Energeetika sektori ettevõtete ja teiste tööstuslike rajatiste efektiivsuse tõstmise viiside otsimisel, kus kasutatakse fossiilkütust põletavaid seadmeid (aurukatlad, veekatlasi, tehnilised ahjud jne), tõstatub suitsugaaside potentsiaali kasutamise küsimus mitte esimeses järjestuses.
Samas, tuginedes olemasolevatele kalkulatsiooninormidele, mis on välja töötatud kümneid aastaid tagasi, ja kujunenud töö põhinäitajate valimise standarditele, kaotavad tegevusorganisatsioonid raha, lastes selle otse torust välja, halvendades samal ajal keskkonna olukorda globaalses mastaabis.
Kui, nagu meeskond "", arvate, et on vale jätta kasutamata võimalus hoolitseda keskkonna ja teie linnaelanike tervise eest, saavutades samas ettevõtte eelarvele kasu, lugege artiklit selle kohta, kuidas muuta suitsugaasid energiatooteks.
Uurime standardeid
Peamine parameeter, mis määrab katlamooduli efektiivsuse, on väljuvate gaaside temperatuur. Soojus, mis kaob väljuvate gaaside kaudu, moodustab märkimisväärse osa kõigist soojuskadudest (koos kütuse keemilise ja mehhaanilise mittetäieliku põlemisega seotud kadudega, šlaki füüsiliste soojuskadudega ning keskkonda lekkiva soojusega välise jahutuse tõttu). Need kaod mõjutavad oluliselt katla töö majanduslikkust, vähendades selle efektiivsust. Seega mõistame, et mida madalam on suitsugaaside temperatuur, seda kõrgem on katla efektiivsus.
Erinevate kütuste ja katla tööparameetrite jaoks määratakse ideaalne väljuvate gaaside temperatuur tehniliste ja majanduslike arvutuste põhjal juba katla loomise varases etapis. Samal ajal saavutatakse väljuvate gaaside sooja kasuliku kasutamise maksimaalne efektiivsus traditsiooniliselt kuumutamise konvektiivpindade suurendamise ja tagapindade arendamisega – veeküttesüsteemide ja regeneratiivsete õhku soojendavate süsteemide abil.
Kuid vaatamata tehnoloogia ja seadmete kasutuselevõtule maksimaalse soojuse ära kasutamise tagamiseks, peab väljuvate gaaside temperatuur vastama kehtivatele normatiivsetele nõuetele ja olema vahemikus:
- 120-180 °C kõvade kütuste katelde puhul (sõltuvalt kütuse niiskusesisaldusest ja katla tööparameetritest),
- 120-160 °C diiselkatelde puhul (sõltuvalt väävli sisalduse tasemest),
- 120-130 °C maagaasi katelde puhul.
Need väärtused on määratletud ökoloogilise ohuteguri arvestamisega, kuid eelkõige, lähtuvalt seadmete töökindluse ja pikaealisuse nõuetest.
Seega on minimaalne piir seatud nii, et välistada kondensaadi tekkimise risk konvektsiooniosas ja edasi kanalites (gaasijuhikutes ja korstnas). Kuid korrosiooni ennetamiseks ei ole sugugi vajalik ohverdada soojust, mis juhitakse atmosfääri, selle asemel, et seda kasulikult kasutada.
Korrosioon. Välistame riskid
Ei vaidle, korrosioon on ebameeldiv nähtus, mis võib ohustada katlamaja ohutut tööd ja oluliselt lühendada selle kavandatud kasutusiga.
Kui suitsugaasid jahenevad roséepunkti temperatuurini või madalamale, toimub veepaaride kondenseerumine, koos millega muutuvad vedelikuks ka NOx, SOx ühendid, mis reageerides veega moodustavad happeid, mis kahjustavad katla sisepindu. Sõltuvalt põletatava kütuse tüübist võib happe roosipunkti temperatuur ja happesuse koostis erineda. Tulemuseks on siiski korrosioon.
Loobuvad gaasid maagaasil töötavatest katlatest koosnevad peamiselt järgmistest põlemisproduktidest: veepaaridest (H2O), süsihappegaasist (CO2), vingugaasist (CO) ja põletamata orgaanilistest süsivesinikest CnHm (kaks viimast ilmuvad kütuse mittetäielikul põlemisel, kui põlemisseade pole reguleeritud).
Kuna atmosfäre õhus on palju lämmastikku, tekivad põletustootes lämmastikkuoksiidid NO ja NO2, üldiselt tuntud kui NOx, mis kahjulikult mõjutavad keskkonda ja inimeste tervist. Koos veega moodustavad lämmastikkuoksiidid korrosioonivastase lämmastikhappe.
Kütuse ja kivisöe põletamisel tekivad põletustootes väävlioksiidid, tuntud kui SOx. Nende negatiivne mõju keskkonnale on samuti põhjalikult uuritud ja ei tekita kahtlusi. Veega kokku puutudes moodustav hapu kondensaat põhjustab väävli korrosiooni kuumade pindade puhul.
Traditsiooniliselt valitakse heitgaaside temperatuur, nagu eespool näidatud, nõnda, et kaitsta seadmeid happe sadestumise eest katla kuumade pindadele. Lisaks peab gaaside temperatuur tagama NOx ja SOx kondenseerumise gaasiteelt, et kaitsta mitte ainult katlat, vaid ka suitsugaase ja korstnaid korrosiooniprotsesside eest. Loomulikult on olemas teatud normid, mis piiravad lubatud lämmastikoksiidide ja vääveloksiidide heitmete kontsentratsioone, kuid see ei vähenda mingil juhul tõsiasja, et need põlemisproduktid kogunevad Maa atmosfääri ja sadenevad hapete sademetena tema pinnale.
Kütuste, sealhulgas nafta ja kivisöe, sisalduv väävel ning mittepõlenud tahke kütuse osakeste (sh tuhk) kadu toovad kaasa lisatingimusi suitsugaaside puhastamiseks. Gaasipesesüsteemide kasutamine suurendab oluliselt protsessi maksumust ja keerukust, muutes sellised meetmed majanduslikult vähem atraktiivseks ning tihti praktiliselt tasuvaks.
Mõnel juhul määravad kohalikud ametiasutused vähim lubatud temperatuur väljalaske gaaside toru suus, et tagada piisav gaaside hajutamine ja suitsu vihu puudumine. Lisaks võivad mõned ettevõtted vabatahtlikult rakendada sarnast praktikat oma kuvandi parandamiseks, kuna avalikkus tõlgendab nähtava suitsu vihu sageli keskkonna reostuse märgina, samas kui puudumine vahu puhul võib olla märk puhtast tootmisest.
Kõik see toob kaasa, et teatud ilmastikuolude korral võivad ettevõtted spetsiaalselt soojendada väljalaske gaase enne nende atmosfääri heitmist. Kuigi mõistes gaaside koostist gaasi peal töötava katla puhul (kui see on põhjalikult analüüsitud), on selge, et valge „suits“, mis tuleb torust (õige põletusrežiimi seadistamise korral), on peamiselt veepaarid, mis tekivad maagaasi põlemise reaktsiooni käigus katla põletusahjus.
Korrosiooniga võitlemine nõuab materjalide kasutamist, mis taluvad selle negatiivset mõju (sellised materjalid on olemas ja neid saab kasutada gaasi, naftasaaduste ning isegi jäätmete kütusena töötavates seadmetes), samuti hapu kondensaadi kogumise, töötlemise ja utiliseerimise korraldamist.
Tehnoloogia
Kohapeal rakendatavate meetmete kompleks, et vähendada suitsugaaside temperatuuri katla taga olemasoleval ettevõttel, tagab kogu seadme efektiivsuse kasvu, mille koostisosadeks on katla agregaat, kasutades peamiselt katelt (temas toodetud soojust).
Selliste lahenduste idee on põhimõtteliselt jõuda ühisele arusaamale: suitsu- ja gaasiteed kuni suitsutoruni paigaldatakse soojusvaheti, mis võtab suitsugaaside soojust külma keskkonna (näiteks vee) abil. See vesi võib olla nii otsene lõpp-soojusvaheti, mida tuleb soojendada, kui ka vaheaine, mis edastab soojust täiendava soojusvahetusseadme kaudu teise ahelasse.
Põhimõtteline skeem on esitatud joonisel:
Kondensaadi kogumine toimub otse uue soojusvaheti mahus, mis on valmistatud korrosioonikindlatest materjalidest. See on tingitud sellest, et niiskuse kastepunkti temperatuur, mis on sisalduv väljuvates gaasides, ületatakse just soojusvaheti sees. Nii et on kasulikult kasutatud mitte ainult suitsugaaside füüsilist soojust, vaid ka varjatud kondenseerumise sagedust sisalduvatest veepaaridest. Seade ise peab olema projekteeritud nii, et selle konstruktsioon ei tekitaks ülemäärast aerodünaamilist vastupanu ning seetõttu halveneks katlaagregaadi töötingimused.
Soojusevaheti konstruktsioon võib olla kas tavaline rekupereeriv soojusvaheti, kus soojuse ülekandumine gaasidest vedelikku toimub eraldusseina kaudu, või kontaktsoojusvaheti, milles suitsugaasid puutuvad otse kokku veega, mida pihustatakse pihustite kaudu nende voolus.
Rekuperatiivse soojusvaheti puhul piirdub hapniku kondensaadi küsimuse lahendamine selle kogumise ja neutraliseerimise korraldamisega. Kontaktsoojusvaheti puhul rakendatakse aga märksa erinevat lähenemist, mis sarnaneb ringveevarustussüsteemi perioodilise puhumisega: kui ringluses oleva vedeliku happesus suureneb, eraldatakse osa sellest kogumispaaki, kus toimub ravimite töötlemine ning edasine vee utiliseerimine drenaažikanalisatsiooni või suunamine tehnoloogilisse tsüklisse.
Teatud suitsugaaside energia rakendamine võib olla piiratud gaaside temperatuuri ja energiat kasutava protsessi sisenemise etapi kindlate temperatuurivajaduste erinevuse tõttu. Küll aga on ka sellistele, näiliselt ummikseisus olevatele olukordadele, välja töötatud lähenemine, mis põhineb täiesti uutel tehnoloogiatel ja seadmetel.
Soojusgaaside kõrvaldamise protsessi efektiivsuse tõstmiseks rakendatakse globaalses praktikas üha enam innovaatilisi lahendusi soojuspumpade alusel, mis on võtmetähtsusega süsteemide osad. Teatud tööstussektorites (nt bioenergeetikas) rakendatakse neid lahendusi enamikus kasutusele võetavates kateltes. Sellisel juhul saavutatakse täiendav esmaste energiatoodete kokkuhoid mitte traditsiooniliste aurukompressiooniliste elektrimasinate, vaid usaldusväärsemate ja tehnoloogilisemate adsorptsioonibroomliitiumsoojuspumpade (ABT) kasutamisega, mis vajavad töötamiseks mitte elektrit, vaid soojust (see võib sageli olla kasutamata jäänud jääksoojus, mida on praktiliselt igas ettevõttes rohkesti). Selline välistest soojusallikatest saadud soojust aktiveerib ABT sisemise tsükli, mis võimaldab muuta ära voolavaid gaase painutava temperatuuri potentsiaali ja edastada seda kõrgematemperatuursetesse keskkondadesse.
Tulemus
Katla väljavõetud gaaside jahutamine selliste lahenduste kasutamisega võib olla piisavalt sügav – kuni 30 ja isegi 20 °C algsetelt 120–130 °C. Saadud soojust on küllaldane, et soojendada vett keemilise vee ettevalmistamise, täiendamise, kuuma veega varustamise ja isegi soojusvõrgu vajaduste jaoks.
Kütuse kokkuhoid võib ulatuda 5–10% ning katla efektiivsuse tõus 2–3%.
Seega, selle tehnoloogia rakendamine võimaldab lahendada mitmeid ülesandeid. Need on:
- maksimaalselt täielik ja kasulik soojuse kasutamine suitsugaasidest (kaasa arvatud peidetud soojustuse kondenseerumise vetest),
- NOx ja SOx emissioonide vähendamine atmosfääri,
- lisaressuursi – puhastatud vee saamine (millel on igas ettevõttes kasulik kasutus, näiteks soojusvõrgu ja muude veeringide täiendamiseks),
- suitsupilve kõrvaldamine (see muutub vaevu nähtavaks või kaob täielikult).
Praktika näitab, et selliste lahenduste kasutamise otstarbekus sõltub eelkõige:
- olemasoleva suitsugaaside sooja kasulikust utiliseerimisest,
- saastevabade soojusenergia kasutamise kestusest aastas,
- energiaressursside maksumusest ettevõttes,
- ülemäärase lubatud kontsentratsiooni ületamisest NOx ja SOx heitkogustes (ning kohaliku keskkonnaseadusandluse rangusest),
- kondensaadi neutraliseerimise meetodist ja võimalustest selle edasiseks kasutamiseks.
Allikas: habr.com
