هنگامی که به دنبال راه هایی برای افزایش کارایی شرکت ها در بخش انرژی و همچنین سایر تاسیسات صنعتی که از تجهیزات سوزاننده سوخت های فسیلی (بخار، دیگ های آب گرم، کوره های فرآیند و غیره) استفاده می کنند، موضوع استفاده از پتانسیل دودکش ها مطرح می شود. گازها در وهله اول افزایش نمی یابد.
در همین حال، با تکیه بر استانداردهای محاسباتی موجود که دهه‌ها پیش توسعه یافته و استانداردهای تعیین شده برای انتخاب شاخص‌های عملکرد کلیدی چنین تجهیزاتی ایجاد شده است، سازمان‌های عامل ضرر می‌کنند، به معنای واقعی کلمه آنها را به پایین می‌اندازند و به طور همزمان وضعیت زیست‌محیطی را در مقیاس جهانی بدتر می‌کنند.
اگر مانند دستور ""، شما فکر می کنید اشتباه است که فرصت مراقبت از محیط زیست و سلامت ساکنان شهر خود را با مزایایی برای بودجه شرکت از دست بدهید، مقاله نحوه تبدیل گازهای دودکش را به منبع انرژی بخوانید.
مطالعه استانداردها
پارامتر کلیدی که کارایی یک واحد دیگ بخار را تعیین می کند، دمای گازهای دودکش است. گرمای از دست رفته با گازهای خروجی بخش قابل توجهی از تمام تلفات حرارتی را تشکیل می دهد (همراه با تلفات حرارتی ناشی از سوختن شیمیایی و مکانیکی سوخت، تلفات گرمای فیزیکی ناشی از سرباره ها و همچنین نشت گرما به محیط به دلیل خنک شدن خارجی). این تلفات تأثیر تعیین کننده ای بر راندمان دیگ دارد و باعث کاهش راندمان آن می شود. بنابراین، ما درک می کنیم که هر چه دمای گاز دودکش کمتر باشد، راندمان دیگ بخار بالاتر است.
دمای بهینه گاز دودکش برای انواع مختلف سوخت و پارامترهای عملکرد دیگ بر اساس محاسبات فنی و اقتصادی در مراحل اولیه ایجاد آن تعیین می شود. در عین حال، حداکثر استفاده مفید از گرمای گاز خروجی به طور سنتی با افزایش اندازه سطوح گرمایش همرفتی و همچنین توسعه سطوح دم - صرفه جویی در آب، بخاری های هوا احیا کننده به دست می آید.
اما حتی با وجود معرفی فن آوری ها و تجهیزات برای کامل ترین بازیابی گرما، دمای گازهای دودکش، طبق اسناد نظارتی فعلی، باید در محدوده:
- 120-180 درجه سانتیگراد برای دیگ های سوخت جامد (بسته به رطوبت سوخت و پارامترهای عملیاتی دیگ بخار)
- 120-160 درجه سانتیگراد برای دیگهای با استفاده از نفت کوره (بسته به محتوای گوگرد موجود در آن)
- 120-130 درجه سانتی گراد برای دیگ های گاز طبیعی.
مقادیر مشخص شده با در نظر گرفتن عوامل ایمنی محیطی تعیین می شود، اما در درجه اول بر اساس الزامات عملکرد و دوام تجهیزات است.
بنابراین، حداقل آستانه به گونه ای تنظیم می شود که خطر تراکم در قسمت همرفتی دیگ و بیشتر در امتداد مجرا (در دودکش ها و دودکش) از بین برود. با این حال، برای جلوگیری از خوردگی، به هیچ وجه لازم نیست که گرما را قربانی کنیم، که به جای انجام کار مفید در جو منتشر می شود.
خوردگی. خطرات را از بین ببرید
ما استدلال نمی کنیم که خوردگی یک پدیده ناخوشایند است که می تواند عملکرد ایمن نصب دیگ را به خطر بیندازد و عمر مفید مورد نظر آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
هنگامی که گازهای دودکش تا دمای نقطه شبنم و پایین تر خنک می شوند، تراکم بخار آب رخ می دهد که همراه با آن ترکیبات NOx و SOx به حالت مایع تبدیل می شوند که در هنگام واکنش با آب، اسیدهایی را تشکیل می دهند که اثر مخربی بر داخلی دارند. سطوح دیگ بخار بسته به نوع سوخت سوزانده شده، دمای نقطه شبنم اسیدی و همچنین ترکیب اسیدهایی که به صورت میعانات رسوب می کنند ممکن است متفاوت باشد. نتیجه، با این حال، یکسان است - خوردگی.
گازهای خروجی بویلرهایی که با گاز طبیعی کار می کنند عمدتاً از محصولات احتراق زیر تشکیل می شوند: بخار آب (H2O)، دی اکسید کربن (CO2)، مونوکسید کربن (CO) و هیدروکربن های قابل اشتعال نسوخته CnHm (دو مورد آخر در هنگام احتراق ناقص سوخت ظاهر می شوند. حالت احتراق تنظیم نشده است).
از آنجایی که هوای اتمسفر حاوی مقدار زیادی نیتروژن است، از جمله، اکسیدهای نیتروژن NO و NO2 که مجموعاً NOx نامیده می شوند، در محصولات احتراق ظاهر می شوند که اثرات مضری بر محیط زیست و سلامت انسان دارند. هنگامی که اکسیدهای نیتروژن با آب ترکیب می شوند، اسید نیتریک خورنده را تشکیل می دهند.
هنگامی که نفت کوره و زغال سنگ می سوزند، اکسیدهای گوگرد به نام SOx در محصولات احتراق ظاهر می شوند. تأثیر منفی آنها بر محیط زیست نیز به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته است و شکی نیست. میعانات اسیدی تشکیل شده هنگام برهمکنش با آب باعث خوردگی گوگردی سطوح گرمایشی می شود.
به طور سنتی، دمای گاز دودکش، همانطور که در بالا نشان داده شده است، به گونه ای انتخاب می شود که از تجهیزات در برابر بارش اسیدی روی سطوح گرمایش دیگ محافظت می کند. علاوه بر این، دمای گازها باید تراکم NOx و SOx را در خارج از مسیر گاز تضمین کند تا نه تنها خود دیگ، بلکه دودکش های دودکش را نیز از فرآیندهای خوردگی محافظت کند. البته استانداردهای خاصی وجود دارد که غلظت مجاز انتشار اکسیدهای نیتروژن و گوگرد را محدود می کند، اما این به هیچ وجه نافی این واقعیت نیست که این فرآورده های احتراق در جو زمین انباشته شده و به شکل رسوب اسیدی در سطح آن می ریزند. .
گوگرد موجود در نفت کوره و زغال سنگ، و همچنین حباب ذرات نسوخته سوخت جامد (از جمله خاکستر) شرایط اضافی را برای تصفیه گازهای دودکش تحمیل می کند. استفاده از سیستم های تصفیه گاز به طور قابل توجهی هزینه و پیچیدگی فرآیند استفاده از گرما از گازهای دودکش را افزایش می دهد و چنین اقداماتی را از نظر اقتصادی جذاب نمی کند و اغلب عملاً سودآور نیست.
در برخی موارد، مقامات محلی حداقل دمای گاز دودکش را در دهانه پشته تعیین می کنند تا از پراکندگی کافی گاز دودکش و عدم وجود ستون اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، برخی از کسب و کارها ممکن است به طور داوطلبانه چنین شیوه هایی را برای بهبود تصویر خود اتخاذ کنند، زیرا عموم مردم اغلب وجود یک ستون دود قابل مشاهده را به عنوان نشانه ای از آلودگی محیط زیست تفسیر می کنند، در حالی که عدم وجود دود ممکن است به عنوان نشانه ای از تمیز بودن تلقی شود. تولید
همه اینها به این واقعیت منجر می شود که در شرایط آب و هوایی خاص، شرکت ها می توانند گازهای دودکش را قبل از رها کردن آنها در جو به ویژه گرم کنند. اگرچه با درک ترکیب گازهای خروجی یک دیگ بخار که بر روی گاز طبیعی کار می کند (در بالا به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است)، مشخص می شود که "دود" سفیدی که از دودکش می آید (اگر حالت احتراق به درستی پیکربندی شده باشد) بیشتر است. بخار آب در نتیجه واکنش احتراق گاز طبیعی در کوره دیگ ایجاد می شود.
مبارزه با خوردگی مستلزم استفاده از مواد مقاوم در برابر اثرات منفی آن است (این گونه مواد وجود دارند و می توانند در تاسیساتی که از گاز، فرآورده های نفتی و حتی زباله به عنوان سوخت استفاده می کنند) و همچنین سازماندهی جمع آوری، پردازش مواد اسیدی استفاده شود. میعانات و دفع آن
Технология
معرفی مجموعه ای از اقدامات برای کاهش دمای گازهای دودکش در پشت دیگ بخار در یک شرکت موجود، افزایش راندمان کل نصب را تضمین می کند که شامل واحد دیگ بخار می شود، اول از همه از خود دیگ (گرما). تولید شده در آن).
مفهوم چنین راه حل هایی اساساً به یک چیز خلاصه می شود: یک مبدل حرارتی در قسمت دودکش تا دودکش نصب شده است که گرمای گازهای دودکش را با یک محیط خنک کننده (مثلاً آب) جذب می کند. این آب می تواند مستقیماً خنک کننده نهایی باشد که باید گرم شود یا یک عامل واسطه ای که گرما را از طریق تجهیزات تبادل حرارت اضافی به مدار دیگری منتقل می کند.
نمودار شماتیک در شکل نشان داده شده است:
میعانات حاصل مستقیماً در حجم مبدل حرارتی جدید که از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده است، جمع آوری می شود. این به این دلیل است که آستانه دمای نقطه شبنم برای رطوبت موجود در حجم گازهای خروجی دقیقاً در داخل مبدل حرارتی غلبه می کند. بنابراین، نه تنها از گرمای فیزیکی گازهای دودکش استفاده می شود، بلکه از گرمای نهان تراکم بخار آب موجود در آنها نیز استفاده می شود. خود دستگاه باید به گونه ای طراحی شود که طراحی آن مقاومت آیرودینامیکی بیش از حد ایجاد نکند و در نتیجه شرایط عملکرد واحد دیگ را خراب نکند.
طراحی مبدل حرارتی می تواند یک مبدل حرارتی بازیابی معمولی باشد که در آن انتقال حرارت از گازها به مایع از طریق دیواره جداکننده انجام می شود، یا یک مبدل حرارتی تماسی که در آن گازهای دودکش مستقیماً با آب در تماس هستند که توسط آن پاشیده می شود. نازل در جریان آنها
برای یک مبدل حرارتی بازیابی کننده، حل مسئله میعانات اسیدی به سازماندهی جمع آوری و خنثی سازی آن خلاصه می شود. در مورد مبدل حرارتی تماسی، از رویکرد کمی متفاوت استفاده می شود، تا حدودی شبیه به تصفیه دوره ای سیستم تامین آب در گردش: با افزایش اسیدیته مایع در گردش، مقدار مشخصی از آن به مخزن ذخیره می شود، جایی که آن را با معرف ها با دفع بعدی آب به سیستم زهکشی یا با هدایت آن به چرخه تکنولوژی تصفیه می کنند.
کاربردهای خاصی از انرژی گاز دودکش ممکن است به دلیل تفاوت بین دمای گازها و شرایط دمایی خاص در ورودی فرآیند مصرف انرژی محدود باشد. با این حال، حتی برای چنین موقعیت های به ظاهر بن بست، رویکردی توسعه یافته است که بر فناوری ها و تجهیزات کیفی جدید متکی است.
به منظور افزایش کارایی فرآیند بازیابی حرارت گازهای دودکش، راه حل های نوآورانه مبتنی بر پمپ های حرارتی به طور فزاینده ای در عمل جهانی به عنوان یک عنصر کلیدی سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. در بخش های صنعتی خاص (مثلاً انرژی زیستی)، چنین راه حل هایی در اکثر بویلرهای راه اندازی شده استفاده می شود. صرفه‌جویی بیشتر در منابع انرژی اولیه در این مورد از طریق استفاده از ماشین‌های الکتریکی سنتی فشرده‌سازی بخار، بلکه از پمپ‌های حرارتی لیتیوم برومید جذبی (ABTH) قابل اعتمادتر و پیشرفته‌تر حاصل می‌شود، که برای کار کردن به گرما به جای برق نیاز دارند (اغلب این ممکن است گرمای هدر رفته استفاده نشده باشد که تقریباً در هر شرکتی به وفور وجود دارد). این گرما از منبع گرمایش شخص ثالث، چرخه ABTH داخلی را فعال می کند، که به شما امکان می دهد پتانسیل دمایی موجود گازهای دودکش را تغییر دهید و آن را به محیط های گرم تر منتقل کنید.
نتیجه
خنک کردن گازهای دودکش دیگ با استفاده از چنین محلول هایی می تواند بسیار عمیق باشد - تا 30 و حتی 20 درجه سانتیگراد از 120-130 درجه سانتیگراد اولیه. گرمای حاصل برای گرم کردن آب برای نیازهای تصفیه آب شیمیایی، آرایش، تامین آب گرم و حتی شبکه گرمایش کافی است.
در این حالت، صرفه جویی در سوخت می تواند به 5÷10 درصد برسد و افزایش راندمان واحد دیگ به 2÷3 درصد برسد.
بنابراین، اجرای فناوری توصیف شده امکان حل چندین مشکل را به طور همزمان فراهم می کند. این:
- کامل ترین و مفیدترین استفاده از گرمای گازهای دودکش (و همچنین گرمای نهان تراکم بخار آب)
- کاهش انتشار NOx و SOx در جو،
- به دست آوردن یک منبع اضافی - آب تصفیه شده (که می تواند به طور مفید در هر شرکتی استفاده شود، به عنوان مثال، به عنوان تغذیه برای شبکه های گرمایش و سایر مدارهای آب)،
- از بین بردن توده دود (به سختی قابل مشاهده می شود یا به طور کامل ناپدید می شود).
تمرین نشان می دهد که امکان استفاده از چنین راه حل هایی در درجه اول به موارد زیر بستگی دارد:
- امکان استفاده مفید از گرمای موجود از گازهای دودکش،
- مدت زمان استفاده از انرژی حرارتی دریافتی در سال،
- هزینه منابع انرژی در شرکت،
- وجود بیش از حداکثر غلظت مجاز انتشار برای NOx و SOx (و همچنین شدت قوانین زیست محیطی محلی)،
- روشی برای خنثی سازی میعانات و گزینه هایی برای استفاده بیشتر از آن.
منبع: www.habr.com