Wanneer gesoek word na maniere om die doeltreffendheid van ondernemings in die energiesektor te verhoog, sowel as ander industriële fasiliteite wat toerusting gebruik wat fossielbrandstowwe verbrand (stoom, warmwaterketels, prosesoonde, ens.), Die kwessie van die gebruik van die potensiaal van rookgasafvoer gasse word nie in die eerste plek opgewek nie.
Intussen, op grond van bestaande berekeningstandaarde wat dekades gelede ontwikkel is en gevestigde standaarde vir die keuse van sleutelprestasie-aanwysers van sulke toerusting, verloor bedryfsorganisasies geld, gooi dit letterlik in die drein, en vererger terselfdertyd die omgewingsituasie op 'n globale skaal.
As, soos die opdrag "“, jy dink dit is verkeerd om die geleentheid te mis om na die omgewing en die gesondheid van die inwoners van jou stad om te sien met voordele vir die onderneming se begroting, lees die artikel oor hoe om rookgasse in 'n energiebron te verander.
Studiestandaarde
Die sleutelparameter wat die doeltreffendheid van 'n keteleenheid bepaal, is die temperatuur van die rookgasse. Die hitte wat met uitlaatgasse verlore gaan, maak 'n aansienlike deel uit van alle hitteverliese (saam met hitteverliese as gevolg van chemiese en meganiese onderverbranding van brandstof, verliese met fisiese hitte van slakke, asook hittelekke in die omgewing as gevolg van eksterne verkoeling). Hierdie verliese het 'n deurslaggewende impak op die doeltreffendheid van die ketel, wat die doeltreffendheid daarvan verminder. Ons verstaan dus dat hoe laer die rookgastemperatuur, hoe hoër die doeltreffendheid van die ketel.
Die optimale rookgastemperatuur vir verskillende tipes brandstof en bedryfsparameters van die ketel word bepaal op grond van tegniese en ekonomiese berekeninge in die baie vroeë stadium van die skepping daarvan. Terselfdertyd word die maksimum bruikbare gebruik van uitlaatgashitte tradisioneel bereik deur die grootte van konvektiewe verhittingsoppervlaktes te vergroot, sowel as die ontwikkeling van stertoppervlaktes - waterekonomiseerders, regeneratiewe lugverwarmers.
Maar selfs ten spyte van die bekendstelling van tegnologieë en toerusting vir die mees volledige hitteherwinning, moet die temperatuur van die rookgasse, volgens huidige regulatoriese dokumentasie, in die reeks wees:
- 120-180 °C vir vastebrandstofketels (afhangende van die voginhoud van die brandstof en die bedryfsparameters van die ketel),
- 120-160 °C vir ketels wat brandstofolie gebruik (afhangende van die swaelinhoud daarin),
- 120-130 °C vir aardgasketels.
Die aangeduide waardes word bepaal met inagneming van omgewingsveiligheidsfaktore, maar hoofsaaklik gebaseer op die vereistes vir die werkverrigting en duursaamheid van die toerusting.
Die minimum drempel word dus so gestel dat dit die risiko van kondensasie in die konvektiewe deel van die ketel en verder langs die kanaal (in die kanalen en skoorsteen) uitskakel. Om korrosie te voorkom, is dit egter glad nie nodig om hitte, wat in die atmosfeer vrygestel word, op te offer in plaas van nuttige werk te doen nie.
Korrosie. Elimineer risiko's
Ons argumenteer nie dat korrosie 'n onaangename verskynsel is wat die veilige werking van 'n ketelinstallasie in gevaar kan stel en die beoogde lewensduur aansienlik kan verkort nie.
Wanneer die rookgasse afgekoel word tot die doupunttemperatuur en daaronder, vind kondensasie van waterdamp plaas, waarmee NOx en SOx-verbindings in 'n vloeibare toestand oorgaan, wat, wanneer dit met water reageer, sure vorm wat 'n vernietigende effek op die interne oppervlaktes van die ketel. Afhangende van die tipe brandstof wat verbrand word, kan die suurdoupunttemperatuur verskil, asook die samestelling van die sure wat as kondensaat neerslag. Die resultaat is egter dieselfde - korrosie.
Die uitlaatgasse van ketels wat op aardgas werk, bestaan hoofsaaklik uit die volgende verbrandingsprodukte: waterdamp (H2O), koolstofdioksied (CO2), koolstofmonoksied (CO) en onverbrande vlambare koolwaterstowwe CnHm (laasgenoemde twee verskyn tydens onvolledige verbranding van brandstof wanneer die modus verbranding is nie aangepas nie).
Aangesien atmosferiese lug onder meer 'n groot hoeveelheid stikstof bevat, verskyn stikstofoksiede NO en NO2, wat gesamentlik NOx genoem word, in verbrandingsprodukte, wat 'n nadelige uitwerking op die omgewing en menslike gesondheid het. Wanneer dit met water gekombineer word, vorm stikstofoksiede bytende salpetersuur.
Wanneer brandstofolie en steenkool verbrand word, verskyn swaeloksiede genaamd SOx in die verbrandingsprodukte. Hulle negatiewe impak op die omgewing is ook wyd nagevors en is nie in twyfel nie. Die suur kondensaat wat gevorm word tydens interaksie met water, veroorsaak swaelkorrosie van verhittingsoppervlaktes.
Tradisioneel word die rookgastemperatuur, soos hierbo getoon, so gekies dat die toerusting teen suurneerslag op die verwarmingsoppervlaktes van die ketel beskerm word. Boonop moet die temperatuur van die gasse kondensasie van NOx en SOx buite die gaspad verseker om nie net die ketel self nie, maar ook die kanalen met die skoorsteen teen korrosieprosesse te beskerm. Natuurlik is daar sekere standaarde wat die toelaatbare konsentrasies van vrystelling van stikstof en swaeloksiede beperk, maar dit ontken geensins die feit dat hierdie verbrandingsprodukte in die Aarde se atmosfeer ophoop en in die vorm van suur neerslag op sy oppervlak uitval nie. .
Die swael wat in brandstofolie en steenkool voorkom, sowel as die meevoer van onverbrande deeltjies van vaste brandstof (insluitend as) stel bykomende voorwaardes vir die suiwering van rookgasse. Die gebruik van gassuiweringstelsels verhoog die koste en kompleksiteit van die proses om hitte van rookgasse te benut aansienlik, wat sulke maatreëls uit 'n ekonomiese oogpunt swak aantreklik maak, en dikwels feitlik nie winsgewend nie.
In sommige gevalle stel plaaslike owerhede 'n minimum rookgastemperatuur by die bek van die stapel vas om voldoende rookgasverspreiding en geen pluim te verseker nie. Daarbenewens kan sommige besighede vrywillig sulke praktyke aanneem om hul beeld te verbeter, aangesien die algemene publiek die teenwoordigheid van 'n sigbare rookpluim dikwels interpreteer as 'n teken van omgewingsbesoedeling, terwyl die afwesigheid van 'n rookpluim as 'n teken van skoon gesien kan word. produksie.
Dit alles lei daartoe dat ondernemings onder sekere weerstoestande rookgasse spesiaal kan verhit voordat dit in die atmosfeer vrygestel word. Alhoewel, om die samestelling van die uitlaatgasse van 'n ketel wat op aardgas werk te verstaan (dit word in detail hierbo bespreek), word dit duidelik dat die wit "rook" wat uit die skoorsteen kom (as die verbrandingsmodus korrek gekonfigureer is) meestal is waterdamp wat in gevorm word as gevolg van die verbrandingsreaksie van aardgas in die keteloond.
Die stryd teen korrosie vereis die gebruik van materiale wat bestand is teen die negatiewe effekte daarvan (sulke materiale bestaan en kan gebruik word in installasies wat gas, petroleumprodukte en selfs afval as brandstof gebruik), sowel as die organisasie van versameling, verwerking van suur kondensaat en die wegdoening daarvan.
Технология
Die instelling van 'n stel maatreëls om die temperatuur van rookgasse agter die ketel by 'n bestaande onderneming te verminder, verseker 'n verhoging in die doeltreffendheid van die hele installasie, wat die keteleenheid insluit, deur eerstens die ketel self (die hitte) daarin gegenereer).
Die konsep van sulke oplossings kom in wese neer op een ding: 'n hitteruiler word in die gedeelte van die rookkanaal tot by die skoorsteen geïnstalleer, wat die hitte van die rookgasse met 'n verkoelingsmedium (byvoorbeeld water) absorbeer. Hierdie water kan óf direk die finale koelmiddel wees wat verhit moet word, óf 'n tussenmiddel wat hitte deur bykomende hitte-uitruiltoerusting na 'n ander stroombaan oordra.
Die skematiese diagram word in die figuur getoon:
Die gevolglike kondensaat word direk in die volume van die nuwe hitteruiler, wat van korrosiebestande materiale gemaak is, versamel. Dit is te wyte aan die feit dat die doupunttemperatuurdrempel vir vog wat in die volume uitlaatgasse voorkom, presies binne die hitteruiler oorkom word. Dus word nie net die fisiese hitte van die rookgasse nuttig gebruik nie, maar ook die latente hitte van kondensasie van die waterdamp wat daarin vervat is. Die apparaat self moet so ontwerp word dat sy ontwerp nie oormatige aërodinamiese weerstand bied nie en as gevolg daarvan die bedryfstoestande van die keteleenheid versleg.
Die ontwerp van die hitteruiler kan óf 'n konvensionele herstellende hitteruiler wees, waar hitte-oordrag van gasse na vloeistof deur 'n skeidingsmuur plaasvind, óf 'n kontakwarmteruiler, waarin die rookgasse direk met water in aanraking kom, wat gespuit word d.m.v. spuitkoppe in hul vloei.
Vir 'n herstellende hitteruiler kom die oplossing van die kwessie van suurkondensaat daarop neer om die versameling en neutralisering daarvan te organiseer. In die geval van 'n kontak hitteruiler word 'n effens ander benadering gebruik, ietwat soortgelyk aan periodieke suiwering van die sirkulerende watertoevoerstelsel: namate die suurheid van die sirkulerende vloeistof toeneem, word 'n sekere hoeveelheid daarvan in die opgaartenk geneem, waar dit word behandel met reagense met die daaropvolgende wegdoening van water in die dreineringstelsel, of deur dit in die tegnologiese siklus te lei.
Sekere toepassings van rookgasenergie kan beperk word as gevolg van verskille tussen die temperatuur van die gasse en die spesifieke temperatuurvereistes by die inlaat van die energieverbruikende proses. Selfs vir sulke oënskynlik doodloopsituasies is 'n benadering egter ontwikkel wat staatmaak op kwalitatief nuwe tegnologieë en toerusting.
Om die doeltreffendheid van die rookgas-hitteherwinningsproses te verhoog, word innoverende oplossings gebaseer op hittepompe toenemend in die wêreldpraktyk as 'n sleutelelement van die stelsel gebruik. In sekere nywerheidsektore (bv. bio-energie) word sulke oplossings gebruik op die meeste ketels wat in gebruik geneem word. Bykomende besparings in primêre energiebronne in hierdie geval word behaal deur die gebruik nie van tradisionele dampkompressie elektriese masjiene nie, maar van meer betroubare en tegnologies gevorderde absorpsie litiumbromied hittepompe (ABTH), wat nie elektrisiteit benodig nie, maar hitte om te werk (dikwels dit kan ongebruikte afvalhitte wees, wat in oorvloed in byna enige onderneming teenwoordig is). Hierdie hitte van 'n derdeparty-verwarmingsbron aktiveer die interne ABTH-siklus, wat jou toelaat om die beskikbare temperatuurpotensiaal van die uitlaatgasse te transformeer en na meer verhitte omgewings oor te dra.
Gevolg
Verkoeling van ketelrookgasse met behulp van sulke oplossings kan redelik diep wees - tot 30 en selfs 20 °C vanaf die aanvanklike 120-130 °C. Die gevolglike hitte is genoeg om water te verhit vir die behoeftes van chemiese waterbehandeling, grimering, warmwatertoevoer en selfs die verwarmingsnetwerk.
In hierdie geval kan brandstofbesparing 5÷10% bereik, en 'n toename in die doeltreffendheid van die keteleenheid kan 2÷3% bereik.
Dus, die implementering van die beskryf tegnologie maak dit moontlik om verskeie probleme gelyktydig op te los. Dit:
- die mees volledige en voordeligste gebruik van die hitte van rookgasse (sowel as die latente hitte van kondensasie van waterdamp),
- vermindering van NOx- en SOx-vrystellings in die atmosfeer,
- die verkryging van 'n bykomende hulpbron - gesuiwerde water (wat nuttig in enige onderneming gebruik kan word, byvoorbeeld as 'n toevoer vir verwarmingsnetwerke en ander waterkringe),
- uitskakeling van die rookpluim (dit word skaars sigbaar of verdwyn heeltemal).
Die praktyk toon dat die uitvoerbaarheid van die gebruik van sulke oplossings hoofsaaklik afhang van:
- die moontlikheid van nuttige benutting van die beskikbare hitte van rookgasse,
- duur van gebruik van die ontvangde termiese energie per jaar,
- die koste van energiebronne by die onderneming,
- die teenwoordigheid van oorskryding van die maksimum toelaatbare konsentrasie van emissies vir NOx en SOx (asook die erns van plaaslike omgewingswetgewing),
- 'n metode om kondensaat te neutraliseer en opsies vir die verdere gebruik daarvan.
Bron: will.com