ફ્લુ ગેસ હીટ રિકવરી: લાભો સાથે ઇકોલોજી

જ્યારે ઉર્જા ક્ષેત્રના સાહસોની કાર્યક્ષમતા વધારવાના માર્ગો શોધી રહ્યા હોય, તેમજ અન્ય ઔદ્યોગિક સુવિધાઓ કે જે અશ્મિભૂત ઇંધણ (સ્ટીમ, હોટ વોટર બોઈલર, પ્રોસેસ ફર્નેસ, વગેરે) ને બાળતા સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે, ત્યારે ફ્લુ ગેસની સંભવિતતાનો ઉપયોગ કરવાનો મુદ્દો છે. પ્રથમ સ્થાને ઉછર્યા નથી.

દરમિયાન, દાયકાઓ પહેલા વિકસિત હાલના ગણતરી ધોરણો અને આવા સાધનોના મુખ્ય પ્રદર્શન સૂચકાંકો પસંદ કરવા માટે સ્થાપિત ધોરણો પર આધાર રાખીને, સંચાલન સંસ્થાઓ નાણાં ગુમાવે છે, શાબ્દિક રીતે તેમને ગટરમાં ફેંકી દે છે, સાથે સાથે વૈશ્વિક સ્તરે પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિને વધુ ખરાબ કરે છે.

જો, આદેશની જેમ "પ્રથમ ઈજનેર", તમને લાગે છે કે એન્ટરપ્રાઇઝના બજેટના લાભો સાથે તમારા શહેરના રહેવાસીઓના પર્યાવરણ અને આરોગ્યની કાળજી લેવાની તક ગુમાવવી એ ખોટું છે, ફ્લુ ગેસને ઊર્જા સંસાધનમાં કેવી રીતે ફેરવવું તે અંગેનો લેખ વાંચો.  

ધોરણોનો અભ્યાસ

મુખ્ય પરિમાણ જે બોઈલર એકમની કાર્યક્ષમતા નક્કી કરે છે તે ફ્લુ વાયુઓનું તાપમાન છે. એક્ઝોસ્ટ વાયુઓ સાથે ખોવાઈ ગયેલી ગરમી તમામ ગરમીના નુકસાનનો નોંધપાત્ર હિસ્સો બનાવે છે (સાથે ઇંધણના રાસાયણિક અને યાંત્રિક અન્ડરબર્નિંગથી ગરમીના નુકસાન, સ્લેગ્સથી ભૌતિક ગરમી સાથેના નુકસાન, તેમજ બાહ્ય ઠંડકને કારણે પર્યાવરણમાં ગરમીના લિકેજ સાથે). આ નુકસાન બોઈલરની કાર્યક્ષમતા પર નિર્ણાયક અસર કરે છે, તેની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. આમ, અમે સમજીએ છીએ કે ફ્લુ ગેસનું તાપમાન જેટલું ઓછું હશે, બોઈલરની કાર્યક્ષમતા વધારે છે.

વિવિધ પ્રકારના ઇંધણ અને બોઇલરના ઓપરેટિંગ પરિમાણો માટે શ્રેષ્ઠ ફ્લુ ગેસનું તાપમાન તેની રચનાના ખૂબ જ પ્રારંભિક તબક્કે તકનીકી અને આર્થિક ગણતરીઓના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે, એક્ઝોસ્ટ ગેસ હીટનો મહત્તમ ઉપયોગી ઉપયોગ પરંપરાગત રીતે કન્વેક્ટિવ હીટિંગ સપાટીઓના કદમાં વધારો કરીને તેમજ પૂંછડીની સપાટીના વિકાસ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે - વોટર ઇકોનોમાઇઝર્સ, રિજનરેટિવ એર હીટર.

પરંતુ સૌથી સંપૂર્ણ ગરમી પુનઃપ્રાપ્તિ માટે તકનીકો અને સાધનોની રજૂઆત હોવા છતાં, વર્તમાન નિયમનકારી દસ્તાવેજો અનુસાર, ફ્લુ વાયુઓનું તાપમાન રેન્જમાં હોવું આવશ્યક છે:

• ઘન ઈંધણ બોઈલર માટે 120-180 °C (ઈંધણની ભેજ અને બોઈલરના ઓપરેટિંગ પરિમાણો પર આધાર રાખીને),
• બળતણ તેલનો ઉપયોગ કરતા બોઈલર માટે 120-160 °C (તેમાં સલ્ફરની સામગ્રી પર આધાર રાખીને),
• કુદરતી ગેસ બોઈલર માટે 120-130 °C.

સૂચવેલ મૂલ્યો પર્યાવરણીય સલામતીના પરિબળોને ધ્યાનમાં રાખીને નક્કી કરવામાં આવે છે, પરંતુ મુખ્યત્વે સાધનસામગ્રીની કામગીરી અને ટકાઉપણું માટેની આવશ્યકતાઓને આધારે.

આમ, ન્યૂનતમ થ્રેશોલ્ડ એવી રીતે સેટ કરવામાં આવે છે કે બોઈલરના સંવર્ધક ભાગમાં ઘનીકરણના જોખમને દૂર કરી શકાય અને આગળ નળીની સાથે (ફ્લુઝ અને ચીમનીમાં). જો કે, કાટને રોકવા માટે ગરમીનો બલિદાન આપવો બિલકુલ જરૂરી નથી, જે ઉપયોગી કાર્ય કરવાને બદલે વાતાવરણમાં છોડવામાં આવે છે.

કાટ. જોખમો દૂર કરો

અમે એવી દલીલ કરતા નથી કે કાટ એ એક અપ્રિય ઘટના છે જે બોઈલર ઇન્સ્ટોલેશનની સલામત કામગીરીને જોખમમાં મૂકી શકે છે અને તેની હેતુપૂર્વકની સેવા જીવનને નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકી કરી શકે છે.

જ્યારે ફ્લુ વાયુઓને ઝાકળ બિંદુના તાપમાને અને નીચે ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પાણીની વરાળ ઘટ્ટ થાય છે, જેની સાથે NOx, SOx સંયોજનો પણ પ્રવાહી સ્થિતિમાં ફેરવાય છે, જે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, એસિડ બનાવે છે જે આંતરિક સપાટી પર વિનાશક અસર કરે છે. બોઈલર ના. બળેલા બળતણના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, એસિડ ઝાકળ બિંદુનું તાપમાન, તેમજ કન્ડેન્સેટ તરીકે અવક્ષેપિત એસિડની રચના બદલાઈ શકે છે. પરિણામ, જોકે, એ જ છે - કાટ.

કુદરતી ગેસ પર કામ કરતા બોઈલરના એક્ઝોસ્ટ ગેસમાં મુખ્યત્વે નીચેના કમ્બશન પ્રોડક્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે: પાણીની વરાળ (H2O), કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2), કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO) અને બિનજળેલા જ્વલનશીલ હાઇડ્રોકાર્બન CnHm (બાદના બે બળતણના અપૂર્ણ દહન દરમિયાન દેખાય છે જ્યારે મોડ કમ્બશન એડજસ્ટ થયેલ નથી).

વાતાવરણીય હવામાં નાઇટ્રોજનનો મોટો જથ્થો હોવાથી, અન્ય વસ્તુઓની સાથે, નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ NO અને NO2, જેને સામૂહિક રીતે NOx કહેવાય છે, દહન ઉત્પાદનોમાં દેખાય છે, જે પર્યાવરણ અને માનવ સ્વાસ્થ્ય પર હાનિકારક અસર કરે છે. જ્યારે પાણી સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ કાટરોધક નાઈટ્રિક એસિડ બનાવે છે.

જ્યારે બળતણ તેલ અને કોલસો બાળવામાં આવે છે, ત્યારે SOx તરીકે ઓળખાતા સલ્ફર ઓક્સાઇડ દહન ઉત્પાદનોમાં દેખાય છે. પર્યાવરણ પર તેમની નકારાત્મક અસર પણ વ્યાપકપણે સંશોધન કરવામાં આવી છે અને તેમાં કોઈ શંકા નથી. પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે રચાયેલ એસિડિક કન્ડેન્સેટ ગરમીની સપાટીના સલ્ફર કાટનું કારણ બને છે.

પરંપરાગત રીતે, ફ્લુ ગેસનું તાપમાન, ઉપર બતાવ્યા પ્રમાણે, બોઈલરની ગરમીની સપાટી પરના એસિડના વરસાદથી સાધનોને સુરક્ષિત કરવા માટે એવી રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે. તદુપરાંત, વાયુઓના તાપમાને માત્ર બોઈલરને જ નહીં, પરંતુ ચીમની સાથેના ફ્લૂને પણ કાટ પ્રક્રિયાઓથી બચાવવા માટે ગેસ પાથની બહાર NOx અને SOx નું ઘનીકરણ સુનિશ્ચિત કરવું આવશ્યક છે. અલબત્ત, નાઇટ્રોજન અને સલ્ફર ઓક્સાઇડના ઉત્સર્જનની અનુમતિપાત્ર સાંદ્રતાને મર્યાદિત કરતા કેટલાક ધોરણો છે, પરંતુ આ કોઈ પણ રીતે એ હકીકતને નકારી શકતું નથી કે આ દહન ઉત્પાદનો પૃથ્વીના વાતાવરણમાં એકઠા થાય છે અને તેની સપાટી પર એસિડ વરસાદના સ્વરૂપમાં બહાર આવે છે. .

બળતણ તેલ અને કોલસામાં સમાયેલ સલ્ફર, તેમજ ઘન બળતણ (રાખ સહિત) ના બળ્યા વિનાના કણોનું પ્રવેશ ફ્લુ વાયુઓના શુદ્ધિકરણ માટે વધારાની શરતો લાદે છે. ગેસ શુદ્ધિકરણ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ ફ્લુ વાયુઓમાંથી ગરમીનો ઉપયોગ કરવાની પ્રક્રિયાની કિંમત અને જટિલતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે, આવા પગલાં આર્થિક દૃષ્ટિકોણથી નબળા આકર્ષક બનાવે છે, અને ઘણીવાર વ્યવહારીક રીતે નફાકારક નથી.

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, સ્થાનિક સત્તાવાળાઓ પર્યાપ્ત ફ્લુ ગેસનું વિક્ષેપ અને કોઈ પ્લુમ ન થાય તેની ખાતરી કરવા માટે સ્ટેકના મુખ પર લઘુત્તમ ફ્લુ ગેસનું તાપમાન સેટ કરે છે. વધુમાં, કેટલાક વ્યવસાયો તેમની છબી સુધારવા માટે સ્વેચ્છાએ આવી પદ્ધતિઓ અપનાવી શકે છે, કારણ કે સામાન્ય લોકો ઘણીવાર દૃશ્યમાન ધુમાડાના પ્લુમની હાજરીને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણના સંકેત તરીકે અર્થઘટન કરે છે, જ્યારે ધુમાડાના પ્લુમની ગેરહાજરી સ્વચ્છતાના સંકેત તરીકે જોવામાં આવે છે. ઉત્પાદન

આ બધું એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે, ચોક્કસ હવામાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, સાહસો ખાસ કરીને ફ્લુ ગેસને વાતાવરણમાં છોડતા પહેલા તેને ગરમ કરી શકે છે. જો કે, કુદરતી ગેસ પર કામ કરતા બોઈલરના એક્ઝોસ્ટ ગેસની રચનાને સમજતા (તેની ઉપર વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે), તે સ્પષ્ટ બને છે કે ચીમનીમાંથી નીકળતો સફેદ "ધુમાડો" (જો કમ્બશન મોડ યોગ્ય રીતે ગોઠવાયેલ હોય) મોટે ભાગે હોય છે. બોઈલર ભઠ્ઠીમાં કુદરતી ગેસની કમ્બશન પ્રતિક્રિયાના પરિણામે પાણીની વરાળ રચાય છે.

કાટ સામેની લડાઈમાં એવી સામગ્રીનો ઉપયોગ જરૂરી છે જે તેની નકારાત્મક અસરો સામે પ્રતિરોધક હોય (આવી સામગ્રી અસ્તિત્વમાં છે અને તેનો ઉપયોગ સ્થાપનોમાં થઈ શકે છે જે ગેસ, પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનો અને બળતણ તરીકે પણ કચરો વાપરે છે), તેમજ તેજાબી પદાર્થોના સંગ્રહ, પ્રક્રિયાનું સંગઠન. કન્ડેન્સેટ અને તેનો નિકાલ.

ટેકનોલોજી

હાલના એન્ટરપ્રાઈઝમાં બોઈલરની પાછળ ફ્લુ વાયુઓના તાપમાનને ઘટાડવાના પગલાંના સમૂહની રજૂઆત સમગ્ર ઇન્સ્ટોલેશનની કાર્યક્ષમતામાં વધારો સુનિશ્ચિત કરે છે, જેમાં બોઈલર યુનિટનો સમાવેશ થાય છે, સૌ પ્રથમ, બોઈલર પોતે (ગરમી) નો ઉપયોગ કરીને તેમાં પેદા થાય છે).

આવા ઉકેલોની વિભાવના આવશ્યકપણે એક વસ્તુ પર ઉકળે છે: ચીમની સુધી ફ્લૂના વિભાગમાં હીટ એક્સ્ચેન્જર સ્થાપિત થયેલ છે, જે ઠંડક માધ્યમ (ઉદાહરણ તરીકે, પાણી) વડે ફ્લુ વાયુઓની ગરમીને શોષી લે છે. આ પાણી કાં તો સીધું અંતિમ શીતક હોઈ શકે છે જેને ગરમ કરવાની જરૂર છે, અથવા મધ્યવર્તી એજન્ટ કે જે વધારાના હીટ એક્સચેન્જ સાધનો દ્વારા ગરમીને અન્ય સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.

યોજનાકીય રેખાકૃતિ આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે:

પરિણામી કન્ડેન્સેટ નવા હીટ એક્સ્ચેન્જરના જથ્થામાં સીધા જ એકત્રિત કરવામાં આવે છે, જે કાટ-પ્રતિરોધક સામગ્રીથી બનેલું છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે એક્ઝોસ્ટ વાયુઓના જથ્થામાં સમાયેલ ભેજ માટે ઝાકળ બિંદુ તાપમાન થ્રેશોલ્ડ હીટ એક્સ્ચેન્જરની અંદર ચોક્કસપણે દૂર થાય છે. આમ, ફ્લુ વાયુઓની માત્ર ભૌતિક ગરમી જ ઉપયોગી નથી, પણ તેમાં રહેલા પાણીની વરાળના ઘનીકરણની ગુપ્ત ગરમીનો પણ ઉપયોગ થાય છે. ઉપકરણ પોતે જ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવું આવશ્યક છે કે તેની ડિઝાઇન અતિશય એરોડાયનેમિક પ્રતિકાર પ્રદાન કરતી નથી અને પરિણામે, બોઇલર એકમની ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ બગડે છે.

હીટ એક્સ્ચેન્જરની ડિઝાઇન કાં તો પરંપરાગત પુનઃપ્રાપ્ત હીટ એક્સ્ચેન્જર હોઈ શકે છે, જ્યાં વાયુઓમાંથી પ્રવાહીમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ વિભાજન દિવાલ દ્વારા થાય છે, અથવા સંપર્ક હીટ એક્સ્ચેન્જર, જેમાં ફ્લુ વાયુઓ સીધા જ પાણીના સંપર્કમાં આવે છે, જે દ્વારા છાંટવામાં આવે છે. તેમના પ્રવાહમાં નોઝલ.

પુનઃપ્રાપ્ત હીટ એક્સ્ચેન્જર માટે, એસિડ કન્ડેન્સેટના મુદ્દાને ઉકેલવાથી તેના સંગ્રહ અને નિષ્ક્રિયકરણને ગોઠવવામાં આવે છે. સંપર્ક હીટ એક્સ્ચેન્જરના કિસ્સામાં, થોડો અલગ અભિગમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે કંઈક અંશે ફરતા પાણી પુરવઠા પ્રણાલીના સામયિક શુદ્ધિકરણ જેવું જ છે: જેમ જેમ ફરતા પ્રવાહીની એસિડિટી વધે છે, તેનો ચોક્કસ જથ્થો સંગ્રહ ટાંકીમાં લેવામાં આવે છે, જ્યાં ડ્રેનેજ સિસ્ટમમાં પાણીના અનુગામી નિકાલ સાથે અથવા તેને તકનીકી ચક્રમાં દિશામાન કરીને રીએજન્ટ્સ સાથે તેની સારવાર કરવામાં આવે છે.

વાયુઓના તાપમાન અને ઊર્જા-વપરાશની પ્રક્રિયાના ઇનલેટ પર ચોક્કસ તાપમાનની આવશ્યકતાઓ વચ્ચેના તફાવતને કારણે ફ્લુ ગેસ ઊર્જાના અમુક ઉપયોગો મર્યાદિત હોઈ શકે છે. જો કે, આવી દેખીતી રીતે ડેડ-એન્ડ પરિસ્થિતિઓ માટે પણ, એક અભિગમ વિકસાવવામાં આવ્યો છે જે ગુણાત્મક રીતે નવી તકનીકો અને સાધનો પર આધાર રાખે છે.

ફ્લુ ગેસ હીટ રિકવરી પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે, હીટ પંપ પર આધારિત નવીન ઉકેલોનો ઉપયોગ સિસ્ટમના મુખ્ય તત્વ તરીકે વિશ્વ વ્યવહારમાં વધુને વધુ થઈ રહ્યો છે. અમુક ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં (દા.ત. બાયોએનર્જી), આવા સોલ્યુશનનો ઉપયોગ મોટાભાગના બોઈલર પર થાય છે. આ કિસ્સામાં પ્રાથમિક ઉર્જા સંસાધનોમાં વધારાની બચત પરંપરાગત વરાળ-સંકોચન ઇલેક્ટ્રિક મશીનોના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, પરંતુ વધુ વિશ્વસનીય અને તકનીકી રીતે અદ્યતન શોષણ લિથિયમ બ્રોમાઇડ હીટ પંપ (ABTH), જેને ચલાવવા માટે વીજળીને બદલે ગરમીની જરૂર પડે છે (ઘણીવાર આ ન વપરાયેલ કચરો ગરમી હોઈ શકે છે, જે લગભગ કોઈપણ એન્ટરપ્રાઇઝમાં વિપુલ પ્રમાણમાં હાજર છે). તૃતીય-પક્ષ હીટિંગ સ્ત્રોતમાંથી આ ગરમી આંતરિક ABTH ચક્રને સક્રિય કરે છે, જે તમને એક્ઝોસ્ટ વાયુઓની ઉપલબ્ધ તાપમાન ક્ષમતાને રૂપાંતરિત કરવા અને તેને વધુ ગરમ વાતાવરણમાં સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પરિણામ

આવા સોલ્યુશન્સનો ઉપયોગ કરીને બોઈલર ફ્લુ વાયુઓનું ઠંડક ખૂબ ઊંડા હોઈ શકે છે - પ્રારંભિક 30-20 °C થી 120 અને 130 °C સુધી. પરિણામી ગરમી રાસાયણિક પાણીની સારવાર, મેક-અપ, ગરમ પાણી પુરવઠા અને હીટિંગ નેટવર્કની જરૂરિયાતો માટે પાણીને ગરમ કરવા માટે પૂરતી છે.

આ કિસ્સામાં, બળતણની બચત 5÷10% સુધી પહોંચી શકે છે, અને બોઈલર એકમની કાર્યક્ષમતામાં વધારો 2÷3% સુધી પહોંચી શકે છે.

આમ, વર્ણવેલ તકનીકનો અમલ એક જ સમયે ઘણી સમસ્યાઓ હલ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ:

• ફ્લુ વાયુઓની ગરમીનો સૌથી સંપૂર્ણ અને ફાયદાકારક ઉપયોગ (તેમજ પાણીની વરાળના ઘનીકરણની ગુપ્ત ગરમી),
• વાતાવરણમાં NOx અને SOx ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો,
• વધારાના સંસાધન મેળવવું - શુદ્ધ પાણી (જે કોઈપણ એન્ટરપ્રાઇઝમાં ઉપયોગી રીતે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, હીટિંગ નેટવર્ક અને અન્ય વોટર સર્કિટ માટે ફીડ તરીકે),
• ધુમાડાના પ્લુમને દૂર કરવું (તે ભાગ્યે જ દેખાય છે અથવા સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે).

પ્રેક્ટિસ બતાવે છે કે આવા ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવાની સંભવિતતા મુખ્યત્વે આના પર નિર્ભર છે:

• ફ્લુ વાયુઓમાંથી ઉપલબ્ધ ગરમીના ઉપયોગી ઉપયોગની શક્યતા,
• દર વર્ષે પ્રાપ્ત થર્મલ ઊર્જાના ઉપયોગની અવધિ,
• એન્ટરપ્રાઇઝ પર ઊર્જા સંસાધનોની કિંમત,
• NOx અને SOx (તેમજ સ્થાનિક પર્યાવરણીય કાયદાની તીવ્રતા) માટે ઉત્સર્જનની મહત્તમ અનુમતિપાત્ર સાંદ્રતા કરતાં વધી જવાની હાજરી,
• કન્ડેન્સેટને તટસ્થ કરવા માટેની પદ્ધતિ અને તેના વધુ ઉપયોગ માટે વિકલ્પો.

સોર્સ: www.habr.com