Ieškant būdų, kaip padidinti energetikos sektoriaus įmonių, taip pat kitų pramonės objektų, naudojančių iškastinį kurą deginančius įrenginius (garą, karšto vandens katilus, technologines krosnis ir kt.) efektyvumą, aktualus išmetamųjų dujų potencialo panaudojimo klausimas. nekeliamas iš pradžių.
Tuo tarpu remdamosi esamais skaičiavimo standartais, sukurtais prieš kelis dešimtmečius ir nustatytais pagrindiniais tokios įrangos veikimo rodiklių parinkimo standartais, veikiančios organizacijos praranda pinigus, tiesiogine prasme išmesdamos juos į kanalizaciją, kartu pablogindamos aplinkos situaciją pasauliniu mastu.
Jei kaip komanda "“, manote, kad neteisinga praleisti galimybę pasirūpinti savo miesto aplinka ir gyventojų sveikata, o tai naudinga įmonės biudžetui, skaitykite straipsnį apie tai, kaip išmetamąsias dujas paversti energijos šaltiniu.
Studijų standartai
Pagrindinis parametras, lemiantis katilo bloko efektyvumą, yra išmetamųjų dujų temperatūra. Su išmetamosiomis dujomis prarandama šiluma sudaro didelę visų šilumos nuostolių dalį (kartu su šilumos nuostoliais dėl cheminio ir mechaninio kuro deginimo, fizinės šilumos nuostolių iš šlakų, taip pat šilumos nutekėjimo į aplinką dėl išorinio aušinimo). Šie nuostoliai daro lemiamą įtaką katilo efektyvumui, mažina jo efektyvumą. Taigi suprantame, kad kuo žemesnė išmetamųjų dujų temperatūra, tuo didesnis katilo efektyvumas.
Optimali išmetamųjų dujų temperatūra įvairioms kuro rūšims ir katilo eksploataciniai parametrai nustatoma remiantis techniniais ir ekonominiais skaičiavimais dar labai ankstyvoje jo sukūrimo stadijoje. Tuo pačiu maksimalus naudingas išmetamųjų dujų šilumos panaudojimas tradiciškai pasiekiamas didinant konvekcinių šildymo paviršių dydį, taip pat plėtojant uodegos paviršius – vandens ekonomaizerius, regeneracinius oro šildytuvus.
Tačiau net nepaisant to, kad įdiegtos technologijos ir įranga maksimaliam šilumos atgavimui, išmetamųjų dujų temperatūra pagal galiojančius norminius dokumentus turi būti tokia:
- 120-180 °C kieto kuro katilams (priklausomai nuo kuro drėgmės ir katilo veikimo parametrų),
- 120-160 °C katilams, naudojantiems mazutą (priklausomai nuo sieros kiekio jame),
- 120-130 °C gamtinių dujų katilams.
Nurodytos vertės nustatomos atsižvelgiant į aplinkos saugos veiksnius, bet pirmiausia remiantis įrangos eksploatacinių savybių ir ilgaamžiškumo reikalavimais.
Taigi minimalus slenkstis nustatomas taip, kad būtų išvengta kondensato susidarymo katilo konvekcinėje dalyje ir toliau išilgai kanalo (dūmtakiuose ir kamine). Tačiau norint apsisaugoti nuo korozijos, visai nebūtina aukoti šilumos, kuri, užuot atlikus naudingą darbą, išleidžiama į atmosferą.
Korozija. Pašalinkite rizikas
Nesiginčijame, kad korozija yra nemalonus reiškinys, galintis kelti pavojų saugiam katilo įrenginio eksploatavimui ir žymiai sutrumpinti numatytą jo tarnavimo laiką.
Dūmų dujas atšaldžius iki rasos taško temperatūros ir žemiau, kondensuojasi vandens garai, kartu į skystą būseną virsta ir NOx, SOx junginiai, kurie reaguodami su vandeniu sudaro rūgštis, kurios naikina vidinius paviršius. katilo. Priklausomai nuo deginamo kuro rūšies, gali skirtis rūgštinės rasos taško temperatūra, taip pat kondensato pavidalo nusodintų rūgščių sudėtis. Tačiau rezultatas yra tas pats – korozija.
Gamtinėmis dujomis veikiančių katilų išmetamąsias dujas daugiausia sudaro šie degimo produktai: vandens garai (H2O), anglies dioksidas (CO2), anglies monoksidas (CO) ir nesudegę degūs angliavandeniliai CnHm (pastarieji du atsiranda nepilno kuro degimo metu degimo režimas nereguliuojamas).
Kadangi atmosferos ore, be kita ko, yra daug azoto, degimo produktuose atsiranda azoto oksidai NO ir NO2, bendrai vadinami NOx, o tai daro žalingą poveikį aplinkai ir žmonių sveikatai. Azoto oksidai, susimaišę su vandeniu, sudaro ėsdinančią azoto rūgštį.
Deginant mazutą ir anglis, degimo produktuose atsiranda sieros oksidų, vadinamų SOx. Jų neigiamas poveikis aplinkai taip pat buvo plačiai ištirtas ir nekelia abejonių. Sąveikaujant su vandeniu susidaręs rūgštus kondensatas sukelia šildymo paviršių sieros koroziją.
Tradiciškai išmetamųjų dujų temperatūra, kaip parodyta aukščiau, parenkama taip, kad apsaugotų įrangą nuo rūgščių nusodinimo ant katilo šildymo paviršių. Be to, dujų temperatūra turi užtikrinti NOx ir SOx kondensaciją už dujų kelio ribų, kad būtų apsaugotas ne tik pats katilas, bet ir dūmtakiai su kaminu nuo korozijos procesų. Žinoma, yra tam tikrų standartų, ribojančių leistinas azoto ir sieros oksidų emisijų koncentracijas, tačiau tai jokiu būdu nepaneigia fakto, kad šie degimo produktai kaupiasi Žemės atmosferoje ir rūgščių kritulių pavidalu iškrenta ant jos paviršiaus. .
Siera, esanti mazute ir akmens anglyse, taip pat nesudegusių kietojo kuro dalelių (įskaitant pelenus) įtraukimas sukuria papildomas sąlygas išmetamųjų dujų valymui. Dujų valymo sistemų naudojimas žymiai padidina išmetamųjų dujų šilumos panaudojimo sąnaudas ir sudėtingumą, todėl tokios priemonės ekonominiu požiūriu yra menkai patrauklios ir dažnai praktiškai nepelningos.
Kai kuriais atvejais vietinės valdžios institucijos nustato minimalią išmetamųjų dujų temperatūrą kamino angoje, kad užtikrintų tinkamą išmetamųjų dujų sklaidą ir netekėjimą. Be to, kai kurios įmonės gali savanoriškai taikyti tokią praktiką, kad pagerintų savo įvaizdį, nes plačioji visuomenė matomą dūmų stulpelį dažnai supranta kaip aplinkos taršos požymį, o dūmų stulpelio nebuvimas gali būti laikomas švaros požymiu. gamyba.
Visa tai lemia tai, kad tam tikromis oro sąlygomis įmonės gali specialiai šildyti išmetamąsias dujas prieš išleisdamos jas į atmosferą. Nors suprantant gamtinėmis dujomis veikiančio katilo išmetamųjų dujų sudėtį (tai išsamiai aptarta aukščiau), tampa akivaizdu, kad iš kamino sklindantys balti „dūmai“ (jei degimo režimas sukonfigūruotas teisingai) dažniausiai būna vandens garai, susidarę dėl gamtinių dujų degimo reakcijos katilo krosnyje.
Kovai su korozija reikia naudoti medžiagas, atsparias jos neigiamam poveikiui (tokios medžiagos egzistuoja ir gali būti naudojamos įrenginiuose, kuriuose kaip kuras naudoja dujas, naftos produktus ir net atliekas), taip pat organizuoti rūgščių surinkimą, perdirbimą. kondensatas ir jo šalinimas.
Технология
Priemonių rinkinys, skirtas sumažinti išmetamųjų dujų temperatūrą už katilo esamoje įmonėje, užtikrina viso įrenginio, įskaitant katilą, efektyvumo padidėjimą, naudojant, visų pirma, patį katilą (šilumą). joje sukurta).
Tokių sprendimų koncepcija iš esmės susiveda į vieną: dūmtakio atkarpoje iki kamino įrengiamas šilumokaitis, kuris su aušinimo terpe (pavyzdžiui, vandeniu) sugeria išmetamųjų dujų šilumą. Šis vanduo gali būti arba tiesiogiai galutinis aušinimo skystis, kurį reikia šildyti, arba tarpinis agentas, perduodantis šilumą per papildomą šilumos mainų įrangą į kitą grandinę.
Scheminė schema parodyta paveikslėlyje:
Susidaręs kondensatas surenkamas tiesiai į naujojo šilumokaičio tūrį, kuris pagamintas iš korozijai atsparių medžiagų. Taip yra dėl to, kad išmetamųjų dujų tūryje esančios drėgmės rasos taško temperatūros slenkstis įveikiamas būtent šilumokaičio viduje. Taigi naudingai panaudojama ne tik fizinė išmetamųjų dujų šiluma, bet ir latentinė juose esančių vandens garų kondensacijos šiluma. Pats aparatas turi būti suprojektuotas taip, kad jo konstrukcija nesuteiktų per didelio aerodinaminio pasipriešinimo ir dėl to nepablogintų katilo agregato darbo sąlygų.
Šilumokaičio konstrukcija gali būti arba įprastinis rekuperacinis šilumokaitis, kai šilumos perdavimas iš dujų į skystį vyksta per skiriamąją sienelę, arba kontaktinis šilumokaitis, kuriame išmetamosios dujos tiesiogiai liečiasi su vandeniu, kuris purškiamas purkštukai jų sraute.
Rekuperaciniam šilumokaičiui rūgštinio kondensato problemos sprendimas priklauso nuo jo surinkimo ir neutralizavimo organizavimo. Kontaktinio šilumokaičio atveju taikomas kiek kitoks metodas, šiek tiek panašus į periodinį cirkuliuojančio vandens tiekimo sistemos prapūtimą: padidėjus cirkuliuojančio skysčio rūgštingumui, tam tikras jo kiekis patenka į akumuliacinį baką, kur. jis apdorojamas reagentais, po to vanduo išleidžiamas į drenažo sistemą arba nukreipiamas į technologinį ciklą.
Tam tikras išmetamųjų dujų energijos panaudojimas gali būti ribotas dėl dujų temperatūros skirtumų ir specifinių temperatūros reikalavimų energiją vartojančio proceso įleidimo angoje. Tačiau net ir tokioms iš pažiūros aklavietės situacijoms buvo sukurtas metodas, pagrįstas kokybiškai naujomis technologijomis ir įranga.
Siekiant padidinti išmetamųjų dujų šilumos atgavimo proceso efektyvumą, pasaulinėje praktikoje kaip pagrindinis sistemos elementas vis dažniau naudojami inovatyvūs šilumos siurblių pagrindu sukurti sprendimai. Tam tikruose pramonės sektoriuose (pvz., bioenergijoje) tokie sprendimai naudojami daugumoje paleidžiamų katilų. Papildomas pirminės energijos išteklių taupymas šiuo atveju pasiekiamas naudojant ne tradicines garų suspaudimo elektrines mašinas, o patikimesnius ir technologiškai pažangesnius absorbcinius ličio bromido šilumos siurblius (ABTH), kuriems veikti reikia šilumos, o ne elektros (dažnai tai yra gali būti nepanaudota atliekinė šiluma, kurios gausu beveik visose įmonėse). Ši trečiosios šalies šildymo šaltinio šiluma suaktyvina vidinį ABTH ciklą, kuris leidžia transformuoti turimą išmetamųjų dujų temperatūros potencialą ir perkelti jį į labiau šildomą aplinką.
Rezultatas
Katilo išmetamųjų dujų aušinimas naudojant tokius tirpalus gali būti gana gilus - iki 30 ir net 20 °C nuo pradinių 120-130 °C. Gautos šilumos visiškai pakanka vandeniui pašildyti cheminio vandens valymo, makiažo, karšto vandens tiekimo ir net šilumos tinklų reikmėms.
Tokiu atveju kuro sutaupymas gali siekti 5÷10%, o katilo bloko efektyvumo padidėjimas – 2÷3%.
Taigi aprašytos technologijos įgyvendinimas leidžia vienu metu išspręsti kelias problemas. Tai:
- maksimaliai ir naudingiausiai panaudoti išmetamųjų dujų šilumą (taip pat latentinę vandens garų kondensacijos šilumą),
- sumažinti NOx ir SOx išmetimą į atmosferą,
- gauti papildomą resursą - išgrynintą vandenį (kuris gali būti naudingas bet kurioje įmonėje, pavyzdžiui, kaip šildymo tinklų ir kitų vandens kontūrų pašaras),
- dūmų stulpelio pašalinimas (jis tampa vos matomas arba visiškai išnyksta).
Praktika rodo, kad tokių sprendimų panaudojimo galimybė pirmiausia priklauso nuo:
- galimybė naudingai panaudoti turimą dūmų dujų šilumą,
- gautos šiluminės energijos naudojimo trukmė per metus,
- energijos išteklių kaina įmonėje,
- viršijant didžiausią leistiną NOx ir SOx išmetamųjų teršalų koncentraciją (taip pat vietinių aplinkosaugos teisės aktų griežtumą),
- kondensato neutralizavimo būdas ir tolesnio jo panaudojimo galimybės.
Šaltinis: www.habr.com
