फ्लू गॅस हीट रिकव्हरी: फायद्यांसह पर्यावरणशास्त्र

ऊर्जा क्षेत्रातील उद्योगांची कार्यक्षमता वाढवण्याचे मार्ग शोधत असताना, तसेच जीवाश्म इंधन (स्टीम, गरम पाण्याचे बॉयलर, प्रक्रिया भट्टी इ.) जळणारी उपकरणे वापरणारी इतर औद्योगिक सुविधा, फ्लूची क्षमता वापरण्याचा मुद्दा. वायू प्रथम स्थानावर वाढले नाहीत.

दरम्यान, दशकांपूर्वी विकसित केलेल्या विद्यमान गणना मानकांवर अवलंबून राहून आणि अशा उपकरणांचे प्रमुख कार्यप्रदर्शन निर्देशक निवडण्यासाठी स्थापित मानकांवर अवलंबून राहिल्याने, ऑपरेटिंग संस्थांचे पैसे गमावले जातात, त्यांना अक्षरशः खाली फेकले जाते आणि त्याच वेळी जागतिक स्तरावर पर्यावरणीय परिस्थिती बिघडते.

जर, आज्ञा आवडली "पहिला इंजिनियर“, एंटरप्राइझच्या बजेटच्या फायद्यांसह आपल्या शहरातील रहिवाशांच्या पर्यावरणाची आणि आरोग्याची काळजी घेण्याची संधी गमावणे चुकीचे आहे असे आपल्याला वाटते, फ्लू गॅसेसला ऊर्जा संसाधनात कसे बदलायचे यावरील लेख वाचा.  

मानकांचा अभ्यास करणे

बॉयलर युनिटची कार्यक्षमता निर्धारित करणारे मुख्य पॅरामीटर म्हणजे फ्ल्यू वायूंचे तापमान. एक्झॉस्ट गॅससह हरवलेली उष्णता सर्व उष्णतेच्या नुकसानाचा एक महत्त्वपूर्ण भाग बनवते (याबरोबरच इंधनाच्या रासायनिक आणि यांत्रिक अंडरबर्निंगमुळे होणारे उष्णतेचे नुकसान, स्लॅग्सच्या भौतिक उष्णतेमुळे होणारे नुकसान तसेच बाह्य थंडीमुळे वातावरणात उष्णता गळती). या नुकसानांचा बॉयलरच्या कार्यक्षमतेवर निर्णायक प्रभाव पडतो, त्याची कार्यक्षमता कमी होते. अशा प्रकारे, आम्ही समजतो की फ्ल्यू गॅसचे तापमान जितके कमी असेल तितकी बॉयलरची कार्यक्षमता जास्त असेल.

विविध प्रकारचे इंधन आणि बॉयलरच्या ऑपरेटिंग पॅरामीटर्ससाठी इष्टतम फ्ल्यू गॅस तापमान त्याच्या निर्मितीच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यावर तांत्रिक आणि आर्थिक गणनांच्या आधारे निर्धारित केले जाते. त्याच वेळी, एक्झॉस्ट गॅस उष्णतेचा जास्तीत जास्त उपयुक्त वापर पारंपारिकपणे संवहनी गरम पृष्ठभागांचा आकार वाढवून, तसेच शेपटीच्या पृष्ठभागाच्या विकासाद्वारे प्राप्त केला जातो - वॉटर इकॉनॉमायझर्स, रीजनरेटिव्ह एअर हीटर्स.

परंतु सर्वात संपूर्ण उष्णता पुनर्प्राप्तीसाठी तंत्रज्ञान आणि उपकरणे सादर करूनही, फ्लू वायूंचे तापमान, वर्तमान नियामक दस्तऐवजीकरणानुसार, श्रेणीमध्ये असणे आवश्यक आहे:

• घन इंधन बॉयलरसाठी 120-180 °C (इंधनातील आर्द्रता आणि बॉयलरच्या ऑपरेटिंग पॅरामीटर्सवर अवलंबून),
• इंधन तेल वापरणाऱ्या बॉयलरसाठी 120-160 °C (त्यातील सल्फर सामग्रीवर अवलंबून),
• नैसर्गिक वायू बॉयलरसाठी 120-130 °C.

सूचित मूल्ये पर्यावरणीय सुरक्षा घटक लक्षात घेऊन निर्धारित केली जातात, परंतु प्रामुख्याने उपकरणांच्या कार्यप्रदर्शन आणि टिकाऊपणाच्या आवश्यकतांवर आधारित असतात.

अशा प्रकारे, बॉयलरच्या संवहनी भागामध्ये आणि डक्टच्या पुढे (फ्ल्यूज आणि चिमणीमध्ये) कंडेन्सेशनचा धोका दूर करण्यासाठी किमान उंबरठा अशा प्रकारे सेट केला जातो. तथापि, गंज टाळण्यासाठी उपयुक्त कार्य करण्याऐवजी वातावरणात सोडल्या जाणार्‍या उष्णतेचा त्याग करणे अजिबात आवश्यक नाही.

गंज. धोके दूर करा

आम्ही असा युक्तिवाद करत नाही की गंज ही एक अप्रिय घटना आहे जी बॉयलरच्या स्थापनेच्या सुरक्षित ऑपरेशनला धोक्यात आणू शकते आणि त्याचे इच्छित सेवा आयुष्य लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते.

जेव्हा फ्ल्यू वायू दवबिंदू तापमानापर्यंत आणि खाली थंड केले जातात तेव्हा पाण्याच्या वाफेचे संक्षेपण होते, त्यासोबत NOx आणि SOx संयुगे द्रव अवस्थेत जातात, जे पाण्यावर प्रतिक्रिया देताना, ऍसिड तयार करतात ज्याचा अंतर्गत भागांवर विनाशकारी प्रभाव पडतो. बॉयलरचे पृष्ठभाग. जळलेल्या इंधनाच्या प्रकारानुसार, आम्ल दवबिंदू तापमान बदलू शकते, तसेच कंडेन्सेट म्हणून अवक्षेपित ऍसिडची रचना देखील बदलू शकते. परिणाम, तथापि, समान आहे - गंज.

नैसर्गिक वायूवर चालणाऱ्या बॉयलरच्या एक्झॉस्ट वायूंमध्ये प्रामुख्याने खालील ज्वलन उत्पादने असतात: पाण्याची वाफ (H2O), कार्बन डायऑक्साइड (CO2), कार्बन मोनॉक्साईड (CO) आणि जळलेले ज्वलनशील हायड्रोकार्बन्स CnHm (नंतरचे दोन इंधनाच्या अपूर्ण ज्वलनाच्या वेळी दिसतात. मोड ज्वलन समायोजित केलेले नाही).

वातावरणातील हवेमध्ये मोठ्या प्रमाणात नायट्रोजन असल्याने, इतर गोष्टींबरोबरच, नायट्रोजन ऑक्साईड NO आणि NO2, ज्याला एकत्रितपणे NOx म्हणतात, ज्वलन उत्पादनांमध्ये दिसतात, ज्याचा पर्यावरणावर आणि मानवी आरोग्यावर हानिकारक प्रभाव पडतो. पाण्यासोबत एकत्र केल्यावर नायट्रोजन ऑक्साईड संक्षारक नायट्रिक ऍसिड तयार करतात.

जेव्हा इंधन तेल आणि कोळसा जाळला जातो तेव्हा SOx नावाचे सल्फर ऑक्साईड ज्वलन उत्पादनांमध्ये दिसतात. त्यांचा पर्यावरणावर होणारा नकारात्मक परिणाम देखील मोठ्या प्रमाणावर संशोधन करण्यात आला आहे आणि यात शंका नाही. पाण्याशी संवाद साधताना तयार होणार्‍या अम्लीय कंडेन्सेटमुळे गरम पृष्ठभागांना गंधक गंजते.

पारंपारिकपणे, फ्ल्यू गॅस तापमान, वर दर्शविल्याप्रमाणे, बॉयलरच्या गरम पृष्ठभागांवर ऍसिड वर्षाव पासून उपकरणांचे संरक्षण करण्यासाठी अशा प्रकारे निवडले जाते. शिवाय, केवळ बॉयलरचेच नव्हे, तर चिमणीच्या फ्ल्यूचेही गंज प्रक्रियेपासून संरक्षण करण्यासाठी वायूंच्या तपमानाने गॅस मार्गाच्या बाहेर NOx आणि SOx चे संक्षेपण सुनिश्चित केले पाहिजे. अर्थात, नायट्रोजन आणि सल्फर ऑक्साईड्सच्या उत्सर्जनाच्या अनुज्ञेय एकाग्रतेवर मर्यादा घालणारी काही मानके आहेत, परंतु हे कोणत्याही प्रकारे हे तथ्य नाकारत नाही की ही दहन उत्पादने पृथ्वीच्या वातावरणात जमा होतात आणि त्याच्या पृष्ठभागावर ऍसिड पर्जन्याच्या स्वरूपात पडतात. .

इंधन तेल आणि कोळशात असलेले सल्फर, तसेच घन इंधनाच्या (राखसह) न जळलेल्या कणांच्या प्रवेशामुळे फ्लू वायूंच्या शुद्धीकरणासाठी अतिरिक्त अटी लागू होतात. गॅस शुध्दीकरण प्रणालीचा वापर फ्ल्यू वायूंपासून उष्णतेचा वापर करण्याच्या प्रक्रियेची किंमत आणि जटिलता लक्षणीय वाढवते, ज्यामुळे असे उपाय आर्थिक दृष्टिकोनातून खराब आकर्षक बनतात आणि बहुतेक वेळा व्यावहारिकदृष्ट्या फायदेशीर नसतात.

काही प्रकरणांमध्ये, स्थानिक अधिकारी स्टॅकच्या तोंडावर किमान फ्ल्यू गॅसचे तापमान सेट करतात जेणेकरून पुरेसा फ्ल्यू गॅस पसरला जाईल आणि प्लम नाही. याव्यतिरिक्त, काही व्यवसाय स्वेच्छेने त्यांची प्रतिमा सुधारण्यासाठी अशा पद्धतींचा अवलंब करू शकतात, कारण सामान्य लोक बर्‍याचदा दृश्यमान धुराच्या प्लमच्या उपस्थितीला पर्यावरणीय प्रदूषणाचे लक्षण म्हणून समजतात, तर धुराचा प्लम नसणे हे स्वच्छतेचे लक्षण म्हणून पाहिले जाऊ शकते. उत्पादन.

हे सर्व या वस्तुस्थितीला कारणीभूत ठरते की, विशिष्ट हवामानाच्या परिस्थितीत, उद्योग विशेषत: फ्ल्यू वायू वातावरणात सोडण्यापूर्वी गरम करू शकतात. नैसर्गिक वायूवर चालणार्‍या बॉयलरच्या एक्झॉस्ट वायूंची रचना समजून घेतल्यास (त्यावर वर तपशीलवार चर्चा केली आहे), हे स्पष्ट होते की चिमणीतून येणारा पांढरा "धूर" (जर दहन मोड योग्यरित्या कॉन्फिगर केला असेल तर) बहुतेक बॉयलर फर्नेसमध्ये नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनाच्या प्रतिक्रियेच्या परिणामी पाण्याची वाफ तयार होते.

गंजविरूद्धच्या लढ्यासाठी अशा सामग्रीचा वापर करणे आवश्यक आहे जे त्याच्या नकारात्मक प्रभावांना प्रतिरोधक आहेत (अशी सामग्री अस्तित्त्वात आहे आणि गॅस, पेट्रोलियम उत्पादने आणि अगदी इंधन म्हणून कचरा वापरणार्‍या प्रतिष्ठापनांमध्ये वापरली जाऊ शकते), तसेच आम्लयुक्त पदार्थांचे संकलन, प्रक्रिया करणे. कंडेन्सेट आणि त्याची विल्हेवाट.

तंत्रज्ञान

विद्यमान एंटरप्राइझमध्ये बॉयलरच्या मागे फ्ल्यू वायूंचे तापमान कमी करण्यासाठी उपायांचा एक संच सादर केल्याने संपूर्ण स्थापनेच्या कार्यक्षमतेत वाढ सुनिश्चित होते, ज्यामध्ये बॉयलर युनिटचा समावेश आहे, सर्व प्रथम, स्वतः बॉयलर वापरून (उष्णता त्यात व्युत्पन्न).

अशा सोल्यूशन्सची संकल्पना मूलत: एका गोष्टीवर उकळते: चिमणीपर्यंत फ्ल्यूच्या विभागात उष्णता एक्सचेंजर स्थापित केला जातो, जो शीतलक माध्यमाने (उदाहरणार्थ, पाणी) फ्ल्यू वायूंची उष्णता शोषून घेतो. हे पाणी एकतर थेट अंतिम शीतलक असू शकते ज्याला गरम करणे आवश्यक आहे किंवा एक मध्यवर्ती एजंट जो अतिरिक्त उष्णता विनिमय उपकरणाद्वारे उष्णता दुसर्या सर्किटमध्ये स्थानांतरित करतो.

योजनाबद्ध आकृती आकृतीमध्ये दर्शविली आहे:

परिणामी कंडेन्सेट थेट नवीन हीट एक्सचेंजरच्या व्हॉल्यूममध्ये गोळा केला जातो, जो गंज-प्रतिरोधक सामग्रीपासून बनलेला असतो. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की उष्मा एक्सचेंजरच्या आत एक्झॉस्ट गॅसच्या प्रमाणात असलेल्या आर्द्रतेसाठी दवबिंदू तापमान थ्रेशोल्ड अचूकपणे पार केले जाते. अशाप्रकारे, केवळ फ्ल्यू वायूंची भौतिक उष्णताच उपयुक्तपणे वापरली जात नाही तर त्यांच्यामध्ये असलेल्या पाण्याच्या वाफेच्या संक्षेपणाची सुप्त उष्णता देखील वापरली जाते. उपकरण स्वतःच अशा प्रकारे डिझाइन केले जाणे आवश्यक आहे की त्याची रचना जास्त वायुगतिकीय प्रतिकार प्रदान करत नाही आणि परिणामी, बॉयलर युनिटची ऑपरेटिंग परिस्थिती बिघडू शकते.

हीट एक्सचेंजरची रचना एकतर पारंपारिक रिक्युपरेटिव्ह हीट एक्सचेंजर असू शकते, जिथे वायूंपासून द्रवपदार्थात उष्णता हस्तांतरण विभाजित भिंतीद्वारे होते किंवा संपर्क हीट एक्सचेंजर, ज्यामध्ये फ्ल्यू वायू थेट पाण्याच्या संपर्कात येतात, ज्याद्वारे फवारणी केली जाते. त्यांच्या प्रवाहात नोजल.

पुनर्प्राप्ती उष्मा एक्सचेंजरसाठी, ऍसिड कंडेन्सेटच्या समस्येचे निराकरण करणे आणि त्याचे संकलन आणि तटस्थीकरण आयोजित करणे खाली येते. कॉन्टॅक्ट हीट एक्सचेंजरच्या बाबतीत, थोडा वेगळा दृष्टीकोन वापरला जातो, जो काही प्रमाणात परिसंचारी पाणी पुरवठा प्रणालीच्या नियतकालिक शुद्धीकरणासारखाच असतो: जसजसे परिसंचारी द्रवाची आंबटपणा वाढते, तसतसे त्यातील काही प्रमाणात साठवण टाकीमध्ये नेले जाते, जेथे ड्रेनेज सिस्टीममध्ये पाण्याची विल्हेवाट लावल्यानंतर किंवा तांत्रिक चक्रात निर्देशित करून अभिकर्मकांसह उपचार केले जाते.

वायूंचे तापमान आणि ऊर्जा वापरण्याच्या प्रक्रियेच्या इनलेटमधील विशिष्ट तापमान आवश्यकता यांच्यातील फरकांमुळे फ्ल्यू गॅस ऊर्जेचा काही उपयोग मर्यादित असू शकतो. तथापि, अशा उशिर मृत-अंत परिस्थितीसाठी देखील, एक दृष्टीकोन विकसित केला गेला आहे जो गुणात्मक नवीन तंत्रज्ञान आणि उपकरणांवर अवलंबून आहे.

फ्ल्यू गॅस हीट रिकव्हरी प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी, उष्मा पंपांवर आधारित अभिनव उपायांचा वापर प्रणालीचा मुख्य घटक म्हणून जागतिक व्यवहारात वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे. काही औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये (उदा. बायोएनर्जी), अशी सोल्यूशन्स बहुसंख्य बॉयलरवर वापरली जातात. या प्रकरणात प्राथमिक ऊर्जा संसाधनांमध्ये अतिरिक्त बचत पारंपारिक वाष्प-कंप्रेशन इलेक्ट्रिक मशीन्सच्या वापराद्वारे नाही तर अधिक विश्वासार्ह आणि तांत्रिकदृष्ट्या प्रगत अवशोषण लिथियम ब्रोमाइड हीट पंप (ABTH) द्वारे साध्य केली जाते, ज्यांना ऑपरेट करण्यासाठी विजेपेक्षा उष्णता आवश्यक असते (बहुतेकदा हे न वापरलेली कचरा उष्णता असू शकते, जी जवळजवळ कोणत्याही एंटरप्राइझमध्ये मुबलक प्रमाणात असते). थर्ड-पार्टी हीटिंग सोर्सची ही उष्णता अंतर्गत ABTH चक्र सक्रिय करते, ज्यामुळे तुम्ही फ्लू वायूंच्या उपलब्ध तापमान क्षमतेचे रूपांतर करू शकता आणि ते अधिक गरम वातावरणात स्थानांतरित करू शकता.

परिणाम

अशा द्रावणांचा वापर करून बॉयलर फ्ल्यू वायूंचे थंड करणे खूप खोल असू शकते - सुरुवातीच्या 30-20 °C पासून 120 आणि अगदी 130 °C पर्यंत. रासायनिक जल प्रक्रिया, मेक-अप, गरम पाणी पुरवठा आणि अगदी हीटिंग नेटवर्कच्या गरजांसाठी पाणी गरम करण्यासाठी परिणामी उष्णता पुरेसे आहे.

या प्रकरणात, इंधन बचत 5÷10% पर्यंत पोहोचू शकते आणि बॉयलर युनिटच्या कार्यक्षमतेत वाढ 2÷3% पर्यंत पोहोचू शकते.

अशा प्रकारे, वर्णन केलेल्या तंत्रज्ञानाची अंमलबजावणी एकाच वेळी अनेक समस्या सोडविण्यास अनुमती देते. हे:

• फ्ल्यू वायूंच्या उष्णतेचा (तसेच पाण्याच्या वाफेच्या संक्षेपणाची सुप्त उष्णता) सर्वात संपूर्ण आणि फायदेशीर वापर
• वातावरणातील NOx आणि SOx उत्सर्जन कमी करणे,
• अतिरिक्त संसाधन प्राप्त करणे - शुद्ध केलेले पाणी (जे कोणत्याही एंटरप्राइझमध्ये उपयुक्तपणे वापरले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, हीटिंग नेटवर्क्स आणि इतर वॉटर सर्किट्ससाठी फीड म्हणून),
• स्मोक प्लमचे निर्मूलन (ते क्वचितच दृश्यमान होते किंवा पूर्णपणे अदृश्य होते).

सराव दर्शविते की अशा उपायांचा वापर करण्याची व्यवहार्यता प्रामुख्याने यावर अवलंबून असते:

• फ्लू वायूंपासून उपलब्ध उष्णतेचा उपयुक्त वापर करण्याची शक्यता,
• दर वर्षी प्राप्त थर्मल ऊर्जेच्या वापराचा कालावधी,
• एंटरप्राइझमध्ये ऊर्जा संसाधनांची किंमत,
• NOx आणि SOx (तसेच स्थानिक पर्यावरणीय कायद्याची तीव्रता) साठी उत्सर्जनाच्या जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य एकाग्रतेपेक्षा जास्त उपस्थिती,
• कंडेन्सेट बेअसर करण्याची पद्धत आणि त्याच्या पुढील वापरासाठी पर्याय.

स्त्रोत: www.habr.com