Navrhujem na zváženie činnosti využívania spalín. Spaliny sú hojné v akejkoľvek dedine a meste. Väčšina výrobcov dymu je para a teplovodné kotly a spaľovacích motorov. V tejto myšlienke nebudem zvažovať spaliny motorov (aj keď sú tiež vhodné z hľadiska zloženia), ale budem sa venovať spalinám kotolní podrobnejšie.
Najjednoduchší spôsob použitia dymu plynových kotolní (priemyselných alebo súkromných domov) je najčistejší druh spalín, ktorý obsahuje minimálne množstvo škodlivých nečistôt. Môžete tiež použiť dym kotolní spaľujúcich uhlie alebo kvapalné palivo, ale v tomto prípade budete musieť vyčistiť spaliny od nečistôt (nie je to také ťažké, ale stále dodatočné náklady).
Hlavnými zložkami spalín sú dusík, oxid uhličitý a vodná para. Vodná para nemá žiadnu hodnotu a dá sa ľahko odstrániť zo spalín kontaktovaním plynu s chladným povrchom. Zostávajúce komponenty už majú svoju cenu.
Plynný dusík sa používa pri hasení požiaru, na prepravu a skladovanie horľavých a výbušných médií, ako ochranný plyn na zabránenie oxidácie ľahko oxidovaných látok a materiálov, na predchádzanie korózii nádrží, čistiacich potrubí a nádrží, na vytváranie inertných médií v silách . Dusíková ochrana zabraňuje množeniu baktérií, používa sa na čistenie prostredia od hmyzu a mikróbov. V potravinárskom priemysle sa dusíková atmosféra často používa ako prostriedok na predĺženie trvanlivosti potravín podliehajúcich skaze. Na získanie tekutého dusíka sa široko používa plynný dusík.
Na získanie dusíka stačí oddeliť vodnú paru a oxid uhličitý od spalín. Pokiaľ ide o ďalšiu zložku dymu - oxid uhličitý (CO2, oxid uhličitý, oxid uhličitý), rozsah jeho použitia je ešte väčší a jeho cena je oveľa vyššia.
Navrhujem získať o ňom úplnejšie informácie. Oxid uhličitý sa zvyčajne uchováva v 40-litrových valcoch natretých čiernou farbou so žltým štítkom „oxid uhličitý“. Správnejší názov pre СО2, „oxid uhličitý“, ale na názov „oxid uhličitý“ je už každý zvyknutý, pre СО2 sa držal, a preto je nápis „oxid uhličitý“ na valcoch stále zachovaný. Vo valcoch je v tekutej forme oxid uhličitý. Oxid uhličitý je bez zápachu, netoxický, nehorľavý a nevýbušný. Je to látka prirodzene sa tvoriaca v ľudskom tele. Vo vzduchu vydychovanom osobou zvyčajne obsahuje 4,5%. Hlavná aplikácia oxidu uhličitého je pri karbonizácii a predaji vo fľašiach s nápojmi, používa sa ako ochranný plyn pri zváraní pomocou zváracích poloautomatických zariadení, používa sa na zvýšenie výnosu (2 -krát) poľnohospodárskych plodín v skleníkoch zvýšenie koncentrácie CO2 v ovzduší a zvýšenie (4-6 krát pri nasýtení vodou oxidom uhličitým) produkcie mikrorias počas ich umelého pestovania, na udržanie a zlepšenie kvality krmív a produktov, na výrobu suchého ľadu a jeho využitie v zariadenia na kryoblastovanie (čistenie povrchov pred kontamináciou) a na dosiahnutie nízkych teplôt počas skladovania a prepravy potravín atď.
Oxid uhličitý je žiadaný všade a dopyt po ňom sa neustále zvyšuje. V domácich a malých podnikoch sa oxid uhličitý môže získavať extrakciou zo spalín v nízkokapacitných závodoch na oxid uhličitý. Pre osoby súvisiace s technológiou nie je ťažké vykonať takúto inštaláciu svojpomocne. Pri dodržaní noriem technologického postupu kvalita vyrobeného oxidu uhličitého spĺňa všetky požiadavky GOST 8050-85.
Oxid uhličitý je možné získať jednak zo spalín kotolní (alebo vykurovacích kotlov súkromných domácností), jednak špeciálnym spaľovaním paliva v samotnom zariadení.
Teraz ekonomická stránka veci. Jednotka môže pracovať s akýmkoľvek druhom paliva. Pri spaľovaní paliva (konkrétne na získanie oxidu uhličitého) sa uvoľňuje nasledujúce množstvo CO2:
zemný plyn (metán) - 1,9 kg CO2 zo spaľovania 1 kubický meter m plynu;
čierne uhlie z rôznych ložísk - 2,1 - 2,7 kg СО2 zo spaľovania 1 kg paliva;
propán, bután, motorová nafta, vykurovací olej - 3,0 kg CO2 zo spaľovania 1 kg paliva.
Úplne všetok emitovaný oxid uhličitý nebude možné extrahovať a až 90% (je možné dosiahnuť 95% extrakciu) je celkom možné. Štandardná náplň 40-litrového valca je 24-25 kg, takže môžete nezávisle vypočítať špecifickú spotrebu paliva a získať tak jeden valec oxidu uhličitého.
Nie je to také veľké napríklad v prípade získavania oxidu uhličitého zo spaľovania zemný plyn stačí spáliť 15 m3 plynu.
Pri najvyššom tarife (Moskva) je to 60 rubľov. 40 litrov. valec s oxidom uhličitým. V prípade ťažby CO2 zo spalín kotolní sa náklady na výrobu oxidu uhličitého znižujú, pretože sa znižujú náklady na palivo a zvyšuje sa zisk zo zariadenia. Inštalácia môže fungovať nepretržite, v automatickom režime s minimálnym zapojením ľudí do procesu získavania oxidu uhličitého. Produktivita zariadenia závisí od množstva CO2 obsiahnutého v spalinách, konštrukcie zariadenia a môže dosiahnuť 25 alebo viac fliaš oxidu uhličitého za deň.
Cena 1 valca oxidu uhličitého vo väčšine regiónov Ruska presahuje 500 rubľov (december 2008). Mesačný výnos z predaja oxidu uhličitého v tomto prípade dosahuje: 500 rubľov / guľa. x 25 bodov / deň x 30 dní = 375 000 rubľov. Teplo uvoľnené pri spaľovaní je možné súčasne použiť na vykurovanie priestorov a v tomto prípade nedôjde k plytvaniu palivom. Je potrebné mať na pamäti, že environmentálna situácia v mieste, kde sa oxid uhličitý extrahuje zo spalín, sa len zlepšuje, pretože emisie CO2 do atmosféry sa znižujú.
Vcelku dobre sa odporúča aj spôsob získavania oxidu uhličitého zo spalín získavaných zo spaľovania drevného odpadu (odpad z ťažby dreva a spracovania dreva, stolárske práce a pod.). V tomto prípade je rovnaká továreň na oxid uhličitý doplnená generátorom drevoplynu (továreň alebo vlastnoručný) na získanie drevoplynu. Drevný odpad (drevná štiepka, drevná štiepka, hobliny, piliny atď.) Sa naleje do zásobníka plynového generátora 1-2 krát denne, inak jednotka pracuje v rovnakom režime ako vo vyššie uvedenom.
Produkcia oxidu uhličitého z 1 tony drevného odpadu je 66 valcov. Výťažok z jednej tony odpadu je (za cenu 500 rubľového valca s oxidom uhličitým): 500 rubľov / guľa. x 66 bodov. = 33 000 rubľov.
Pri priemernom množstve drevného odpadu z jednej drevospracujúcej predajne 0,5 tony odpadu za deň môže výnos z predaja oxidu uhličitého dosiahnuť 500 tisíc rubľov. za mesiac a v prípade dodávky odpadu z iných drevospracujúcich a stolárskych dielní sa príjem ešte zvýši.
Je možná aj možnosť získavania oxidu uhličitého zo spaľovania pneumatiky pre autá, čo tiež prospieva len našej ekológii.
V prípade výroby oxidu uhličitého v množstve vyššom, ako môže miestny predajný trh spotrebovať, môže byť vyrobený oxid uhličitý nezávisle použitý na iné činnosti, ako aj spracovaný na iné chemikálie a činidlá (napríklad pomocou jednoduchej technológie, do ekologických hnojív obsahujúcich uhlík, kypriaceho prášku atď. atď.) až po výrobu benzínu z oxidu uhličitého.
Teplo spalín opúšťajúcich pece sa okrem ohrevu vzduchu a plynného paliva môže použiť v kotloch na odpadové teplo na výrobu pary. Vyhrievaný plyn a vzduch sa používajú v samotnej peci, ale para sa posiela externým spotrebiteľom (na výrobu a energetické potreby).
Vo všetkých prípadoch by sa mal človek snažiť o čo najväčšiu rekuperáciu tepla, tj. Ju vrátiť späť pracovný priestor pece vo forme tepla zahrievaných zložiek spaľovania (plynné palivo a vzduch). Zvýšenie rekuperácie tepla skutočne vedie k zníženiu spotreby paliva a k zintenzívneniu a zlepšeniu technologického postupu. Prítomnosť rekuperátorov alebo regenerátorov však vždy nevylučuje možnosť inštalácie kotlov na odpadové teplo. Kotly na odpadové teplo našli predovšetkým uplatnenie vo veľkých peciach s relatívne vysokou teplotou spalín: v oceľových peciach s otvoreným ohniskom, v dozvukových peciach taviacich meď, v rotačných peciach na spaľovanie cementového slinku, so suchým spôsob výroby cementu a pod.
Ryža. 5.
1 - prehrievač; 2 - rúrkový povrch; 3 - odsávač dymu.
Teplo spalín opúšťajúce regenerátory otvorených nístejových pecí s teplotou 500-650 ° C sa používa v plynových rúrkových kotloch na odpadové teplo s prirodzenou cirkuláciou pracovnej tekutiny. Vykurovacia plocha plynových rúrkových kotlov pozostáva z požiarnych rúr, vo vnútri ktorých prechádzajú spaliny rýchlosťou asi 20 m / s. Teplo sa prenáša z plynov na vykurovací povrch konvekciou, a preto zvýšenie rýchlosti zvyšuje prenos tepla. Plynové rúrkové kotly sa ľahko obsluhujú, pri inštalácii nevyžadujú obloženie a rámy a majú vysokú hustotu plynu.
Na obr. 5 ukazuje plynový rúrkový kotol závodu Taganrog s priemernou produktivitou D avg = 5,2 t / h, vypočítanou na prechod spalín až do 40 000 m 3 / h. Tlak pary generovaný kotlom je 0,8 MN / m 2; teplota 250 ° C. Teplota plynu pred kotlom je 600 ° С, za kotlom 200 - 250 ° С.
V kotloch s núteným obehom je vykurovacia plocha tvorená cievkami, ktorých umiestnenie nie je obmedzené podmienkami prirodzeného obehu, a preto sú tieto kotly kompaktné. Povrchy cievok sú vyrobené z rúrok malého priemeru, napríklad d = 32 × 3 mm, čo uľahčuje hmotnosť kotla. Pri viacnásobnej cirkulácii, keď je cirkulačná rýchlosť 5 - 18, je rýchlosť vody v rúrkach významná, nie menšia ako 1 m / s, v dôsledku čoho sa zrážanie rozpustených solí z vody v cievkach znižuje a kryštalický vodný kameň sa vymyje. Kotly však musia byť poháňané vodou chemicky upravovanou pomocou katiónovýmenných filtrov a iných spôsobov úpravy vody, ktoré spĺňajú štandardy napájacej vody pre konvenčné parné kotly.
Ryža. 6.
1 - povrch ekonomizéra; 2 - odparovací povrch; 3 - prehrievač; 4 - bubnový zberač; 5 - obehové čerpadlo; 6 - zachytávač kalu; 7 - odsávač dymu.
Na obr. 6 ukazuje rozloženie vykurovacích plôch cievok vo zvislých komínoch. Pohyb zmesi pary a vody sa vykonáva obehové čerpadlo... Návrhy kotlov tohto typu boli vyvinuté spoločnosťami Tsentroenergochermet a Gipromez a vyrábajú sa pre prietoky spalín do 50 - 125 tisíc m 3 / h s priemernou kapacitou pary 5 až 18 t / h.
Náklady na paru sú 0,4 - 0,5 rubľov / tona namiesto 1,2 - 2 rubľov / tona pre paru odoberanú z parných turbín CHPP a 2 - 3 rubľov / tonu pre paru z priemyselných kotolní. Náklady na paru tvoria náklady na energiu na pohon odsávačov dymu, náklady na prípravu vody, odpisy, opravy a údržbu. Rýchlosť plynu v kotle je 5 až 10 m / s, čo zaisťuje dobrý prenos tepla. Aerodynamický odpor dráhy plynu je 0,5 - 1,5 kn / m 2, jednotka preto musí mať umelý ťah z odsávača. Posilnenie ťahu, ktorý sprevádza inštaláciu kotlov na odpadové teplo, spravidla zlepšuje prevádzku pecí s otvoreným ohniskom. Takéto kotly sú v továrňach rozšírené, ale pre ich dobrú prevádzku, ochranu vyhrievacích povrchov pred unášaním prachom a troskami a systematické čistenie vykurovacích plôch pred strhávaním fúkaním prehriatou parou, opláchnutím vodou (keď sa kotol zastaví), vibráciami, atď.
Ryža. 7.
Aby sa využilo teplo spalín pochádzajúcich z dozvukových pecí taviacich meď, sú nainštalované vodovodné rúrkové kotly s prirodzenou cirkuláciou (obr. 7). Spaliny majú v tomto prípade veľmi vysokú teplotu (1100 - 1250 ° C) a sú kontaminované prachom v množstve až 100 - 200 g / m 3 a časť prachu má vysoké abrazívne (abrazívne) vlastnosti, druhá časť je v zmäkčenom stave a môže škváriť vykurovaciu plochu kotla. Je to práve vysoký obsah prachu v plynoch, ktorý doteraz nútil upustiť od rekuperácie tepla v týchto peciach a obmedziť používanie spalín v kotloch na odpadové teplo.
Prenos tepla z plynov na odparovacie plochy sita je veľmi intenzívny, vďaka čomu je zaistené intenzívne odparovanie častíc trosky, chladenie, granulovanie a padanie do lievika trosky, čo vylučuje trosku konvekčnej vykurovacej plochy kotla. Inštalácia takýchto kotlov na používanie plynov s relatívne nízkou teplotou (500 - 700 ° C) je nepraktická z dôvodu zlého prenosu tepla sálaním.
Ak sú vysokoteplotné pece vybavené kovovými rekuperátormi, odporúča sa nainštalovať kotly na odpadové teplo priamo za pracovné komory pecí. V tomto prípade teplota spalín v kotle klesne na 1 000 - 1 100 ° C. Pri tejto teplote už môžu byť nasmerované na tepelne odolnú časť rekuperátora. Ak plyny nesú veľa prachu, potom je kotol na odpadové teplo usporiadaný vo forme sitového kotlového granulátora trosky, ktorý zaisťuje oddelenie strhávania z plynov a uľahčuje prácu rekuperátora.
Rekuperácia tepla z výfukových spalín
Spaliny opúšťajúce pracovný priestor pecí majú veľmi vysokú teplotu, a preto odnášajú značné množstvo tepla. Napríklad v peciach s otvoreným ohniskom sa z pracovného priestoru odvádza spalinami asi 80% celkového tepla dodaného do pracovného priestoru, vo vykurovacích peciach asi 60%. Spaliny so sebou odnášajú čím viac tepla z pracovného priestoru pecí, tým vyššia je ich teplota a tým nižšia je miera využitia tepla v peci. V tejto súvislosti je vhodné zaistiť využitie tepla spalín, ktoré je možné v zásade uskutočniť dvoma spôsobmi: s vrátením časti tepla odobratého zo spalín späť do pece a bez vrátenie tohto tepla do pece. Na implementáciu prvej metódy je potrebné preniesť teplo odobraté z dymu do plynu a vzduchu (alebo iba vzduchu) idúceho do pece. Na dosiahnutie tohto cieľa sa široko používajú výmenníky tepla rekuperačných a regeneračných typov, ktorých použitie umožňuje zvýšiť účinnosť jednotky pece, zvýšiť teplotu spaľovania a ušetriť palivo. Pri druhom spôsobe použitia sa teplo spalín využíva v tepelných elektrárňach a turbínach, čo má za následok značnú úsporu paliva.
V niektorých prípadoch sa súčasne používajú obidva opísané spôsoby rekuperácie tepla spalín. To sa robí vtedy, keď teplota spalín za výmenníkmi tepla regeneratívneho alebo rekuperačného typu zostáva dostatočne vysoká a odporúča sa ďalšie využitie tepla v tepelných elektrárňach. Napríklad v otvorených nístejových peciach je teplota spalín po regenerátoroch 750-800 ° C, preto sa znova používajú v kotloch na odpadové teplo.
Pozrime sa podrobnejšie na otázku využívania tepla spalín s návratom časti ich tepla do pece.
V prvom rade je potrebné poznamenať, že jednotka tepla odobratého z dymu a zavedeného do pece vzduchom alebo plynom (jednotka fyzického tepla) sa ukazuje ako oveľa hodnotnejšia ako jednotka tepla získaná v peci ako je výsledkom spaľovania paliva (jednotka chemického tepla), pretože tepelný vzduch (plyn) nespôsobuje tepelné straty so spalinami. Hodnota jednotky fyzického tepla je tým väčšia, čím nižší je faktor využitia paliva a tým vyššia je teplota spalín.
Pre normálnu prevádzku rúry by malo byť do pracovného priestoru dodané potrebné množstvo tepla každú hodinu. Toto množstvo tepla zahŕňa nielen teplo paliva, ale aj teplo ohriateho vzduchu alebo plynu, t.j.
Je zrejmé, že pri = const sa nárast zníži. Inými slovami, využitie tepla spalín umožňuje dosiahnuť úsporu paliva, ktorá závisí od stupňa využitia tepla spalín.
kde je entalpia ohriateho vzduchu a spalín opúšťajúcich pracovný priestor, kW alebo kJ / perióda.
Mieru rekuperácie tepla možno nazvať aj účinnosťou. rekuperátor (regenerátor),%
Keď poznáme hodnotu stupňa využitia tepla, je možné určiť úsporu paliva pomocou nasledujúceho výrazu:
kde I "d, Id - entalpia spalín pri teplote spaľovania a opúšťania pece.
Zníženie spotreby paliva v dôsledku použitia odpadového tepla zo spalín má spravidla značný ekonomický efekt a je jednou z možností, ako znížiť náklady na vykurovanie kovu v priemyselných peciach.
Okrem úspory paliva je používanie ohrevu vzduchom (plynom) sprevádzané zvýšením kalorimetrickej teploty spaľovania, čo môže byť hlavným účelom rekuperácie pri ohreve pecí palivom s nízkou výhrevnosťou.
Zvýšenie at vedie k zvýšeniu teploty spaľovania. Ak je potrebné poskytnúť určitú hodnotu, potom zvýšenie teploty ohrevu vzduchu (plynu) vedie k zníženiu hodnoty, to znamená k zníženiu podielu plynu s vysokou výhrevnosťou v palivovej zmesi.
Pretože rekuperácia tepla môže výrazne ušetriť palivo, odporúča sa usilovať o čo najvyšší, ekonomicky odôvodnený stupeň využitia. Ihneď však treba poznamenať, že využitie nemôže byť úplné, to znamená vždy. Je to spôsobené tým, že nárast vykurovacej plochy je racionálny iba do určitých hraníc, po ktorých už vedie k veľmi nevýznamnému zisku z úspory tepla.
Držitelia patentu RU 2606296:
Vynález sa týka tepelnej energetiky a môže byť použitý v akomkoľvek podniku prevádzkujúcom kotly na uhľovodíkové palivo.
Známe sériovo vyrábané ohrievačmi teplárne Kostroma typu KSk (sitko Kudinov A.A., regulačný ventil, zachytávač odkvapkávania a hydropneumatické dúchadlo.
Ohrievače typu KSK fungujú nasledovne. Spaliny vstupujú do regulačného ventilu, ktorý ich rozdeľuje na dva prúdy, hlavný prúd plynu je nasmerovaný cez sitko do výmenníka tepla, druhý obtokovým potrubím plynovodu. Vo výmenníku tepla vodná para obsiahnutá v spalinách kondenzuje na rebrovaných rúrkach a ohrieva vodu, ktorá v nich prúdi. Výsledný kondenzát sa zhromažďuje v jímke a čerpá sa do doplňovacieho okruhu vykurovacieho systému. Voda ohrievaná vo výmenníku tepla je dodávaná spotrebiteľovi. Na výstupe z jednotky rekuperácie tepla sa sušené spaliny zmiešajú s pôvodnými spalinami z obtokového potrubia spalinovodu a sú vedené odsávačom dymu do komína.
Aby výmenník tepla fungoval v kondenzačnom režime celej svojej konvekčnej časti, je potrebné, aby teplota ohrevu vody v konvekčnom balení neprekročila 50 ° C. Na použitie takejto vody v vykurovacích systémoch musí byť dodatočne zahriata.
Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškových vodných pár spalín v spalinách a komíne, časť pôvodných plynov sa zmieša so sušenými spalinami obtokovým kanálom, čím sa zvýši ich teplota. Pri takejto zmesi sa zvyšuje aj obsah vodnej pary vo výfukových spalinách, čím sa znižuje účinnosť rekuperácie tepla.
Známy výmenník tepla (RU 2323384 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), pub. 04/27/2008) obsahujúci kontaktný výmenník tepla, zachytávač kvapiek, výmenník tepla plyn-plyn, zahrnutý podľa schémy priameho toku , plynové kanály, potrubia, čerpadlo, snímače teploty, regulátory ventilov. Výmenník tepla voda-voda a výmenník tepla voda-vzduch s obtokovým kanálom pozdĺž prúdu vzduchu sú umiestnené v sérii pozdĺž toku vratnej vody kontaktného výmenníka tepla.
Známy spôsob činnosti tohto výmenníka tepla. Spaliny prechádzajú plynovodom do vstupu výmenníka tepla plyn-plyn, postupne prechádzajú cez jeho tri sekcie, potom do vstupu do kontaktného výmenníka tepla, kde prechádzajúc dýzou premytou cirkulujúcou vodou sú schladené nižšie rosný bod, pričom cirkulujúca voda vydáva zrejmé a latentné teplo. Ďalej sú chladené a vlhké plyny zbavené väčšiny kvapalnej vody unášanej prúdom kvapalnej vody v odlučovači kvapiek, ohrievané a sušené v najmenej jednej časti výmenníka tepla plyn-plyn, odoslané do potrubia pomocou odsávač dymu a vypúšťaný do atmosféry. Vyhrievaná cirkulujúca voda z palety kontaktného výmenníka tepla je súčasne čerpaná do výmenníka tepla voda-voda, kde ohrieva studenú vodu z potrubia. Voda ohrievaná vo výmenníku tepla je dodávaná podľa potrieb procesu a dodávky teplej vody pre domácnosť alebo do nízkoteplotných vykurovací okruh.
Cirkulujúca voda ďalej vstupuje do výmenníka tepla voda-vzduch, ohrieva najmenej časť prúdiaceho vzduchu prichádzajúceho zvonku miestnosti vzduchovým potrubím, ochladí sa na najnižšiu možnú teplotu a vstupuje do kontaktného výmenníka tepla cez rozdeľovač vody, kde extrahuje teplo z plynov, súčasne ich premýva zo suspendovaných častíc a absorbuje časť oxidov dusíka a síry. Ohriaty vzduch z výmenníka tepla je dodávaný ventilátorom do štandardného ohrievača vzduchu alebo priamo do pece. Cirkulujúca voda sa filtruje a upravuje podľa potreby známymi metódami.
Na implementáciu tejto metódy je potrebný riadiaci systém z dôvodu použitia rekuperovaného tepla na dodávku teplej vody z dôvodu nestálosti denného plánu spotreby teplej vody.
Voda ohrievaná vo výmenníku tepla, dodávanom pre potreby dodávky teplej vody alebo do nízkoteplotného vykurovacieho okruhu, vyžaduje uvedenie na požadovanú teplotu, pretože vo výmenníku tepla sa nemôže ohrievať nad teplotu cirkulujúceho vody, ktorá je určená teplotou nasýtenia vodných pár v spalinách. Nízky ohrev vzduchu vo výmenníku tepla voda-vzduch neumožňuje použiť tento vzduch na vykurovanie priestorov.
Najbližšie k nárokovanému vynálezu je zariadenie a spôsob využívania tepla spalín (RU 2436011 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), publ. 10.12.2011).
Zariadenie na rekuperáciu tepla spalín obsahuje doskový výmenník tepla plyn-plyn vyrobený podľa protiprúdovej schémy, povrchový doskový kondenzátor plyn-vzduch, zotrvačný odlučovač kvapiek, plynové kanály, odsávač dymu, vzduchové kanály, ventilátory a potrubie.
Pôvodné spaliny sú chladené v povrchovom doskovom výmenníku plyn-plyn, ktorý ohrieva sušené spaliny. Vyhrievané a ohrievané médiá sa pohybujú v protiprúde. V tomto prípade sú vlhké spaliny hlboko ochladené na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary. Vodné pary obsiahnuté v spalinách sú ďalej kondenzované v povrchovom doskovom výmenníku plyn - vzduch - kondenzátor, ktorý ohrieva vzduch. Ohriaty vzduch sa používa na vykurovanie priestorov a pokrytie potrieb spaľovacieho procesu. Kondenzát po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát v cykle vykurovacej siete alebo parnej turbíny. Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškových vodných pár odnesených prúdom z kondenzátora, pred dodatočný odsávač dymu sa pridá časť zahriatych sušených spalín. Vysušené spaliny sú vedené odsávačom dymu do vyššie popísaného ohrievača, kde sú ohrievané, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii vodných pár v plynových kanáloch a komíne, a sú zaslané do komína.
Nevýhody tejto metódy spočívajú v tom, že sa využíva hlavne latentné kondenzačné teplo vodnej pary obsiahnuté v spalinách. Ak rekuperačný výmenník tepla ochladzuje zdrojové spaliny na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary, potom bude zahrievanie odchádzajúcich sušených spalín nadmerné, čo znižuje účinnosť využitia. Nevýhodou je použitie iba jedného média na vykurovanie - vzduchu.
Cieľom vynálezu je zvýšiť účinnosť využívania tepla spalín využitím latentného kondenzačného tepla vodnej pary a zvýšenej teploty samotných spalín.
Pri navrhovanej metóde na hlboké využitie tepla zo spalín, ako v prototype, sú spaliny predchladené v povrchovom doskovom výmenníku plyn-plyn, ohrievajú sa suché spaliny, kondenzujú sa vodné pary obsiahnuté v spalinách v kondenzátore, vykurovací vzduch.
Podľa vynálezu sa spaliny medzi výmenníkom tepla a kondenzátorom ďalej ochladzujú na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary zahrievaním vody.
Plynové kotly majú vysokú teplotu spalín (130 ° C pre veľké kotly, 150 ° C-170 ° C pre malé kotly). Na chladenie spalín pred kondenzáciou sa používajú dve zariadenia: rekuperačný plynový plynový výmenník tepla a úžitkový ohrievač vody.
Pôvodné spaliny sú predchladené v povrchovom doskovom výmenníku plynu a plynu, čím sa sušené spaliny zahrievajú o 30-40 ° C vyššie, ako je teplota nasýtenia vodných pár v nich obsiahnutých, aby sa vytvorila teplotná rezerva s prípadným chladením spaliny v potrubí. To umožňuje zmenšiť plochu výmeny tepla rekuperačného výmenníka tepla v porovnaní s prototypom a je užitočné využiť zvyškové teplo spalín.
Významným rozdielom je použitie kontaktného ohrievača vody plyn-voda na konečné chladenie mokrých spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary. Na vstupe do ohrievača vody majú spaliny dostatočne vysokú teplotu (130 ° C-90 ° C), čo umožňuje čiastočné odparovanie vody až na 50 ° C-65 ° C. Na výstupe z kontaktného plynového ohrievača vody majú spaliny teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary v nich obsiahnutej, čo zvyšuje účinnosť využitia teplosmennej plochy v kondenzátore, eliminuje tvorbu suchých zón kondenzátora a zvyšuje súčiniteľ prestupu tepla.
Spôsob využitia tepla zo spalín je znázornený na obr.
V tabuľke 1 sú uvedené výsledky overovacieho výpočtu možnosti inštalácie kotla na zemný plyn s výkonom 11 MW.
Metóda hlbokého využitia tepla spalín sa uskutočňuje nasledovne. Pôvodné spaliny 1 sú predchladené v povrchovom doskovom výmenníku 2 plyn-plyn, ktorý ohrieva sušené spaliny. Ďalej sa spaliny 3 nakoniec ochladia v kontaktnom ohrievači vody a plynu na vodu 4 na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary rozprašovaním vody, čo je účelné použiť kondenzát získaný v kondenzátore. V tomto prípade sa časť vody odparí, čím sa zvýši obsah vlhkosti v spalinách, a zvyšok sa zahreje na rovnakú teplotu. Vodná para obsiahnutá v spalinách 5 je kondenzovaná v doskovom výmenníku tepla plyn - vzduch - kondenzátor 6 s lapačom kvapiek 7, ktorý ohrieva vzduch. Kondenzát 8 sa dodáva na ohrev do kontaktného plynového ohrievača vody 4. Kondenzačné teplo sa používa na ohrev studeného vzduchu dodávaného ventilátormi 9 z prostredie potrubím 10. Ohriaty vzduch 11 je nasmerovaný do výrobnej miestnosti kotolne na vetranie a vykurovanie. Z tejto miestnosti je do kotla dodávaný vzduch na podporu spaľovacieho procesu. Vysušené spaliny 12 odsávačom dymu 13 sú vedené do povrchového doskového výmenníka 2 plynu na vykurovanie a posielané do komína 14.
Aby sa vylúčila kondenzácia zvyškových vodných pár odnášaných prúdom z kondenzátora, časť zahriatych sušených spalín 15 (až 10%) sa zmieša pred odsávačom dymu 13, ktorého hodnota je pôvodne stanovená tlmič 16.
Teplota ohriateho vzduchu 11 je regulovaná zmenou prietoku sušených spalín 1 alebo zmenou prietoku vzduchu nastavením rýchlosti ventilátora 13 alebo ventilátorov 9 v závislosti od teploty vonkajšieho vzduchu.
Výmenník tepla 2 a kondenzátor 6 sú povrchové doskové výmenníky tepla vyrobené z unifikovaných modulárnych zväzkov, ktoré sú usporiadané tak, že pohyb nosičov tepla sa uskutočňuje v protiprúdovom toku. V závislosti od objemu spalín, ktoré sa majú sušiť, sa z vypočítaného počtu vriec vytvorí predhrievač a kondenzátor. Ohrievač vody 4 je kontaktný výmenník tepla plyn-voda, ktorý zaisťuje dodatočné chladenie spalín a ohrev vody. Vyhrievaná voda 17 po dodatočnom ošetrení sa používa na doplnenie strát v cykle vykurovacej siete alebo parnej turbíny. Blok 9 je vytvorený z niekoľkých ventilátorov na zmenu prietoku ohriateho vzduchu.
V tabuľke 1 sú uvedené výsledky overovacieho výpočtu variantu zariadenia na kotol na zemný plyn s výkonom 11 MW. Výpočty boli vykonané pre teplotu vonkajšieho vzduchu -20 ° C. Výpočet ukazuje, že použitie kontaktného plynového ohrievača vody a vody 4 vedie k vymiznutiu suchej zóny v kondenzátore 6, zosilňuje výmenu tepla a zvyšuje výkon zariadenia. Percento rekuperovaného tepla sa zvyšuje zo 14,52 na 15,4%, pričom teplota rosného bodu vodnej pary v sušených spalinách klesá na 17 ° C. Približne 2% tepelného výkonu nie sú využité, ale slúžia na rekuperáciu - ohrev sušených spalín na teplotu 70 ° C.
Metóda na hlboké využitie tepla spalín, podľa ktorej sa spaliny predchladia v povrchovom doskovom výmenníku plyn-plyn, zahrievajú sa suché spaliny, dochladzujú sa v ohrievači vody na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary , vykurovacia voda, kondenzujúca vodná para obsiahnutá v spalinách v kondenzátore, ohrievanie vzduchu, vyznačujúca sa tým, že medzi výmenníkom tepla a kondenzátorom je inštalovaný povrchový rúrkový plynový ohrievač vody na chladenie mokrých spalín a vykurovacej vody, pričom k hlavnému získavaniu tepla dochádza v kondenzátore, keď je vzduch ohrievaný, a k ďalšiemu - v ohrievači vody.
Podobné patenty:
Vynález sa týka petrochemického inžinierstva a môže byť použitý na krakovanie vykurovacieho oleja, ako aj na ohrev technologických médií (napríklad oleja, olejovej emulzie, plynu, ich zmesí) a na ďalšie technologické procesy, ktoré vyžadujú intenzívne dodávky tepla.
Vynález sa týka oblasti tepelnej energetiky a môže byť použitý vo vykurovacích a klimatizačných systémoch. Vynález spočíva v tom, že spojenie teplonosných rebrovaných rúrok v rade a radoch medzi sebou prebieha postupne pozdĺž jednej rúrky v priebehu jednej vetvy a priľahlé rúrky na výmenu tepla v rade sú spojené v sérii s medzitrubičkovými prechodmi vo forme strmo ohnutých ohybov a sú vybavené ľahko odnímateľnými opravnými a ochrannými zátkami, počet potrubí zapojených do série v rade a celkový počet zdvihov vo všetkých radoch sa volí v závislosti od skutočných parametrov existujúcej vykurovacej siete a je určená hydraulickými charakteristikami ohrievača vody.
Elektrický radiátor, ktorý ako zdroj tepla používa výpočtové procesory. Tento radiátor pre obytné a priemyselné priestory, využívajúci ako tepelné zdroje výpočtové procesory, obsahuje vyhrievané puzdro, ktoré prenáša teplo medzi zdrojom tepla a okolitým vzduchom, počtom procesorov Q, rozdelených číslom P dosky plošných spojov vytvorenie zdroja tepla chladiča a výkonný nástroj, ktorý vykonáva výpočty pomocou externých informačných systémov, rozhrania človek-stroj, ktoré vám umožňuje ovládať výpočtové a tepelný výkon poskytuje radiátor, stabilizovaný zdroj napájania pre rôzne elektronické súčiastky, sieťové rozhranie, ktoré umožňuje pripojenie chladiča k externým sieťam.
Vynález je určený na implementáciu reakcií parného reformovania a môže byť použitý v chemickom priemysle. Tepelný výmenný reaktor obsahuje množstvo bajonetových rúrok (4) zavesených na hornej streche (2), siahajúcich až k úrovni dolného dna (3) a uzavretých v kryte (1) obsahujúcom vstup (E) a výstup (S ) potrubia na spaliny.
Vynález poskytuje systém a spôsob reformovania parou a plynom. Metóda parogenerácie parou a plynom založená na splyňovaní a metanizácii biomasy zahŕňa: 1) splyňovanie biomasy zmiešaním kyslíka a vodnej pary získanej z jednotky na separáciu vzduchu s biomasou, transport výslednej zmesi dýzou do splyňovača, splyňovanie biomasy pri teplote 1 500 až 1 800 ° C a tlaku 1 až 3 MPa na získanie surového splyneného plynu a preprave prehriatej pary s tlakom 5 až 6 MPa, získanej v dôsledku účelného spätného získavania tepla, do parnej turbíny; 2) konverzia a čistenie: podľa požiadaviek metanizačnej reakcie úpravou pomeru vodíka k uhlíku surového splyňovaného plynu vytvoreného v kroku 1) na 3: 1 pomocou konverznej reakcie a regenerácie surového splyňovaného plynu pri nízkej teplote metanolom na odsírenie a dekarbonizáciu, v dôsledku čoho sa získa vyčistený syntézny plyn; 3) uskutočnenie metanizácie: zavedenie vyčisteného syntézneho plynu stupňa 2) do metanizačnej sekcie pozostávajúcej z primárnej metanizačnej sekcie a sekundárnej metanizačnej sekcie a primárna metanizačná sekcia obsahuje prvý primárny metanačný reaktor a druhý primárny metanačný reaktor zapojené do série ; umožnenie časti procesného plynu z druhého primárneho metanizačného reaktora vrátiť sa do vstupu prvého primárneho metanizačného reaktora na zmiešanie s čerstvým vstupným plynom a potom možnosť vstúpiť do prvého primárneho metanizačného reaktora, aby sa koncentrácia reaktantov v vstup do prvého primárneho metanizačného reaktora klesá a teplota lôžka katalyzátora je regulovaná procesným plynom; zavedenie syntézneho plynu po primárnej metanácii do sekcie sekundárnej metanizácie obsahujúcej prvý sekundárny metanizačný reaktor a druhý sekundárny metanizačný reaktor zapojené do série, kde sa malé množstvo nezreagovaného CO a veľké množstvo CO2 premení na CH4, a transport prehriateho stredného tlaku para generovaná v metanizačnej sekcii do parnej turbíny; a 4) koncentrácia metánu: koncentrácia metánu v syntetickom zemnom plyne obsahujúca stopové množstvá dusíka a vodnej pary získaná v kroku 3) pomocou adsorpcie pri kolísaní tlaku tak, aby molárna koncentrácia metánu dosiahla 96% a výhrevnosť syntetického zemného plynu dosahuje 8256 kcal / Nm3.
Vynález sa týka tepelnej energetiky. Metóda hlbokého využitia tepla zo spalín zahŕňa predchladenie spalín v povrchovom doskovom výmenníku plyn-plyn, zahrievanie sušených spalín v protiprúdovom prúde na vytvorenie teplotnej rezervy, ktorá zabraňuje kondenzácii zvyškových vodných pár v komíne . Ďalšie ochladzovanie spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary sa uskutočňuje v kontaktnom ohrievači vody plyn-voda, ktorý ohrieva vodu. Ochladené vlhké spaliny sa privádzajú do doskového výmenníka tepla plyn - vzduch - kondenzátora, kde dochádza k kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v spalinách, čím sa ohrieva vzduch. Sušené spaliny sú dodávané prídavným odsávačom dymu do povrchového doskového výmenníka plynu a plynu, kde sú ohrievané, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii vodných pár v plynových kanáloch a komíne, a sú zaslané do komína. EFEKT: zvýšená účinnosť využitia tepla spalín v dôsledku použitia latentného tepla kondenzácie vodnej pary a zvýšenej teploty samotných spalín. 1 dwg, 1 tbl
Popis:
Vykurovacie siete Bryansk spolu s projektovým ústavom LLC VKTIstroydormash-Proekt vyvinuli, vyrobili a realizovali dve kotolne v meste Bryansk jednotky na rekuperáciu tepla pre spaliny (UUTG) unikajúce z teplovodných kotlov.
Rekuperačná jednotka spalín
N.F. Sviridov, R. N. Sviridov, Vykurovacie siete Bryansk,
I. N. Ivukov, B.L.Turk, LLC „Projekt VKTIstroydormash“
Brianske vykurovacie siete spolu s projektovým ústavom VKTIstroydormash-Proekt vyvinuli, vyrobili a nainštalovali v dvoch kotolniach v meste Brjansk jednotky na využitie tepla zo spalín (UUTG) unikajúcich z teplovodných kotlov.
V dôsledku tejto implementácie boli získané nasledujúce:
Dodatočné kapitálové investície na 1 Gcal / h vyrobeného tepla sú viac ako 2 -krát nižšie, ako keby sa stavala nová kotolňa, a splatia sa asi za 0,6 roka;
Vzhľadom na to, že použité zariadenie je veľmi jednoduché na údržbu a používa sa bezplatný tepelný nosič, tj spaliny (DG) predtým emitované do atmosféry, náklady na 1 Gcal tepla sú 8–10 krát nižšie. než náklady na teplo generované kotolňami;
Účinnosť kotlov sa zvýšila o 10%.
Všetky náklady v marci 2002 na zavedenie prvého UUTG s kapacitou 1 Gcal tepla za hodinu teda dosiahli 830 tisíc rubľov a očakávané úspory za rok budú predstavovať 1,5 milióna rubľov.
Také vysoké technické a ekonomické ukazovatele sú pochopiteľné.
Existuje názor, že účinnosť najlepších domácich kotlov s tepelným výkonom 0,5 MW a viac dosahuje 93%. V skutočnosti nepresahuje 83%a tu je dôvod.
Rozlišujte medzi nižším a vyšším spaľovacím teplom paliva. Nižšie spaľovacie teplo je menšie ako vyššie množstvo tepla, ktoré sa vynakladá na odparovanie vody vznikajúcej pri spaľovaní paliva, ako aj vlhkosť v ňom obsiahnutá. Príklad najlacnejšieho paliva - zemný plyn: DG vznikajúce pri jeho spaľovaní obsahujú vodné pary, ktoré zaberajú až 19% ich objemu; najvyššie spaľovacie teplo presahuje najnižšie približne o 10%.
Na zvýšenie účinnosti komínov, ktorými sú DG vypúšťané do atmosféry, je potrebné, aby vodná para v DG nezačala kondenzovať v komínoch pri najnižších teplotách okolia.
Projekty UUTG oživili a vylepšili dávno zabudnuté technické riešenia zamerané na využitie tepla DG.
UUTG obsahuje kontaktné a doskové výmenníky tepla s dvoma nezávislými obehovými a prívodnými vodnými okruhmi.
Zariadenie a prevádzka UTG je zrejmé z diagramu zobrazeného na obrázku a popisu jeho polôh.
V kontaktnom výmenníku tepla sa DG a atomizovaná cirkulujúca voda pohybujú vo vertikálnom protiprúde, tj. DG a voda sú v priamom kontakte. Na udržanie rovnomerného postreku cirkulujúcej vody sa používajú dýzy a špeciálna keramická dýza.
Vyhrievaná cirkulujúca voda, čerpaná vo vlastnom vodnom okruhu nezávislým čerpadlom, odovzdáva teplo získané v kontaktnom výmenníku tepla dodávanej vode do doskového výmenníka tepla.
Na požadované chladenie cirkulujúcej vody by sa mala používať iba studená voda. voda z vodovodu, ktorý sa po zahriatí v UUTG uvedie na podmienenú teplotu v kotloch existujúcich kotolní a ďalej sa používa na zásobovanie bytov teplou vodou.
V kontaktnom výmenníku tepla chladené DG dodatočne prechádzajú lapačom kvapiek a v prípade straty viac ako 70% vlhkosti vo forme kondenzátu vodnej pary sú napojené na časť horúcich DG (10–20% objemu DG opustenie kotla) nasmerované priamo z kotla do komína, čím vznikne zmes DG s nízkym obsahom vlhkosti a s teplotou postačujúcou na prechod komínom bez kondenzácie zvyšku vodnej pary.
Objem cirkulujúcej vody sa neustále zvyšuje v dôsledku kondenzátu vodnej pary v DG. Vytvorený prebytok sa automaticky odvádza ventilom s elektromechanickým pohonom a môže sa použiť ako prípravok dodatočná voda vo vykurovacom systéme kotolne. Špecifická spotreba vypúšťanej vody na 1 Gcal rekuperovaného tepla je asi 1,2 t. Vypúšťanie kondenzátu je kontrolované hladinomermi B a N.
Popísaný spôsob a zariadenie na rekuperáciu tepla DG je schopné pracovať s produktmi spaľovania paliva bez prachu, ktoré majú neobmedzenú maximálnu teplotu. V tomto prípade platí, že čím vyššia je teplota spalín, tým vyššia bude teplota privádzanej vody. V tomto prípade je navyše možné čiastočne použiť recyklovanú vodu na ohrev vykurovacej vody. Vzhľadom na to, že kontaktný výmenník tepla súčasne funguje ako zberač mokrého prachu, je možné prakticky využiť teplo prašných naftových generátorov vyčistením cirkulujúcej vody od prachu známymi spôsobmi pred jeho zavedením do doskového výmenníka tepla. Recyklovanú vodu kontaminovanú chemickými zlúčeninami je možné neutralizovať. Opísaný UUTG je preto možné použiť na prácu s generálnymi riaditeľstvami, ktoré sa zúčastnili technologické procesy pri tavení (napríklad otvorené ohnisko, sklárske pece), pri kalcinácii (napríklad tehly, keramika), pri zahrievaní (ingoty pred valcovaním) atď.
V Rusku bohužiaľ neexistujú žiadne stimuly na podporu šetrenia energiou.
Kresba Schéma jednotky rekuperácie tepla spalín (UUTG) 1 - kontaktný výmenník tepla; 2 - ventil s elektromechanickým pohonom na automatické odvádzanie prebytočnej cirkulujúcej vody vzniknutej pri kondenzácii vodnej pary DG; 3 - zásobník na obehovú vodu ohrievanú využívaným teplom DG; 4 - DG opúšťajúce kotol; 5 - časť GR zameraná na využitie ich tepla; 6 - komín; 7 - časť GR pokračuje v pohybe pozdĺž existujúceho prasa do komína (6); 8 - posúvač regulujúci prietok časti časti dieselového generátora (5); 9 - posúvač regulujúci prietok časti DG (7); 10 - chladená a sušená časť DG, ktorá vyšla z kontaktného výmenníka tepla (1); 11 - zmes DG (7 a 10) s teplotným rozdielom medzi DG a rosným bodom rovným 15–20 ° С; 12 - rozprašovač s cirkulujúcou vodou; 13 - špeciálna tryska s rozvinutým povrchom; 14 - kalcinátor, v ktorom sa pomocou prúdenia vzduchu cirkulujúcou vodou z neho odstráni predtým rozpustený oxid uhličitý; 15 - čistiaci vzduch; 16 - lapač kvapiek; 17 - systém kŕmenia studená voda; 18 - cirkulujúca voda ohrievaná spätne získaným teplom; 19 - čerpadlo na čerpanie cirkulujúcej vody; 20 - doskový výmenník tepla na prenos rekuperovaného tepla z cirkulujúcej vody do spotrebnej vody; 21 - chladená cirkulujúca voda smerujúca do postrekovača (12) a na odvádzanie jej prebytku ventilom s elektromechanickým pohonom (2); 22 - spotrebná voda ohrievaná spätným získavaním tepla DG. В a Н - snímače horných a dolných úrovní cirkulujúcej vody v skladovacej nádrži (3); |
| stôl 1 Odhadované ukazovatele jedného z implementovaných UTG |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
