在寻找提高能源部门企业以及使用燃烧化石燃料的设备（蒸汽、热水锅炉、工艺炉等）的其他工业设施效率的方法时，利用烟道潜力的问题气体一开始就没有升高。
与此同时，依靠几十年前制定的现有计算标准以及为此类设备的关键性能指标选择制定的标准，运营组织会赔钱，名副其实地把它们扔进下水道，同时使全球范围内的环境状况恶化。
如果像命令““，您认为错过了照顾环境和城市居民健康并为企业预算带来好处的机会是错误的，请阅读有关如何将烟气转化为能源的文章。
学习标准
决定锅炉机组效率的关键参数是烟气温度。 废气损失的热量占所有热损失的很大一部分（还有燃料化学和机械燃烧不足造成的热损失、炉渣物理热损失以及由于外部冷却而泄漏到环境中的热量）。 这些损失对锅炉的效率有决定性的影响，降低其效率。 由此可见，烟气温度越低，锅炉的效率越高。
不同燃料类型和锅炉运行参数的最佳烟气温度是在锅炉创建初期根据技术和经济计算确定的。 同时，传统上通过增加对流加热表面的尺寸以及开发尾部表面——节水器、蓄热式空气加热器来实现废气热量的最大有用利用。
但即使引入了最完整的热回收技术和设备，根据现行监管文件，烟气温度也必须在以下范围内：
- 固体燃料锅炉120-180℃（取决于燃料的水分含量和锅炉的运行参数），
- 使用燃油的锅炉为120-160℃（取决于其中的硫含量），
- 天然气锅炉为 120-130 °C。
指示值的确定考虑了环境安全因素，但主要基于对设备性能和耐用性的要求。
因此，最小阈值的设置方式应消除锅炉对流部分以及沿管道（烟道和烟囱）进一步凝结的风险。 然而，为了防止腐蚀，根本没有必要牺牲热量，热量会被释放到大气中，而不是做有用的功。
腐蚀。 消除风险
我们并不认为腐蚀是一种令人不快的现象，它会危及锅炉装置的安全运行并显着缩短其预期使用寿命。
当烟气冷却至露点温度及以下时，发生水蒸气冷凝，NOx和SOx化合物随之转变成液态，与水反应时形成酸，对内部产生破坏性影响锅炉的表面。 根据燃烧的燃料类型，酸露点温度以及作为冷凝物沉淀的酸的成分可能会有所不同。 然而，结果是相同的——腐蚀。
使用天然气的锅炉排出的废气主要由以下燃烧产物组成：水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）和未燃烧的易燃碳氢化合物CnHm（后两者出现在燃料不完全燃烧时）燃烧模式未调整）。
由于大气中含有大量的氮，燃烧产物中出现氮氧化物NO和NO2，统称为NOx，对环境和人体健康产生不利影响。 当与水结合时，氮氧化物形成腐蚀性硝酸。
当燃油和煤炭燃烧时，燃烧产物中会出现称为 SOx 的硫氧化物。 它们对环境的负面影响也已被广泛研究并且毫无疑问。 与水相互作用时形成的酸性冷凝物会导致受热面的硫腐蚀。
传统上，如上所示，选择烟气温度时应保护设备免受锅炉加热表面酸沉淀的影响。 此外，气体的温度必须确保NOx和SOx在气路外冷凝，以便不仅保护锅炉本身，而且保护烟囱烟道免受腐蚀过程。 当然，有某些标准限制了氮氧化物和硫氧化物的允许排放浓度，但这并不能以任何方式否定这些燃烧产物在地球大气中积聚并以酸沉淀的形式落在地球表面的事实。
燃料油和煤炭中所含的硫以及夹带的固体燃料未燃烧颗粒（包括灰分）为烟气净化带来了额外的条件。 气体净化系统的使用显着增加了利用烟道气热量的过程的成本和复杂性，使得这些措施从经济角度来看缺乏吸引力，并且通常实际上无利可图。
在某些情况下，地方当局会在烟囱口设定最低烟气温度，以确保烟气充分分散且没有羽流。 此外，一些企业可能会自愿采取这种做法来改善自己的形象，因为公众常常将可见烟羽的存在视为环境污染的标志，而没有烟羽则可能被视为清洁的标志。生产。
这一切导致，在一定的天气条件下，企业可以对烟气进行专门加热，然后再将其排放到大气中。 虽然，了解使用天然气运行的锅炉的废气成分（上面已详细讨论），但很明显，来自烟囱的白色“烟雾”（如果燃烧模式配置正确）主要是天然气在锅炉炉膛内燃烧反应形成水蒸气。
对抗腐蚀需要使用能够抵抗其负面影响的材料（此类材料存在并且可用于使用天然气、石油产品甚至废物作为燃料的装置），以及组织收集和处理酸性物质冷凝水及其处置。
技术
在现有企业中引入一套降低锅炉后面烟气温度的措施，确保提高整个装置的效率，其中包括锅炉装置，首先使用锅炉本身（热量）中生成）。
这种解决方案的概念本质上可以归结为一件事：在烟道直至烟囱的部分安装热交换器，它用冷却介质（例如水）吸收烟气的热量。 这些水可以直接是需要加热的最终冷却剂，也可以是通过附加热交换设备将热量传递到另一个回路的中间剂。
原理图如图所示：
产生的冷凝水直接收集在由耐腐蚀材料制成的新热交换器的容积中。 这是因为热交换器内精确地克服了废气中所含水分的露点温度阈值。 因此，不仅烟道气的物理热得到有效利用，而且其中所含水蒸气的冷凝潜热也得到有效利用。 设备本身的设计必须确保其设计不会提供过多的空气动力阻力，从而不会恶化锅炉装置的运行条件。
换热器的设计可以是传统的同流换热器，其中从气体到液体的热传递通过分隔壁进行，也可以是接触式换热器，其中烟气直接与水接触，水通过喷淋器喷射。喷嘴在其流动中。
对于换热器来说，解决酸性冷凝物的问题归根结底是组织其收集和中和。 在接触式换热器的情况下，采用稍微不同的方法，有点类似于循环供水系统的定期净化：随着循环液体的酸度增加，将一定量的循环液体引入储罐，其中它用试剂进行处理，随后将水排入排水系统，或将其引入技术循环。
由于气体温度与能耗过程入口处的特定温度要求之间的差异，烟道气能量的某些应用可能受到限制。 然而，即使对于这种看似死胡同的情况，也已经开发出一种依赖于高质量新技术和设备的方法。
为了提高烟气热回收过程的效率，基于热泵的创新解决方案作为系统的关键要素越来越多地在世界实践中得到应用。 在某些工业领域（例如生物能源），大多数已调试的锅炉都使用此类解决方案。 在这种情况下，主要能源的额外节省是通过不使用传统的蒸汽压缩电机，而是使用更可靠、技术先进的吸收式溴化锂热泵 (ABTH) 来实现的，该热泵需要热量而不是电力来运行（通常是这种热泵）。可能是未使用的废热，几乎所有企业都大量存在）。 来自第三方加热源的热量会激活内部 ABTH 循环，从而使您能够转变烟气的可用温度潜力并将其转移到更热的环境中。
导致
使用此类解决方案对锅炉烟气进行深度冷却 - 从最初的 30-20 °C 降至 120 甚至 130 °C。 产生的热量足以加热水，以满足化学水处理、补给、热水供应甚至供热网络的需要。
在这种情况下，燃料节省可达5÷10%，锅炉机组效率提高可达2÷3%。
因此，所描述的技术的实施允许同时解决多个问题。 这：
- 最完整、最有益地利用烟气热量（以及水蒸气冷凝潜热），
- 减少向大气中排放的氮氧化物和硫氧化物，
- 获得额外的资源 - 纯净水（可用于任何企业，例如，作为供热网络和其他水回路的供水），
- 消除烟羽（几乎看不见或完全消失）。
实践表明，采用此类方案的可行性主要取决于：
- 有效利用烟道气中的可用热量的可能性，
- 每年接收到的热能的使用持续时间，
- 企业的能源成本，
- 氮氧化物和硫氧化物排放量是否超过最大允许浓度（以及当地环境立法的严格程度），
- 一种中和冷凝水的方法及其进一步使用的选择。
来源： habr.com