Otsides võimalusi energiasektori ettevõtete, aga ka muude fossiilkütuseid põletavaid seadmeid (auru-, kuumaveekatlad, protsessiahjud jne) kasutavate tööstusrajatiste efektiivsuse tõstmiseks, tuleb tõstatada lõõride potentsiaali ärakasutamine. gaase ei tõsteta esiteks.
Samal ajal, tuginedes aastakümneid tagasi välja töötatud olemasolevatele arvutusstandarditele ja selliste seadmete peamiste toimivusnäitajate valimiseks kehtestatud standarditele, kaotavad tegutsevad organisatsioonid raha, visates need sõna otseses mõttes kanalisatsiooni, halvendades samal ajal keskkonnaseisundit globaalses mastaabis.
Kui nagu käsk "“, arvate, et on vale jätta kasutamata võimalus hoolitseda oma linna keskkonna ja elanike tervise eest ettevõtte eelarve kasuks, lugege artiklit, kuidas muuta suitsugaasid energiaressursiks.
Õppimise standardid
Peamine parameeter, mis määrab katlaüksuse efektiivsuse, on suitsugaaside temperatuur. Heitgaasidega kaotsiläinud soojus moodustab olulise osa kõigist soojuskadudest (koos kütuse keemilise ja mehaanilise alapõletamise soojuskadudega, räbu füüsilise soojuse kadudega, samuti välise jahutuse tõttu keskkonda lekkiva soojusega). Need kaod mõjutavad otsustavalt katla efektiivsust, vähendades selle efektiivsust. Seega saame aru, et mida madalam on suitsugaaside temperatuur, seda suurem on katla kasutegur.
Suitsugaaside optimaalne temperatuur erinevatele kütuseliikidele ja katla tööparameetritele määratakse tehniliste ja majanduslike arvutuste põhjal selle loomise väga varajases staadiumis. Samal ajal saavutatakse heitgaaside soojuse maksimaalne kasulik kasutamine traditsiooniliselt konvektiivsete küttepindade mõõtmete suurendamise, samuti sabapindade - vee säästjate, regeneratiivsete õhusoojendite - arendamisega.
Kuid isegi vaatamata tehnoloogiate ja seadmete kasutuselevõtule kõige täielikuma soojuse taaskasutamiseks, peab suitsugaaside temperatuur vastavalt kehtivale regulatiivsele dokumentatsioonile olema vahemikus:
- 120-180 °C tahke kütusekatelde puhul (olenevalt kütuse niiskusesisaldusest ja katla tööparameetritest),
- 120–160 °C kütteõli kasutavate katelde puhul (olenevalt väävlisisaldusest selles),
- 120-130 °C maagaasikateldel.
Näidatud väärtused määratakse keskkonnaohutusfaktoreid arvesse võttes, kuid eelkõige seadmete jõudluse ja vastupidavuse nõuetest lähtuvalt.
Seega on minimaalne lävi seatud selliselt, et oleks välistatud kondenseerumisoht katla konvektiivses osas ja edasi mööda kanalit (lõõrides ja korstnas). Korrosiooni vältimiseks pole aga üldse vaja ohverdada soojust, mis kasuliku töö tegemise asemel atmosfääri paiskub.
Korrosioon. Kõrvaldada riskid
Me ei vaidle vastu sellele, et korrosioon on ebameeldiv nähtus, mis võib ohustada katlapaigaldise ohutut tööd ja lühendada oluliselt selle ettenähtud kasutusiga.
Suitsugaaside jahutamisel kastepunkti temperatuurini ja alla selle kondenseerub veeaur, millega koos lähevad vedelasse olekusse ka NOx, SOx ühendid, mis veega reageerides moodustavad sisepindadele hävitavalt mõjuvaid happeid. boilerist. Olenevalt põletatud kütuse liigist võib varieeruda happe kastepunkti temperatuur, samuti kondensaadina sadestunud hapete koostis. Tulemus on aga sama – korrosioon.
Maagaasil töötavate katelde heitgaasid koosnevad peamiselt järgmistest põlemissaadustest: veeaur (H2O), süsinikdioksiid (CO2), süsinikmonooksiid (CO) ja põlemata süttivad süsivesinikud CnHm (viimased kaks tekivad kütuse mittetäieliku põlemise ajal, kui põlemisrežiimi ei reguleerita).
Kuna õhuõhk sisaldab muuhulgas suures koguses lämmastikku, tekivad põlemissaadustesse lämmastikoksiidid NO ja NO2, koondnimetusega NOx, millel on kahjulik mõju keskkonnale ja inimeste tervisele. Veega kombineerimisel moodustavad lämmastikoksiidid söövitava lämmastikhappe.
Kütteõli ja kivisöe põletamisel tekivad põlemissaadustesse vääveloksiidid, mida nimetatakse SOx-ks. Nende negatiivset mõju keskkonnale on samuti laialdaselt uuritud ja selles pole kahtlust. Veega suhtlemisel tekkiv happeline kondensaat põhjustab küttepindade väävlikorrosiooni.
Traditsiooniliselt valitakse suitsugaaside temperatuur, nagu ülal näidatud, nii, et see kaitseb seadmeid happeliste sademete eest katla küttepindadel. Veelgi enam, gaaside temperatuur peab tagama NOx ja SOx kondenseerumise väljaspool gaasiteed, et kaitsta mitte ainult boilerit ennast, vaid ka korstnaga lõõre korrosiooniprotsesside eest. Loomulikult on olemas teatud standardid, mis piiravad lämmastik- ja vääveloksiidide heitkoguste lubatud kontsentratsioone, kuid see ei muuda mingil moel olematuks asjaolu, et need põlemissaadused kogunevad Maa atmosfääri ja langevad happeliste sademete kujul selle pinnale. .
Kütteõlis ja kivisöes sisalduv väävel ning tahke kütuse põlemata osakeste (sh tuha) kaasahaaramine seavad suitsugaaside puhastamisele lisatingimused. Gaasipuhastussüsteemide kasutamine suurendab oluliselt suitsugaaside soojuse kasutamise kulusid ja keerukust, muutes sellised meetmed majanduslikust seisukohast vähe atraktiivseks ja sageli praktiliselt tulutuks.
Mõnel juhul määravad kohalikud omavalitsused suitsugaaside minimaalse temperatuuri korstna suudmes, et tagada suitsugaaside piisav hajumine ja suitsuvoo puudumine. Lisaks võivad mõned ettevõtted oma maine parandamiseks selliseid tavasid vabatahtlikult kasutusele võtta, kuna avalikkus tõlgendab nähtava suitsusaba olemasolu sageli keskkonnareostuse märgina, samas kui suitsusaba puudumist võib pidada puhtuse märgiks. tootmine.
Kõik see toob kaasa asjaolu, et teatud ilmastikutingimuste korral saavad ettevõtted suitsugaase enne nende atmosfääri laskmist spetsiaalselt soojendada. Kuigi maagaasil töötava katla heitgaaside koostist mõistes (sellest on üksikasjalikult juttu eespool), saab selgeks, et korstnast tulev valge "suits" (kui põlemisrežiim on õigesti seadistatud) on enamasti maagaasi põlemisreaktsiooni tulemusena katla ahjus tekkinud veeaur.
Korrosioonivastane võitlus nõuab materjalide kasutamist, mis on vastupidavad selle negatiivsetele mõjudele (sellised materjalid on olemas ja neid saab kasutada käitistes, mis kasutavad kütusena gaasi, naftasaadusi ja isegi jäätmeid), samuti happelise kogumise ja töötlemise korraldamist. kondensaat ja selle kõrvaldamine.
Технология
Meetmete komplekti kasutuselevõtt suitsugaaside temperatuuri vähendamiseks katla taga olemasolevas ettevõttes tagab kogu paigaldise, mis hõlmab ka katlaplokki, efektiivsuse tõusu, kasutades ennekõike katelt ennast (soojust selles genereeritud).
Selliste lahenduste kontseptsioon taandub sisuliselt ühele: lõõri lõõri kuni korstnani paigaldatakse soojusvaheti, mis neelab jahutusvahendiga (näiteks veega) suitsugaaside soojuse. See vesi võib olla kas otse lõplik jahutusvedelik, mida tuleb soojendada, või vaheaine, mis kannab soojust läbi täiendavate soojusvahetusseadmete teise ahelasse.
Skemaatiline diagramm on näidatud joonisel:
Saadud kondensaat kogutakse otse uude soojusvahetisse, mis on valmistatud korrosioonikindlatest materjalidest. See on tingitud asjaolust, et heitgaaside mahus sisalduva niiskuse kastepunkti temperatuurilävi ületatakse täpselt soojusvaheti sees. Seega ei kasutata kasulikult mitte ainult suitsugaaside füüsikalist soojust, vaid ka neis sisalduva veeauru varjatud kondenseerumissoojust. Seade ise peab olema konstrueeritud nii, et selle konstruktsioon ei tekitaks liigset aerodünaamilist takistust ja selle tulemusena ei halvendaks katlaüksuse töötingimusi.
Soojusvaheti konstruktsiooniks võib olla kas tavaline rekuperatiivne soojusvaheti, kus soojusülekanne gaasidelt vedelikule toimub vaheseina kaudu või kontaktsoojusvaheti, milles suitsugaasid puutuvad vahetult kokku veega, mida pihustatakse düüsid oma voolus.
Rekuperatiivse soojusvaheti puhul taandub happekondensaadi probleemi lahendamine selle kogumise ja neutraliseerimise korraldamisele. Kontaktsoojusvaheti puhul kasutatakse veidi teistsugust lähenemist, mis on mõneti sarnane tsirkuleeriva veevarustussüsteemi perioodilise läbipuhastusega: tsirkuleeriva vedeliku happesuse suurenedes viiakse teatud kogus seda akumulatsioonipaaki, kus seda töödeldakse reagentidega, millele järgneb vee ärajuhtimine drenaažisüsteemi või suunates selle tehnoloogilisesse tsüklisse.
Teatud suitsugaasienergia rakendused võivad olla piiratud gaaside temperatuuri erinevuste ja energiat tarbiva protsessi sisselaskeava spetsiifiliste temperatuurinõuete vahel. Kuid isegi selliste näiliselt ummikseisude jaoks on välja töötatud lähenemisviis, mis tugineb kvalitatiivselt uutele tehnoloogiatele ja seadmetele.
Suitsugaaside soojustagastusprotsessi efektiivsuse tõstmiseks on maailma praktikas süsteemi võtmeelemendina üha enam kasutusel soojuspumpadel põhinevad uuenduslikud lahendused. Teatud tööstussektorites (nt bioenergia) kasutatakse selliseid lahendusi enamiku kasutusele võetud katelde puhul. Täiendav primaarenergia ressursside kokkuhoid saavutatakse sel juhul mitte traditsiooniliste aurukompressiooniga elektrimasinate, vaid töökindlamate ja tehnoloogiliselt arenenumate liitiumbromiid-absorptsioonsoojuspumpade (ABTH) kasutamisega, mis vajavad töötamiseks pigem soojust kui elektrit (sageli võib olla kasutamata heitsoojus, mida leidub ohtralt peaaegu igas ettevõttes). See kolmanda osapoole kütteallikast pärinev soojus aktiveerib sisemise ABTH tsükli, mis võimaldab teil muuta suitsugaaside olemasolevat temperatuuripotentsiaali ja viia see üle soojemasse keskkonda.
Tulemus
Katla suitsugaaside jahutamine selliste lahenduste abil võib olla üsna sügav - kuni 30 ja isegi 20 °C esialgsest 120-130 °C-st. Saadud soojusest piisab vee soojendamiseks keemilise veetöötluse, meigi, sooja veevarustuse ja isegi küttevõrgu vajadusteks.
Sel juhul võib kütusesääst ulatuda 5÷10%ni ja katlaüksuse kasuteguri kasv ulatuda 2÷3%ni.
Seega võimaldab kirjeldatud tehnoloogia rakendamine lahendada mitu probleemi korraga. See:
- suitsugaaside soojuse (nagu ka veeauru kondenseerumise latentse soojuse) kõige täielikum ja kasulikum kasutamine,
- NOx ja SOx heitkoguste vähendamine atmosfääri,
- täiendava ressursi hankimine - puhastatud vesi (mida saab kasulikult kasutada igas ettevõttes, näiteks küttevõrkude ja muude veekontuuride söödana),
- suitsusamba kõrvaldamine (see muutub vaevu nähtavaks või kaob täielikult).
Praktika näitab, et selliste lahenduste kasutamise otstarbekus sõltub peamiselt:
- suitsugaasidest saadava soojuse kasuliku kasutamise võimalus,
- saadud soojusenergia kasutamise kestus aastas,
- energiaressursside maksumus ettevõttes,
- NOx ja SOx heitkoguste maksimaalse lubatud kontsentratsiooni ületamine (samuti kohalike keskkonnaalaste õigusaktide raskusaste),
- meetod kondensaadi neutraliseerimiseks ja selle edasise kasutamise võimalused.
Allikas: www.habr.com