I jakar efter sÀtt att öka effektiviteten hos företag inom energisektorn samt andra industrianlÀggningar som anvÀnder utrustning för att brÀnna fossila brÀnslen (Ängpannor, vÀrmepannor, tekniska ugnar osv.) kommer frÄgan om att anvÀnda potentialen i avgaserna inte upp pÄ första plats.
Under tiden, baserat pÄ befintliga berÀkningsnormer som utvecklades för flera decennier sedan och etablerade standarder för urval av nyckeltal för sÄdana anlÀggningar, förlorar driftorganisationer pengar genom att bokstavligt talat slÀppa ut dem i röret, samtidigt som de försÀmrar den globala miljösituationen.
Om ni, precis som teamet "", anser att det Ă€r fel att missa möjligheten att ta hand om miljön och invĂ„narnas hĂ€lsa i er stad till företagets budget fördel. Â
LĂ€s artikeln om hur man kan omvandla avgaser till energiresurs.
Vi studerar standarder
En nyckelparameter som bestÀmmer vÀrmeverkningsgraden för pannaaggregatet Àr temperaturen pÄ avgaserna. VÀrmen som gÄr förlorad med avgaserna utgör en betydande del av alla vÀrmeförluster (tillsammans med förluster av vÀrme frÄn kemisk och mekanisk ofullstÀndig förbrÀnning av brÀnsle, förluster av fysiskt vÀrme frÄn slagg samt vÀrmelÀckage till omgivningen pÄ grund av extern kylning). Dessa förluster pÄverkar pannans ekonomiska drift avgörande genom att sÀnka dess verkningsgrad. SÄledes förstÄr vi att ju lÀgre temperaturen pÄ avgaserna Àr, desto högre Àr pannans effektivitet.
Den optimala temperaturen för avgaser för olika typer av brĂ€nsle och driftsparametrar för pannan bestĂ€ms utifrĂ„n teknisk-ekonomiska berĂ€kningar i det tidigaste skedet av dess skapande. Samtidigt uppnĂ„s den maximalt nyttiga anvĂ€ndningen av vĂ€rmen frĂ„n avgaser traditionellt genom att öka storleken pĂ„ de konvektiva vĂ€rmytorna samt utveckla bakre ytor â vattenekonomiserare och regenerativa luftvĂ€rmare. Men Ă€ven trots införandet av teknologier och utrustning för den mest fullstĂ€ndiga utnyttjandet av vĂ€rme mĂ„ste temperaturen pĂ„ avgaserna enligt gĂ€llande normer vara inom följande intervall:
- 120-180 °C för fasta brÀnslen (beroende pÄ brÀnslets fuktinnehÄll och pannans driftparametrar),
- 120-160 °C för eldningsolja (beroende pÄ svavelinnehÄllet),
- 120-130 °C för naturgas.
De angivna vÀrdena har faststÀllts med hÀnsyn till miljösÀkerhetsfaktorer, men först och frÀmst baserat pÄ kraven för utrustningens funktion och livslÀngd.
SÄledes sÀtts den minimala grÀnsen sÄ att risken för kondensaturliv i pannans konvektionsdel och vidare i kanalerna (i rökkanalerna och skorstenen) utesluts. Men för att förhindra korrosion Àr det inte nödvÀndigt att offra vÀrme som slÀpps ut i atmosfÀren istÀllet för att utföra nyttigt arbete.
Korrosion. Uteslut riskerna.
Vi ifrÄgasÀtter inte att korrosion Àr ett obehagligt fenomen som kan hota sÀkerheten för panncentralens drift och avsevÀrt förkorta dess livslÀngd.
Vid nedkylning av rökgaser till dyspunkten och nedanför sker kondensation av vattenĂ„nga, tillsammans med vilket NOx-, SOx-föreningar övergĂ„r i vĂ€tsketillstĂ„nd, som i reaktion med vatten bildar syror som negativt pĂ„verkar pannans inre ytor. Beroende pĂ„ vilken typ av brĂ€nsle som förbrĂ€nns kan temperaturerna för syrapunkten variera, likasĂ„ syrornas sammansĂ€ttning som föll ut som kondensat. Resultatet Ă€r dock detsamma â korrosion.
Avgaser frÄn pannor som drivs med naturgas bestÄr huvudsakligen av följande förbrÀnningsprodukter: vattenÄnga (H2O), koldioxid (CO2), kolmonoxid (CO) och oförbrÀnda kolvÀten CnHm (de tvÄ senare uppstÄr vid ofullstÀndig förbrÀnning av brÀnsle, nÀr förbrÀnningslÀget inte Àr instÀllt).
Eftersom det finns en stor mÀngd kvÀve i atmosfÀrisk luft, framtrÀder Àven kvÀveoxider NO och NO2, sammanfattande kallad NOx, i förbrÀnningsprodukten, vilket har en negativ pÄverkan pÄ miljön och mÀnniskors hÀlsa. NÀr de kombineras med vatten bildar kvÀveoxider korrosionsaktiva salpetersyror.
Vid förbrÀnning av olig och kol bildas svaveloxider, benÀmnda SOx, i rökprodukterna. Deras negativa pÄverkan pÄ miljön Àr vÀlstudierad och rÄder ingen tvekan om. Den sura kondensat som bildas vid kontakt med vatten orsakar svavelkorrosion pÄ vÀrmeytorna.
Traditionellt vÀljs temperaturen pÄ avgaserna, som nÀmnts ovan, sÄ att den skyddar utrustningen frÄn syrautfÀllning pÄ vÀrmeytorna i pannan. Dessutom mÄste temperaturen pÄ gaserna sÀkerstÀlla kondensering av NOx och SOx utanför gasflödet för att skydda inte bara sjÀlva pannan utan ocksÄ rörsystem och skorstenen frÄn korrosionsprocesser. SjÀlvklart finns det vissa normer som begrÀnsar tillÄtna koncentrationer av kvÀve- och svaveloxider, men detta tar inte bort faktum att dessa förbrÀnningsprodukter ackumuleras i jordens atmosfÀr och faller som surt regn pÄ dess yta.
Svavel som finns i olig och kol samt bortförsel av oförbrÀnda fasta brÀnslepartiklar (inklusive aska) stÀller ytterligare krav pÄ rensning av avgaser. AnvÀndningen av gasrengöringssystem ökar avsevÀrt kostnaderna och komplicerar processen för vÀrmeÄtervinning frÄn avgaser, vilket gör sÄdana ÄtgÀrder ekonomiskt oattraktiva och ofta praktiskt taget olönsamma.
I vissa fall stÀller lokala myndigheter minimitemperatur för avgaserna vid rörets utgÄng för att sÀkerstÀlla adekvat spridning av avgaserna och förhindra rökfacklor. Dessutom kan vissa företag pÄ eget initiativ tillÀmpa en sÄdan praxis för att förbÀttra sitt anseende, eftersom allmÀnheten ofta tolkar förekomsten av synlig rök som ett tecken pÄ miljöförorening, medan avsaknaden av rökfacklor kan ses som ett tecken pÄ ren produktion.
All of this leads to situations where, under certain weather conditions, enterprises may intentionally heat exhaust gases before releasing them into the atmosphere. However, understanding the composition of the gases emitted by a boiler operating on natural gas (which has been detailed above), it becomes clear that the white "smoke" coming from the stack (when the combustion process is properly adjusted) is mostly water vapor produced from the combustion of natural gas in the boiler's furnace.
Combating corrosion requires the use of materials resistant to its negative effects (such materials are available and can be used in installations that utilize gas, petroleum products, and even waste as fuel), as well as the organization of collection, processing, and disposal of acid condensate.
Tekniken
Implementing a set of measures to reduce the temperature of the exhaust gases after the boiler at an existing facility increases the efficiency of the entire installation, which includes the boiler unit, primarily using the boiler itself (the heat generated within it).
The concept of such solutions essentially boils down to the installation of a heat exchanger in the gas duct before the chimney, which absorbs heat from the exhaust gases through a cooling medium (e.g., water). This water can serve as a direct heat carrier that needs to be heated or as an intermediate agent that transfers heat through additional heat exchange equipment to another circuit.
The basic scheme is presented in the figure:
The collection of the resulting condensate takes place directly within the volume of the new heat exchange device, which is made from corrosion-resistant materials. This is due to the fact that the temperature threshold of the dew point for the moisture contained in the exhaust gases is exceeded precisely within the heat exchanger. Thus, not only the physical heat of the exhaust gases is utilized, but also the latent heat of condensation of the water vapor contained in them. The device itself should be designed in such a way that its construction does not create excessive aerodynamic resistance and, consequently, degrades the operating conditions of the boiler unit.
Konstruktionen av vÀrmevÀxlaren kan antingen vara en vanlig regenerativ vÀrmevÀxlare, dÀr vÀrmeöverföringen frÄn gaser till vÀtska sker genom en skiljevÀgg, eller en kontaktyta vÀrmevÀxlare, dÀr rökgaserna direkt kommer i kontakt med vatten som sprutas in i deras ström med munstycken.
För den regenerativa vÀrmevÀxlaren handlar frÄgan om syrakondensat om att organisera insamling och neutralisering av det. I fallet med en kontaktyta vÀrmevÀxlare tillÀmpas en nÄgot annan metod som liknar den periodiska spola av det cirkulerande vattensystemet: nÀr surheten i den cirkulerande vÀtskan ökar, tas en viss mÀngd ut till en ackumuleringstank dÀr den behandlas med reagenser, och det resulterande vattnet leds sedan till drÀneringssystemet eller vidare till den teknologiska cykeln.
Specifika tillÀmpningar av energi frÄn rökgaser kan begrÀnsas pÄ grund av skillnaden mellan temperaturen pÄ gaserna och de specifika temperaturkraven för energikonsumerande processer. Men Àven för sÄdana, till synes hopplösa situationer, har en metod utvecklats som vilar pÄ kvalitativt nya teknologier och utrustning.
För att öka effektiviteten i processen för utnyttjande av vÀrmen frÄn rökgaser anvÀnds allt oftare innovativa lösningar baserade pÄ vÀrmepumpar som en central del av systemet i den globala praktiken. I vissa industrisektorer (till exempel inom bioenergi) tillÀmpas sÄdana lösningar pÄ de flesta av de nya panna som sÀtts i drift. Ytterligare besparingar av primÀra energiresurser uppnÄs i det hÀr fallet genom anvÀndningen av mer tillförlitliga och teknologiska bromid-litiumabsorptionsvÀrmepumpar (ABTN) som inte behöver elektricitet för att fungera, utan vÀrme (ofta frÄn överskottsvÀrme som finns i överflöd pÄ nÀstan varje företag). Denna vÀrme frÄn en extern vÀrmekÀlla aktiverar den interna cykeln i ABTN, vilket gör det möjligt att konvertera den tillgÀngliga temperaturpotentialen frÄn avgaserna och överföra den till mer uppvÀrmda medier.
Resultat
Gastemperaturen frĂ„n pannan kan kylas ner betydligt med sĂ„dana lösningar â ner till 30 och Ă€ven 20 °C frĂ„n ursprungliga 120-130 °C. Den uppvĂ€rmda vattenmĂ€ngden Ă€r helt tillrĂ€cklig för att vĂ€rma vatten för kemisk vattenbehandling, pĂ„fyllning, varmvattenförsörjning och till och med fjĂ€rrvĂ€rmenĂ€t.
BrÀnslebesparingen kan uppgÄ till 5÷10 %, medan effektiviteten hos pannaggregatet kan öka med 2÷3 %.
Genom att implementera den beskrivna teknologin kan flera uppgifter hanteras samtidigt. Det handlar om:
- maximal och effektiv anvÀndning av vÀrmen frÄn avgaserna (samt den dolda vÀrmen frÄn kondensering av vattenÄnga),
- minskning av NOx- och SOx-utslÀpp i atmosfÀren,
- generering av en extra resurs â renat vatten (som kan anvĂ€ndas nyttigt i företag, till exempel för pĂ„fyllning av fjĂ€rrvĂ€rmenĂ€t och andra vattensystem),
- eliminering av avgaser (de blir knappt synliga eller försvinner helt).
Praktiken visar att lÀmpligheten att anvÀnda sÄdana lösningar framför allt beror pÄ:
- möjligheten till nyttig Ätervinning av den tillgÀngliga vÀrmen frÄn avgaserna,
- hur lÀnge den erhÄllna vÀrmen anvÀnds under Äret,
- kostnaden för energiresurser pÄ företaget,
- om det finns en överskridning av den tillÄtna utslÀppskoncentrationen för NOx och SOx (samt frÄn strÀngheten av lokal miljölagstiftning),
- metoden för neutralisering av kondensat och alternativen för dess vidare anvÀndning.
KĂ€lla: habr.com
