გამონაბოლქვი აირების სითბოს აღდგენა: ეკოლოგია უპირატესობებით

ენერგეტიკის სექტორში საწარმოების ეფექტურობის გაზრდის გზების ძიებისას, ისევე როგორც სხვა სამრეწველო ობიექტები, რომლებიც იყენებენ წიაღისეული საწვავის დამწვრობის მოწყობილობებს (ორთქლი, ცხელი წყლის ქვაბები, საპროცესო ღუმელები და ა.შ.), კვამლის პოტენციალის გამოყენების საკითხი. გაზები პირველ რიგში არ არის ამაღლებული.

იმავდროულად, ათწლეულების წინ შემუშავებულ არსებულ საანგარიშო სტანდარტებზე დაყრდნობით და ასეთი აღჭურვილობის მუშაობის ძირითადი ინდიკატორების შერჩევის სტანდარტებზე დაყრდნობით, მოქმედი ორგანიზაციები კარგავენ ფულს, სიტყვასიტყვით აგდებენ მათ კანალიზაციაში, ამავდროულად აუარესებენ გარემოსდაცვით ვითარებას მსოფლიო მასშტაბით.

თუ მოსწონს ბრძანება "პირველი ინჟინერი“, თქვენ ფიქრობთ, რომ არასწორია ხელიდან გაუშვათ შესაძლებლობა იზრუნოთ გარემოზე და თქვენი ქალაქის მაცხოვრებლების ჯანმრთელობაზე საწარმოს ბიუჯეტისთვის შეღავათებით, წაიკითხეთ სტატია, თუ როგორ უნდა გადააქციოთ გრიპის აირები ენერგორესურსად.  

სტანდარტების შესწავლა

ძირითადი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს ქვაბის აგრეგატის ეფექტურობას, არის გრიპის აირების ტემპერატურა. გამონაბოლქვი აირებით დაკარგული სითბო შეადგენს ყველა სითბოს დანაკარგის მნიშვნელოვან ნაწილს (სათბობის დანაკარგებთან ერთად საწვავის ქიმიური და მექანიკური დამწვრობისგან, წიდების ფიზიკური სითბოს დანაკარგები, აგრეთვე სითბოს გაჟონვა გარემოში გარე გაგრილების გამო). ეს დანაკარგები გადამწყვეტ გავლენას ახდენს ქვაბის ეფექტურობაზე, ამცირებს მის ეფექტურობას. ამრიგად, ჩვენ გვესმის, რომ რაც უფრო დაბალია გამონაბოლქვის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია ქვაბის ეფექტურობა.

გამონაბოლქვი აირების ოპტიმალური ტემპერატურა სხვადასხვა ტიპის საწვავისთვის და ქვაბის მუშაობის პარამეტრები განისაზღვრება ტექნიკური და ეკონომიკური გამოთვლების საფუძველზე მისი შექმნის ძალიან ადრეულ ეტაპზე. ამავდროულად, გამონაბოლქვი აირის სითბოს მაქსიმალური სასარგებლო გამოყენება ტრადიციულად მიიღწევა კონვექციური გათბობის ზედაპირების ზომის გაზრდით, ასევე კუდის ზედაპირების განვითარებით - წყლის ეკონომიაზატორები, რეგენერაციული ჰაერის გამათბობლები.

მაგრამ სითბოს ყველაზე სრული აღდგენისთვის ტექნოლოგიებისა და აღჭურვილობის დანერგვის მიუხედავად, გრიპის აირების ტემპერატურა, მიმდინარე მარეგულირებელი დოკუმენტაციის მიხედვით, უნდა იყოს დიაპაზონში:

• 120-180 °C მყარი საწვავის ქვაბებისთვის (დამოკიდებულია საწვავის ტენიანობაზე და ქვაბის მუშაობის პარამეტრებზე),
• 120-160 °C ქვაბებისთვის, რომლებიც იყენებენ საწვავის ზეთს (დამოკიდებულია მასში გოგირდის შემცველობაზე),
• ბუნებრივი აირის ქვაბებისთვის 120-130 °C.

მითითებული მნიშვნელობები განისაზღვრება გარემოსდაცვითი უსაფრთხოების ფაქტორების გათვალისწინებით, მაგრამ, პირველ რიგში, აღჭურვილობის მუშაობისა და გამძლეობის მოთხოვნების საფუძველზე.

ამრიგად, მინიმალური ბარიერი დაწესებულია ისე, რომ აღმოიფხვრას კონდენსაციის რისკი ქვაბის კონვექციურ ნაწილში და შემდგომ სადინარში (სადინრებში და საკვამურში). თუმცა, კოროზიის თავიდან ასაცილებლად სულაც არ არის საჭირო სითბოს მსხვერპლად შეწირვა, რომელიც გამოიყოფა ატმოსფეროში სასარგებლო სამუშაოს შესრულების ნაცვლად.

კოროზია. რისკების აღმოფხვრა

ჩვენ არ ვკამათობთ, რომ კოროზია არის უსიამოვნო ფენომენი, რომელმაც შეიძლება საფრთხე შეუქმნას ქვაბის ინსტალაციის უსაფრთხო მუშაობას და მნიშვნელოვნად შეამციროს მისი სავარაუდო მომსახურების ვადა.

როდესაც გრიპის აირები გაცივდებიან ნამის წერტილის ტემპერატურამდე და ქვემოთ, ხდება წყლის ორთქლის კონდენსაცია, რომლის დროსაც NOx და SOx ნაერთები გადადიან თხევად მდგომარეობაში, რომლებიც წყალთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნიან მჟავებს, რომლებიც დესტრუქციულ გავლენას ახდენენ შინაგანზე. ქვაბის ზედაპირები. დამწვარი საწვავის სახეობიდან გამომდინარე, მჟავას ნამის წერტილის ტემპერატურა შეიძლება განსხვავდებოდეს, ისევე როგორც კონდენსატის სახით დალექილი მჟავების შემადგენლობა. შედეგი კი იგივეა - კოროზია.

ბუნებრივ აირზე მომუშავე ქვაბების გამონაბოლქვი აირები ძირითადად შედგება შემდეგი წვის პროდუქტებისგან: წყლის ორთქლი (H2O), ნახშირორჟანგი (CO2), ნახშირორჟანგი (CO) და დაუწვავი აალებადი ნახშირწყალბადები CnHm (ეს ორი ჩნდება საწვავის არასრული წვის დროს, როდესაც წვის რეჟიმი არ არის მორგებული).

ვინაიდან ატმოსფერული ჰაერი შეიცავს დიდი რაოდენობით აზოტს, სხვა საკითხებთან ერთად, წვის პროდუქტებში ჩნდება აზოტის ოქსიდები NO და NO2, რომლებსაც ერთობლივად უწოდებენ NOx, რაც საზიანო გავლენას ახდენს გარემოზე და ადამიანის ჯანმრთელობაზე. წყალთან შერწყმისას აზოტის ოქსიდები წარმოქმნიან კოროზიულ აზოტმჟავას.

როდესაც მაზუთი და ნახშირი იწვება, გოგირდის ოქსიდები, სახელწოდებით SOx, ჩნდება წვის პროდუქტებში. მათი უარყოფითი გავლენა გარემოზე ასევე ფართოდ არის გამოკვლეული და ეჭვს არ იწვევს. წყალთან ურთიერთობისას წარმოქმნილი მჟავე კონდენსატი იწვევს გამაცხელებელი ზედაპირების გოგირდის კოროზიას.

ტრადიციულად, გამონაბოლქვი აირების ტემპერატურა, როგორც ზემოთ ნაჩვენებია, შეირჩევა ისე, რომ დაიცვან აღჭურვილობა ქვაბის გამაცხელებელ ზედაპირებზე მჟავა ნალექისგან. უფრო მეტიც, აირების ტემპერატურამ უნდა უზრუნველყოს NOx-ისა და SOx-ის კონდენსაცია გაზის ბილიკის გარეთ, რათა დაიცვან არა მხოლოდ თავად ქვაბი, არამედ ბუხრის მილები კოროზიული პროცესებისგან. რა თქმა უნდა, არსებობს გარკვეული სტანდარტები, რომლებიც ზღუდავს აზოტისა და გოგირდის ოქსიდების ემისიების დასაშვებ კონცენტრაციებს, მაგრამ ეს არანაირად არ უარყოფს იმ ფაქტს, რომ წვის ეს პროდუქტები გროვდება დედამიწის ატმოსფეროში და იშლება მჟავა ნალექის სახით მის ზედაპირზე. .

საწვავის ზეთსა და ნახშირში შემავალი გოგირდი, აგრეთვე მყარი საწვავის დაუწვარი ნაწილაკების (ნაცრის ჩათვლით) შეწოვა დამატებით პირობებს აწესებს გრიპის აირების გასაწმენდად. გაზის გამწმენდი სისტემების გამოყენება მნიშვნელოვნად ზრდის გრიპის აირებიდან სითბოს გამოყენების პროცესის ღირებულებას და სირთულეს, რაც ამგვარ ზომებს ნაკლებად მიმზიდველს ხდის ეკონომიკური თვალსაზრისით და ხშირად პრაქტიკულად არამომგებიანი.

ზოგიერთ შემთხვევაში, ადგილობრივი ხელისუფლება ადგენს გამონაბოლქვი აირების მინიმალურ ტემპერატურას დასტაზე, რათა უზრუნველყოფილი იყოს გრიპის აირების ადექვატური დისპერსიით და არ იყოს ნამწვი. გარდა ამისა, ზოგიერთმა ბიზნესმა შეიძლება ნებაყოფლობით გამოიყენოს ასეთი პრაქტიკა საკუთარი იმიჯის გასაუმჯობესებლად, რადგან ფართო საზოგადოება ხშირად განიხილავს ხილული კვამლის ფენის არსებობას გარემოს დაბინძურების ნიშნად, ხოლო კვამლის არარსებობა შეიძლება განიხილებოდეს როგორც სისუფთავის ნიშანი. წარმოება.

ეს ყველაფერი იწვევს იმ ფაქტს, რომ გარკვეული ამინდის პირობებში საწარმოებს შეუძლიათ სპეციალურად გაათბონ გრიპის აირები ატმოსფეროში გაშვებამდე. მიუხედავად იმისა, რომ ბუნებრივ გაზზე მომუშავე ქვაბის გამონაბოლქვი აირების შემადგენლობის გაგებით (ზემოთ დეტალურად არის განხილული), აშკარა ხდება, რომ ბუხრიდან გამომავალი თეთრი „კვამლი“ (თუ წვის რეჟიმი სწორად არის კონფიგურირებული) უმეტესად. ქვაბის ღუმელში ბუნებრივი აირის წვის რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი წყლის ორთქლი.

კოროზიის წინააღმდეგ ბრძოლა მოითხოვს მასალების გამოყენებას, რომლებიც მდგრადია მისი უარყოფითი ზემოქმედების მიმართ (ასეთი მასალები არსებობს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას დანადგარებში, რომლებიც იყენებენ გაზს, ნავთობპროდუქტებს და ნარჩენებსაც კი, როგორც საწვავს), ასევე მჟავე ნივთიერებების შეგროვების, დამუშავების ორგანიზებას. კონდენსატი და მისი განკარგვა.

Технология

არსებული საწარმოში ქვაბის მიღმა გრიპის აირების ტემპერატურის შესამცირებლად ზომების დანერგვა უზრუნველყოფს მთელი ინსტალაციის ეფექტურობის გაზრდას, რომელიც მოიცავს ქვაბის ერთეულს, პირველ რიგში, თავად ქვაბის გამოყენებით (სითბო მასში წარმოქმნილი).

ასეთი გადაწყვეტილებების კონცეფცია არსებითად ერთ რამეზე მოდის: სითბოს გადამცვლელი დამონტაჟებულია კვამლის განყოფილებამდე საკვამურამდე, რომელიც შთანთქავს გრიპის აირების სითბოს გაგრილების საშუალებით (მაგალითად, წყალი). ეს წყალი შეიძლება იყოს ან უშუალოდ საბოლოო გამაგრილებელი, რომელიც საჭიროებს გაცხელებას, ან შუალედური აგენტი, რომელიც სითბოს გადასცემს დამატებითი სითბოს გაცვლის მოწყობილობების მეშვეობით სხვა წრეში.

სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია სურათზე:

შედეგად მიღებული კონდენსატი გროვდება უშუალოდ ახალი სითბოს გადამცვლელის მოცულობაში, რომელიც დამზადებულია კოროზიის მდგრადი მასალებისგან. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნამის წერტილის ტემპერატურის ბარიერი ტენიანობისთვის, რომელიც შეიცავს გამონაბოლქვი აირების მოცულობას, გადალახულია ზუსტად სითბოს გადამცვლელის შიგნით. ამრიგად, სასარგებლოდ გამოიყენება არა მხოლოდ გამონაბოლქვი აირების ფიზიკური სითბო, არამედ მათში შემავალი წყლის ორთქლის კონდენსაციის ლატენტური სითბო. თავად აპარატი უნდა იყოს დაპროექტებული ისე, რომ მისმა დიზაინმა არ უზრუნველყოს გადაჭარბებული აეროდინამიკური წინააღმდეგობა და, შედეგად, არ გააუარესოს ქვაბის განყოფილების მუშაობის პირობები.

სითბოს გადამცვლელის დიზაინი შეიძლება იყოს ჩვეულებრივი რეკუპერაციული სითბოს გადამცვლელი, სადაც სითბოს გადაცემა აირებიდან სითხეში ხდება გამყოფი კედლით, ან კონტაქტური სითბოს გადამცვლელი, რომელშიც გამონაბოლქვი აირები უშუალოდ შედის კონტაქტში წყალთან, რომელიც იფრქვევა საქშენები მათ ნაკადში.

რეკუპერაციული სითბოს გადამცვლელისთვის, მჟავა კონდენსატის საკითხის გადაჭრა ხდება მისი შეგროვებისა და ნეიტრალიზაციის ორგანიზებაზე. კონტაქტური სითბოს გადამცვლელის შემთხვევაში გამოიყენება ოდნავ განსხვავებული მიდგომა, გარკვეულწილად მსგავსია მოცირკულირე წყალმომარაგების სისტემის პერიოდული გაწმენდის: მოცირკულირე სითხის მჟავიანობის მატებასთან ერთად, მისი გარკვეული რაოდენობა შეჰყავთ შესანახ ავზში, სადაც მას მკურნალობენ რეაგენტებით წყლის შემდგომი გადაყრით სანიაღვრე სისტემაში, ან ტექნოლოგიურ ციკლში გადაყვანით.

გამონაბოლქვი აირების ენერგიის გარკვეული გამოყენება შეიძლება შეზღუდული იყოს გაზების ტემპერატურასა და ენერგიის მოხმარების პროცესის შესასვლელში სპეციფიკურ ტემპერატურულ მოთხოვნებს შორის განსხვავებების გამო. თუმცა, ასეთი ერთი შეხედვით ჩიხური სიტუაციებისთვისაც კი, შემუშავებულია მიდგომა, რომელიც ეყრდნობა ხარისხობრივად ახალ ტექნოლოგიებსა და აღჭურვილობას.

გამონაბოლქვი აირების სითბოს აღდგენის პროცესის ეფექტურობის გაზრდის მიზნით, სითბურ ტუმბოებზე დაფუძნებული ინოვაციური გადაწყვეტილებები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება მსოფლიო პრაქტიკაში, როგორც სისტემის ძირითადი ელემენტი. ზოგიერთ სამრეწველო სექტორში (მაგ. ბიოენერგია) ასეთი გადაწყვეტილებები გამოიყენება ექსპლუატაციაში გაშვებული ქვაბების უმრავლესობაზე. დამატებითი ეკონომია პირველადი ენერგიის რესურსებში ამ შემთხვევაში მიიღწევა არა ტრადიციული ორთქლის შეკუმშვის ელექტრო მანქანების, არამედ უფრო საიმედო და ტექნოლოგიურად მოწინავე შთანთქმის ლითიუმის ბრომიდის სითბოს ტუმბოების (ABTH) გამოყენებით, რომლებიც საჭიროებენ სითბოს და არა ელექტროენერგიას მუშაობისთვის (ხშირად ეს შეიძლება იყოს გამოუყენებელი ნარჩენი სითბო, რომელიც უხვად არის თითქმის ნებისმიერ საწარმოში). მესამე მხარის გათბობის წყაროს ეს სითბო ააქტიურებს შიდა ABTH ციკლს, რაც საშუალებას გაძლევთ გარდაქმნათ გამონაბოლქვი აირების ხელმისაწვდომი ტემპერატურული პოტენციალი და გადაიტანოთ იგი უფრო გაცხელებულ გარემოში.

შედეგი

ასეთი ხსნარების გამოყენებით ქვაბის გამონაბოლქვი აირების გაგრილება შეიძლება იყოს საკმაოდ ღრმა - 30-მდე და თუნდაც 20 °C-მდე საწყისი 120-130 °C-დან. მიღებული სითბო სავსებით საკმარისია წყლის გასათბობად წყლის ქიმიური დამუშავების, მაკიაჟის, ცხელი წყლით მომარაგების და თუნდაც გათბობის ქსელის საჭიროებისთვის.

ამ შემთხვევაში საწვავის დაზოგვამ შეიძლება მიაღწიოს 5÷10%-ს, ხოლო ქვაბის დანადგარის ეფექტურობის ზრდამ შეიძლება მიაღწიოს 2÷3%-ს.

ამრიგად, აღწერილი ტექნოლოგიის დანერგვა საშუალებას იძლევა ერთდროულად რამდენიმე პრობლემის გადაჭრა. ეს:

• გრიპის აირების სითბოს ყველაზე სრულყოფილი და სასარგებლო გამოყენება (ისევე როგორც წყლის ორთქლის კონდენსაციის ლატენტური სითბო),
• ატმოსფეროში NOx და SOx ემისიების შემცირება,
• დამატებითი რესურსის მოპოვება - გაწმენდილი წყალი (რომელიც შეიძლება სასარგებლო იყოს ნებისმიერ საწარმოში, მაგალითად, გათბობის ქსელების და სხვა წყლის სქემების შესანახად),
• კვამლის ბუმბულის აღმოფხვრა (ის ძლივს შესამჩნევი ხდება ან მთლიანად ქრება).

პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ ასეთი გადაწყვეტილებების გამოყენების შესაძლებლობა, პირველ რიგში, დამოკიდებულია:

• გრიპის აირებიდან არსებული სითბოს სასარგებლო გამოყენების შესაძლებლობა,
• მიღებული თერმული ენერგიის გამოყენების ხანგრძლივობა წელიწადში,
• ენერგორესურსების ღირებულება საწარმოში,
• NOx და SOx ემისიების მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაციის გადაჭარბების არსებობა (ისევე როგორც ადგილობრივი გარემოსდაცვითი კანონმდებლობის სიმძიმე),
• კონდენსატის განეიტრალების მეთოდი და მისი შემდგომი გამოყენების ვარიანტები.

წყარო: www.habr.com