El sistema de condensación de humos permite recuperar y recuperar la gran cantidad de energía térmica contenida en los humos húmedos de la caldera, que normalmente se emite a través de la chimenea a la atmósfera.

El sistema de recuperación de calor/condensación de gases de combustión permite aumentar entre un 6 y un 35 % (según el tipo de combustible quemado y los parámetros de la planta) el suministro de calor a los consumidores o reducir el consumo de gas natural entre un 6 y un 35 %.

Ventajas principales:

• Ahorro de combustible (gas natural): la misma o mayor carga de calor de la caldera con menos combustión de combustible
• Reducción de emisiones - CO2, NOx y SOx (al quemar carbón o combustibles líquidos)
• Recepción de condensado para el sistema de alimentación de la caldera

Principio de funcionamiento:

El sistema de recuperación de calor/condensación de humos puede funcionar en dos etapas: con o sin humidificación del aire alimentado a los quemadores de la caldera. Si es necesario, se instala un depurador antes del sistema de condensación.

En el condensador, los gases de combustión se enfrían con el agua de retorno del sistema de calefacción. Cuando desciende la temperatura de los gases de combustión, se condensa una gran cantidad de vapor de agua contenido en los gases de combustión. La energía térmica de la condensación de vapor se utiliza para calentar el retorno del sistema de calefacción.

En el humidificador se produce un enfriamiento adicional del gas y la condensación del vapor de agua. El medio refrigerante en el humidificador es aire comprimido suministrado a los quemadores de la caldera. Dado que el aire de chorro se calienta en el humidificador y el condensado caliente se inyecta en la corriente de aire frente a los quemadores, tiene lugar un proceso de evaporación adicional en los gases de combustión de la caldera.

El chorro de aire suministrado a los quemadores de la caldera contiene una mayor cantidad de energía térmica debido al aumento de la temperatura y la humedad.

Esto da como resultado un aumento en la cantidad de energía en los gases de combustión salientes que ingresan al condensador, lo que a su vez conduce a un uso más eficiente del calor por parte del sistema de calefacción urbana.

En la planta de condensación de gases de combustión, también se produce condensado que, dependiendo de la composición de los gases de combustión, se purificará aún más antes de ser alimentado al sistema de calderas.

Efecto económico.

Comparación de potencia térmica en las condiciones:

1. Sin condensación
2. Condensación de gases de combustión
3. Condensación junto con humidificación del aire de combustión

El sistema de condensación de humos permite que la sala de calderas existente:

• Aumentar la generación de calor en un 6,8 % o
• Reducir un 6,8% el consumo de gas, así como incrementar los ingresos por venta de cuotas de CO,NO
• El monto de la inversión es de aproximadamente 1 millón de euros (para una sala de calderas con una capacidad de 20 MW)
• Periodo de amortización 1-2 años.

Ahorro en función de la temperatura del refrigerante en la tubería de retorno:

V.S. Galustov, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor, Director General de SE NPO "Politécnico"
L.A. Rozenberg, ingeniero, director de UE Yumiran.

Introducción.

Con gases de combustión de diversos orígenes, se emiten a la atmósfera miles y miles de Gcal de calor, así como miles de toneladas de contaminantes gaseosos y sólidos, y vapor de agua. En este artículo, nos centraremos en el problema de la recuperación de calor (hablaremos de la purificación de las emisiones de gases en el siguiente mensaje). El aprovechamiento más profundo del calor de la combustión del combustible se realiza en las calderas de potencia térmica, para las cuales, en la mayoría de los casos, se prevén economizadores en su sección de cola. La temperatura de los gases de combustión después de ellos es de aproximadamente 130–190°C, es decir, está cerca de la temperatura del punto de rocío del vapor ácido, que es el límite inferior en presencia de compuestos de azufre en el combustible. Cuando se quema gas natural, esta limitación es menos significativa.

Los gases de combustión después de varios tipos de hornos pueden tener una temperatura significativamente más alta (hasta 300-500°C y más). En este caso, la recuperación de calor (y el enfriamiento del gas) es simplemente obligatorio, aunque solo sea para limitar la contaminación térmica del medio ambiente.

Unidades de recuperación de calor.

Incluso en el primer mensaje, limitamos el rango de nuestros intereses a procesos y dispositivos con contacto de fase directo, sin embargo, para completar el cuadro, también recordaremos y evaluaremos otras opciones. Todos los intercambiadores de calor conocidos se pueden dividir en dispositivos de contacto, de superficie y con un refrigerante intermedio. El primero de ellos será discutido con más detalle a continuación. Los intercambiadores de calor de superficie son calentadores tradicionales que se colocan directamente en la chimenea después del horno (caldera) y tienen serios inconvenientes que limitan su uso. En primer lugar, introducen una importante resistencia aerodinámica en la ruta del gas y empeoran el funcionamiento de los hornos (el vacío disminuye) con un extractor de humos de diseño, y su sustitución por una más potente puede no compensar los costes asociados al ahorrar calor. En segundo lugar, los bajos coeficientes de transferencia de calor del gas a la superficie de los tubos determinan los grandes valores de la superficie de contacto requerida.

Los aparatos con un portador de calor intermedio son de dos tipos: operación intermitente con un portador de calor sólido y operación continua con uno líquido. Los primeros son al menos dos columnas rellenas, por ejemplo, con granito triturado (empaque). Los gases de combustión pasan a través de una de las columnas, cediendo calor a la boquilla, calentándola a una temperatura ligeramente inferior a la temperatura de los gases. Luego, los gases de combustión se cambian a la segunda columna y el medio calentado se suministra a la primera (generalmente aire suministrado al mismo horno o aire del sistema de calentamiento de aire), etc. Las desventajas de tal esquema son obvias (alta resistencia, volumen, inestabilidad de temperatura, etc.), y su aplicación es muy limitada.

Los aparatos con un portador de calor intermedio líquido (generalmente agua) se denominaron intercambiadores de calor de contacto con relleno activo (KTAN), y los autores, después de una ligera mejora, los llamaron intercambiadores de calor con refrigerante saturado y condensación (TANTEK). En ambos casos, el agua calentada por los gases de combustión cede el calor recibido a través de la pared del intercambiador de calor incorporado en la superficie al agua limpia (por ejemplo, sistemas de calefacción). En comparación con los calentadores, la resistencia de dichos intercambiadores de calor es mucho menor y, en términos de intercambio de calor en los gases de combustión: el sistema de agua, son completamente similares al aparato de rociado de flujo directo que nos interesa. Sin embargo, existen diferencias significativas, que discutiremos a continuación.

Los desarrolladores de los aparatos KTAN y TANTEK no consideran en sus publicaciones las características de la transferencia de calor en el contacto directo de los gases de combustión y el agua, por lo que nos detendremos en ellas con más detalle.

Los principales procesos en el sistema de gases de combustión - agua.

El resultado de la interacción de los gases de combustión calentados (por composición y propiedades, esto es en realidad aire húmedo) y agua (en forma de gotas de un tamaño u otro), que llamaremos medio acumulador de calor (se puede utilizar como portador de calor principal o intermedio), está determinado por una amplia gama de procesos.

Simultáneamente con el calentamiento, puede ocurrir condensación de humedad en la superficie de las gotas o evaporación. De hecho, hay tres opciones para la dirección mutua de los flujos de calor y humedad (transferencia de calor y transferencia de masa), que dependen de la relación de temperaturas de fase y la relación de presiones de vapor parciales en la capa límite (cerca de la gota) y en el núcleo del flujo de gas (Fig. 1a).

En este caso, el primer caso (superior), cuando los flujos de calor y humedad se dirigen de las gotas al gas, corresponde al enfriamiento por evaporación del agua; el segundo (medio) - gotas de calentamiento con evaporación simultánea de humedad de su superficie; la tercera versión (inferior), según la cual el calor y la humedad se dirigen del gas a las gotas, refleja el calentamiento del agua con condensación de vapor. (Parecería que también debería haber una cuarta opción, cuando el enfriamiento de las gotas y el calentamiento del gas van acompañados de condensación de humedad, pero esto no ocurre en la práctica).

Todos los procesos descritos se pueden representar visualmente en el diagrama de Ramzin del estado del aire húmedo (diagrama H-x, Fig. 1b).

Ya de lo dicho, podemos concluir que la tercera opción es la más deseable, pero para entender cómo asegurarla, es necesario recordar además de lo dicho en:

- la cantidad de vapor de agua contenida en 1 m3 de aire húmedo se denomina humedad absoluta del aire. El vapor de agua ocupa todo el volumen de la mezcla, por lo que la humedad absoluta del aire es igual a la densidad del vapor de agua (en determinadas condiciones) pp

- cuando el aire está saturado de vapor, llega un momento en que comienza la condensación, es decir el máximo contenido de vapor posible en el aire se alcanza a una temperatura dada, que corresponde a la densidad del vapor de agua saturado pH;

- la relación entre la humedad absoluta y la máxima cantidad posible de vapor en 1 m3 de aire a una presión y temperatura determinadas se denomina humedad relativa f;

- la cantidad de vapor de agua en kg por 1 kg de aire absolutamente seco se denomina contenido de humedad del aire x;

- el aire húmedo como portador de calor se caracteriza por la entalpía / (contenido de calor), que es función de la temperatura y el contenido de humedad del aire y es igual a la suma de las entalpías del aire seco y el vapor de agua. En la forma más conveniente para la aplicación práctica, la fórmula para calcular la entalpía se puede representar

Yo \u003d (1000 + 1.97. 103x) t + 2493. . 103x J / kg de aire seco, donde 1000 es la capacidad calorífica específica del aire seco, J / kg * grado); 1.97 * 103 - capacidad calorífica específica del vapor, J / (kg * grados); 2493*103 es un coeficiente constante aproximadamente igual a la entalpía del vapor a 0°C; t es la temperatura del aire, °С;

I = 0,24t + (595 + 0,47t) Xkcal/kg aire seco; donde 595 es un coeficiente constante aproximadamente igual a la entalpía del vapor a 0°C; 0,24 es la capacidad calorífica específica del aire seco, kcal/(kgtrad); 0,47 es la capacidad calorífica del vapor, kcal/(kgtrad);

- cuando el aire se enfría (en condiciones de contenido de humedad constante), la humedad relativa aumentará hasta alcanzar el 100%. La temperatura correspondiente se denomina temperatura de punto de rocío. Su valor está determinado únicamente por el contenido de humedad del aire. En el diagrama de Ramzin, este es el punto de intersección de la línea vertical x = const con la línea φ = 1.

El enfriamiento del aire por debajo del punto de rocío va acompañado de condensación de humedad, es decir, secado al aire.

Cierta confusión es causada por publicaciones que dan valores de punto de rocío para varios combustibles sólidos y líquidos del orden de 130-150 ° C. Hay que tener en cuenta que esto se refiere al comienzo de la condensación de vapores de ácido sulfúrico y sulfuroso (denotamos eetpK), y no vapor de agua (tp), que discutimos anteriormente. Para estos últimos, la temperatura del punto de rocío es mucho más baja (40-50°C).

Por lo tanto, tres cantidades (tasa de flujo, temperatura y contenido de humedad (o temperatura de bulbo húmedo)) caracterizan completamente los gases de combustión como fuente de recursos energéticos secundarios.

Cuando el agua entra en contacto con gases calientes, el líquido se calienta inicialmente y los vapores se condensan en la superficie de las gotas frías (corresponde a la tercera opción en la Fig. 1a) hasta que se alcanza la temperatura correspondiente al punto de rocío del gas, es decir el límite de la transición al segundo régimen (variante 3 en la Fig. 1a). Además, a medida que el agua se calienta y la presión parcial del vapor en la superficie de las gotitas aumenta, la cantidad de calor transferido a ellas debido a la transferencia de calor Q1 disminuirá y la cantidad de calor transferido de las gotitas a los gases de combustión debido a la evaporación Q2 aumentará. Esto continuará hasta que se alcance el equilibrio (Q1 = Q2), cuando todo el calor recibido por el agua de los gases de combustión será devuelto al gas en forma de calor de evaporación del líquido. Después de eso, es imposible calentar más el líquido y se evapora a una temperatura constante. La temperatura alcanzada en este caso se denomina temperatura de bulbo húmedo tM (en la práctica, se define como la temperatura indicada por un termómetro, cuyo bulbo se cubre con un paño húmedo, del que se evapora la humedad).

Por lo tanto, si se suministra agua con una temperatura igual (o mayor que) tM al intercambiador de calor, entonces se observará un enfriamiento adiabático (con un contenido de calor constante) de los gases y no habrá recuperación de calor (sin contar las consecuencias negativas - pérdida de agua y humidificación de gases).

El proceso se vuelve más complicado si tenemos en cuenta que la composición de las gotas es polidispersa (debido a los mecanismos de descomposición del líquido durante la pulverización). Pequeñas gotas alcanzan instantáneamente tM y comienzan a evaporarse, cambiando los parámetros del gas hacia un aumento en el contenido de humedad;

calentar y condensar la humedad. Todo esto ocurre simultáneamente en ausencia de límites claros.

Es posible analizar exhaustivamente los resultados del contacto directo entre gotas de un medio que acumula calor y gases de combustión calientes solo sobre la base de un modelo matemático que tiene en cuenta todo el complejo de fenómenos (transferencia simultánea de calor y masa, cambios en los parámetros del medio, condiciones aerodinámicas, composición polidispersa del flujo de gotas, etc.).

La descripción del modelo y los resultados del análisis basado en él se dan en la monografía, que recomendamos al lector interesado. Aquí notamos solo lo principal.

Para la mayoría de los gases de combustión, la temperatura de bulbo húmedo está en el rango de 45-55 °C, es decir, el agua en la zona de contacto directo con los gases de combustión, como se indicó anteriormente, solo puede calentarse a la temperatura especificada, aunque con una recuperación de calor suficientemente profunda. La humidificación preliminar de gases, según lo previsto por el diseño de TANTEK, no solo no conduce a un aumento en la cantidad de calor utilizado, sino incluso a su disminución.

Y, por último, hay que tener en cuenta que cuando se utilice calor, incluso de gases que no contengan compuestos azufrados, no se deben enfriar por debajo de los 80 °C (es difícil su evacuación al medio ambiente por conducto y chimenea).

Expliquemos lo dicho con un ejemplo concreto. Deje que los gases de combustión después de la caldera en la cantidad de 5000 kg/h, con una temperatura de 130 °C y un contenido de humedad de 0,05 kg/kg, entren en contacto con un medio de recuperación de calor (agua, tH = 15 °C). Del diagrama H-x encontramos: tM= 49.5°C; tp= 40°C; Yo \u003d 64 kcal / kg. Los cálculos del modelo mostraron que cuando los gases se enfrían a 80 °C mediante un flujo polidisperso de gotas con un diámetro promedio de 480 μm, el contenido de humedad en realidad permanece sin cambios (la evaporación de las gotas pequeñas se compensa con la condensación de las grandes), tM se vuelve igual a 45°C, y contenido calorífico I = 50 kcal/kg. Así, se utilizan 0,07 Gcal/h de calor, y el medio de almacenamiento de calor en una cantidad de 2,5 m3/h se calienta de 15 a 45°C.

Si usamos TANTEK y realizamos preliminarmente la humidificación - enfriamiento adiabático de los gases a t-100°C, y luego los enfriamos a 80°C a X = constante, entonces los parámetros finales del gas serán: tM = 48°C; I = 61,5°C. Y aunque el agua se calentará un poco más (hasta 48 °C), la cantidad de calor utilizada se reduce 4 veces y será de 0,0175 Gcal/h.

Opciones para organizar la recuperación de calor.

La solución de un problema específico de aprovechamiento del calor de los gases de combustión depende de una serie de factores, incluida la presencia de contaminantes (determinados por el tipo de combustible quemado y el objeto del calentamiento de los gases de combustión), la presencia de un consumidor de calor o agua caliente directamente , etc.

En la primera etapa, es necesario determinar la cantidad de calor que, en principio, se puede extraer de los gases de combustión disponibles y evaluar la viabilidad económica de la recuperación de calor, ya que los costos de capital para ello no son proporcionales a la cantidad de calor recuperado.

Si la respuesta a la primera pregunta es sí, entonces se debe evaluar la posibilidad de usar agua moderadamente calentada (por ejemplo, cuando se quema gas natural, enviarla para preparar agua de reposición para calderas o sistemas de calefacción, y si el producto objetivo es contaminado con partículas de polvo, utilícelo para preparar la masa cruda, por ejemplo, en la producción de productos cerámicos, etc.). Si el agua está demasiado contaminada, es posible proporcionar un sistema de dos circuitos o combinar la recuperación de calor con la limpieza de gases de combustión (para obtener temperaturas más altas (por encima de 45-5 CPC) o una etapa de superficie).

Hay muchas opciones para organizar el proceso de recuperación de calor. La eficiencia económica del evento depende de la elección de la solución óptima.

Literatura:

1. Galustov BC Procesos y aparatos de transferencia de calor y masa con contacto directo de fase en ingeniería de energía térmica // Energía y gestión.— 2003.— No. 4.

2. Galustov B.C. Aparato de pulverización de flujo directo en ingeniería de energía térmica - M .: Energoatomizdat, 1989.

3. Sujánov V.I. y otros Instalaciones para recuperación de calor y limpieza de gases de combustión de calderas de vapor y agua caliente.- M.: AQUA-TERM, julio de 2001.

4. Planovsky A.N., Ramm V.M., Kagan S.Z. Procesos y aparatos de tecnología química.— M.: Goshimizdat, 1962.—S.736-738.

Descripción:

Redes de calefacción de Bryansk, junto con el instituto de diseño OOO VKTIstroydormash-Proekt, desarrollaron, fabricaron e implementaron en dos salas de calderas en la ciudad de Bryansk una unidad de recuperación de calor de gases de combustión (UUTG) de calderas de agua caliente

Planta de recuperación de calor de gases de combustión

N. F. Sviridov, RN Sviridov, Redes de calefacción de Bryansk,

I. N. Ivukov, BL Turk, VKTIstroydormash-Proekt LLC

Bryansk Heat Networks, junto con el instituto de diseño OOO VKTIstroydormash-Proekt, desarrolló, fabricó e implementó en dos salas de calderas en la ciudad de Bryansk una unidad de recuperación de calor de gases de combustión (UUTG) de calderas de agua caliente.

Como resultado de esta implementación se obtuvo lo siguiente:

Las inversiones de capital adicionales por 1 Gcal/h de calor recibido son más de 2 veces menores en comparación con la construcción de una nueva sala de calderas y se amortizan en aproximadamente 0,6 años;

Debido al hecho de que el equipo utilizado es extremadamente fácil de mantener y se utiliza refrigerante libre, es decir, gas de combustión (FG), previamente liberado a la atmósfera, el costo de 1 Gcal de calor es de 8 a 10 veces menor que el costo del calor. generado por salas de calderas;

La eficiencia de la caldera aumentó en un 10%.

Por lo tanto, todos los costos a precios de marzo de 2002 para la introducción del primer UUTG con una capacidad de 1 Gcal de calor por hora ascendieron a 830 mil rublos, y los ahorros esperados por año serán de 1,5 millones de rublos.

Estos altos indicadores técnicos y económicos son comprensibles.

Existe la opinión de que la eficiencia de las mejores calderas domésticas con una potencia térmica de 0,5 MW y superior alcanza el 93%. De hecho, no supera el 83%, y he aquí por qué.

Distinguir entre poder calorífico inferior y superior del combustible. El poder calorífico inferior es menor que el superior por la cantidad de calor que se gasta en la evaporación del agua formada durante la combustión del combustible, así como la humedad contenida en el mismo. Un ejemplo de combustible más barato es el gas natural: los GD formados durante su combustión contienen vapor de agua, que ocupa hasta un 19% en su volumen; el poder calorífico más alto de su combustión supera al más bajo en aproximadamente un 10%.

Para aumentar la eficiencia de las chimeneas por las que se emiten los GD a la atmósfera, es necesario que el vapor de agua de los GD no empiece a condensarse en las chimeneas a las temperaturas ambiente más bajas.

Los proyectos UUTG revivieron y mejoraron soluciones técnicas olvidadas hace mucho tiempo destinadas a utilizar el calor de los GD.

UUTG contiene intercambiadores de calor de contacto y placas con dos circuitos independientes de circulación y aguas residuales.

El dispositivo y el funcionamiento del UUTG quedan claros en el diagrama que se muestra en la figura y en la descripción de sus posiciones.

En un intercambiador de calor de contacto, la GD y el agua circulante atomizada se mueven en contracorriente vertical, es decir, la GD y el agua están en contacto directo entre sí. Para mantener un rociado uniforme de agua reciclada, se utilizan boquillas y una boquilla de cerámica especial.

El agua de circulación calentada, bombeada en su propio circuito de agua por una bomba independiente, cede el calor adquirido en el intercambiador de calor de contacto al agua residual en el intercambiador de calor de placas.

Para el enfriamiento requerido del agua en circulación, solo se debe usar agua fría del grifo que, después de calentarse en el UUTG, se lleva a la temperatura estándar en las calderas de las salas de calderas existentes y luego se usa para el suministro de agua caliente a la vivienda.

En el intercambiador de calor de contacto, los GD enfriados pasan adicionalmente a través del eliminador de gotas y, habiendo perdido finalmente más del 70 % de la humedad en forma de vapor de agua condensado, se conectan a una parte de los GD calientes (10–20 % de el volumen de GD que sale de la caldera), dirigido inmediatamente desde la caldera a la chimenea, formándose así una mezcla de GD con bajo contenido de humedad y con temperatura suficiente para el paso por la chimenea sin condensar el resto del vapor de agua.

El volumen de agua en circulación aumenta continuamente debido a la condensación de vapor de agua en la GD. El excedente resultante se drena automáticamente a través de una válvula con accionamiento electromecánico y se puede utilizar con preparación como agua adicional en el sistema de calefacción de la sala de calderas. El consumo específico de agua drenada por 1 Gcal de calor recuperado es de aproximadamente 1,2 Tn. El drenaje de condensados ​​se controla mediante indicadores de nivel B y H.

El método y el equipo descritos para la recuperación de calor de los generadores diésel pueden funcionar con productos de combustión de combustible sin polvo que tienen una temperatura máxima ilimitada. Al mismo tiempo, cuanto mayor sea la temperatura de los gases de combustión, mayor será la temperatura del agua de consumo. Además, en este caso es posible utilizar parcialmente el agua reciclada para calentar agua de calefacción. Teniendo en cuenta que el intercambiador de calor de contacto funciona simultáneamente como una trampa de polvo húmedo, es posible utilizar prácticamente el calor de los GD polvorientos purificando el agua en circulación del polvo mediante métodos conocidos antes de suministrarla al intercambiador de calor de placas. Es posible neutralizar el agua reciclada contaminada con compuestos químicos. Por lo tanto, el UUTG descrito se puede utilizar para trabajar con GD involucrados en procesos tecnológicos durante la fundición (por ejemplo, hornos de hogar abierto, hornos de fundición de vidrio), durante la calcinación (por ejemplo, ladrillos, cerámica), durante el calentamiento (lingotes antes del laminado) , etc.

Desafortunadamente, en Rusia no hay incentivos para participar en la conservación de energía.

En la actualidad, la temperatura de los gases de combustión detrás de la caldera no se toma por debajo de 120-130 ° C por dos razones: para evitar la condensación de vapor de agua en los conductos de humos, conductos de humos y chimeneas y para aumentar el tiro natural, lo que reduce la presión de los humos. agotador. En este caso, el calor de los gases de escape y el calor latente de vaporización del vapor de agua pueden ser útiles. El uso del calor de los gases de combustión y el calor latente de vaporización del vapor de agua se denomina método de utilización profunda del calor de los gases de combustión. Actualmente, existen varias tecnologías para implementar este método, probadas en la Federación Rusa y ampliamente utilizadas en el extranjero. El método de utilización profunda del calor de los gases de combustión permite aumentar la eficiencia de una planta que consume combustible en un 2-3%, lo que corresponde a una reducción en el consumo de combustible de 4-5 kg ​​de combustible equivalente. por 1 Gcal de calor generado. Al implementar este método, existen dificultades técnicas y limitaciones asociadas principalmente a la complejidad de calcular el proceso de transferencia de calor y masa con aprovechamiento profundo del calor de los gases de combustión y la necesidad de automatizar el proceso, sin embargo, estas dificultades pueden resolverse con el nivel actual de tecnología.

Para la implementación generalizada de este método, es necesario desarrollar directrices para el cálculo e instalación de sistemas de recuperación de calor profundo de gases de combustión y la adopción de actos legales que prohíban la puesta en servicio de instalaciones de gas natural que utilizan combustible sin el uso de calor profundo de gases de combustión. recuperación.

1. Formulación del problema según el método considerado (tecnología) de aumento de la eficiencia energética; un pronóstico de gasto excesivo de recursos energéticos, o una descripción de otras posibles consecuencias a escala nacional mientras se mantiene el statu quo

En la actualidad, la temperatura de los gases de combustión detrás de la caldera no se toma por debajo de 120-130 ° C por dos razones: para evitar la condensación de vapor de agua en los conductos de humos, conductos de humos y chimeneas y para aumentar el tiro natural, lo que reduce la presión de los humos. agotador. Al mismo tiempo, la temperatura de los gases de combustión salientes afecta directamente el valor de q2: pérdida de calor con los gases salientes, uno de los componentes principales del balance térmico de la caldera. Por ejemplo, una disminución de la temperatura de los humos de 40°C cuando la caldera funciona con gas natural y un exceso de aire de 1,2 aumenta el rendimiento bruto de la caldera en un 1,9%. Esto no tiene en cuenta el calor latente de vaporización de los productos de combustión. A día de hoy, la gran mayoría de los equipos de calderas de agua caliente y vapor de nuestro país que queman gas natural no están equipados con instalaciones que aprovechen el calor latente de vaporización del vapor de agua. Este calor se pierde junto con los gases de escape.

2. Disponibilidad de métodos, métodos, tecnologías, etc. para resolver el problema dado

Actualmente, los métodos de recuperación profunda del calor de los gases de escape (VER) se utilizan mediante el uso de aparatos combinados de mezcla y recuperación que funcionan con varios métodos para utilizar el calor contenido en los gases de escape. Al mismo tiempo, estas tecnologías se utilizan en la mayoría de las calderas puestas en marcha en el extranjero que queman gas natural y biomasa.

3. Una breve descripción del método propuesto, su novedad y conocimiento del mismo, la disponibilidad de programas de desarrollo; dar como resultado una implementación masiva en todo el país

El método más comúnmente utilizado para la recuperación profunda del calor de los gases de combustión es que los productos de combustión del gas natural después de la caldera (o después del economizador de agua) con una temperatura de 130-150°C se dividen en dos corrientes. Aproximadamente el 70-80% de los gases se envían a través de la chimenea principal y entran en el intercambiador de calor de condensación de tipo superficial, el resto de los gases se envían a la chimenea de derivación. En el intercambiador de calor, los productos de combustión se enfrían a 40-50°C, mientras que parte del vapor de agua se condensa, lo que permite aprovechar tanto el calor físico de los humos como el calor latente de condensación de una parte de el vapor de agua contenido en ellos. Los productos de combustión enfriados después del separador de gotas se mezclan con productos de combustión no enfriados que pasan a través de la chimenea de derivación y, a una temperatura de 65-70 °C, son eliminados por un extractor de humo a través de la chimenea a la atmósfera. Como medio calentado en el intercambiador de calor, se puede usar agua de fuente para las necesidades de tratamiento químico de agua o aire, que luego entra en combustión. Para intensificar el intercambio de calor en el intercambiador de calor, es posible suministrar vapor desde el desaireador atmosférico a la chimenea principal. También cabe destacar la posibilidad de utilizar vapor de agua desmineralizada condensada como fuente de agua. El resultado de la introducción de este método es un aumento en la eficiencia bruta de la caldera en un 2-3%, teniendo en cuenta el uso del calor latente de vaporización del vapor de agua.

4. Previsión de la eficacia del método en el futuro, teniendo en cuenta:
- aumento de los precios de los recursos energéticos;
- el crecimiento del bienestar de la población;
- introducción de nuevos requisitos ambientales;
- otros factores.

Este método mejora la eficiencia de la combustión del gas natural y reduce las emisiones de óxidos de nitrógeno a la atmósfera debido a su disolución en el vapor de agua de condensación.

5. Lista de grupos de suscriptores y objetos donde esta tecnología puede ser utilizada con la máxima eficiencia; la necesidad de investigación adicional para ampliar la lista

Este método puede ser utilizado en calderas de vapor y agua caliente que utilicen gas natural y licuado, biocombustible como combustible. Para ampliar la lista de objetos donde se puede utilizar este método, es necesario estudiar los procesos de transferencia de calor y masa de productos de combustión de fuel oil, combustible diesel ligero y varios grados de carbón.

6. Identificar las razones por las cuales las tecnologías energéticamente eficientes propuestas no se aplican a escala masiva; esbozar un plan de acción para eliminar las barreras existentes

La aplicación masiva de este método en la Federación Rusa generalmente no se lleva a cabo por tres razones:

• Falta de conocimiento sobre el método;
• La presencia de limitaciones técnicas y dificultades en la implementación del método;
• Falta de fondos.

7. Disponibilidad de restricciones técnicas y de otro tipo sobre la aplicación del método en varios objetos; en ausencia de información sobre posibles limitaciones, es necesario determinarlas mediante pruebas

Las limitaciones técnicas y las dificultades para implementar el método incluyen:

• La complejidad de calcular el proceso de aprovechamiento de los gases húmedos, ya que el proceso de transferencia de calor va acompañado de procesos de transferencia de masa;
• La necesidad de mantener los valores establecidos de temperatura y humedad de los gases de combustión, a fin de evitar la condensación de vapores en los conductos de gas y chimenea;
• La necesidad de evitar la congelación de las superficies de intercambio de calor al calentar gases fríos;
• Al mismo tiempo, es necesario probar los conductos de gas y las chimeneas tratadas con modernos revestimientos anticorrosivos para reducir las restricciones de temperatura y humedad de los gases de combustión que salen después de la planta de recuperación de calor.

8. La necesidad de I+D y pruebas adicionales; temas y objetivos del trabajo

La necesidad de I+D y ensayos adicionales se indica en los párrafos 5 y 7.

9. Incentivos existentes, coerción, incentivos para la implementación del método propuesto y la necesidad de mejorarlos

No existen medidas para fomentar y coaccionar la introducción de este método. El interés por reducir el consumo de combustible y las emisiones de óxidos de nitrógeno a la atmósfera puede estimular la introducción de este método.

10. La necesidad de desarrollar leyes y reglamentos nuevos o cambiar los existentes

Es necesario desarrollar pautas para el cálculo e instalación de sistemas profundos de recuperación de calor de gases de combustión. Tal vez, sea necesario adoptar actos legales que prohíban la puesta en marcha de instalaciones que utilizan gas natural como combustible sin el uso de recuperación de calor de gases de combustión profunda.

11. Disponibilidad de decretos, reglas, instrucciones, normas, requisitos, medidas prohibitivas y otros documentos que regulen el uso de este método y sean obligatorios para su ejecución; la necesidad de realizar cambios en ellos o la necesidad de cambiar los principios mismos de la formación de estos documentos; la presencia de documentos reglamentarios preexistentes, reglamentos y la necesidad de su restauración

No hay dudas sobre la aplicación de este método en el marco regulatorio existente.

12. Disponibilidad de proyectos piloto implementados, análisis de su efectividad real, deficiencias identificadas y propuestas de mejora de la tecnología, teniendo en cuenta la experiencia acumulada

No hay datos sobre la implementación a gran escala de este método en la Federación Rusa, hay experiencia de implementación en los CHPP de RAO UES y, como se mencionó anteriormente, se ha acumulado mucha experiencia en la utilización profunda de gases de combustión en el extranjero. El Instituto de Ingeniería Térmica de toda Rusia llevó a cabo estudios de diseño de instalaciones para la utilización profunda del calor de los productos de combustión para calderas de agua caliente PTVM (KVGM). Las desventajas de este método y las sugerencias para mejorar se dan en el párrafo 7.

13. La posibilidad de influir en otros procesos durante la introducción masiva de esta tecnología (cambios en la situación ambiental, posible impacto en la salud humana, mayor confiabilidad del suministro de energía, cambios en los horarios de carga diarios o estacionales para equipos de energía, cambios en los indicadores económicos de generación y transmisión de energía, etc.)

La introducción masiva de este método reducirá el consumo de combustible en 4-5 kg ​​de combustible equivalente. por Gcal de calor generado y afectará al medio ambiente al reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno.

14. Disponibilidad y suficiencia de las capacidades de producción en Rusia y otros países para la implementación masiva del método.

Las instalaciones de producción especializadas en la Federación Rusa pueden garantizar la implementación de este método, pero no en una versión monobloque; cuando se utilizan tecnologías extranjeras, es posible una versión monobloque.

15. La necesidad de capacitación especial de personal calificado para la operación de la tecnología implementada y el desarrollo de la producción.

Para implementar este método, es necesario el perfil de formación existente de los especialistas. Es posible organizar seminarios especializados sobre la implementación de este método.

16. Métodos de implementación sugeridos:
1) financiamiento comercial (con recuperación de costos);
2) un concurso para la implementación de proyectos de inversión desarrollados como resultado del trabajo de planificación energética para el desarrollo de una región, ciudad, asentamiento;
3) financiamiento presupuestario para proyectos eficientes de ahorro de energía con largos períodos de recuperación;
4) introducción de prohibiciones y requisitos obligatorios para el uso, supervisión de su cumplimiento;
5) otras ofertas.

Los métodos de implementación sugeridos son:

• financiamiento presupuestario;
• atracción de inversiones (período de recuperación de 5 a 7 años);
• introducción de requisitos para la puesta en servicio de nuevas instalaciones consumidoras de combustible.

Para agregar descripción de la tecnología de ahorro de energía al Catálogo, complete el cuestionario y envíelo a marcado "para catalogar".

Propongo considerar actividades para la eliminación de gases de combustión. Los gases de combustión son abundantes en cualquier pueblo y ciudad. La mayor parte de los productores de humo son las calderas de vapor y de agua caliente y los motores de combustión interna. No consideraré los gases de combustión de los motores en esta idea (aunque también son adecuados en composición), pero me detendré en los gases de combustión de las salas de calderas con más detalle.

La forma más fácil es usar el humo de las calderas de gas (casas industriales o privadas), este es el tipo de gas de combustión más limpio, que contiene la cantidad mínima de impurezas nocivas. También puede usar el humo de las calderas que queman carbón o combustible líquido, pero en este caso, tendrá que limpiar los gases de combustión de las impurezas (esto no es tan difícil, pero aún tiene costos adicionales).

Los principales componentes de los gases de combustión son nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. El vapor de agua no tiene valor y puede eliminarse fácilmente del gas de combustión poniendo el gas en contacto con una superficie fría. El resto de componentes ya tienen precio.

El nitrógeno gaseoso se utiliza en la extinción de incendios, para el transporte y almacenamiento de medios inflamables y explosivos, como gas de protección para proteger de la oxidación sustancias y materiales fácilmente oxidables, para evitar la corrosión de tanques, para purgar tuberías y contenedores, para crear medios inertes en silos de grano. La protección con nitrógeno previene el crecimiento de bacterias, se utiliza para limpiar los ambientes de insectos y microbios. En la industria alimentaria, una atmósfera de nitrógeno se utiliza a menudo como un medio para aumentar la vida útil de los productos perecederos. El nitrógeno gaseoso es muy utilizado para obtener nitrógeno líquido a partir de él.

Para obtener nitrógeno, es suficiente separar el vapor de agua y el dióxido de carbono de los gases de combustión. En cuanto al siguiente componente del humo: el dióxido de carbono (CO2, dióxido de carbono, dióxido de carbono), el rango de su aplicación es aún mayor y su precio es mucho más alto.

Sugiero obtener más información al respecto. Por lo general, el dióxido de carbono se almacena en cilindros de 40 litros pintados de negro con una inscripción amarilla "dióxido de carbono". Un nombre más correcto para el CO2 es "dióxido de carbono", pero ya todos están acostumbrados al nombre "dióxido de carbono", se le ha asignado al CO2 y, por lo tanto, aún se conserva la inscripción "dióxido de carbono" en los cilindros. El dióxido de carbono se encuentra en cilindros en forma líquida. El dióxido de carbono es inodoro, no tóxico, no inflamable y no explosivo. Es una sustancia que se produce naturalmente en el cuerpo humano. En el aire que exhala una persona, suele contener un 4,5%. El dióxido de carbono se usa principalmente en la carbonatación y venta en bebidas embotelladas, se usa como gas de protección durante la soldadura con máquinas de soldar semiautomáticas, se usa para aumentar el rendimiento (2 veces) de cultivos agrícolas en invernaderos al aumentar la concentración de CO2 en el aire y aumentando (4-6 veces cuando está saturado con agua de dióxido de carbono) para la producción de microalgas durante su cultivo artificial, para la conservación y mejora de la calidad de alimentos y productos, para la producción de hielo seco y su uso en plantas de criochorro (limpieza de superficies de contaminación) y para la obtención de bajas temperaturas durante el almacenamiento y transporte de alimentos, etc.

El dióxido de carbono es un producto básico en demanda en todas partes y la necesidad del mismo aumenta constantemente. En el hogar y en pequeñas empresas, el dióxido de carbono se puede obtener extrayéndolo de los gases de combustión en plantas de dióxido de carbono de baja capacidad. No es difícil para las personas relacionadas con la tecnología hacer una instalación de este tipo por su cuenta. Sujeto a las normas del proceso tecnológico, la calidad del dióxido de carbono resultante cumple con todos los requisitos de GOST 8050-85.
El dióxido de carbono se puede obtener tanto de los gases de combustión de las salas de calderas (o de las calderas de calefacción de los hogares particulares) como mediante el método de combustión especial del combustible en la propia instalación.

Ahora el lado económico de las cosas. La unidad puede funcionar con cualquier tipo de combustible. Cuando se quema combustible (especialmente para producir dióxido de carbono), se libera la siguiente cantidad de CO2:
gas natural (metano) - 1,9 kg de CO2 de la combustión de 1 cu. m de gas;
hulla, diferentes depósitos - 2,1-2,7 kg de CO2 de la combustión de 1 kg de combustible;
propano, butano, combustible diesel, fuel oil: 3,0 kg de CO2 por la quema de 1 kg de combustible.

No será posible extraer completamente todo el dióxido de carbono liberado, y hasta el 90 % (se puede lograr una extracción del 95 %) es bastante posible. El llenado estándar de un cilindro de 40 litros es de 24-25 kg, por lo que puede calcular de forma independiente el consumo específico de combustible para obtener un cilindro de dióxido de carbono.

No es tan grande, por ejemplo, en el caso de obtener dióxido de carbono de la combustión de gas natural, basta con quemar 15 m3 de gas.

Según la tarifa más alta (Moscú) es de 60 rublos. por 40 litros. botella de dióxido de carbono. En el caso de la extracción de CO2 de los humos de calderas, se reduce el coste de producción de dióxido de carbono, ya que se reducen los costes de combustible y se incrementa el beneficio de la instalación. La unidad puede operar las 24 horas del día, en modo automático con una participación mínima de una persona en el proceso de obtención de dióxido de carbono. La productividad de la planta depende de la cantidad de CO2 contenida en los gases de combustión, el diseño de la planta y puede llegar a 25 cilindros de dióxido de carbono por día o más.

El precio de 1 cilindro de dióxido de carbono en la mayoría de las regiones de Rusia supera los 500 rublos (diciembre de 2008) Los ingresos mensuales por la venta de dióxido de carbono en este caso alcanzan: 500 rublos por balón. x 25 puntos/día x 30 días = 375.000 rublos. El calor liberado durante la combustión se puede utilizar simultáneamente para calentar espacios, y en este caso no habrá un uso irracional de combustible. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que la situación ambiental en el lugar de extracción de dióxido de carbono de los gases de combustión no hace más que mejorar, ya que las emisiones de CO2 a la atmósfera están disminuyendo.

El método de extracción de dióxido de carbono de los gases de combustión obtenidos de la combustión de desechos de madera (desechos de tala y procesamiento de madera, talleres de carpintería, etc.) también se recomienda bien. En este caso, la misma planta de CO2 se complementa con un generador de gas de madera (de fabricación propia o de fabricación propia) para producir gas de madera. Los desechos de madera (calzos, astillas, virutas, aserrín, etc.) se vierten en la tolva del generador de gas 1-2 veces al día, de lo contrario, la planta funciona en el mismo modo que en el anterior.
La salida de dióxido de carbono de 1 tonelada de residuos de madera es de 66 cilindros. Los ingresos de una tonelada de desechos son (al precio de un cilindro de dióxido de carbono 500 rublos): 500 rublos por bola. bola de 66x. = 33.000 rublos.

Con una cantidad promedio de desechos de madera de un taller de procesamiento de madera de 0,5 toneladas de desechos por día, las ganancias de la venta de dióxido de carbono pueden alcanzar los 500 mil rublos. al mes, y en el caso de la importación de residuos de otros talleres de carpintería y carpintería, el ingreso se vuelve aún mayor.

También es posible obtener dióxido de carbono de la quema de neumáticos de automóviles, lo que también es solo en beneficio de nuestra ecología.

En el caso de la producción de dióxido de carbono en una cantidad superior a la que puede consumir el mercado local, el dióxido de carbono producido puede utilizarse de forma independiente para otras actividades, así como transformarse en otros productos químicos y reactivos (por ejemplo, mediante un simple tecnología en fertilizantes ecológicos que contienen carbono, levadura en polvo, etc.) hasta la producción de gasolina para motores a partir de dióxido de carbono.