{"id":36635,"date":"2019-10-31T22:12:47","date_gmt":"2019-10-31T19:12:47","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj\/"},"modified":"2019-10-31T22:12:47","modified_gmt":"2019-10-31T19:12:47","slug":"utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/news\/utilizatsiya-tepla-dymovyh-gazov-ekologiya-s-vygodoj","title":{"rendered":"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Nella ricerca di metodi per aumentare l'efficienza delle aziende del settore energetico, cos\u00ec come di altri impianti industriali che utilizzano attrezzature che bruciano combustibili fossili (caldaie a vapore, caldaie ad acqua calda, forni tecnologici, ecc.), la questione dell'utilizzo del potenziale dei fumi viene sollevata non per prima.<\/p>\n<p>Nel frattempo, basandosi su norme di calcolo esistenti, sviluppate decenni fa, e sugli standard consolidati per la selezione dei principali indicatori di prestazione di tali attrezzature, le organizzazioni che le gestiscono perdono denaro, letteralmente lasciandolo andare nel camino, mentre peggiorano anche la situazione ecologica a livello globale.<\/p>\n<p>Se, come il team &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/1-engineer.ru\/\">Primo Ingegnere<\/a><\/noindex>&#171;, ritieni sbagliato perdere l'opportunit\u00e0 di prenderti cura dell'ambiente e della salute dei cittadini della tua citt\u00e0 a beneficio del bilancio dell'impresa, leggi l'articolo su come trasformare i fumi di scarico in una risorsa energetica.\u00a0\u00a0<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/0be3b38d5840ba0d3b7d71880b2ff28e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h2>Esploriamo gli standard<\/h2>\n<p>\nIl parametro chiave che determina l'efficienza della caldaia \u00e8 la temperatura dei gas di scarico. Il calore perso con i gas di scarico rappresenta una parte significativa di tutte le perdite termiche (insieme alle perdite di calore dovute alla combustione chimica e meccanica incompleta, alle perdite di calore per conduzione fisica dei materiali di scarto, e alle perdite di calore nell'ambiente circostante a causa del raffreddamento esterno). Queste perdite hanno un impatto decisivo sull'economicit\u00e0 del funzionamento della caldaia, riducendo la sua efficienza. Pertanto, comprendiamo che pi\u00f9 bassa \u00e8 la temperatura dei fumi, maggiore \u00e8 l'efficienza della caldaia.<\/p>\n<p>La temperatura ottimale dei gas di scarico per diversi tipi di combustibili e parametri operativi della caldaia \u00e8 determinata sulla base di calcoli tecnico-economici sin dalle prime fasi della sua creazione. In questo contesto, il massimo utilizzo utile del calore dei gas di scarico viene tradizionalmente raggiunto aumentando le dimensioni delle superfici convettive di riscaldamento, nonch\u00e9 sviluppando le superfici post-combustione: economizzatori d'acqua e riscaldatori rigenerative dell'aria.<\/p>\n<p>Ma anche nonostante l'introduzione di tecnologie e attrezzature per un recupero completo del calore, la temperatura dei gas di scarico secondo la normativa attualmente in vigore deve essere compresa nell'intervallo:<\/p>\n<ul>\n<li>120-180 \u00b0C per caldaie a combustibile solido (a seconda dell'umidit\u00e0 del combustibile e dei parametri operativi della caldaia),<\/li>\n<li>120-160 \u00b0C per caldaie a gasolio (a seconda del contenuto di zolfo in esso),<\/li>\n<li>120-130 \u00b0C per caldaie a gas naturale.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nI valori indicati sono stati definiti tenendo conto dei fattori di sicurezza ambientale, ma prima di tutto, sulla base dei requisiti di funzionalit\u00e0 e durata dell'attrezzatura.<\/p>\n<p>Pertanto, la soglia minima \u00e8 stabilita in modo tale da escludere il rischio di condensazione nella parte convettiva della caldaia e lungo il condotto (nei camini e nei tubi dei fumi). Tuttavia, per prevenire la corrosione non \u00e8 affatto necessario sacrificare il calore che viene rilasciato nell'atmosfera anzich\u00e9 utilizzarlo per un lavoro utile.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/c7ccb20ee5145c228f8270774363b490.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Corrosione. Escludiamo i rischi<\/h2>\n<p>\nNon possiamo negare che la corrosione sia un fenomeno sgradevole, capace di compromettere la sicurezza operativa dell'impianto di caldaie e di ridurre notevolmente la sua vita utile.<\/p>\n<p>Quando i fumi di scarico vengono raffreddati fino alla temperatura del punto di rugiada e oltre, si verifica la condensazione del vapore acqueo, insieme al quale si trasformano in stato liquido anche i composti NOx, SOx, che reagendo con l'acqua formano acidi che agiscono in modo distruttivo sulle superfici interne della caldaia. A seconda del tipo di combustibile bruciato, la temperatura del punto di rugiada acida pu\u00f2 variare, cos\u00ec come la composizione degli acidi che si condensano. Il risultato, tuttavia, \u00e8 uno: corrosione.<\/p>\n<p>I gas di scarico delle caldaie alimentate a gas naturale sono principalmente composti dai seguenti prodotti di combustione: vapore acqueo (H2O), anidride carbonica (CO2), monossido di carbonio (CO) e idrocarburi combustibili non bruciati CnHm (gli ultimi due si generano durante la combustione incompleta del combustibile, quando il regime di combustione non \u00e8 ottimizzato).<\/p>\n<p>Poich\u00e9 nell'aria atmosferica \u00e8 presente una grande quantit\u00e0 di azoto, tra l'altro, nei prodotti della combustione si formano ossidi di azoto NO e NO2, genericamente chiamati NOx, che hanno un impatto negativo sull'ambiente e sulla salute umana. Combinandosi con l'acqua, gli ossidi di azoto formano acido nitrico corrosivamente attivo.<\/p>\n<p>Durante la combustione di olio combustibile e carbone, negli prodotti della combustione si formano ossidi di zolfo, noti come SOx. Il loro impatto negativo sull'ambiente \u00e8 stato ampiamente studiato e non \u00e8 in discussione. Il condensato acido che si forma interagendo con l'acqua provoca corrosione solforosa delle superfici di scambio termico.<\/p>\n<p>Tradizionalmente, la temperatura dei gas di scarico, come mostrato sopra, viene scelta in modo da proteggere le attrezzature dalla condensazione degli acidi sulle superfici di scambio termico della caldaia. Inoltre, la temperatura dei gas deve garantire la condensazione di NOx e SOx al di fuori del percorso dei gas, per proteggere non solo la caldaia, ma anche i condotti e il camino da processi corrosivi. Certo, ci sono normative specifiche che limitano le concentrazioni ammissibili delle emissioni di ossidi di azoto e zolfo, ma questo non annulla il fatto dell'accumulo di questi prodotti della combustione nell'atmosfera terrestre e della loro caduta sotto forma di depositi acidi sulla sua superficie.<\/p>\n<p>Il contenuto di zolfo nell'olio combustibile e nel carbone, insieme al trasporto di particelle non bruciate di combustibile solido (incluso il cenere), impone ulteriori condizioni per la depurazione dei gas di scarico. L'uso di sistemi di depurazione dei gas aumenta notevolmente i costi e complica il processo di recupero del calore dai gas di scarico, rendendo simili interventi poco attraenti dal punto di vista economico e, spesso, praticamente non redditizi.<\/p>\n<p>In alcuni casi, le autorit\u00e0 locali stabiliscono una temperatura minima dei gas di scarico all'uscita del camino per garantire una dispersione adeguata dei gas di scarico e l'assenza di una fiammata. Inoltre, alcune aziende possono adottare autonomamente questa pratica per migliorare la propria immagine, poich\u00e9 il pubblico tende a interpretare la presenza di una fiammata visibile come un segno di inquinamento ambientale, mentre l'assenza di fiammata pu\u00f2 essere vista come un segno di produzione pulita.<\/p>\n<p>Tutto ci\u00f2 porta al fatto che, in determinate condizioni meteorologiche, le aziende possono riscaldare appositamente i gas di scarico prima di immetterli nell'atmosfera. Tuttavia, comprendendo la composizione dei gas di scarico della caldaia, che funziona a gas naturale (gi\u00e0 analizzato in dettaglio sopra), diventa evidente che il \"fumo\" bianco che esce dal camino (con una corretta regolazione della combustione) \u00e8 per lo pi\u00f9 vapore acqueo, che si forma come risultato della reazione di combustione del gas naturale nel bruciatore della caldaia.<\/p>\n<p>La lotta contro la corrosione richiede l'uso di materiali resistenti ai suoi effetti negativi (questi materiali esistono e possono essere utilizzati in impianti che utilizzano come combustibile gas, prodotti petroliferi e persino rifiuti), oltre all'organizzazione della raccolta, del riciclo del condensato acido e del suo smaltimento.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/2fd11a8e0fb31fa32efb575038855137.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Tecnologia<\/h2>\n<p>\nL'implementazione di un insieme di misure per ridurre la temperatura dei gas di scarico dietro la caldaia in un'azienda esistente assicura un aumento dell'efficienza di tutto l'impianto, che include l'unit\u00e0 caldaia, utilizzando principalmente la stessa caldaia (il calore prodotto al suo interno).<\/p>\n<p>Il concetto di tali soluzioni, in sostanza, si riduce a un punto: in un'area della condotta dei fumi, prima del camino, viene installato uno scambiatore di calore che assorbe il calore dei gas di scarico attraverso un mezzo di raffreddamento (ad esempio, l'acqua). Quest'acqua pu\u00f2 essere sia il fluido termico finale che deve essere riscaldato, sia un agente intermedio che trasferisce calore tramite attrezzature di scambio termico aggiuntive a un altro circuito.<\/p>\n<p>Lo schema principale \u00e8 presentato nell'immagine:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/8d8adf7d5b3b1d113a6d4ba35f773620.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\nLa raccolta del condensato che si forma avviene direttamente all'interno del nuovo scambiatore di calore, realizzato con materiali resistenti alla corrosione. Ci\u00f2 \u00e8 dovuto al fatto che la temperatura di condensazione per l'umidit\u00e0 contenuta nei gas di scarico viene superata proprio all'interno dello scambiatore di calore. In questo modo, non viene utilizzato solo il calore fisico dei gas di scarico, ma anche il calore latente di condensazione dei vapori d'acqua in essi contenuti. L'apparecchiatura deve essere progettata in modo tale da non creare eccessiva resistenza aerodinamica e, come conseguenza, un deterioramento delle condizioni di funzionamento dell'unit\u00e0 caldaia.<\/p>\n<p>La struttura del dispositivo di scambio termico pu\u00f2 presentarsi come un normale scambiatore di calore recuperativo, in cui il trasferimento di calore dai gas al liquido avviene tramite una parete divisoria, oppure come uno scambiatore di calore a contatto, in cui i gas di scarico entrano direttamente in contatto con l'acqua, che viene spruzzata da ugelli nel loro flusso.<\/p>\n<p>Per uno scambiatore di calore recuperativo, la soluzione al problema del condensato acido si riduce all'organizzazione della sua raccolta e neutralizzazione. Nel caso di uno scambiatore di calore a contatto, si applica un approccio leggermente diverso, simile alla purga periodica del sistema di acqua di riciclo: con l'aumento dell'acidit\u00e0 del liquido che circola, una certa quantit\u00e0 di esso viene prelevata in un serbatoio di accumulo, dove viene trattata con reagenti e successivamente smaltita nella rete fognaria, oppure destinata a un ciclo tecnologico.<\/p>\n<p>Le applicazioni energetiche dei gas di scarico possono essere limitate a causa della differenza tra la temperatura dei gas e le esigenze per una certa temperatura in ingresso nel processo di consumo di energia. Tuttavia, anche per tali situazioni apparentemente senza via d'uscita, \u00e8 stato sviluppato un approccio che si basa su tecnologie e attrezzature qualitativamente nuove.<\/p>\n<p>Per migliorare l'efficienza del processo di recupero del calore dai gas di scarico, nella pratica mondiale vengono sempre pi\u00f9 spesso adottate soluzioni innovative basate su pompe di calore. In alcuni settori dell'industria (ad esempio, nella bioenergia), tali soluzioni sono utilizzate nella maggior parte delle caldaie messe in servizio. Il risparmio ulteriore di risorse energetiche primarie in questo caso \u00e8 ottenuto non attraverso l'uso di tradizionali macchine elettriche a vapore, ma di pompe di calore ad assorbimento bromuro-litio (ABT), che necessitano non di energia elettrica, ma di calore (spesso questo pu\u00f2 essere calore sprecato non utilizzato, che \u00e8 abbondante praticamente in qualsiasi impresa). Questo calore da una fonte di riscaldamento esterna attiva il ciclo interno dell'ABT, consentendo di convertire il potenziale termico dei gas di scarico e trasferirlo a mezzi pi\u00f9 riscaldati.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Utilizzo del calore dei gas di scarico: ecologia con vantaggio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/82daf6ec9c80cb633f21101c4471a195.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Risultato<\/h2>\n<p>\nIl raffreddamento dei gas di scarico della caldaia con l'uso di soluzioni simili pu\u00f2 essere piuttosto profondo - fino a 30 e persino 20 \u00b0C dai 120-130 \u00b0C iniziali. Il calore ottenuto \u00e8 pi\u00f9 che sufficiente per riscaldare l'acqua per le esigenze del trattamento chimico dell'acqua, dell'integrazione, dell'acqua calda sanitaria e persino delle reti di riscaldamento.<\/p>\n<p>Il risparmio di combustibile pu\u00f2 arrivare dal 5 al 10%, mentre l'aumento dell'efficienza del generatore di calore pu\u00f2 raggiungere il 2-3%.<\/p>\n<p>Pertanto, l'implementazione della tecnologia descritta consente di affrontare simultaneamente pi\u00f9 compiti. Questo \u00e8:<\/p>\n<ul>\n<li>un utilizzo massimo e utile del calore dei gas di scarico (nonch\u00e9 del calore nascosto della condensazione del vapore acqueo),<\/li>\n<li>una riduzione del volume delle emissioni di NOx e SOx nell'atmosfera,<\/li>\n<li>ottenere una risorsa aggiuntiva - acqua purificata (che trover\u00e0 utili applicazioni in qualsiasi impianto, ad esempio come integrazione delle reti di riscaldamento e di altri circuiti idrici),<\/li>\n<li>eliminazione della fiammata (che diventa appena visibile o scompare del tutto).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nLa pratica dimostra che la convenienza di applicare soluzioni simili dipende soprattutto da:<\/p>\n<ul>\n<li>la possibilit\u00e0 di utilizzare utilmente il calore dei gas di scarico disponibili,<\/li>\n<li>la durata dell'utilizzo dell'energia termica ottenuta nell'anno,<\/li>\n<li>il costo delle risorse energetiche nell'azienda,<\/li>\n<li>la presenza di un superamento della concentrazione massima consentita delle emissioni di NOx e SOx (e anche dalla severit\u00e0 della legislazione ecologica locale),<\/li>\n<li>il metodo di neutralizzazione della condensa e le opzioni per il suo ulteriore utilizzo.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/lanit\/blog\/460419\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0412 \u043f\u043e\u0438\u0441\u043a\u0430\u0445 \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u043e\u0432 \u043f\u043e\u0432\u044b\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u044d\u0444\u0444\u0435\u043a\u0442\u0438\u0432\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u043f\u0440\u0435\u0434\u043f\u0440\u0438\u044f\u0442\u0438\u0439 \u044d\u043d\u0435\u0440\u0433\u0435\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0441\u0435\u043a\u0442\u043e\u0440\u0430, \u0430 \u0442\u0430\u043a\u0436\u0435 \u0434\u0440\u0443\u0433\u0438\u0445 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