Kada se traže načini za povećanje efikasnosti preduzeća u energetskom sektoru, kao i drugih industrijskih objekata koji koriste opremu koja sagoreva fosilna goriva (para, toplovodni kotlovi, procesne peći i dr.), postavlja se pitanje korišćenja potencijala dimovodnog sistema. gasovi se uopšte ne podižu.
U međuvremenu, oslanjajući se na postojeće standarde proračuna razvijene prije nekoliko desetljeća i uspostavljene standarde za odabir ključnih pokazatelja učinka takve opreme, operativne organizacije gube novac, doslovno ga bacajući u kanalizaciju, istovremeno pogoršavajući ekološku situaciju na globalnoj razini.
Ako, kao naredba "“, smatrate da je pogrešno propustiti priliku da se brinete o životnoj sredini i zdravlju stanovnika svog grada uz beneficije za budžet preduzeća, pročitajte članak o tome kako dimne plinove pretvoriti u energetski resurs.
Standardi studiranja
Ključni parametar koji određuje efikasnost kotlovske jedinice je temperatura dimnih gasova. Toplota izgubljena izduvnim gasovima čini značajan deo svih toplotnih gubitaka (uz gubitke toplote usled hemijskog i mehaničkog sagorevanja goriva, gubitke sa fizičkom toplotom od šljake, kao i ispuštanje toplote u okolinu usled spoljašnjeg hlađenja). Ovi gubici imaju odlučujući uticaj na efikasnost kotla, smanjujući njegovu efikasnost. Dakle, shvatamo da što je niža temperatura dimnih gasova, to je veća efikasnost kotla.
Optimalna temperatura dimnih gasova za različite vrste goriva i radne parametre kotla utvrđuje se na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna u vrlo ranoj fazi njegovog stvaranja. Istovremeno, maksimalno korisna upotreba toplote izduvnih gasova tradicionalno se postiže povećanjem veličine konvektivnih grejnih površina, kao i razvojem repnih površina – ekonomajzera vode, regenerativnih grejača vazduha.
Ali i pored uvođenja tehnologija i opreme za najpotpuniji povrat topline, temperatura dimnih plinova, prema važećoj regulatornoj dokumentaciji, mora biti u rasponu:
- 120-180 °C za kotlove na čvrsto gorivo (ovisno o sadržaju vlage u gorivu i radnim parametrima kotla),
- 120-160 °C za kotlove koji koriste lož ulje (u zavisnosti od sadržaja sumpora u njemu),
- 120-130 °C za kotlove na prirodni plin.
Navedene vrijednosti određuju se uzimajući u obzir faktore sigurnosti okoliša, ali prvenstveno na osnovu zahtjeva za performansama i izdržljivošću opreme.
Dakle, minimalni prag je postavljen na način da se eliminiše opasnost od kondenzacije u konvektivnom dijelu kotla i dalje duž kanala (u dimnjaku i dimnjaku). Međutim, da bi se spriječila korozija, uopće nije potrebno žrtvovati toplinu koja se ispušta u atmosferu umjesto da obavlja koristan rad.
Korozija. Uklonite rizike
Ne tvrdimo da je korozija neugodna pojava koja može ugroziti siguran rad kotlovske instalacije i značajno skratiti njen predviđeni vijek trajanja.
Kada se dimni gasovi ohlade do temperature rosišta i niže, dolazi do kondenzacije vodene pare, uz koju jedinjenja NOx i SOx prelaze u tečno stanje, koja u reakciji sa vodom stvaraju kiseline koje destruktivno deluju na unutrašnje površine kotla. U zavisnosti od vrste sagorelog goriva, temperatura tačke rosišta može varirati, kao i sastav kiselina taloženih kao kondenzat. Rezultat je, međutim, isti - korozija.
Izduvni plinovi kotlova koji rade na prirodni plin se uglavnom sastoje od sljedećih produkata sagorijevanja: vodene pare (H2O), ugljičnog dioksida (CO2), ugljičnog monoksida (CO) i nezapaljivih zapaljivih ugljovodonika CnHm (posljednja dva nastaju prilikom nepotpunog sagorijevanja goriva kada način sagorevanja nije podešen).
Budući da atmosferski zrak sadrži veliku količinu dušika, između ostalog, u produktima sagorijevanja pojavljuju se dušikovi oksidi NO i NO2, zajednički nazvani NOx, koji štetno djeluju na okoliš i zdravlje ljudi. U kombinaciji s vodom, dušikovi oksidi stvaraju korozivnu dušičnu kiselinu.
Kada se sagorevaju lož ulje i ugalj, u produktima sagorevanja pojavljuju se oksidi sumpora koji se nazivaju SOx. Njihov negativan uticaj na životnu sredinu je takođe opširno istražen i nije sporan. Kiseli kondenzat koji nastaje u interakciji s vodom uzrokuje sumpornu koroziju grijaćih površina.
Tradicionalno, temperatura dimnih gasova, kao što je gore prikazano, bira se na način da zaštiti opremu od kiselih taloga na grejnim površinama kotla. Osim toga, temperatura plinova mora osigurati kondenzaciju NOx i SOx izvan gasnog puta kako bi se zaštitio ne samo kotao, već i dimnjaci sa dimnjakom od procesa korozije. Naravno, postoje određeni standardi koji ograničavaju dopuštene koncentracije emisija dušikovih i sumpornih oksida, ali to ni na koji način ne negira činjenicu da se ti produkti sagorijevanja akumuliraju u Zemljinoj atmosferi i ispadaju u obliku kiselih taloga na njenu površinu. .
Sumpor koji se nalazi u loživom ulju i uglju, kao i uvlačenje nesagorelih čestica čvrstog goriva (uključujući pepeo) nameću dodatne uslove za prečišćavanje dimnih gasova. Upotreba sistema za prečišćavanje gasa značajno povećava cenu i složenost procesa iskorišćavanja toplote iz dimnih gasova, čineći takve mere sa ekonomskog stanovišta slabo atraktivnim, a često i praktično neisplativim.
U nekim slučajevima, lokalne vlasti postavljaju minimalnu temperaturu dimnih plinova na ušću dimnjaka kako bi se osigurala adekvatna disperzija dimnih plinova i bez praška. Osim toga, neka preduzeća mogu dobrovoljno usvojiti takve prakse kako bi poboljšala svoj imidž, jer šira javnost često tumači prisustvo vidljivog dimnog oblaka kao znak zagađenja okoliša, dok se odsustvo dimnog oblaka može smatrati znakom čistoće. proizvodnja.
Sve ovo dovodi do toga da preduzeća pod određenim vremenskim uslovima mogu posebno zagrejati dimne gasove pre nego što ih ispuste u atmosferu. Iako, razumijevanjem sastava izduvnih plinova kotla koji radi na prirodni plin (o njemu je detaljno razmotreno gore), postaje očito da je bijeli „dim“ koji dolazi iz dimnjaka (ako je način sagorijevanja ispravno konfiguriran) uglavnom vodena para nastala kao rezultat reakcije sagorevanja prirodnog gasa u kotlovskoj peći.
Borba protiv korozije zahteva upotrebu materijala otpornih na njene negativne efekte (takvi materijali postoje i mogu se koristiti u instalacijama koje kao gorivo koriste gas, naftne derivate, pa čak i otpad), kao i organizaciju prikupljanja, prerade kiselih kiselina. kondenzata i njegovog odlaganja.
tehnologija
Uvođenje skupa mera za smanjenje temperature dimnih gasova iza kotla u postojećem preduzeću obezbeđuje povećanje efikasnosti celokupne instalacije, koja uključuje kotlovsku jedinicu, koristeći pre svega sam kotao (toplina generisan u njemu).
Koncept ovakvih rješenja u suštini se svodi na jedno: u dijelu od dimnjaka do dimnjaka ugrađuje se izmjenjivač topline koji apsorbira toplinu dimnih plinova rashladnim medijem (npr. vodom). Ova voda može biti ili direktno finalno rashladno sredstvo koje treba zagrijati, ili međusredstvo koje prenosi toplinu kroz dodatnu opremu za izmjenu topline u drugi krug.
Šematski dijagram je prikazan na slici:
Nastali kondenzat se sakuplja direktno u zapremini novog izmenjivača toplote, koji je napravljen od materijala otpornih na koroziju. To je zbog činjenice da se prag temperature rosišta za vlagu sadržanu u zapremini izduvnih plinova prevazilazi upravo unutar izmjenjivača topline. Tako se korisno ne koristi samo fizička toplina dimnih plinova, već i latentna toplina kondenzacije vodene pare koja se u njima nalazi. Sam uređaj mora biti projektovan tako da njegov dizajn ne pruža preveliki aerodinamički otpor i, kao rezultat, pogoršava uslove rada kotlovske jedinice.
Dizajn izmjenjivača topline može biti ili konvencionalni rekuperativni izmjenjivač topline, gdje se prijenos topline iz plinova u tekućinu odvija kroz pregradni zid, ili kontaktni izmjenjivač topline, u kojem dimni plinovi direktno dolaze u kontakt s vodom, koju raspršuje mlaznice u njihovom toku.
Za rekuperativni izmjenjivač topline rješavanje problema kiselog kondenzata svodi se na organizaciju njegovog prikupljanja i neutralizacije. U slučaju kontaktnog izmjenjivača topline, koristi se nešto drugačiji pristup, donekle sličan periodičnom pročišćavanju cirkulirajuće vode: kako se kiselost cirkulirajuće tekućine povećava, određena količina se odvodi u spremnik, gdje se tretira se reagensima uz naknadno odlaganje vode u drenažni sistem, odnosno usmjeravanje u tehnološki ciklus.
Određene primjene energije dimnih plinova mogu biti ograničene zbog razlika između temperature plinova i specifičnih temperaturnih zahtjeva na ulazu u proces koji troši energiju. Međutim, čak i za takve naizgled bezizlazne situacije razvijen je pristup koji se oslanja na kvalitativno nove tehnologije i opremu.
U cilju povećanja efikasnosti procesa povrata toplote dimnih gasova, u svetskoj praksi se sve više koriste inovativna rešenja zasnovana na toplotnim pumpama kao ključni element sistema. U određenim industrijskim sektorima (npr. bioenergija) ovakva rješenja se koriste na većini puštenih u rad kotlova. Dodatne uštede u primarnim energetskim resursima u ovom slučaju se postižu korištenjem ne tradicionalnih parnokompresionih električnih mašina, već pouzdanijih i tehnološki naprednijih apsorpcionih litij-bromidnih toplotnih pumpi (ABTH), kojima je za rad potrebna toplina, a ne električna energija (često ovo može biti neiskorišćena otpadna toplota, koja je prisutna u izobilju u skoro svakom preduzeću). Ova toplina iz izvora grijanja treće strane aktivira unutrašnji ABTH ciklus, koji vam omogućava da transformišete raspoloživi temperaturni potencijal dimnih gasova i prenesete ga u zagrejanije sredine.
rezultat
Hlađenje kotlovskih dimnih plinova korištenjem ovakvih rješenja može biti prilično duboko - do 30, pa čak i 20 °C od početnih 120-130 °C. Dobivena toplina sasvim je dovoljna za zagrijavanje vode za potrebe kemijskog tretmana vode, dopunjavanja, opskrbe toplom vodom, pa čak i mreže grijanja.
U ovom slučaju ušteda goriva može doseći 5÷10%, a povećanje efikasnosti kotlovske jedinice može doseći 2÷3%.
Dakle, implementacija opisane tehnologije omogućava rješavanje nekoliko problema odjednom. Ovo:
- najpotpunije i najkorisnije korištenje topline dimnih plinova (kao i latentne topline kondenzacije vodene pare),
- smanjenje emisije NOx i SOx u atmosferu,
- dobivanje dodatnog resursa - pročišćene vode (koja se može korisno koristiti u bilo kojem poduzeću, na primjer, kao napajanje za mreže grijanja i druge vodene krugove),
- eliminacija dima (postaje jedva vidljiv ili potpuno nestaje).
Praksa pokazuje da izvodljivost korištenja ovakvih rješenja prvenstveno ovisi o:
- mogućnost korisnog iskorištavanja raspoložive topline iz dimnih plinova,
- trajanje korišćenja primljene toplotne energije godišnje,
- trošak energetskih resursa u preduzeću,
- prisutnost prekoračenja maksimalno dozvoljene koncentracije emisije NOx i SOx (kao i ozbiljnost lokalnog zakonodavstva o zaštiti okoliša),
- metoda za neutralizaciju kondenzata i mogućnosti njegove dalje upotrebe.
izvor: www.habr.com