У пошуках спосабаў павышэння эфектыўнасці прадпрыемстваў энергетычнага сектара, а таксама іншых прамысловых аб'ектаў, на якіх выкарыстоўваецца абсталяванне, якое спальвае выкапнёвае паліва (паравыя, вадагрэйныя катлы, тэхналагічныя печы і г.д.), пытанне выкарыстання патэнцыялу дымавых газаў узнімаецца не ў самую першую чаргу.
Тым часам, абапіраючыся на існыя нормы разліку, распрацаваныя дзясяткі гадоў назад, і якія склаліся стандарты выбару ключавых паказчыкаў працы падобнага абсталявання, якія эксплуатуюць арганізацыі губляюць грошы, выпускаючы іх у прамым сэнсе ў трубу, адначасна пагаршаючы экалагічнае становішча ў глабальным маштабе.
Калі, як і каманда ««, Вы лічыце няправільным упускаць магчымасць паклапаціцца аб навакольным асяроддзі і здароўе жыхароў вашага горада з выгадай для бюджэту прадпрыемства, чытайце артыкул аб тым, як ператварыць дымавыя газы ў энергарэсурс.
Вывучаем стандарты
Ключавы параметр, які вызначае ККД кацельнага агрэгата, - тэмпература якія сыходзяць газаў. Цяпло, якое губляецца з якія сыходзяць газамі, складае значную частку ўсіх цеплавых страт (разам са стратамі цяпла ад хімічнага і механічнага недапалу паліва, стратамі з фізічным цяплом дзындраў, а таксама ўцечак цяпла ў навакольнае асяроддзе з прычыны вонкавага астуджэння). Гэтыя страты аказваюць вырашальны ўплыў на эканамічнасць працы катла, змяншаючы яго ККД. Такім чынам, мы разумеем, што чым ніжэй тэмпература дымавых газаў, тым вышэй эфектыўнасць катла.
Аптымальная тэмпература якія сыходзяць газаў для розных выглядаў паліва і працоўных параметраў катла вызначаецца на падставе тэхніка-эканамічных разлікаў на самым раннім этапе яго стварэння. Пры гэтым максімальна карыснае выкарыстанне цяпла якія сыходзяць газаў традыцыйна дасягаецца за кошт павелічэння памераў канвектыўных паверхняў нагрэву, а таксама развіцця хваставых паверхняў - вадзяных эканамайзераў, рэгенератыўных паветрападагравальнікаў.
Але нават нягледзячы на ўкараненне тэхналогій і абсталяванні для найболей поўнай утылізацыі цяпла, тэмпература якія сыходзяць газаў паводле дзейснай нарматыўнай дакументацыі павінна знаходзіцца ў дыяпазоне:
- 120-180 °С для катлоў на цвёрдым паліве (у залежнасці ад вільготнасці паліва і працоўных параметраў катла),
- 120-160 °С для катлоў на мазуце (у залежнасці ад утрымання ў ім серы),
- 120-130 ° С для катлоў на прыродным газе.
Указаныя значэння вызначаны з улікам фактараў экалагічнай бяспекі, але ў першую чаргу, зыходзячы з патрабаванняў да працаздольнасці і даўгавечнасці абсталявання.
Так, мінімальны парог задаецца такім чынам, каб выключыць рызыку выпадзення кандэнсату ў канвектыўнай частцы катла і далей па гасцінцы (у газаходах і дымавой трубе). Аднак для папярэджання карозіі зусім не абавязкова ахвяраваць цеплынёй, якое выкідваецца ў атмасферу замест таго, каб здзяйсняць карысную працу.
Карозія. Выключаем рызыкі
Не спрачаемся, карозія з'ява непрыемнае, здольнае паставіць пад пагрозу забеспячэнне бяспечнай працы кацельні ўсталёўкі і істотна скараціць прызначаны ёй тэрмін эксплуатацыі.
Пры астуджэнні дымавых газаў да тэмпературы кропкі расы і ніжэй, адбываецца кандэнсацыя вадзяных пар, разам з якімі пераходзяць у вадкі стан і злучэнні NOx, SOx, якія, уступаючы ў рэакцыю з вадой, утвораць кіслоты, разбуральна якія ўздзейнічаюць на ўнутраныя паверхні катла. У залежнасці ад тыпу спальванага паліва, тэмпература кіслотнай кропкі расы можа быць рознай, як і склад кіслот, якія выпадаюць у выглядзе кандэнсату. Вынік, тым не менш, адзін - карозія.
Адыходзячыя газы катлоў, якія працуюць на прыродным газе, у асноўным складаюцца з наступных прадуктаў згарання: вадзяных пар (Н2О), вуглякіслага газу (СО2), угарнага газу (СА) і незгарэлых гаручых вуглевадародаў СnHm (два апошнія з'яўляюцца пры няпоўным згаранні паліва, калі рэжым гарэння не адладжаны).
Паколькі ў атмасферным паветры змяшчаецца вялікая колькасць азоту, сярод іншага, у прадуктах згарання з'яўляюцца аксіды азоту NO і NO2, абагульнена названыя NOx, згубна ўздзейнічаюць на навакольнае асяроддзе і здароўе чалавека. Злучаючыся з вадой, аксіды азоту і ўтвараюць каразійна-актыўную азотную кіслату.
Пры спальванні мазуту і вугалю ў прадуктах згарання ўзнікаюць аксіды серы, названыя SOx. Іх негатыўнае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе таксама шырока даследавана і не падвяргаецца сумневу. Які ўтвараецца пры ўзаемадзеянні з вадой кіслы кандэнсат выклікае сярністую карозію паверхняў нагрэву.
Традыцыйна, тэмпература якія сыходзяць газаў, як было паказана вышэй, выбіраецца такім чынам, каб абараніць абсталяванне ад выпадзення кіслаты на паверхнях нагрэву катла. Больш за тое, тэмпература газаў павінна забяспечыць кандэнсацыю NOx і SOx за межамі газавага гасцінца з тым, каб абараніць ад каразійных працэсаў не толькі сам кацёл, але і газаходы з дымавой трубой. Вядома, існуюць пэўныя нормы, якія абмяжоўваюць дапушчальныя канцэнтрацыі выкідаў аксідаў азоту і серы, але гэта ніколькі не адмяняе факт назапашвання гэтых прадуктаў згарання ў атмасферы Зямлі і выпадзенне іх у выглядзе кіслотных ападкаў на яе паверхню.
Сера, якая змяшчаецца ў мазуце і вугалі, а таксама вынас не згарэлых часціц цвёрдага паліва (у тым ліку попелу) накладваюць дадатковыя ўмовы па ачыстцы дымавых газаў. Ужыванне сістэм газаачысткі значна падаражае і ўскладняе працэс утылізацыі цяпла дымавых газаў, робячы падобныя мерапрыемствы слаба прывабнымі з эканамічнага пункта гледжання, а часцяком практычна не акупляюцца.
У некаторых выпадках мясцовыя органы ўлады ўсталёўваюць мінімальную тэмпературу дымавых газаў у вусці трубы з мэтай забеспячэння адэкватнага рассейвання якія сыходзяць газаў і адсутнасці дымавой паходні. Акрамя таго, некаторыя прадпрыемствы могуць па ўласнай ініцыятыве прымяняць падобную практыку для паляпшэння свайго іміджу, паколькі шырокая грамадскасць часта інтэрпрэтуе наяўнасць бачнай дымавой паходні як прыкмета забруджвання навакольнага асяроддзя, у той час як адсутнасць дымавой паходні можа разглядацца як прыкмета чыстай вытворчасці.
Усё гэта прыводзіць да таго, што пры пэўных умовах надвор'я прадпрыемствы могуць спецыяльна падаграваць дымавыя газы перад выкідам іх у атмасферу. Хоць, разумеючы склад якія сыходзяць газаў катла, які працуе на прыродным газе (ён дэталёва разабраны вышэй), становіцца відавочна, што белы «дым», які ідзе з трубы (пры правільнай наладзе рэжыму гарэння), – гэта па большай частцы пары вады, якія ўтвараюцца ў выніку рэакцыі гарэння прыроднага газу ў топцы катла.
Барацьба з карозіяй патрабуе прымянення матэрыялаў, устойлівых да яе негатыўнага ўздзеяння (такія матэрыялы існуюць і могуць прымяняцца на ўстаноўках, якія выкарыстоўваюць у якасці паліва газ, прадукты нафтаперапрацоўкі і нават адходы), а таксама арганізацыю збору, перапрацоўкі кіслага кандэнсату і яго ўтылізацыі.
Тэхналогія
Укараненне комплексу мер па зніжэнні тэмпературы дымавых газаў за катлом на існуючым прадпрыемстве забяспечвае павелічэнне ККД усёй устаноўкі, у склад якой уваходзіць кацельны агрэгат, выкарыстоўваючы, перш за ўсё, сам кацёл (цяпло, што выпрацоўваецца ў ім).
Канцэпцыя такіх рашэнняў, па сваёй сутнасці, зводзіцца да аднаго: на ўчастку газахода да дымавой трубы мантуецца цеплаабменнік, які ўспрымае цяпло дымавых газаў астуджальным асяроддзем (напрыклад, вадой). Гэтая вада можа быць, як непасрэдна канчатковым цепланосбітам, які неабходна нагрэць, так і прамежкавым агентам, які перадае цеплыню пасродкам дадатковага цеплаабменнага абсталявання іншаму контуру.
Прынцыповая схема прадстаўлена на малюнку:
Збор які ўтвараецца кандэнсату адбываецца непасрэдна ў аб'ёме новага цеплаабменнага апарата, які выконваецца з каразійна-ўстойлівых матэрыялаў. Гэта абумоўлена тым, што парог тэмпературы пункту расы для вільгаці, якая змяшчаецца ў аб'ёме адыходзячых газаў, пераадольваецца менавіта ўнутры цеплаабменніка. Такім чынам, карысна выкарыстоўваецца не толькі фізічная цеплыня дымавых газаў, але і ўтоеная цеплыня кандэнсацыі якія змяшчаюцца ў іх вадзяных пар. Сам жа апарат павінен разлічвацца такім чынам, каб яго канструктыў не аказваў празмернага аэрадынамічнага супраціву і, як следства, пагаршэнні ўмоў працы кацельнага агрэгата.
Канструкцыя цеплаабменнага апарата можа ўяўляць сабой альбо звычайны рэкуператыўны цеплаабменнік, дзе перанос цяпла ад газаў да вадкасці адбываецца праз падзяляльную сценку, альбо кантактны цеплаабменнік, у якім дымавыя газы непасрэдна ўступаюць у кантакт з вадой, якая распырскваецца фарсункамі ў іх струмені.
Для рэкуператыўнага цеплаабменніка рашэнне пытання па кіслотным кандэнсаце зводзіцца да арганізацыі яго збору і нейтралізацыі. У выпадку ж з кантактным цеплаабменнікам ужываецца некалькі іншы падыход, у чымсьці падобны з перыядычным прадзьмухам сістэмы зваротнага водазабеспячэння: па меры павелічэння кіслотнасці цыркулявалай вадкасці, некаторая яе колькасць адбіраецца ў назапашвальны бак, дзе адбываецца апрацоўка рэагентамі з наступнай утылізацыяй вады ў дрэнажную каналізацыю, альбо кірункам яе ў тэхналагічны цыкл.
Асобныя ўжыванні энергіі дымавых газаў могуць быць абмежаваны з прычыны розніцы паміж тэмпературай газаў і запатрабаваннямі ў вызначанай тэмпературы на ўваходзе энергаспажывальнага працэсу. Аднак і для такіх, здавалася б, тупіковых сітуацый распрацаваны падыход, які абапіраецца на якасна новыя тэхналогіі і абсталяванне.
З мэтай павышэння эфектыўнасці працэсу ўтылізацыі цяпла дымавых газаў у сусветнай практыцы ў якасці ключавога элемента сістэмы ўсё часцей прымяняюцца інавацыйныя рашэнні на базе цеплавых помпаў. У асобных сектарах прамысловасці (напрыклад, у біяэнергетыцы) такія рашэнні прымяняюцца на большасці ўводзімых у эксплуатацыю катлоў. Дадатковая эканомія першасных энергарэсурсаў у гэтым выпадку дасягаецца за кошт ужывання не традыцыйных парокомпрессионных электрычных машын, а больш надзейных і тэхналагічных абсарбцыйных броміста-літыевых цеплавых помпаў (АБТН), якім для працы патрэбна не электраэнергія, а цяпло (часта гэта можа быць не выкарыстоўваецца непрыдатнае цяпло , якое ў лішку прысутнічае практычна на любым прадпрыемстве). Такое цяпло іншай якая грэе крыніцы актывізуе ўнутраны цыкл АБТН, які дазваляе пераўтвараць наяўны тэмпературны патэнцыял якія сыходзяць газаў, і перадаваць яго больш нагрэтым асяроддзям.
Вынік
Астуджэнне якія сыходзяць газаў катла з ужываннем падобных рашэнняў можа быць досыць глыбокім - да 30 і нават 20 ° С з першапачатковых 120-130 ° С. Атрыманага цяпла цалкам дастаткова, каб падцяпліць ваду для патрэб хімводападрыхтоўкі, падсілкоўвання, гарачага водазабеспячэння і нават цепласеткі.
Эканомія паліва пры гэтым можа дасягаць 5÷10%, а падвышэнне ККД кацельнага агрэгата – 2÷3%.
Такім чынам, укараненне апісанай тэхналогіі дазваляе рашаць адразу некалькі задач. Гэта:
- максімальна поўнае і карыснае выкарыстанне цяпла дымавых газаў (а таксама ўтоенай цеплыні кандэнсацыі вадзяных пар),
- зніжэнне аб'ёму выкідаў NOx і SOx у атмасферу,
- атрыманне дадатковага рэсурсу - вычышчанай вады (якому знойдзецца карыснае прымяненне на любым прадпрыемстве, напрыклад, у якасці падсілкоўвання цепласеткі і іншых вадзяных контураў),
- ліквідацыя дымавой паходні (ён становіцца ледзь адрозным або знікае зусім).
Практыка паказвае, што мэтазгоднасць ужывання падобных рашэнняў у першую чаргу залежыць ад:
- магчымасці карыснай утылізацыі наяўнага цяпла дымавых газаў,
- працягласці выкарыстання атрыманай цеплавой энергіі ў годзе,
- кошту энергарэсурсаў на прадпрыемстве,
- наяўнасці перавышэння гранічна дапушчальнай канцэнтрацыі выкідаў па NOx і SOx (а таксама ад строгасці мясцовага экалагічнага заканадаўства),
- спосабу нейтралізацыі кандэнсату і варыянтаў яго наступнага выкарыстання.
Крыніца: habr.com