Kun etsitään tapoja tehostaa energia-alan yrityksiä sekä muita fossiilisia polttoaineita polttavia laitteita (höyry, kuumavesikattilat, prosessiuunit jne.) käyttäviä teollisuuslaitoksia, tulee esiin kysymys hormien potentiaalin hyödyntämisestä. kaasuja ei nosteta ensiksikään.
Samaan aikaan luottaen olemassa oleviin vuosikymmeniä sitten kehitettyihin laskentastandardeihin ja vakiintuneisiin standardeihin tällaisten laitteiden keskeisten suoritusindikaattoreiden valitsemiseksi, toimivat organisaatiot menettävät rahaa, heittäen ne kirjaimellisesti viemäriin ja samalla heikentävät ympäristötilannetta maailmanlaajuisesti.
Jos kuten komennon "", mielestäsi on väärin jättää väliin mahdollisuus huolehtia kaupunkisi ympäristöstä ja asukkaiden terveydestä yrityksen budjetin etujen avulla, lue artikkeli savukaasujen muuttamisesta energialähteeksi.
Opiskelustandardit
Kattilayksikön hyötysuhteen pääparametri on savukaasujen lämpötila. Pakokaasujen mukana menetetty lämpö muodostaa merkittävän osan kaikista lämpöhäviöistä (sekä polttoaineen kemiallisesta ja mekaanisesta alipoltosta aiheutuvat lämpöhäviöt, kuonan fyysisen lämmön häviöt sekä ulkoisen jäähdytyksen aiheuttama lämpövuoto ympäristöön). Nämä häviöt vaikuttavat ratkaisevasti kattilan hyötysuhteeseen ja vähentävät sen hyötysuhdetta. Näin ollen ymmärrämme, että mitä alhaisempi savukaasujen lämpötila on, sitä korkeampi kattilan hyötysuhde.
Optimaalinen savukaasujen lämpötila erityyppisille polttoaineille ja kattilan toimintaparametreille määritetään teknisten ja taloudellisten laskelmien perusteella sen luomisen varhaisessa vaiheessa. Samaan aikaan pakokaasun lämmön maksimaalinen hyötykäyttö saavutetaan perinteisesti lisäämällä konvektiivisten lämmityspintojen kokoa sekä kehittämällä peräpintoja - veden ekonomaiseja, regeneratiivisia ilmanlämmittimiä.
Mutta huolimatta tekniikoiden ja laitteiden käyttöönotosta täydellisimpään lämmön talteenottoon, savukaasujen lämpötilan on nykyisen säädösdokumentaation mukaan oltava alueella:
- 120-180 °C kiinteän polttoaineen kattiloissa (riippuen polttoaineen kosteuspitoisuudesta ja kattilan toimintaparametreista),
- 120-160 °C polttoöljyä käyttävissä kattiloissa (riippuen sen rikkipitoisuudesta),
- 120-130 °C maakaasukattiloissa.
Ilmoitetut arvot on määritetty ympäristöturvallisuustekijät huomioiden, mutta ensisijaisesti laitteiston suorituskykyä ja kestävyyttä koskevien vaatimusten perusteella.
Minimikynnys on siis asetettu siten, että kondensoitumisvaara kattilan konvektiivisessa osassa ja edelleen kanavaa pitkin (hormissa ja savupiippussa) eliminoidaan. Korroosion estämiseksi ei kuitenkaan tarvitse lainkaan uhrata lämpöä, joka vapautuu ilmakehään hyödyllisen työn sijasta.
Korroosio. Poista riskit
Emme väitä, että korroosio on epämiellyttävä ilmiö, joka voi vaarantaa kattilalaitteiston turvallisen toiminnan ja lyhentää merkittävästi sen suunniteltua käyttöikää.
Kun savukaasut jäähdytetään kastepisteen lämpötilaan ja sen alapuolelle, tapahtuu vesihöyryn kondensaatiota, jonka mukana NOx- ja SOx-yhdisteet siirtyvät nestemäiseen tilaan, jotka reagoidessaan veden kanssa muodostavat happoja, joilla on tuhoisa vaikutus sisätiloihin. kattilan pinnat. Poltetun polttoaineen tyypistä riippuen happokastepisteen lämpötila voi vaihdella, samoin kuin lauhteena saostuneiden happojen koostumus. Tulos on kuitenkin sama - korroosio.
Maakaasulla toimivien kattiloiden pakokaasut koostuvat pääasiassa seuraavista palamistuotteista: vesihöyry (H2O), hiilidioksidi (CO2), hiilimonoksidi (CO) ja palamattomat palavat hiilivedyt CnHm (kaksi jälkimmäistä ilmaantuu polttoaineen epätäydellisen palamisen aikana, kun polttotilaa ei ole säädetty).
Koska ilma sisältää muun muassa suuren määrän typpeä, palamistuotteissa ilmaantuu typen oksideja NO ja NO2, yhteisnimellä NOx, joilla on haitallisia vaikutuksia ympäristöön ja ihmisten terveyteen. Veteen yhdistettynä typen oksidit muodostavat syövyttävää typpihappoa.
Polttoöljyä ja hiiltä poltettaessa palamistuotteisiin ilmaantuu rikin oksideja, joita kutsutaan SOx:iksi. Niiden kielteisiä vaikutuksia ympäristöön on myös tutkittu laajasti, eikä siitä ole epäilystäkään. Veden kanssa vuorovaikutuksessa muodostuva hapan kondensaatti aiheuttaa lämmityspintojen rikkikorroosiota.
Perinteisesti savukaasujen lämpötila, kuten yllä on esitetty, valitaan siten, että se suojaa laitteistoa kattilan lämmityspinnoilla tapahtuvalta happamilta saostuksilta. Lisäksi kaasujen lämpötilan on varmistettava NOx:n ja SOx:n kondensoituminen kaasupolun ulkopuolelle, jotta kattilan lisäksi myös savuhormit eivät suojele korroosioprosesseilta. Tietenkin on olemassa tiettyjä standardeja, jotka rajoittavat typen ja rikin oksidien päästöjen sallittuja pitoisuuksia, mutta tämä ei millään tavalla poista sitä tosiasiaa, että nämä palamistuotteet kerääntyvät maapallon ilmakehään ja putoavat happamana saostumana sen pinnalle. .
Polttoöljyn ja hiilen sisältämä rikki sekä kiinteän polttoaineen palamattomien hiukkasten (mukaan lukien tuhka) mukana kulkeutuminen asettavat lisäehtoja savukaasujen puhdistukselle. Kaasunpuhdistusjärjestelmien käyttö lisää merkittävästi savukaasujen lämmön hyödyntämisprosessin kustannuksia ja monimutkaisuutta, mikä tekee niistä taloudellisesti huonosti houkuttelevia ja usein käytännössä kannattamattomia.
Joissakin tapauksissa paikalliset viranomaiset asettavat savukaasujen vähimmäislämpötilan piipun suulle varmistaakseen savukaasujen riittävän hajoamisen ja pillun välttämisen. Lisäksi jotkut yritykset voivat vapaaehtoisesti omaksua tällaisia käytäntöjä parantaakseen imagoaan, koska suuri yleisö tulkitsee näkyvän savupilun esiintymisen usein merkkinä ympäristön saastumisesta, kun taas savupilun puuttuminen voidaan nähdä merkkinä puhtaudesta. tuotantoa.
Kaikki tämä johtaa siihen, että tietyissä sääolosuhteissa yritykset voivat erityisesti lämmittää savukaasuja ennen niiden vapauttamista ilmakehään. Vaikka ymmärtäen maakaasulla toimivan kattilan pakokaasujen koostumuksen (se on käsitelty yksityiskohtaisesti edellä), käy ilmeiseksi, että savupiipusta tuleva valkoinen "savu" (jos polttotila on oikein konfiguroitu) on enimmäkseen vesihöyryä, joka muodostuu kattilan uunissa tapahtuvan maakaasun palamisreaktion seurauksena.
Korroosion torjunta edellyttää materiaalien käyttöä, jotka kestävät sen kielteisiä vaikutuksia (sellaisia materiaaleja on olemassa ja niitä voidaan käyttää laitoksissa, jotka käyttävät polttoaineena kaasua, öljytuotteita ja jopa jätettä), sekä happaman keräyksen ja käsittelyn järjestämistä. kondensaatti ja sen hävittäminen.
Технология
Toimenpidekokonaisuuden käyttöönotto kattilan takana olevien savukaasujen lämpötilan alentamiseksi olemassa olevassa yrityksessä varmistaa koko laitoksen, joka sisältää kattilayksikön, tehokkuuden lisäämisen käyttämällä ensinnäkin itse kattilaa (lämpöä). siinä syntyy).
Tällaisten ratkaisujen konsepti tiivistyy olennaisesti yhteen asiaan: hormiin savupiippuun asti asennetaan lämmönvaihdin, joka imee savukaasujen lämmön jäähdytysväliaineella (esim. vedellä). Tämä vesi voi olla joko suoraan lopullinen lämmitettävä jäähdytysneste tai väliaine, joka siirtää lämpöä lisälämmönvaihtolaitteiden kautta toiseen piiriin.
Kaaviokaavio näkyy kuvassa:
Syntynyt lauhde kerätään suoraan uuden lämmönvaihtimen tilavuuteen, joka on valmistettu korroosionkestävistä materiaaleista. Tämä johtuu siitä, että pakokaasujen tilavuuden sisältämän kosteuden kastepistelämpötilan kynnys ylitetään tarkasti lämmönvaihtimen sisällä. Näin ollen ei hyödynnetä ainoastaan savukaasujen fyysistä lämpöä, vaan myös niissä olevan vesihöyryn piilevää kondensaatiolämpöä. Itse laite on suunniteltava siten, että sen suunnittelu ei aiheuta liiallista aerodynaamista vastusta ja sen seurauksena kattilayksikön käyttöolosuhteita.
Lämmönvaihdin voi olla rakenteeltaan joko perinteinen rekuperatiivinen lämmönvaihdin, jossa lämmönsiirto kaasuista nesteeseen tapahtuu väliseinän kautta, tai kontaktilämmönvaihdin, jossa savukaasut joutuvat suoraan kosketukseen veden kanssa, jota ruiskutetaan suuttimet virtauksessaan.
Rekuperatiivisessa lämmönvaihtimessa happokondensaattiongelman ratkaiseminen edellyttää sen keräämisen ja neutraloinnin järjestämistä. Kontaktilämmönvaihtimen tapauksessa käytetään hieman erilaista lähestymistapaa, joka on hieman samanlainen kuin kiertovesijärjestelmän jaksollinen huuhtelu: kiertonesteen happamuuden kasvaessa sitä viedään tietty määrä varastosäiliöön, jossa se käsitellään reagensseilla, jonka jälkeen vesi johdetaan viemärijärjestelmään tai ohjataan se teknologiseen kiertoon.
Tietyt savukaasuenergian sovellukset voivat olla rajoitettuja kaasujen lämpötilaerojen ja energiaa kuluttavan prosessin sisääntulon lämpötilavaatimusten välisten erojen vuoksi. Kuitenkin jopa tällaisia näennäisen umpikujatilanteita varten on kehitetty lähestymistapa, joka perustuu laadullisesti uusiin teknologioihin ja laitteisiin.
Savukaasujen lämmön talteenottoprosessin tehostamiseksi lämpöpumppuihin perustuvia innovatiivisia ratkaisuja käytetään yhä enemmän maailmankäytännössä järjestelmän keskeisenä elementtinä. Tietyillä teollisuuden aloilla (esim. bioenergia) tällaisia ratkaisuja käytetään suurimmassa osassa käyttöön otetuista kattiloista. Lisäsäästöjä primäärienergiaresursseissa saavutetaan tässä tapauksessa käyttämällä ei perinteisiä höyrypuristussähkökoneita, vaan luotettavampia ja teknisesti edistyneempiä absorptiolitiumbromidilämpöpumppuja (ABTH), jotka vaativat toimiakseen lämpöä sähkön sijaan (usein tämä voi olla käyttämätöntä hukkalämpöä, jota on runsaasti lähes kaikissa yrityksissä). Tämä kolmannen osapuolen lämpölähteestä tuleva lämpö aktivoi sisäisen ABTH-syklin, jonka avulla voit muuttaa savukaasujen käytettävissä olevaa lämpötilapotentiaalia ja siirtää sen kuumempiin ympäristöihin.
Tulos
Kattilan savukaasujen jäähdytys tällaisilla ratkaisuilla voi olla melko syvä - jopa 30 ja jopa 20 °C alkuperäisestä 120-130 °C:sta. Tuloksena oleva lämpö riittää lämmittämään vettä kemiallisen vedenkäsittelyn, meikin, kuuman veden ja jopa lämmitysverkoston tarpeisiin.
Tässä tapauksessa polttoaineen säästö voi olla 5÷10%, ja kattilayksikön hyötysuhteen nousu voi olla 2÷3%.
Siten kuvatun tekniikan toteuttaminen mahdollistaa useiden ongelmien ratkaisemisen kerralla. Tämä:
- savukaasujen lämmön (sekä piilevän vesihöyryn kondensaatiolämmön) täydellisin ja hyödyllisin käyttö,
- NOx- ja SOx-päästöjen vähentäminen ilmakehään,
- lisäresurssin hankkiminen - puhdistettu vesi (jota voidaan käyttää hyödyllisesti missä tahansa yrityksessä, esimerkiksi lämmitysverkkojen ja muiden vesipiirien syöttönä),
- savupilven poistaminen (se tulee tuskin näkyväksi tai katoaa kokonaan).
Käytäntö osoittaa, että tällaisten ratkaisujen käyttökelpoisuus riippuu ensisijaisesti:
- mahdollisuus hyödyntää hyödyllisesti savukaasuista saatavaa lämpöä,
- vastaanotetun lämpöenergian käytön kesto vuodessa,
- energiavarojen kustannukset yrityksessä,
- NOx- ja SOx-päästöjen suurimman sallitun pitoisuuden ylittäminen (sekä paikallisen ympäristölainsäädännön ankaruus),
- menetelmä kondensaatin neutraloimiseksi ja sen jatkokäytön vaihtoehdot.
Lähde: will.com