Meklējot veidus, kā palielināt enerģētikas uzņēmumu, kā arī citu industriālo objektu, kas izmanto fosilo kurināmo dedzinošās iekārtas (tvaiks, karstā ūdens katli, procesa krāsnis u.c.) efektivitāti, ir jārisina jautājums par dūmvadu potenciāla izmantošanu. gāzēm, pirmkārt, netiek paaugstināts.
Tikmēr, paļaujoties uz esošajiem aprēķinu standartiem, kas izstrādāti pirms gadu desmitiem, un noteiktajiem standartiem šādu iekārtu galveno darbības rādītāju atlasei, strādājošās organizācijas zaudē naudu, burtiski izmetot tos kanalizācijā, vienlaikus pasliktinot vides situāciju globālā mērogā.
Ja tāpat kā komanda "“, jūsuprāt, ir nepareizi palaist garām iespēju rūpēties par apkārtējo vidi un savas pilsētas iedzīvotāju veselību, gūstot labumu uzņēmuma budžetā, lasiet rakstu par to, kā dūmgāzes pārvērst par energoresursu.
Studiju standarti
Galvenais parametrs, kas nosaka katla iekārtas efektivitāti, ir dūmgāzu temperatūra. Ar izplūdes gāzēm zaudētais siltums veido ievērojamu daļu no visiem siltuma zudumiem (kopā ar siltuma zudumiem no degvielas ķīmiskās un mehāniskās pārdegšanas, zudumiem ar fizisko siltumu no sārņiem, kā arī siltuma noplūdēm vidē ārējās dzesēšanas dēļ). Šiem zudumiem ir izšķiroša ietekme uz katla efektivitāti, samazinot tā efektivitāti. Tādējādi mēs saprotam, jo zemāka ir dūmgāzu temperatūra, jo augstāka ir katla efektivitāte.
Optimālā dūmgāzu temperatūra dažādiem kurināmā veidiem un katla darbības parametriem tiek noteikta, pamatojoties uz tehniskiem un ekonomiskiem aprēķiniem tās izveides agrīnajā stadijā. Tajā pašā laikā maksimāli lietderīga izplūdes gāzu siltuma izmantošana tradicionāli tiek panākta, palielinot konvektīvās apkures virsmu izmērus, kā arī attīstot astes virsmas - ūdens ekonomaizerus, reģeneratīvos gaisa sildītājus.
Bet pat neskatoties uz tehnoloģiju un iekārtu ieviešanu vispilnīgākai siltuma atgūšanai, dūmgāzu temperatūrai saskaņā ar pašreizējo normatīvo dokumentāciju jābūt diapazonā:
- 120-180 °C cietā kurināmā katliem (atkarībā no kurināmā mitruma satura un katla darbības parametriem),
- 120-160 °C katliem, kuros izmanto mazutu (atkarībā no sēra satura tajā),
- 120-130 °C dabasgāzes katliem.
Norādītās vērtības tiek noteiktas, ņemot vērā vides drošības faktorus, bet galvenokārt pamatojoties uz prasībām attiecībā uz iekārtas veiktspēju un izturību.
Tādējādi minimālais slieksnis tiek noteikts tā, lai izslēgtu kondensāta veidošanās risku katla konvektīvajā daļā un tālāk pa kanālu (dūmvados un skurstenī). Taču, lai novērstu koroziju, nemaz nav nepieciešams upurēt siltumu, kas lietderīga darba vietā tiek izvadīts atmosfērā.
Korozija. Novērst riskus
Mēs neapstrīdam, ka korozija ir nepatīkama parādība, kas var apdraudēt katla iekārtas drošu darbību un būtiski saīsināt tā paredzēto kalpošanas laiku.
Atdzesējot dūmgāzes līdz rasas punkta temperatūrai un zemākai, notiek ūdens tvaiku kondensācija, līdz ar to šķidrā stāvoklī pāriet NOx un SOx savienojumi, kas, reaģējot ar ūdeni, veido skābes, kurām ir destruktīva ietekme uz iekšējo. katla virsmas. Atkarībā no sadedzinātās degvielas veida var mainīties skābes rasas punkta temperatūra, kā arī kondensāta veidā izgulsnēto skābju sastāvs. Rezultāts tomēr ir tas pats – korozija.
Ar dabasgāzi darbināmu katlu izplūdes gāzes galvenokārt sastāv no šādiem sadegšanas produktiem: ūdens tvaiki (H2O), oglekļa dioksīds (CO2), oglekļa monoksīds (CO) un nesadeguši uzliesmojoši ogļūdeņraži CnHm (pēdējie divi parādās nepilnīgas degvielas sadegšanas laikā, kad degšanas režīms nav noregulēts).
Tā kā atmosfēras gaiss satur lielu daudzumu slāpekļa, cita starpā, sadegšanas produktos parādās slāpekļa oksīdi NO un NO2, ko kopā sauc par NOx, un tiem ir kaitīga ietekme uz vidi un cilvēku veselību. Savienojumā ar ūdeni slāpekļa oksīdi veido kodīgu slāpekļskābi.
Dedzinot mazutu un ogles, sadegšanas produktos parādās sēra oksīdi, ko sauc par SOx. Arī to negatīvā ietekme uz vidi ir plaši pētīta, un par to nav šaubu. Skābais kondensāts, kas veidojas, mijiedarbojoties ar ūdeni, izraisa sildvirsmu sēra koroziju.
Tradicionāli dūmgāzu temperatūra, kā parādīts iepriekš, tiek izvēlēta tā, lai aizsargātu aprīkojumu no skābju nokrišņu nokrišņiem uz katla apkures virsmām. Turklāt gāzu temperatūrai jānodrošina NOx un SOx kondensācija ārpus gāzes ceļa, lai pasargātu no korozijas procesiem ne tikai pašu katlu, bet arī dūmvadus ar skursteni. Protams, ir noteikti standarti, kas ierobežo slāpekļa un sēra oksīdu emisiju pieļaujamās koncentrācijas, taču tas nekādā veidā neatspēko faktu, ka šie sadegšanas produkti uzkrājas Zemes atmosfērā un skābju nokrišņu veidā izkrīt uz tās virsmas. .
Sērs, ko satur mazuts un akmeņogles, kā arī cietā kurināmā nesadegušo daļiņu (ieskaitot pelnus) aiznesšana rada papildu nosacījumus dūmgāzu attīrīšanai. Gāzu attīrīšanas sistēmu izmantošana ievērojami palielina dūmgāzu siltuma izmantošanas izmaksas un sarežģītību, padarot šādus pasākumus no ekonomiskā viedokļa vāji pievilcīgu un bieži vien praktiski neizdevīgu.
Dažos gadījumos vietējās varas iestādes nosaka minimālo dūmgāzu temperatūru pie skursteņa ietekas, lai nodrošinātu atbilstošu dūmgāzu izkliedi un bez strūklas. Turklāt daži uzņēmumi var brīvprātīgi pieņemt šādu praksi, lai uzlabotu savu tēlu, jo sabiedrība bieži uztver redzamu dūmu strūklas esamību kā vides piesārņojuma pazīmi, savukārt dūmu strūklas neesamību var uzskatīt par tīrības pazīmi. ražošanu.
Tas viss noved pie tā, ka noteiktos laikapstākļos uzņēmumi var īpaši sildīt dūmgāzes, pirms tās izplūst atmosfērā. Lai gan, izprotot ar dabasgāzi darbināma katla izplūdes gāzu sastāvu (par to sīkāk runāts iepriekš), kļūst skaidrs, ka baltie “dūmi”, kas nāk no skursteņa (ja ir pareizi konfigurēts sadegšanas režīms), lielākoties ir ūdens tvaiki, kas veidojas dabasgāzes sadegšanas reakcijas rezultātā katla krāsnī.
Cīņā pret koroziju ir jāizmanto materiāli, kas ir izturīgi pret tās negatīvo ietekmi (šādi materiāli pastāv un tos var izmantot iekārtās, kurās kā degvielu izmanto gāzi, naftas produktus un pat atkritumus), kā arī skābju savākšanas, pārstrādes organizēšana. kondensāts un tā iznīcināšana.
Технология
Pasākumu kopuma ieviešana, lai samazinātu dūmgāzu temperatūru aiz katla esošā uzņēmumā, nodrošina visas iekārtas, kas ietver katla bloku, efektivitātes pieaugumu, izmantojot, pirmkārt, pašu katlu (siltumu). ģenerēts tajā).
Šādu risinājumu koncepcija būtībā ir saistīta ar vienu: dūmvada posmā līdz skurstenim ir uzstādīts siltummainis, kas ar dzesēšanas vidi (piemēram, ūdeni) absorbē dūmgāzu siltumu. Šis ūdens var būt vai nu tieši pēdējais dzesēšanas šķidrums, kas jāuzsilda, vai starpposma līdzeklis, kas pārnes siltumu caur papildu siltumapmaiņas aprīkojumu uz citu ķēdi.
Shematiskā diagramma ir parādīta attēlā:
Iegūtais kondensāts tiek savākts tieši jaunā siltummaiņa tilpumā, kas izgatavots no korozijizturīgiem materiāliem. Tas ir saistīts ar faktu, ka rasas punkta temperatūras slieksnis mitrumam, kas atrodas izplūdes gāzu tilpumā, tiek precīzi pārvarēts siltummaiņa iekšpusē. Tādējādi lietderīgi tiek izmantots ne tikai dūmgāzu fiziskais siltums, bet arī tajās esošo ūdens tvaiku kondensācijas latentais siltums. Pašai iekārtai jābūt konstruētai tā, lai tās konstrukcija nenodrošinātu pārmērīgu aerodinamisko pretestību un rezultātā nepasliktinātu katla bloka darbības apstākļus.
Siltummaiņa dizains var būt vai nu parasts rekuperatīvais siltummainis, kur siltuma pārnešana no gāzēm uz šķidrumu notiek caur sadalošo sienu, vai arī kontaktsiltuma siltummainis, kurā dūmgāzes tieši saskaras ar ūdeni, ko izsmidzina sprauslas savā plūsmā.
Rekuperatīvajam siltummainim skābes kondensāta problēmas risināšana ir tā savākšanas un neitralizācijas organizēšana. Kontakta siltummaiņa gadījumā tiek izmantota nedaudz atšķirīga pieeja, nedaudz līdzīga cirkulācijas ūdens apgādes sistēmas periodiskai attīrīšanai: palielinoties cirkulējošā šķidruma skābumam, noteikts daudzums tā tiek uzņemts uzglabāšanas tvertnē, kur to apstrādā ar reaģentiem ar sekojošu ūdens novadīšanu drenāžas sistēmā, vai novirzot tehnoloģiskajā ciklā.
Daži dūmgāzu enerģijas pielietojumi var būt ierobežoti, jo atšķiras gāzu temperatūra un īpašās temperatūras prasības enerģiju patērējošā procesa ieejā. Taču arī šādām it kā strupceļa situācijām ir izstrādāta pieeja, kas balstās uz kvalitatīvi jaunām tehnoloģijām un iekārtām.
Lai paaugstinātu dūmgāzu siltuma atgūšanas procesa efektivitāti, pasaules praksē arvien biežāk kā sistēmas galvenais elements tiek izmantoti inovatīvi risinājumi, kuru pamatā ir siltumsūkņi. Dažās rūpniecības nozarēs (piemēram, bioenerģija) šādus risinājumus izmanto lielākajā daļā ekspluatācijā nodoto katlu. Papildu primāro energoresursu ietaupījums šajā gadījumā tiek panākts, izmantojot nevis tradicionālās tvaika kompresijas elektriskās mašīnas, bet gan uzticamākus un tehnoloģiski modernākus litija bromīda absorbcijas siltumsūkņus (ABTH), kuru darbībai nepieciešams siltums, nevis elektrība (bieži vien tas notiek var būt neizmantots siltuma pārpalikums, kas ir pārpilnībā gandrīz jebkurā uzņēmumā). Šis siltums no trešās puses apkures avota aktivizē iekšējo ABTH ciklu, kas ļauj pārveidot dūmgāzu pieejamo temperatūras potenciālu un pārnest to uz siltāku vidi.
Piedzīvojiet efektīvu rezultātu spēku
Katla dūmgāzu dzesēšana, izmantojot šādus šķīdumus, var būt diezgan dziļa - līdz 30 un pat 20 °C no sākotnējiem 120-130 °C. Iegūtais siltums ir pilnīgi pietiekams, lai uzsildītu ūdeni ķīmiskās ūdens apstrādes, dekoratīvās kosmētikas, karstā ūdens apgādes un pat siltumtīklu vajadzībām.
Šajā gadījumā degvielas ietaupījums var sasniegt 5÷10%, un katla bloka efektivitātes pieaugums var sasniegt 2÷3%.
Tādējādi aprakstītās tehnoloģijas ieviešana ļauj vienlaikus atrisināt vairākas problēmas. Šis:
- vispilnīgākā un izdevīgākā dūmgāzu siltuma (kā arī ūdens tvaiku kondensācijas latentā siltuma) izmantošana,
- NOx un SOx emisiju samazināšana atmosfērā,
- papildu resursa - attīrīta ūdens iegūšana (ko var lietderīgi izmantot jebkurā uzņēmumā, piemēram, kā padevi siltumtīkliem un citiem ūdens kontūriem),
- dūmu slāņa likvidēšana (tas kļūst tik tikko pamanāms vai pilnībā izzūd).
Prakse rāda, ka šādu risinājumu izmantošanas iespējamība galvenokārt ir atkarīga no:
- iespēja lietderīgi izmantot pieejamo siltumu no dūmgāzēm,
- saņemtās siltumenerģijas izmantošanas ilgums gadā,
- energoresursu izmaksas uzņēmumā,
- maksimālā pieļaujamā NOx un SOx emisiju koncentrācijas pārsniegšana (kā arī vietējo vides tiesību aktu stingrība),
- metode kondensāta neitralizēšanai un tā turpmākās izmantošanas iespējas.
Avots: www.habr.com