Når man leder efter måder at øge effektiviteten af virksomheder i energisektoren såvel som andre industrielle faciliteter, der bruger udstyr, der forbrænder fossile brændstoffer (damp, varmtvandskedler, procesovne osv.), er spørgsmålet om at udnytte potentialet i røggasser. ikke rejst i første omgang.
I mellemtiden, ved at stole på eksisterende beregningsstandarder udviklet for årtier siden og etablerede standarder for udvælgelse af nøglepræstationsindikatorer for sådant udstyr, taber driftsorganisationer penge, kaster dem bogstaveligt talt ned i afløbet, og forværrer samtidig miljøsituationen på globalt plan.
Hvis, ligesom kommandoen "“, du synes, det er forkert at gå glip af muligheden for at tage vare på miljøet og sundheden for indbyggerne i din by med fordele for virksomhedens budget, læs artiklen om, hvordan du gør røggasser til en energiressource.
At studere standarder
Nøgleparameteren, der bestemmer effektiviteten af en kedelenhed, er temperaturen af røggasserne. Den varme, der går tabt med udstødningsgasser, udgør en væsentlig del af alle varmetab (sammen med varmetab fra kemisk og mekanisk underforbrænding af brændstof, tab med fysisk varme fra slagger, samt varmelækage til miljøet på grund af ekstern afkøling). Disse tab har en afgørende indflydelse på kedlens effektivitet, hvilket reducerer dens effektivitet. Vi forstår således, at jo lavere røggastemperaturen er, jo højere er kedlens effektivitet.
Den optimale røggastemperatur for forskellige typer brændstof og driftsparametre for kedlen bestemmes på grundlag af tekniske og økonomiske beregninger på det meget tidlige stadium af dets oprettelse. Samtidig opnås den maksimale nyttige anvendelse af udstødningsgasvarme traditionelt ved at øge størrelsen af konvektive varmeflader samt udviklingen af haleflader - vandøkonomisatorer, regenerative luftvarmere.
Men selv på trods af introduktionen af teknologier og udstyr til den mest komplette varmegenvinding, skal temperaturen på røggasserne ifølge gældende lovgivningsdokumentation ligge i intervallet:
- 120-180 °C for fastbrændselskedler (afhængig af brændstoffets fugtindhold og kedlens driftsparametre),
- 120-160 °C for kedler, der anvender brændselsolie (afhængig af svovlindholdet i den),
- 120-130 °C for naturgaskedler.
De angivne værdier er bestemt under hensyntagen til miljømæssige sikkerhedsfaktorer, men primært baseret på kravene til udstyrets ydeevne og holdbarhed.
Således er minimumstærsklen sat på en sådan måde, at risikoen for kondens i kedlens konvektive del og videre langs kanalen (i aftræk og skorsten) elimineres. Men for at forhindre korrosion er det slet ikke nødvendigt at ofre varme, som frigives til atmosfæren i stedet for at udføre nyttigt arbejde.
Korrosion. Eliminer risici
Vi argumenterer ikke for, at korrosion er et ubehageligt fænomen, der kan bringe den sikre drift af en kedelinstallation i fare og væsentligt forkorte dens tilsigtede levetid.
Når røggasserne afkøles til dugpunktstemperaturen og derunder, kondenserer vanddamp, hvormed NOx, SOx-forbindelser også bliver til en flydende tilstand, som ved reaktion med vand danner syrer, der virker ødelæggende på de indre overflader. af kedlen. Afhængig af typen af brændt brændsel kan syredugpunktstemperaturen variere, samt sammensætningen af de syrer, der udfældes som kondensat. Resultatet er dog det samme - korrosion.
Udstødningsgasserne fra kedler, der kører på naturgas, består hovedsageligt af følgende forbrændingsprodukter: vanddamp (H2O), kuldioxid (CO2), kulilte (CO) og uforbrændte brændbare kulbrinter CnHm (de to sidstnævnte opstår under ufuldstændig forbrænding af brændstof, når forbrændingstilstanden er ikke justeret).
Da atmosfærisk luft indeholder en stor mængde kvælstof, optræder blandt andet nitrogenoxiderne NO og NO2, samlet kaldet NOx, i forbrændingsprodukter, som har en skadelig effekt på miljøet og menneskers sundhed. Når de kombineres med vand, danner nitrogenoxider ætsende salpetersyre.
Når brændselsolie og kul afbrændes, opstår svovloxider kaldet SOx i forbrændingsprodukterne. Deres negative indvirkning på miljøet er også blevet undersøgt bredt og er ikke i tvivl. Det sure kondensat, der dannes ved vekselvirkning med vand, forårsager svovlkorrosion af varmeoverflader.
Traditionelt er røggastemperaturen, som vist ovenfor, valgt på en sådan måde, at udstyret beskyttes mod sur nedbør på kedlens varmeflader. Desuden skal gassernes temperatur sikre kondensering af NOx og SOx uden for gasbanen for at beskytte ikke kun selve kedlen, men også aftrækket med skorstenen mod korrosionsprocesser. Selvfølgelig er der visse standarder, der begrænser de tilladte koncentrationer af emissioner af nitrogen- og svovloxider, men dette udelukker på ingen måde, at disse forbrændingsprodukter ophobes i jordens atmosfære og falder ud i form af sur nedbør på dens overflade. .
Svovlen, der er indeholdt i brændselsolie og kul, samt medbringelsen af uforbrændte partikler af fast brændsel (inklusive aske) pålægger yderligere betingelser for rensning af røggasser. Brugen af gasrensningssystemer øger betydeligt omkostningerne og kompleksiteten af processen med at udnytte varme fra røggasser, hvilket gør sådanne foranstaltninger dårligt attraktive fra et økonomisk synspunkt og ofte praktisk talt ikke rentable.
I nogle tilfælde sætter lokale myndigheder en minimumsrøggastemperatur ved åbningen af stakken for at sikre tilstrækkelig røggasspredning og ingen røggas. Derudover kan nogle virksomheder frivilligt anvende en sådan praksis for at forbedre deres image, da offentligheden ofte tolker tilstedeværelsen af en synlig røgfane som et tegn på miljøforurening, mens fraværet af en røgfane kan ses som et tegn på ren røg. produktion.
Alt dette fører til, at virksomheder under visse vejrforhold kan opvarme røggasser specielt, før de frigives til atmosfæren. Selvom man forstår sammensætningen af udstødningsgasserne fra en kedel, der opererer på naturgas (det er diskuteret i detaljer ovenfor), bliver det indlysende, at den hvide "røg", der kommer fra skorstenen (hvis forbrændingstilstanden er korrekt konfigureret) for det meste er vanddamp dannet som følge af forbrændingsreaktionen af naturgas i kedelfyret.
Kampen mod korrosion kræver brug af materialer, der er modstandsdygtige over for dets negative virkninger (sådanne materialer findes og kan bruges i installationer, der bruger gas, petroleumsprodukter og endda affald som brændstof), samt organisering af indsamling, forarbejdning af sure kondensat og bortskaffelse heraf.
Технология
Indførelsen af et sæt foranstaltninger til at reducere temperaturen af røggasser bag kedlen i en eksisterende virksomhed sikrer en forøgelse af effektiviteten af hele installationen, som inkluderer kedelenheden, ved at bruge først og fremmest selve kedlen (varmen). genereret i det).
Konceptet med sådanne løsninger koger i det væsentlige ned til én ting: en varmeveksler er installeret i sektionen af aftrækket op til skorstenen, som absorberer varmen fra røggasserne med et kølemedium (for eksempel vand). Dette vand kan enten være det endelige kølemiddel, der skal opvarmes, eller et mellemmiddel, der overfører varme gennem ekstra varmevekslerudstyr til et andet kredsløb.
Det skematiske diagram er vist på figuren:
Det resulterende kondensat opsamles direkte i volumenet af den nye varmeveksler, som er lavet af korrosionsbestandige materialer. Dette skyldes det faktum, at dugpunktstemperaturtærsklen for fugt indeholdt i mængden af udstødningsgasser overvindes præcist inde i varmeveksleren. Således anvendes ikke kun røggassernes fysiske varme, men også den latente kondensationsvarme af vanddampen indeholdt i dem. Selve apparatet skal være konstrueret på en sådan måde, at dets design ikke giver overdreven aerodynamisk modstand og som følge heraf forringer kedelenhedens driftsbetingelser.
Udformningen af varmeveksleren kan enten være en konventionel rekuperativ varmeveksler, hvor varmeoverførslen fra gasser til væske sker gennem en skillevæg, eller en kontaktvarmeveksler, hvor røggasserne kommer direkte i kontakt med vand, som sprøjtes vha. dyser i deres flow.
For en rekuperativ varmeveksler kommer løsningen af problemet med surt kondensat ned til at organisere dets opsamling og neutralisering. I tilfælde af en kontaktvarmeveksler anvendes en lidt anderledes tilgang, lidt i lighed med periodisk udrensning af det cirkulerende vandforsyningssystem: efterhånden som surheden af den cirkulerende væske stiger, tages en vis mængde af den ind i lagertanken, hvor det behandles med reagenser med efterfølgende bortskaffelse af vand i drænsystemet, eller ved at lede det ind i det teknologiske kredsløb.
Visse anvendelser af røggasenergi kan være begrænset på grund af forskelle mellem gassernes temperatur og de specifikke temperaturkrav ved den energiforbrugende process indløb. Men selv for sådanne tilsyneladende blindgyde situationer er der udviklet en tilgang, der er afhængig af kvalitativt nye teknologier og udstyr.
For at øge effektiviteten af røggasvarmegenvindingsprocessen bliver innovative løsninger baseret på varmepumper i stigende grad brugt i verdenspraksis som et centralt element i systemet. I visse industrisektorer (f.eks. bioenergi) anvendes sådanne løsninger på størstedelen af de idriftsatte kedler. Yderligere besparelser i primære energiressourcer i dette tilfælde opnås ved ikke at bruge traditionelle elektriske dampkompressionsmaskiner, men af mere pålidelige og teknologisk avancerede absorptionslithiumbromidvarmepumper (ABTH), som kræver varme frem for elektricitet for at fungere (ofte dette kan være ubrugt spildvarme, som er til stede i overflod i næsten enhver virksomhed). Denne varme fra en tredjeparts varmekilde aktiverer den interne ABTH-cyklus, som giver dig mulighed for at omdanne røggassernes tilgængelige temperaturpotentiale og overføre det til mere opvarmede miljøer.
Outcome
Køling af kedelrøggasser ved hjælp af sådanne opløsninger kan være ret dyb - op til 30 og endda 20 °C fra de oprindelige 120-130 °C. Den resulterende varme er ganske nok til at opvarme vand til behovene for kemisk vandbehandling, make-up, varmtvandsforsyning og endda varmenetværket.
I dette tilfælde kan brændstofbesparelser nå 5÷10%, og en stigning i effektiviteten af kedelenheden kan nå 2÷3%.
Således giver implementeringen af den beskrevne teknologi mulighed for at løse flere problemer på én gang. Det her:
- den mest komplette og gavnlige brug af varmen fra røggasser (såvel som den latente kondensationsvarme af vanddamp),
- reduktion af NOx- og SOx-emissioner til atmosfæren,
- opnåelse af en ekstra ressource - renset vand (som med fordel kan bruges i enhver virksomhed, for eksempel som foder til varmenetværk og andre vandkredsløb),
- eliminering af røgfanen (den bliver knap synlig eller forsvinder helt).
Praksis viser, at gennemførligheden af at bruge sådanne løsninger primært afhænger af:
- muligheden for nyttig udnyttelse af den tilgængelige varme fra røggasser,
- varigheden af brugen af den modtagne termiske energi pr. år,
- omkostningerne til energiressourcer i virksomheden,
- tilstedeværelsen af overskridelse af den maksimalt tilladte koncentration af emissioner for NOx og SOx (såvel som sværhedsgraden af lokal miljølovgivning),
- en metode til neutralisering af kondensat og muligheder for videre anvendelse.
Kilde: www.habr.com
