Amikor az energiaszektorban működő vállalkozások, valamint a fosszilis tüzelőanyagokat égető berendezéseket (gőz, melegvíz-kazánok, technológiai kemencék stb.) használó egyéb ipari létesítmények hatékonyságának növelésének módjait keresi, felmerül a füstelvezető potenciál kihasználásának kérdése. gázokat eleve nem emelik.
Eközben az évtizedekkel ezelőtt kidolgozott, meglévő számítási szabványokra és az ilyen berendezések fő teljesítménymutatóinak kiválasztására vonatkozó szabványokra támaszkodva az üzemeltető szervezetek pénzt veszítenek, szó szerint a csatornába dobják őket, ugyanakkor globális szinten rontják a környezeti helyzetet.
Ha, mint a parancs "“, úgy gondolja, hogy helytelen elszalasztani a lehetőséget, hogy városa környezetéről és lakóinak egészségéről gondoskodjon a vállalkozás költségvetését megtérítő előnyökkel, olvassa el a füstgázok energiaforrássá alakításáról szóló cikket.
Tanulási normák
A kazánegység hatásfokát meghatározó kulcsparaméter a füstgázok hőmérséklete. Az összes hőveszteség jelentős részét a kipufogógázokkal leadott hő teszi ki (a tüzelőanyag kémiai és mechanikai alulégetéséből származó hőveszteségekkel, salakok fizikai hőveszteségeivel, valamint a külső hűtés következtében a környezetbe szivárgó hővel). Ezek a veszteségek döntően befolyásolják a kazán hatásfokát, csökkentve annak hatásfokát. Így megértjük, hogy minél alacsonyabb a füstgáz hőmérséklet, annál nagyobb a kazán hatásfoka.
A különféle tüzelőanyag-típusokhoz és a kazán üzemi paramétereihez tartozó optimális füstgázhőmérsékletet műszaki és gazdasági számítások alapján határozzák meg a létrehozásának korai szakaszában. Ugyanakkor a kipufogógáz hőjének maximális hasznosulása hagyományosan a konvektív fűtőfelületek méretének növelésével, valamint a farokfelületek - víztakarékos, regeneratív légmelegítők - fejlesztésével érhető el.
De még a legteljesebb hővisszanyerést biztosító technológiák és berendezések bevezetése ellenére is, a füstgázok hőmérsékletének a jelenlegi szabályozási dokumentáció szerint a következő tartományban kell lennie:
- 120-180 °C szilárd tüzelésű kazánoknál (a tüzelőanyag nedvességtartalmától és a kazán üzemi paramétereitől függően),
- 120-160 °C fűtőolajat használó kazánoknál (a benne lévő kéntartalomtól függően),
- 120-130 °C földgázkazánoknál.
A feltüntetett értékek meghatározása a környezeti biztonsági tényezők figyelembevételével történik, de elsősorban a berendezés teljesítményére és tartósságára vonatkozó követelmények alapján.
Így a minimális küszöbértéket úgy állítják be, hogy a kazán konvektív részében és tovább a csatorna mentén (a füstcsövekben és a kéményben) kiküszöbölhető a páralecsapódás veszélye. A korrózió megelőzése érdekében azonban egyáltalán nem szükséges feláldozni a hőt, amely hasznos munka helyett a légkörbe kerül.
Korrózió. Távolítsa el a kockázatokat
Nem vitatjuk, hogy a korrózió olyan kellemetlen jelenség, amely veszélyeztetheti a kazánberendezés biztonságos működését és jelentősen lerövidítheti annak tervezett élettartamát.
A füstgázok harmatponti hőmérsékletre és az alá hűtésekor vízgőz kondenzálódik, ezzel együtt a NOx és SOx vegyületek is folyékony halmazállapotúvá válnak, amelyek vízzel reagálva savakat képeznek, amelyek romboló hatással vannak a belső felületekre. a kazánról. Az elégetett tüzelőanyag típusától függően változhat a savas harmatpont hőmérséklete, valamint a kondenzátumként kivált savak összetétele. Az eredmény azonban ugyanaz – korrózió.
A földgázzal üzemelő kazánok kipufogógázai főként a következő égéstermékekből állnak: vízgőz (H2O), szén-dioxid (CO2), szén-monoxid (CO) és el nem égett gyúlékony szénhidrogének CnHm (ez utóbbi kettő a tüzelőanyag tökéletlen elégetésekor jelenik meg az égési mód nincs beállítva).
Mivel a légköri levegő nagy mennyiségben tartalmaz nitrogént, ezért az égéstermékekben NO és NO2 nitrogén-oxidok, összefoglaló néven NOx jelennek meg, amelyek káros hatással vannak a környezetre és az emberi egészségre. Vízzel keverve a nitrogén-oxidok maró hatású salétromsavat képeznek.
A fűtőolaj és a szén elégetésekor az égéstermékekben kén-oxidok, úgynevezett SOx jelennek meg. A környezetre gyakorolt negatív hatásukat szintén széles körben kutatták, és ez nem kétséges. A vízzel való kölcsönhatás során keletkező savas kondenzátum a fűtőfelületek kénes korrózióját okozza.
Hagyományosan a füstgáz hőmérsékletét, ahogy fentebb is látható, úgy választják meg, hogy megvédje a berendezést a kazán fűtőfelületein a savas csapadéktól. Ezenkívül a gázok hőmérsékletének biztosítania kell az NOx és az SOx kondenzációját a gázútvonalon kívül, hogy ne csak magát a kazánt, hanem a kéményt tartalmazó füstcsöveket is megvédje a korróziós folyamatoktól. Természetesen vannak bizonyos szabványok, amelyek korlátozzák a nitrogén- és kén-oxidok kibocsátásának megengedett koncentrációját, de ez semmiképpen sem zárja ki azt a tényt, hogy ezek az égéstermékek felhalmozódnak a Föld légkörében, és savas csapadék formájában kihullanak a felszínén. .
A fűtőolajban és a szénben található kén, valamint a szilárd tüzelőanyag el nem égett részecskéi (beleértve a hamut is) további feltételeket támasztanak a füstgázok tisztítására. A gáztisztító rendszerek alkalmazása jelentősen megnöveli a füstgázokból származó hő hasznosítási folyamatának költségeit és bonyolultságát, így az ilyen intézkedések gazdasági szempontból kevéssé vonzóak, és gyakran gyakorlatilag nem jövedelmezőek.
Egyes esetekben a helyi hatóságok minimális füstgázhőmérsékletet határoznak meg a kémény szájánál, hogy biztosítsák a megfelelő füstgázeloszlást és a csóvát. Ezenkívül egyes vállalkozások önként alkalmazhatnak ilyen gyakorlatokat imázsuk javítása érdekében, mivel a nagyközönség gyakran a környezetszennyezés jeleként értelmezi a látható füstcsóv jelenlétét, míg a füstcsóv hiányát a tisztaság jeleként. Termelés.
Mindez oda vezet, hogy bizonyos időjárási körülmények között a vállalkozások speciálisan felmelegíthetik a füstgázokat, mielőtt azokat a légkörbe engednék. Bár a földgázzal üzemelő kazán kipufogógázainak összetételét megértve (erről fentebb részletesen szó volt), nyilvánvalóvá válik, hogy a kéményből (ha az égési mód helyesen van beállítva) kiáramló fehér „füst” többnyire a kazánkemencében a földgáz égési reakciója következtében képződő vízgőz.
A korrózió elleni küzdelem megköveteli a negatív hatásokkal szemben ellenálló anyagok használatát (ilyen anyagok léteznek és használhatók olyan létesítményekben, amelyek gázt, kőolajtermékeket és akár hulladékot is használnak üzemanyagként), valamint meg kell szervezni a savas anyagok begyűjtését, feldolgozását. kondenzvíz és annak ártalmatlanítása.
Технология
A kazán mögötti égéstermékek hőmérsékletének csökkentésére irányuló intézkedéscsomag bevezetése egy meglévő vállalkozásnál biztosítja a teljes berendezés hatékonyságának növelését, beleértve a kazánegységet is, elsősorban magát a kazánt (a hőt) felhasználva. keletkezett benne).
Az ilyen megoldások koncepciója lényegében egy dologban csapódik le: az égéstermék-elvezető kéményig tartó szakaszába hőcserélőt szerelnek be, amely hűtőközeggel (például vízzel) veszi fel a füstgázok hőjét. Ez a víz lehet közvetlenül a végső hűtőközeg, amelyet fel kell melegíteni, vagy egy köztes közeg, amely a hőt további hőcserélő berendezésen keresztül egy másik körbe továbbítja.
A sematikus diagram az ábrán látható:
A keletkező kondenzátumot közvetlenül az új hőcserélő térfogatában gyűjtik össze, amely korrózióálló anyagokból készült. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kipufogógázok térfogatában lévő nedvesség harmatpont-hőmérsékleti küszöbértékét pontosan a hőcserélőn belül lépik át. Így nemcsak a füstgázok fizikai hőjét hasznosítják, hanem a bennük lévő vízgőz látens kondenzációs hőjét is. Magát a berendezést úgy kell megtervezni, hogy a kialakítása ne biztosítson túlzott aerodinamikai ellenállást, és ennek következtében ne rontsa a kazánegység működési feltételeit.
A hőcserélő felépítése lehet hagyományos rekuperatív hőcserélő, ahol a hőátadás a gázokból a folyadékba egy elválasztó falon keresztül történik, vagy egy kontakt hőcserélő, amelyben a füstgázok közvetlenül érintkeznek vízzel, amelyet a levegőbe permeteznek. fúvókák az áramlásukban.
A rekuperatív hőcserélő esetében a savas kondenzátum problémájának megoldása annak összegyűjtésének és semlegesítésének megszervezésén múlik. A kontakt hőcserélő esetében némileg más, a keringtető vízellátó rendszer időszakos öblítéséhez hasonló megközelítést alkalmaznak: a keringető folyadék savasságának növekedésével bizonyos mennyiséget a tárolótartályba visznek, ahol reagensekkel kezelik, majd a vizet a vízelvezető rendszerbe vezetik, vagy a technológiai körfolyamatba vezetik.
A füstgázenergia bizonyos alkalmazásai korlátozottak lehetnek a gázok hőmérséklete és az energiaigényes folyamat speciális bemeneti hőmérsékleti követelményei közötti különbségek miatt. Azonban még az ilyen, zsákutcának tűnő helyzetekre is kidolgoztak egy olyan megközelítést, amely minőségileg új technológiákra és berendezésekre támaszkodik.
Az égéstermék-hővisszanyerési folyamat hatékonyságának növelése érdekében a világgyakorlatban egyre gyakrabban alkalmazzák a hőszivattyúkon alapuló innovatív megoldásokat a rendszer kulcselemeként. Egyes ipari szektorokban (pl. bioenergia) az üzembe helyezett kazánok többségénél ilyen megoldásokat alkalmaznak. A primer energiaforrások további megtakarítását ebben az esetben nem a hagyományos gőzkompressziós elektromos gépek, hanem a megbízhatóbb és technológiailag fejlettebb abszorpciós lítium-bromid hőszivattyúk (ABTH) használatával érik el, amelyek működéséhez nem elektromos áram, hanem hő szükséges (gyakran ez fel nem használt hulladékhő lehet, amely szinte minden vállalkozásban bőségesen jelen van). Ez a külső fűtőforrásból származó hő aktiválja a belső ABTH ciklust, amely lehetővé teszi a füstgázok rendelkezésre álló hőmérsékleti potenciáljának átalakítását és fűtöttebb környezetbe történő átvitelét.
Eredmény
A kazán égéstermékeinek hűtése ilyen megoldásokkal elég mély lehet - a kezdeti 30-20 °C-ról akár 120, sőt 130 °C-ra is. A keletkező hő elegendő a víz felmelegítéséhez a kémiai vízkezeléshez, a sminkeléshez, a melegvízellátáshoz és még a fűtési hálózathoz is.
Ebben az esetben az üzemanyag-megtakarítás elérheti az 5÷10%-ot, a kazánegység hatásfokának növekedése pedig a 2÷3%-ot.
Így a leírt technológia megvalósítása több probléma egyidejű megoldását teszi lehetővé. Ez:
- a füstgázok hőjének (valamint a vízgőz kondenzációs hőjének) legteljesebb és legelőnyösebb felhasználása,
- a légkörbe történő NOx és SOx kibocsátás csökkentése,
- további erőforrás beszerzése - tisztított víz (amely bármely vállalkozásban hasznosan felhasználható, például fűtési hálózatok és más vízkörök táplálására),
- a füstcsóva megszüntetése (alig láthatóvá válik, vagy teljesen eltűnik).
A gyakorlat azt mutatja, hogy az ilyen megoldások alkalmazásának megvalósíthatósága elsősorban a következőktől függ:
- a füstgázokból rendelkezésre álló hő hasznos hasznosításának lehetősége,
- a kapott hőenergia felhasználásának időtartama évente,
- az energiaforrások költsége a vállalkozásnál,
- a NOx- és SOx-kibocsátás maximális megengedett koncentrációjának túllépése (valamint a helyi környezetvédelmi jogszabályok szigorúsága),
- módszer a kondenzátum semlegesítésére és további felhasználási lehetőségei.
Forrás: will.com