, dlatego zajmiemy się nimi nieco bardziej szczegółowo.

Główne procesy w układzie spaliny – woda.

Wynik oddziaływania ogrzanych gazów spalinowych (w składzie i właściwościach jest to właściwie wilgotne powietrze) i wody (w postaci kropelek tej czy innej wielkości), którą nazwiemy ośrodkiem akumulującym ciepło (można ją wykorzystać jako chłodziwo główne lub pośrednie), jest determinowane przez cały kompleks procesów.

Równolegle z ogrzewaniem może nastąpić kondensacja wilgoci na powierzchni kropelek lub parowanie. W rzeczywistości istnieją trzy możliwe opcje wzajemnego kierunku przepływów ciepła i wilgoci (przenikanie ciepła i przenikanie masy), które zależą od stosunku temperatur fazowych i stosunku cząstkowych ciśnień pary w warstwie granicznej (w pobliżu kropli) i w rdzeniu strumienia gazu (rys. 1a).

W tym przypadku pierwszy (górny) przypadek, gdy strumienie ciepła i wilgoci są kierowane z kropelek do gazu, odpowiada chłodzenie wyparne woda; drugi (środkowy) - podgrzewanie kropelek przy jednoczesnym odparowywaniu wilgoci z ich powierzchni; trzecia (niższa) opcja, w której ciepło i wilgoć są kierowane z gazu do kropelek, odzwierciedla ogrzewanie wody poprzez kondensację pary. (Wydawałoby się, że powinna istnieć czwarta możliwość, gdy chłodzeniu kropel i ogrzewaniu gazu towarzyszy kondensacja wilgoci, ale w praktyce tak się nie dzieje.)

Wszystkie opisane procesy można wyraźnie przedstawić na wykresie Ramzina stanu wilgotnego powietrza (wykres H - x, rys. 1b).

Już z tego, co powiedziano, możemy wywnioskować, że trzecia opcja jest najbardziej pożądana, ale aby zrozumieć, jak to zapewnić, oprócz tego, co stwierdzono powyżej, należy przypomnieć:

- ilość pary wodnej zawarta w 1 m3 wilgotnego powietrza nazywana jest wilgotnością bezwzględną powietrza. Para wodna zajmuje całą objętość mieszaniny, dlatego wilgotność bezwzględna powietrza jest równa gęstości pary wodnej (w danych warunkach) pp

— gdy powietrze jest nasycone parą, następuje moment rozpoczęcia kondensacji, tj. osiąga się maksymalną możliwą zawartość pary w powietrzu w danej temperaturze, która odpowiada gęstości pH nasyconej pary wodnej;

— stosunek wilgotności bezwzględnej do maksymalnej możliwej ilości pary w 1 m3 powietrza przy danym ciśnieniu i temperaturze nazywa się wilgotnością względną powietrza f;

- ilość pary wodnej w kg na 1 kg absolutnie suchego powietrza nazywana jest wilgotnością powietrza x;

— wilgotne powietrze jako czynnik chłodzący charakteryzuje się entalpią / (zawartością ciepła), która jest funkcją temperatury i wilgotności powietrza i jest równa sumie entalpii suchego powietrza i pary wodnej. W najdogodniejszej do praktycznego zastosowania formie można przedstawić wzór na obliczenie entalpii

I= (1000 + 1,97, 103x) t+ 2493 . . 103x J/kg suchego powietrza, gdzie 1000 - ciepło właściwe suche powietrze, J/kg*deg); 1,97*103 - ciepło właściwe pary, J/(kg*deg); 2493*103 - stały współczynnik, w przybliżeniu równy entalpii pary w temperaturze 0°C; t – temperatura powietrza, °C;

I = 0,24t + (595 + 0,47t) Xkcal/kg suchego powietrza; gdzie 595 jest stałym współczynnikiem w przybliżeniu równym entalpii pary w temperaturze 0°C; 0,24 – ciepło właściwe suchego powietrza, kcal/(kgtrad); 0,47 — pojemność cieplna pary, kcal/(kgtrad);

— podczas chłodzenia powietrza (w warunkach stałej wilgotności) wilgotność względna będzie wzrastać aż do osiągnięcia 100%. Odpowiednia temperatura nazywana jest temperaturą punktu rosy. O jego wartości decyduje wyłącznie wilgotność powietrza. Na diagramie Ramzina jest to punkt przecięcia prostej pionowej x = const z linią φ = 1.

Chłodzeniu powietrza poniżej punktu rosy towarzyszy kondensacja wilgoci, tj. suszenie powietrzem.

Pewne zamieszanie powodują publikacje podające wartości punktu rosy dla różnych ciał stałych i paliwa płynne około 130-150°C. Należy pamiętać, że dotyczy to początku kondensacji par kwasów siarkowego i siarkawego (oznaczonych jako eetpK), a nie pary wodnej (tp), o czym mówiliśmy powyżej. W przypadku tych ostatnich temperatura punktu rosy jest znacznie niższa (40-50°C).

Zatem trzy wielkości – natężenie przepływu, temperatura i wilgotność (lub temperatura termometru mokrego) – w pełni charakteryzują gazy spalinowe jako źródło wtórnych zasobów energii.

W przypadku kontaktu wody z gorącymi gazami, ciecz jest początkowo podgrzewana, a para skrapla się na powierzchni zimnych kropli (odpowiada opcji 3 na rys. 1a) aż do osiągnięcia temperatury odpowiadającej punktowi rosy gazu, tj. granica przejścia do drugiego reżimu (3. opcja na ryc. 1a). Ponadto, w miarę nagrzewania się wody i wzrostu cząstkowego ciśnienia pary na powierzchni kropelek, ilość ciepła przekazywanego im w wyniku wymiany ciepła Q1 będzie się zmniejszać, a ilość ciepła przenoszonego z kropelek do gazów spalinowych w wyniku parowanie Q2 wzrośnie. Będzie to trwało aż do osiągnięcia równowagi (Q1 = Q2), kiedy całe ciepło odebrane przez wodę ze spalin zostanie zwrócone do gazu w postaci ciepła parowania cieczy. Następnie dalsze podgrzewanie cieczy jest niemożliwe i odparowuje w stałej temperaturze. Osiągana w tym przypadku temperatura nazywana jest temperaturą mokrego termometru tM (w praktyce określa się ją jako temperaturę wskazywaną przez termometr, którego kulkę przykrywa się wilgotną szmatką, z której odparowuje wilgoć).

Tym samym, jeżeli do wymiennika ciepła doprowadzona zostanie woda o temperaturze równej (lub większej od) tM, wówczas nastąpi adiabatyczne (przy stałej zawartości ciepła) schładzanie gazów i nie będzie mowy o odzyskiwaniu ciepła (nie licząc negatywne konsekwencje- utrata wody i zawilgocenie gazów).

Proces staje się bardziej złożony, jeśli weźmiemy pod uwagę, że skład kropelek jest polidyspersyjny (ze względu na mechanizmy rozpadu cieczy podczas rozpylania). Małe krople natychmiast osiągają tM i zaczynają parować, zmieniając parametry gazu w kierunku zwiększania zawartości wilgoci, średnie krople mogą znajdować się pomiędzy tp a tM, a duże krople mogą znajdować się poniżej tp, tj.

nagrzewają się i kondensują wilgoć. Wszystko to dzieje się jednocześnie przy braku wyraźnych granic.

Kompleksowa analiza skutków bezpośredniego kontaktu kropel czynnika akumulującego ciepło z gorącymi spalinami możliwa jest jedynie w oparciu o model matematyczny uwzględniający cały zespół zjawisk (jednoczesny przepływ ciepła i masy, zmiany parametrów środowiskowych parametry, warunki aerodynamiczne, skład polidyspersyjny przepływu kropel itp.).

Opis modelu oraz wyniki opartych na nim analiz zamieszczono w monografii, do której lektury polecamy zainteresowanemu czytelnikowi. Tutaj zwracamy uwagę tylko na najważniejsze.

Dla większości gazów spalinowych temperatura mokrego termometru mieści się w przedziale 45-55°C, tj. woda w strefie bezpośredniego kontaktu ze spalinami, jak wspomniano powyżej, może zostać podgrzana jedynie do określonej temperatury, choć z dość głębokim odzyskiem ciepła. Wstępne nawilżanie gazów przewidziane w projekcie TANTEC nie tylko nie prowadzi do zwiększenia ilości wykorzystywanego ciepła, ale wręcz do jego zmniejszenia.

I wreszcie należy wziąć pod uwagę, że przy odzyskiwaniu ciepła nawet z gazów niezawierających związków siarki, nie należy ich schładzać poniżej 80°C (utrudnia to ich ewakuację do środowisko przez komin i komin).

Wyjaśnijmy, co zostało powiedziane konkretny przykład. Doprowadzić spaliny za kotłem w ilości 5000 kg/h, o temperaturze 130°C i wilgotności 0,05 kg/kg, do kontaktu z czynnikiem odzysku ciepła (woda, tH = 15°C). Z diagramu H-x dowiadujemy się, że: tM= 49,5°C; tp= 40°С; Ja = 64 kcal/kg. Obliczenia z wykorzystaniem modelu wykazały, że gdy gazy są schładzane do temperatury 80°C przez polidyspersyjny przepływ kropelek o średniej średnicy 480 µm, to zawartość wilgoci w rzeczywistości pozostaje niezmieniona (parowanie małych kropel jest kompensowane przez kondensację na dużych), tM staje się równa 45°C i zawartość ciepła I = 50 kcal/kg. W ten sposób wykorzystuje się 0,07 Gcal/h ciepła, a czynnik akumulujący ciepło w ilości 2,5 m3/h podgrzewa się od 15 do 45°C.

Jeżeli zastosujemy TANTEC i wstępnie zwilżymy - adiabatyczne chłodzenie gazów do t-100°C, a następnie schłodzimy do 80°C przy X = const, to końcowe parametry gazu będą wynosić: tM = 48°C; Ja = 61,5°C. I choć woda nagrzeje się nieco wyżej (do 48°C), to ilość wykorzystywanego ciepła zmniejszy się 4-krotnie i wyniesie 0,0175 Gcal/h.

Opcje organizacji odzysku ciepła.

Rozwiązanie Szczególnym zadaniem wykorzystanie ciepła gazów spalinowych zależy od wielu czynników, m.in. od obecności zanieczyszczeń (określonych rodzajem spalanego paliwa i obiektu ogrzewanego spalinami), obecnością odbiorcy ciepła lub bezpośrednio gorąca woda itp.

W pierwszym etapie należy określić ilość ciepła, którą w zasadzie można pozyskać z istniejących gazów spalinowych, oraz ocenić ekonomiczną wykonalność odzysku ciepła, gdyż koszty inwestycyjne z tego tytułu nie są proporcjonalne do ilości ciepła odzyskane ciepło.

Jeżeli odpowiedź na pierwsze pytanie jest pozytywna, to należy ocenić możliwość wykorzystania wody średnio podgrzanej (np. przy spalaniu gazu ziemnego wykorzystać ją do przygotowania wody uzupełniającej do kotłów lub instalacji grzewczych, a jeśli docelowym produktem jest zanieczyszczony cząsteczkami pyłu, należy go wykorzystać do przygotowania surowców, na przykład do produkcji wyrobów ceramicznych itp.). Jeżeli woda jest zbyt zanieczyszczona, można zastosować układ dwuobiegowy lub połączyć odzysk ciepła z oczyszczaniem gazów spalinowych (uzyskać wyższe temperatury (powyżej 45-5СРС) lub stopień powierzchniowy).

Istnieje wiele możliwości organizacji procesu odzysku ciepła. Z wyboru optymalne rozwiązanie zależy wydajność ekonomiczna Wydarzenia.

Literatura:

1. Galustow B.S. Procesy i urządzenia wymiany ciepła i masy z bezpośrednim kontaktem fazowym w ciepłownictwie i energetyce // Energia i zarządzanie - 2003. - nr 4.

2. Galustow B.S. Urządzenia zraszające bezpośredniego przepływu w energetyce cieplnej - M.: Energoatomizdat, 1989.

3. Sukhanov V.I. i inne. Instalacje do odzyskiwania ciepła i oczyszczania gazów spalinowych z kotłów parowych i gorącej wody. — M.: AQUA-TERM, lipiec 2001.

4. Planovsky A.N., Ramm V.M., Kagan S.Z. Procesy i aparatura technologia chemiczna. — M.: Goskhimizdat, 1962. — s. 736-738.

Odzysk ciepła ze spalin

Spaliny opuszczające przestrzeń roboczą pieców mają bardzo wysoką temperaturę i dlatego odprowadzają znaczną ilość ciepła. Na przykład w piecach martenowskich około 80% całkowitego ciepła dostarczanego do przestrzeni roboczej jest odprowadzane z przestrzeni roboczej wraz ze spalinami, w piecach grzewczych około 60%. Z przestrzeni roboczej pieców spaliny zabierają ze sobą więcej ciepła, im wyższa jest ich temperatura i tym niższy jest współczynnik wykorzystania ciepła w piecu. W związku z tym wskazane jest zapewnienie odzysku ciepła ze spalin, co można zrealizować na dwa sposoby: poprzez zwrot części ciepła pobranego ze spalin z powrotem do paleniska i bez zawracania tego ciepła do kotła. piec. Aby wdrożyć pierwszą metodę, konieczne jest przeniesienie ciepła pobranego z dymu na gaz i powietrze (lub samo powietrze) trafiające do paleniska. Aby osiągnąć ten cel, powszechnie stosuje się wymienniki ciepła typu rekuperacyjnego i regeneracyjnego, których zastosowanie pozwala zwiększyć wydajność zespołu pieca, zwiększyć temperaturę spalania i zaoszczędzić paliwo. Druga metoda odzysku pozwala na wykorzystanie ciepła gazów spalinowych w kotłowniach ciepłowniczych i turbozespołach, co pozwala na znaczne oszczędności paliwa.

W niektórych przypadkach stosuje się jednocześnie obie opisane metody odzysku ciepła odpadowego. Dzieje się tak, gdy temperatura gazów spalinowych za regeneracyjnymi lub rekuperacyjnymi wymiennikami ciepła pozostaje wystarczająco wysoka i wskazany jest dalszy odzysk ciepła w elektrowniach cieplnych. Na przykład w piecach martenowskich temperatura gazów spalinowych za regeneratorami wynosi 750-800°C, dlatego są one ponownie wykorzystywane w kotłach na ciepło odzysknicowe.

Rozważmy bardziej szczegółowo kwestię recyklingu ciepła gazów spalinowych z powrotem części ich ciepła do pieca.

Należy przede wszystkim zaznaczyć, że jednostka ciepła pobrana z dymu i wprowadzona do pieca przez powietrze lub gaz (jednostka ciepła fizycznego) okazuje się znacznie cenniejsza niż jednostka ciepła uzyskana w piecu w wyniku spalania paliwa (jednostka ciepła chemicznego), ponieważ ciepło ogrzanego powietrza (gazu) nie powoduje utraty ciepła ze spalinami. Wartość jednostki ciepła jawnego jest tym większa, im niższy jest współczynnik wykorzystania paliwa i im wyższa jest temperatura spalin.

Dla normalna operacja piekarnik powinien być wprowadzany do miejsca pracy co godzinę wymagana ilość ciepło. Do tej ilości ciepła zalicza się nie tylko ciepło paliwa, ale także ciepło ogrzanego powietrza czy gazu, czyli tzw.

Jest oczywiste, że w przypadku = const wzrost będzie się zmniejszał. Innymi słowy, wykorzystanie ciepła ze spalin pozwala na osiągnięcie oszczędności paliwa, które zależą od stopnia odzysku ciepła ze spalin

gdzie jest entalpią ogrzanego powietrza i gazów spalinowych wydostających się z przestrzeni roboczej, odpowiednio, kW lub kJ/okres.

Stopień odzysku ciepła można nazwać także efektywnością. rekuperator (regenerator),%

Znając stopień odzysku ciepła, zużycie paliwa można określić za pomocą następującego wyrażenia:

gdzie I"d, Id to odpowiednio entalpia gazów spalinowych w temperaturze spalania i gazów opuszczających piec.

Zmniejszenie zużycia paliwa w wyniku wykorzystania ciepła spalin zwykle daje znaczący efekt ekonomiczny i jest jednym ze sposobów obniżenia kosztów wygrzewania metalu w piecach przemysłowych.

Oprócz oszczędności paliwa, stosowaniu ogrzewania powietrznego (gazowego) towarzyszy wzrost kalorymetrycznej temperatury spalania, co może być głównym celem odzysku przy ogrzewaniu pieców paliwem o niskiej wartości opałowej.

Wzrost at prowadzi do wzrostu temperatury spalania. Jeżeli konieczne jest podanie określonej wartości, to wzrost temperatury ogrzewania powietrza (gazu) powoduje zmniejszenie tej wartości, czyli zmniejszenie udziału mieszanka paliwowa gaz o wysokiej wartości opałowej.

Ponieważ odzysk ciepła pozwala na znaczne oszczędności paliwa, należy dążyć do możliwie najwyższego, ekonomicznie uzasadnionego stopnia jego wykorzystania. Należy jednak od razu zaznaczyć, że recykling nie może być całkowity, czyli zawsze. Tłumaczy się to tym, że zwiększanie powierzchni grzewczej jest racjonalne tylko do pewnych granic, po przekroczeniu których prowadzi już do bardzo nieznacznego przyrostu oszczędności ciepła.

Obecnie przyjmuje się, że temperatura gazów spalinowych za kotłem nie jest niższa niż 120-130°C z dwóch powodów: aby zapobiec kondensacji pary wodnej na kanałach, kanałach i kominach oraz aby zwiększyć ciąg naturalny, co zmniejsza ciśnienie oddymiacza. W tym przypadku z pożytkiem można wykorzystać ciepło gazów spalinowych i utajone ciepło parowania pary wodnej. Wykorzystanie ciepła gazów spalinowych i ciepła utajonego parowania pary wodnej nazywane jest metodą głębokiego wykorzystania ciepła gazów spalinowych. Obecnie istnieją różne technologie realizacja Ta metoda, testowany w Federacja Rosyjska i znalazły szerokie zastosowanie za granicą. Metoda głębokiego wykorzystania ciepła ze spalin pozwala na zwiększenie sprawności instalacji spalającej paliwo o 2-3%, co odpowiada zmniejszeniu zużycia paliwa o 4-5 kg ​​ekwiwalentu paliwa. na 1 Gcal wytworzonego ciepła. Przy wdrażaniu tej metody pojawiają się trudności i ograniczenia techniczne związane głównie ze złożonością obliczeń procesu wymiany ciepła i masy podczas głębokiego wykorzystania ciepła ze spalin oraz koniecznością automatyzacji procesu, jednakże trudności te można rozwiązać za pomocą obecnych poziom technologii.

Dla powszechnego wdrożenia tej metody konieczne jest jej rozwinięcie instrukcje metodologiczne w sprawie obliczania i montażu systemów głębokiego odzysku ciepła ze spalin oraz przyjęcia aktów prawnych zabraniających uruchamiania instalacji opalanych gazem ziemnym bez zastosowania głębokiego odzysku ciepła ze spalin.

1. Sformułowanie problemu dotyczącego rozważanej metody (technologii) zwiększania efektywności energetycznej; prognozę nadmiernego zużycia surowców energetycznych lub opis innych możliwych konsekwencji w skali kraju w przypadku utrzymania się obecnego stanu

Obecnie przyjmuje się, że temperatura gazów spalinowych za kotłem nie jest niższa niż 120-130°C z dwóch powodów: aby zapobiec kondensacji pary wodnej na kanałach, kanałach i kominach oraz aby zwiększyć ciąg naturalny, co zmniejsza ciśnienie oddymiacza. W tym przypadku temperatura spalin wpływa bezpośrednio na wartość q2 – strat ciepła ze spalinami, jednego z głównych składników bilansu cieplnego kotła. Przykładowo obniżenie temperatury spalin o 40°C przy pracy kotła na gazie ziemnym i współczynniku nadmiaru powietrza wynoszącym 1,2 zwiększa sprawność brutto kotła o 1,9%. Nie uwzględnia to utajonego ciepła parowania produktów spalania. Obecnie zdecydowana większość kotłów wodnych i parowych w naszym kraju spalających gaz ziemny nie jest wyposażona w instalacje wykorzystujące ciepło utajone pary wodnej tworzącej się pary wodnej. Ciepło to jest tracone wraz ze spalinami.

2. Dostępność metod, metod, technologii itp. aby rozwiązać zidentyfikowany problem

Obecnie stosuje się metody głębokiego odzysku ciepła ze spalin (WER) poprzez zastosowanie urządzeń rekuperacyjnych, mieszających i kombinowanych, które działają w oparciu o różne sposoby wykorzystania ciepła zawartego w spalinach. Jednocześnie technologie te stosowane są w większości uruchamianych za granicą kotłów spalających gaz ziemny i biomasę.

3. Krótki opis proponowana metoda, jej nowatorstwo i świadomość jej istnienia, dostępność programów rozwojowych; zaowocować masowym wdrożeniem w całym kraju

Najczęściej stosowaną metodą głębokiego odzysku ciepła ze spalin jest rozdzielenie produktów spalania gazu ziemnego za kotłem (lub za ekonomizerem wody) o temperaturze 130-150°C na dwa strumienie. Około 70-80% gazów kierowanych jest głównym kanałem gazowym i trafia do powierzchniowego kondensacyjnego wymiennika ciepła, reszta gazów kierowana jest do kanału gazowego obejściowego. W wymienniku ciepła produkty spalania są schładzane do temperatury 40-50°C, a część pary wodnej ulega kondensacji, co umożliwia użyteczne wykorzystanie zarówno ciepła fizycznego gazów spalinowych, jak i utajonego ciepła kondensacji części gazów spalinowych. zawarta w nich para wodna. Ochłodzone produkty spalania za odkraplaczem mieszają się z nieschłodzonymi produktami spalania przechodzącymi przez przewód bocznikowy i w temperaturze 65-70°C są odprowadzane przez komin do atmosfery za pomocą oddymiacza. Czynnikiem podgrzewanym w wymienniku ciepła może być woda źródłowa na potrzeby chemicznego uzdatniania wody lub powietrze, które następnie dostarczane jest do spalania. Aby zintensyfikować wymianę ciepła w wymienniku ciepła, możliwe jest doprowadzenie pary z odgazowywacza atmosferycznego do głównego przewodu gazowego. Należy również zwrócić uwagę na możliwość wykorzystania skroplonej odsolonej pary wodnej jako wody źródłowej. Efektem zastosowania tej metody jest zwiększona wydajność brutto kotła o 2-3%, biorąc pod uwagę wykorzystanie ciepła utajonego parowania pary wodnej.

4. Prognoza skuteczności metody w przyszłości, biorąc pod uwagę:
- rosnące ceny energii;
- wzrost dobrobytu ludności;
- wprowadzenie nowych wymagań środowiskowych;
- inne czynniki.

Metoda ta zwiększa efektywność spalania gazu ziemnego oraz ogranicza emisję tlenków azotu do atmosfery w wyniku ich rozpuszczania w skraplającej się parze wodnej.

5. Lista grup abonentów i obiektów, w których można korzystać z tej technologii maksymalna wydajność; potrzeba dodatkowych badań w celu poszerzenia listy

Metodę tę można stosować w kotłowniach parowych i gorącowodnych wykorzystujących naturalne i gaz skroplony, biopaliwo. Aby poszerzyć listę obiektów, w których można zastosować tę metodę, konieczne jest przeprowadzenie badań procesów wymiany ciepła i masy produktów spalania oleju opałowego, lekkiego oleju napędowego i różne marki węgle.

6. Identyfikować powody, dla których proponowane technologie energooszczędne nie są stosowane na masową skalę; nakreślić plan działania mający na celu usunięcie istniejących barier

Masowe stosowanie tej metody w Federacji Rosyjskiej z reguły nie jest przeprowadzane z trzech powodów:

• Brak świadomości na temat metody;
• Obecność ograniczeń technicznych i trudności we wdrażaniu metody;
• Brak funduszy.

7. Obecność ograniczeń technicznych i innych w stosowaniu metody w różnych miejscach; w przypadku braku informacji o możliwych ograniczeniach należy je ustalić w drodze testów

Ograniczenia techniczne i trudności we wdrażaniu metody obejmują:

• Złożoność obliczania procesu recyklingu mokrych gazów, ponieważ procesowi wymiany ciepła towarzyszą procesy wymiany masy;
• Konieczność zachowania określonych wartości temperatury i wilgotności spalin, aby uniknąć kondensacji oparów w kanałach i kominie;
• Konieczność unikania zamarzania powierzchni wymiany ciepła podczas ogrzewania zimnych gazów;
• W takim przypadku konieczne jest przetestowanie kanałów gazowych i kominów poddanych obróbce nowoczesnymi powłoki antykorozyjne w sprawie możliwości zmniejszenia ograniczeń dotyczących temperatury i wilgotności gazów spalinowych opuszczających rekuperator.

8. Potrzeba badań i rozwoju oraz dodatkowych testów; tematy i cele pracy

Potrzebę badań i rozwoju oraz dodatkowych testów podano w paragrafach 5 i 7.

9. Istniejące środki zachęty, przymusu, zachęty do wdrożenia proponowanej metody i potrzeba ich udoskonalenia

Nie istnieją żadne środki zachęcające i egzekwujące wdrażanie tej metody. Wprowadzenie tej metody może być stymulowane przez zainteresowanie redukcją zużycia paliw i emisji tlenków azotu do atmosfery.

10. Konieczność opracowania nowych lub zmiany istniejących przepisów ustawowych i wykonawczych

Konieczne jest opracowanie wytycznych dotyczących obliczeń i montażu systemów głębokiego odzysku ciepła ze spalin. Konieczne może okazać się przyjęcie aktów prawnych zakazujących uruchamiania instalacji paliwowych wykorzystujących gaz ziemny bez zastosowania głębokiego odzysku ciepła ze spalin.

11. Dostępność przepisów, zasad, instrukcji, norm, wymagań, środków zakazujących i innych dokumentów regulujących stosowanie tej metody i obowiązkowych do wykonania; konieczność wprowadzenia w nich zmian lub konieczność zmiany samych zasad tworzenia tych dokumentów; obecność już istniejących dokumenty regulacyjne, przepisów i konieczności ich przywrócenia

Nie ma wątpliwości co do zastosowania tej metody w istniejących ramach regulacyjnych.

12. Dostępność zaimplementowanych projekty pilotażowe, analizę ich rzeczywistej skuteczności, zidentyfikowane niedociągnięcia i propozycje udoskonalenia technologii, z uwzględnieniem zgromadzonego doświadczenia

Brak jest danych na temat wdrożenia tej metody na szeroką skalę w Federacji Rosyjskiej, istnieją doświadczenia we wdrażaniu w elektrowniach cieplnych RAO JES oraz, jak wspomniano powyżej, zgromadzono duże doświadczenia w głębokiej utylizacji gazów spalinowych za granicą. Ogólnorosyjski Instytut Techniki Cieplnej zakończył badania projektowe instalacji głębokiego odzysku ciepła z produktów spalania dla kotłów wodnych PTVM (KVGM). Wady tej metody i sugestie dotyczące ulepszeń podano w paragrafie 7.

13. Możliwość wpływu na inne procesy poprzez masowe wprowadzenie tej technologii (zmiany sytuacji środowiskowej, możliwy wpływ na zdrowie ludzi, zwiększenie niezawodności dostaw energii, zmiany w dobowych lub sezonowych harmonogramach obciążeń sprzęt energetyczny, zmiana wskaźniki ekonomiczne wytwarzanie i przesyłanie energii itp.)

Masowe wdrożenie tej metody pozwoli na zmniejszenie zużycia paliwa o 4-5 kg ​​ekwiwalentu paliwa. na Gcal wytworzonego ciepła i wpłynie na sytuację środowiskową poprzez redukcję emisji tlenków azotu.

14. Dostępność i wystarczalność mocy produkcyjnych w Rosji i innych krajach do masowego wprowadzenia metody

Zakłady produkcyjne profili w Federacji Rosyjskiej są w stanie zapewnić wdrożenie tej metody, ale nie w konstrukcji monoblokowej, przy zastosowaniu zagranicznych technologii możliwa jest konstrukcja monoblokowa;

15. Konieczność specjalnego przeszkolenia wykwalifikowanego personelu do obsługi wprowadzanej technologii i rozwoju produkcji

Aby wdrożyć tę metodę, wymagane jest istniejące specjalistyczne przeszkolenie specjalistów. Istnieje możliwość organizacji specjalistycznych seminariów poświęconych wdrażaniu tej metody.

16. Szacunkowe metody realizacji:
1) finansowanie komercyjne (z zwrotem kosztów);
2) konkurs na wdrożenie projekty inwestycyjne, opracowany w wyniku prac nad planowaniem energetycznym dla rozwoju regionu, miasta, osady;
3) finansowanie budżetowe efektywnych projektów energooszczędnych o długich okresach zwrotu;
4) wprowadzenie zakazów i Obowiązkowe wymagania na wniosek nadzór nad ich przestrzeganiem;
5) inne oferty.

Sugerowane metody wdrażania to:

• finansowanie budżetu;
• przyciąganie inwestycji (okres zwrotu 5-7 lat);
• wprowadzenie wymagań dotyczących uruchamiania nowych instalacji zużywających paliwo.

W celu Dodaj opis technologia oszczędzania energii do Katalogu, wypełnij ankietę i wyślij ją na adres zaznaczone „do katalogu”.

Ciepło gazów spalinowych opuszczających piece, oprócz ogrzewania powietrza i paliwa gazowego, może zostać wykorzystane w kotłach na ciepło odpadowe do wytworzenia pary wodnej. O ile ogrzany gaz i powietrze wykorzystywane są w samym piecu, o tyle para wysyłana jest do odbiorców zewnętrznych (na potrzeby produkcyjne i energetyczne).

We wszystkich przypadkach należy dążyć do jak największego odzysku ciepła, czyli oddania go do przestrzeni roboczej paleniska w postaci ciepła z nagrzanych składników spalania (paliwo gazowe i powietrze). W rzeczywistości zwiększony odzysk ciepła prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa oraz do intensyfikacji i usprawnienia procesu technologicznego. Jednak obecność rekuperatorów lub regeneratorów nie zawsze wyklucza możliwość zainstalowania kotłów na ciepło odpadowe. Przede wszystkim kotły na ciepło odpadowe znalazły zastosowanie w dużych piecach o stosunkowo wysokiej temperaturze spalin: w stalowych piecach martenowskich, w piecach pogłosowych do wytapiania miedzi, w piecach obrotowych do wypalania klinkieru cementowego, przy produkcji suchego cementu itp. .

Ryż. 5.

1 - przegrzewacz pary; 2 - powierzchnia rury; 3 - wyciąg dymowy.

Ciepło gazów spalinowych opuszczających regeneratory pieców martenowskich o temperaturze 500 - 650°C wykorzystywane jest w gazowo-rurowych kotłach odzysknicowych o naturalny obieg Działający płyn. Powierzchnię grzewczą kotłów gazowo-rurowych tworzą płomienice dymowe, wewnątrz których spaliny przepływają z prędkością około 20 m/s. Ciepło z gazów na powierzchnię grzewczą przenoszone jest na drodze konwekcji, dlatego zwiększenie prędkości zwiększa przenoszenie ciepła. Kotły gazowo-rurowe są łatwe w obsłudze, nie wymagają okładzin ani ram podczas montażu i charakteryzują się dużą gęstością gazu.

Na ryc. Rysunek 5 przedstawia kocioł gazowo-rurowy zakładu w Taganrogu o średniej wydajności D av = 5,2 t/h przy oczekiwanej przepustowości gazów spalinowych do 40 000 m 3 / h. Ciśnienie pary wytwarzane przez kocioł wynosi 0,8 Mn/m2; temperatura 250°C. Temperatura gazu przed kotłem wynosi 600°C, za kotłem 200 - 250°C.

W kotłach z wymuszonym obiegiem powierzchnię grzewczą tworzą wężownice, których rozmieszczenie nie jest ograniczone warunkami naturalnego obiegu, dlatego kotły te mają zwartą budowę. Powierzchnie wężownic wykonane są z rur o małych średnicach, np. d=32×3 mm, co zmniejsza wagę kotła. Przy wielokrotnym obiegu, gdy współczynnik cyrkulacji wynosi 5 - 18, prędkość wody w rurach jest znaczna, co najmniej 1 m/s, w wyniku czego zmniejsza się wytrącanie rozpuszczonych soli z wody w wężownicach, a woda staje się krystaliczna skala zostaje zmyta. Niemniej jednak kotły muszą być zasilane wodą oczyszczoną chemicznie przy użyciu filtrów kationowymiennych i innych metod uzdatniania wody, które spełniają standardy wody zasilającej dla konwencjonalnych kotłów parowych.

Ryż. 6.

1 - powierzchnia ekonomizera; 2 - powierzchnia parowania; 3 - przegrzewacz pary; 4 - zbieracz bębnów; 5 - pompa obiegowa; 6 - osadnik; 7 - wyciąg dymowy.

Na ryc. Na rys. 6 przedstawiono schemat rozmieszczenia powierzchni grzewczych wężownic w kominach pionowych. Ruch mieszaniny pary i wody odbywa się za pomocą pompy obiegowej. Konstrukcje kotłów tego typu zostały opracowane przez Tsentroenergochermet i Gipromez i są produkowane dla natężenia przepływu spalin do 50 - 125 tys. m 3 / h przy średniej wydajności pary od 5 do 18 t / h.

Koszt pary wynosi 0,4 - 0,5 rub./t zamiast 1,2 - 2 rub./t dla pary wybranej z turbiny parowe CHP i 2 - 3 ruble/t pary z kotłowni przemysłowych. Na koszt pary składają się koszty energii potrzebnej do napędu oddymiaczy, koszty przygotowania wody, amortyzacji, napraw i konserwacji. Prędkość gazu w kotle wynosi od 5 do 10 m/s, co zapewnia dobre przekazywanie ciepła. Opór aerodynamiczny droga gazu wynosi 0,5 - 1,5 kN/m 2, dlatego też centrala musi mieć sztuczny ciąg z oddymiacza. Zwiększony ciąg towarzyszący instalacji kotłów na ciepło odpadowe z reguły poprawia pracę pieców martenowskich. Kotły tego typu są szeroko rozpowszechnione w fabrykach, jednak dla ich dobrej pracy konieczne jest zabezpieczenie powierzchni grzewczych przed przenoszeniem pyłów i cząstek żużla oraz systematyczne czyszczenie powierzchni grzewczych przed porywaniem poprzez przedmuchanie parą przegrzaną, przemywanie wodą (w przypadku kocioł jest wyłączony), przez wibracje itp.

Ryż. 7.

Aby wykorzystać ciepło gazów spalinowych pochodzących z pieców pogłosowych do wytapiania miedzi, kotły wodnorurowe z naturalnym krążeniem (ryc. 7). W tym przypadku spaliny mają bardzo wysoką temperaturę (1100 - 1250°C) i są zanieczyszczone pyłami w ilościach do 100 - 200 g/m3, część pyłów ma duże właściwości ścierne (ścierne), część jest w stanie zmiękczonym i może zażulać powierzchnię grzewczą kotła. To właśnie duża zawartość pyłu w gazach zmusza nas do tymczasowej rezygnacji z odzysku ciepła w tych piecach i ograniczenia się do wykorzystania gazów spalinowych w kotłach na ciepło odzysknicowe.

Przenikanie ciepła z gazów na powierzchnie odparowania sit przebiega bardzo intensywnie, dzięki czemu zapewnione jest intensywne odparowanie cząstek żużla, które po ochłodzeniu granulują i opadają do leja żużla, co zapobiega żużlowaniu konwekcyjnej powierzchni grzewczej kotła. Instalacja takich kotłów na gazy o stosunkowo niskiej temperaturze (500–700 ° C) jest niepraktyczna ze względu na słaby transfer ciepła przez promieniowanie.

W przypadku sprzętu piece wysokotemperaturowe Kotły na ciepło odzysknicowe z rekuperatorami metalowymi zaleca się instalować bezpośrednio za komorami roboczymi pieców. W tym przypadku temperatura spalin w kotle spada do 1000 - 1100°C. W tej temperaturze można je już skierować do żaroodpornej części rekuperatora. Jeżeli gazy niosą ze sobą dużą ilość pyłu, wówczas kocioł odzysknicowy realizowany jest w formie sitowego granulatora kotłowo-żużlowego, co zapewnia oddzielenie zanieczyszczeń od gazów i ułatwia pracę rekuperatora.