Kondenzacijski sustav dimnih plinova omogućuje rekuperaciju i povrat velike količine toplinske energije sadržane u vlažnom dimnom plinu iz kotla, a koja se obično kroz dimnjak ispušta u atmosferu.

Sustav povrata topline/kondenzacije dimnih plinova omogućuje povećanje opskrbe potrošačima toplinom za 6-35% (ovisno o vrsti sagorjelog goriva i parametrima postrojenja) ili smanjenje potrošnje prirodnog plina za 6-35%

Glavne prednosti:

• Ušteda goriva (prirodni plin) - isto ili povećano toplinsko opterećenje kotla uz manje izgaranje goriva
• Smanjenje emisije - CO2, NOx i SOx (kod sagorijevanja ugljena ili tekućih goriva)
• Primanje kondenzata za sustav napajanja kotla

Princip rada:

Sustav povrata topline/kondenzacije dimnih plinova može se raditi u dva stupnja: sa ili bez ovlaživanja zraka koji se dovodi u plamenike kotla. Po potrebi se prije kondenzacijskog sustava ugrađuje čistač.

U kondenzatoru se dimni plinovi hlade povratnom vodom iz toplinske mreže. Kada temperatura dimnih plinova padne, dolazi do kondenzacije velike količine vodene pare sadržane u dimnom plinu. Toplinska energija kondenzacije pare koristi se za zagrijavanje povrata sustava grijanja.

U ovlaživaču dolazi do daljnjeg hlađenja plina i kondenzacije vodene pare. Rashladni medij u ovlaživaču zraka je mlazni zrak koji se dovodi u plamenike kotla. Budući da se zrak za puhanje zagrijava u ovlaživaču, a topli kondenzat se ubrizgava u struju zraka ispred plamenika, u dimnom plinu kotla odvija se dodatni proces isparavanja.

Produvni zrak koji se dovodi u plamenike kotla sadrži povećanu količinu toplinske energije zbog povišene temperature i vlage.

To rezultira povećanjem količine energije u izlaznom dimnom plinu koji ulazi u kondenzator, što zauzvrat dovodi do učinkovitijeg korištenja topline u sustavu daljinskog grijanja.

U postrojenju za kondenzaciju dimnih plinova također se proizvodi kondenzat koji će se, ovisno o sastavu dimnih plinova, dodatno pročišćavati prije nego što se ubaci u kotlovski sustav.

Ekonomski učinak.

Usporedba toplinske snage pod uvjetima:

1. Nema kondenzacije
2. Kondenzacija dimnih plinova
3. Kondenzacija zajedno s vlaženjem zraka za izgaranje

Sustav kondenzacije dimnih plinova omogućuje postojećoj kotlovnici:

• Povećati proizvodnju topline za 6,8% odn
• Smanjiti potrošnju plina za 6,8%, kao i povećati prihode od prodaje kvota za CO, NO
• Iznos investicije je oko milijun eura (za kotlovnicu snage 20 MW)
• Rok povrata 1-2 godine.

Uštede ovisno o temperaturi rashladne tekućine u povratnom cjevovodu:

V.S. Galustov, doktor tehničkih znanosti, profesor, generalni direktor SE NPO "Politehnika"
L.A. Rozenberg, inženjer, direktor UE Yumiran.

Uvod.

S dimnim plinovima različitog podrijetla u atmosferu se emitiraju tisuće i tisuće Gcal topline, kao i tisuće tona plinovitih i krutih onečišćujućih tvari, te vodene pare. U ovom članku ćemo se fokusirati na problem povrata topline (o pročišćavanju emisija plinova ćemo govoriti u sljedećoj poruci). Najdublja iskorištavanje topline izgaranja goriva provodi se u termoenergetskim kotlovima, za koje su, u većini slučajeva, predviđeni ekonomajzeri u njihovom repnom dijelu. Temperatura dimnih plinova nakon njih je oko 130–190°C, t.j. je blizu temperature rosišta kisele pare, što je donja granica prisutnosti sumpornih spojeva u gorivu. Kod spaljivanja prirodnog plina ovo ograničenje je manje značajno.

Dimni plinovi nakon raznih vrsta peći mogu imati znatno višu temperaturu (do 300-500°C i više). U tom je slučaju rekuperacija topline (i hlađenje plina) jednostavno obavezna, samo da bi se ograničilo toplinsko onečišćenje okoliša.

Jedinice za povrat topline.

Već u prvoj poruci ograničili smo raspon naših interesa na procese i uređaje s izravnim faznim kontaktom, međutim, da bismo upotpunili sliku, prisjetit ćemo se i procijeniti i druge opcije. Svi poznati izmjenjivači topline mogu se podijeliti na kontaktne, površinske i uređaje s međurashladnom tekućinom. O prvom će se detaljnije raspravljati u nastavku. Površinski izmjenjivači topline su tradicionalni grijači koji se postavljaju izravno u dimovod nakon peći (kotla) i imaju ozbiljne nedostatke koji ograničavaju njihovu upotrebu. Prvo, unose značajan aerodinamički otpor u plinski put i pogoršavaju rad peći (smanjuje se vakuum) s projektiranim odvodom dima, a njegova zamjena snažnijim možda neće kompenzirati popratne troškove uštedom topline. Drugo, niski koeficijenti prijenosa topline s plina na površinu cijevi određuju velike vrijednosti potrebne kontaktne površine.

Aparati sa srednjim nosačem topline su dvije vrste: povremeni rad s čvrstim nosačem topline i kontinuirani rad s tekućim. Prvi su najmanje dva stupca ispunjena, na primjer, drobljenim granitom (pakiranje). Dimni plinovi prolaze kroz jedan od stupova, dajući toplinu mlaznici, zagrijavajući je na temperaturu nešto nižu od temperature plinova. Zatim se dimni plinovi prebacuju u drugi stup, a zagrijani medij se dovodi u prvi (obično zrak koji se dovodi u istu peć, ili zrak iz sustava grijanja zraka) itd. Nedostaci takve sheme su očiti (visoka otpornost, glomaznost, temperaturna nestabilnost itd.), a njezina je primjena vrlo ograničena.

Aparati s tekućim međunosačem topline (obično voda) nazvani su kontaktni izmjenjivači topline s aktivnim pakiranjem (KTAN), a autori su ih, nakon neznatnog poboljšanja, nazvali izmjenjivači topline sa zasićenim rashladnim sredstvom i kondenzacijom (TANTEK). U oba slučaja voda zagrijana dimnim plinovima zatim odaje primljenu toplinu kroz stijenku površinski ugrađenog izmjenjivača topline čistoj vodi (npr. sustavi grijanja). U odnosu na grijače, otpor takvih izmjenjivača topline je znatno manji, a po razmjeni topline u sustavu dimni plinovi - voda potpuno su slični nama interesantnim protočnim raspršivačima. Međutim, postoje značajne razlike, o kojima ćemo govoriti u nastavku.

Programeri uređaja KTAN i TANTEK u svojim publikacijama ne razmatraju značajke prijenosa topline u izravnom kontaktu dimnih plinova i vode, pa ćemo se na njima detaljnije zadržati.

Glavni procesi u sustavu dimnih plinova - voda.

Rezultat interakcije zagrijanih dimnih plinova (po sastavu i svojstvima to je zapravo vlažan zrak) i vode (u obliku kapljica ove ili one veličine), koju ćemo nazvati medijem za akumulaciju topline (može se koristiti kao glavni ili međunosač topline), određena je cijelim nizom procesa.

Istodobno s zagrijavanjem može doći do kondenzacije vlage na površini kapljica ili do isparavanja. Zapravo, postoje tri opcije za međusobni smjer tokova topline i vlage (prijenos topline i prijenos mase), koje ovise o omjeru faznih temperatura i omjeru parcijalnih tlakova pare u graničnom sloju (blizu kapljice) i u jezgra strujanja plina (slika 1a).

U ovom slučaju, prvi (gornji) slučaj, kada su tokovi topline i vlage usmjereni iz kapi u plin, odgovara hlađenju vode isparavanjem; drugi (srednji) - kapi zagrijavanja uz istodobno isparavanje vlage s njihove površine; treća (niža) verzija, prema kojoj se toplina i vlaga usmjeravaju iz plina u kapljice, odražava zagrijavanje vode kondenzacijom pare. (Čini se da bi trebala postojati i četvrta opcija, kada je hlađenje kapljica i zagrijavanje plina popraćeno kondenzacijom vlage, ali to se u praksi ne događa.)

Svi opisani procesi mogu se vizualno prikazati na Ramzinovom dijagramu stanja vlažnog zraka (H-x dijagram, sl. 1b).

Već iz rečenog možemo zaključiti da je treća opcija najpoželjnija, ali da bismo razumjeli kako je osigurati, potrebno je podsjetiti se uz ono što je navedeno u:

- količina vodene pare sadržana u 1 m3 vlažnog zraka naziva se apsolutnom vlagom zraka. Vodena para zauzima cijeli volumen smjese, pa je apsolutna vlažnost zraka jednaka gustoći vodene pare (pod datim uvjetima) pp

- kada je zrak zasićen parom, dolazi trenutak kada počinje kondenzacija, t.j. maksimalni mogući sadržaj pare u zraku postiže se pri danoj temperaturi, što odgovara gustoći pH zasićene vodene pare;

- omjer apsolutne vlage i najveće moguće količine pare u 1 m3 zraka pri danom tlaku i temperaturi naziva se relativna vlažnost f;

- količina vodene pare u kg na 1 kg apsolutno suhog zraka naziva se sadržaj vlage u zraku x;

- vlažan zrak kao nositelj topline karakterizira entalpija / (udio topline), koja je u funkciji temperature i sadržaja vlage u zraku i jednaka je zbroju entalpija suhog zraka i vodene pare. U najprikladnijem obliku za praktičnu primjenu može se prikazati formula za izračunavanje entalpije

I \u003d (1000 + 1,97. 103x) t + 2493. . 103x J / kg suhog zraka, gdje je 1000 specifični toplinski kapacitet suhog zraka, J / kg * stupnjeva); 1,97 * 103 - specifični toplinski kapacitet pare, J / (kg * stupnjeva); 2493*103 je konstantni koeficijent približno jednak entalpiji pare pri 0°C; t je temperatura zraka, °S;

I = 0,24t + (595 + 0,47t) Xkcal/kg suhog zraka; gdje je 595 konstantni koeficijent približno jednak entalpiji pare pri 0°C; 0,24 je specifični toplinski kapacitet suhog zraka, kcal/(kgtrad); 0,47 je toplinski kapacitet pare, kcal/(kgtrad);

- kada se zrak ohladi (u uvjetima konstantnog sadržaja vlage), relativna vlažnost će se povećavati dok ne dosegne 100%. Odgovarajuća temperatura naziva se temperatura točke rosišta. Njegova vrijednost određena je isključivo sadržajem vlage u zraku. Na Ramzin dijagramu, ovo je točka presjeka okomite linije x = const s pravom φ = 1.

Hlađenje zraka ispod točke rosišta je praćeno kondenzacijom vlage, t.j. sušenje na zraku.

Određenu zbrku uzrokuju publikacije koje daju vrijednosti točke rosišta za različita kruta i tekuća goriva reda veličine 130-150 ° C. Mora se imati na umu da se to odnosi na početak kondenzacije para sumporne i sumporne kiseline (označavamo eetpK), a ne vodene pare (tp), o čemu smo gore govorili. Za potonje, temperatura rosišta je znatno niža (40-50°C).

Dakle, tri veličine - brzina protoka, temperatura i sadržaj vlage (ili temperatura vlažnog termometra) - u potpunosti karakteriziraju dimne plinove kao izvor sekundarnih energetskih resursa.

Kada voda dođe u dodir s vrućim plinovima, tekućina se u početku zagrijava i pare kondenziraju na površini hladnih kapi (odgovara 3. opciji na slici 1a) sve dok se ne postigne temperatura koja odgovara točki rosišta za plin, t.j. granica prijelaza u drugi režim (varijanta 3 na sl. 1a). Nadalje, kako se voda zagrijava i parcijalni tlak pare na površini kapljica raste, količina topline koja im se prenosi zbog prijenosa topline Q1 će se smanjiti, a količina topline koja se prenosi s kapljica na dimne plinove zbog isparavanja Q2 će se povećati. To će se nastaviti sve dok se ne postigne ravnoteža (Q1 = Q2), kada će se sva toplina koju voda primi iz dimnog plina vratiti plinu u obliku topline isparavanja tekućine. Nakon toga daljnje zagrijavanje tekućine je nemoguće, te ona isparava na konstantnoj temperaturi. Dostignuta temperatura u ovom slučaju naziva se temperatura mokrog termometra tM (u praksi se definira kao temperatura koju pokazuje termometar, čiji je balon prekriven vlažnom krpom iz koje isparava vlaga).

Dakle, ako se u izmjenjivač topline dovede voda s temperaturom jednakom (ili većom od) tM, tada će se primijetiti adijabatsko (pri konstantnom sadržaju topline) hlađenje plinova i neće biti povrata topline (ne računajući negativne posljedice - gubitak vode i vlaženje plinova).

Proces postaje kompliciraniji ako se uzme u obzir da je sastav kapljica polidisperzan (zbog mehanizama razgradnje tekućine tijekom prskanja). Male kapljice odmah dosegnu tM i počnu isparavati, mijenjajući parametre plina prema povećanju sadržaja vlage;

zagrijavaju i kondenziraju vlagu. Sve se to događa istovremeno u nedostatku jasnih granica.

Rezultate izravnog kontakta kapljica medija koji akumulira toplinu i vrućih dimnih plinova moguće je cjelovito analizirati samo na temelju matematičkog modela koji uzima u obzir cijeli kompleks pojava (istovremeno odvijajući prijenos topline i mase, promjene u parametri medija, aerodinamički uvjeti, polidisperzni sastav toka kapljica itd.).

Opis modela i rezultati analize na temelju njega dani su u monografiji koju preporučamo zainteresiranom čitatelju. Ovdje napominjemo samo glavnu stvar.

Za većinu dimnih plinova temperatura vlažnog termometra je u rasponu od 45-55°C, t.j. voda u zoni izravnog kontakta s dimnim plinovima, kao što je gore navedeno, može se zagrijati samo na zadanu temperaturu, iako s dovoljno dubokim povratom topline. Prethodno ovlaživanje plinova, kako je predviđeno projektom TANTEK, ne samo da ne dovodi do povećanja količine iskorištene topline, već čak i do njenog smanjenja.

I, na kraju, treba imati na umu da se pri iskorištavanju topline, čak i iz plinova koji ne sadrže sumporne spojeve, ne smiju hladiti ispod 80°C (njihov prijenos u okoliš kroz dimnjak i dimnjak je otežan).

Pojasnimo ono što je rečeno na konkretnom primjeru. Pustiti da dimni plinovi nakon kotla u količini od 5000 kg/h, temperature 130°C i sadržaja vlage 0,05 kg/kg, dođu u kontakt s medijem za povrat topline (voda, tH= 15°C). Iz H-x dijagrama nalazimo: tM= 49,5°C; tp = 40°C; I \u003d 64 kcal / kg. Modelski proračuni su pokazali da kada se plinovi ohlade na 80°C polidisperznim strujanjem kapljica prosječnog promjera 480 μm, sadržaj vlage zapravo ostaje nepromijenjen (isparavanje malih kapljica kompenzira se kondenzacijom na velikim), tM postaje jednak 45°C, a udio topline I = 50 kcal/kg. Tako se koristi 0,07 Gcal/h topline, a medij za pohranu topline u količini od 2,5 m3/h zagrijava se od 15 do 45°C.

Ako koristimo TANTEK i prethodno izvršimo ovlaživanje - adijabatsko hlađenje plinova na t-100°C, a zatim ohladimo na 80°C pri X = const, tada će konačni parametri plina biti: tM = 48°C; I = 61,5°C. I iako će se voda zagrijati malo više (do 48 ° C), količina iskorištene topline smanjuje se za 4 puta i iznosit će 0,0175 Gcal/h.

Opcije za organiziranje povrata topline.

Rješenje konkretnog problema iskorištavanja topline dimnih plinova ovisi o nizu čimbenika, među kojima su prisutnost onečišćujućih tvari (određenih vrstom izgaranog goriva i objektom grijanja dimnih plinova), prisutnosti potrošača topline ili izravno tople vode. , itd.

U prvoj fazi potrebno je odrediti količinu topline koja se u načelu može izvući iz raspoloživih dimnih plinova, te ocijeniti ekonomsku isplativost povrata topline, budući da kapitalni troškovi za to nisu proporcionalni količini toplina rekuperirana.

Ako je odgovor na prvo pitanje potvrdan, onda treba procijeniti mogućnost korištenja umjereno zagrijane vode (npr. pri spaljivanju prirodnog plina poslati ga za pripremu nadopune vode za kotlove ili sustave grijanja, a ako je ciljni proizvod kontaminiran česticama prašine, koristiti za pripremu sirove mase, na primjer, u proizvodnji keramičkih proizvoda itd.). Ako je voda previše zagađena, moguće je osigurati dvokružni sustav ili kombinirati povrat topline s čišćenjem dimnih plinova (za postizanje viših (iznad 45-5 CPC) temperatura ili površinskog stupnja).

Postoji mnogo mogućnosti za organiziranje procesa povrata topline. Ekonomska učinkovitost događaja ovisi o izboru optimalnog rješenja.

Književnost:

1. Galustov B.C. Procesi i aparati prijenosa topline i mase s izravnim kontaktom faza u termoenergetici // Energija i upravljanje.— 2003.— Br. 4.

2. Galustov B.C. Aparati za direktno raspršivanje u termoenergetici - M .: Energoatomizdat, 1989.

3. Sukhanov V.I. i dr. Instalacije za povrat topline i čišćenje dimnih plinova parnih i toplovodnih kotlova - M .: AQUA-TERM, srpanj 2001.

4. Planovsky A.N., Ramm V.M., Kagan S.Z. Procesi i aparati kemijske tehnologije.— M.: Goshimizdat, 1962.—S.736-738.

Opis:

Mreže grijanja Bryansk, zajedno s projektnim institutom OOO VKTIstroydormash-Proekt, razvili su, proizveli i implementirali u dvije kotlovnice u gradu Bryansk jedinicu za povrat topline dimnih plinova (UUTG) iz toplovodnih kotlova.

Postrojenje za povrat topline dimnih plinova

N. F. Sviridov, R. N. Sviridov, mreže grijanja Bryansk,

I. N. Ivukov, B. L. Turk, VKTIstroydormash-Proekt LLC

Bryansk Heat Networks, zajedno s projektnim institutom OOO VKTIstroydormash-Proekt, razvili su, proizveli i implementirali u dvije kotlovnice u gradu Bryansk jedinicu za povrat topline dimnih plinova (UUTG) iz toplovodnih kotlova.

Kao rezultat ove implementacije, dobiveno je sljedeće:

Dodatna kapitalna ulaganja po 1 Gcal/h primljene topline su više od 2 puta manja u usporedbi s gradnjom nove kotlovnice i isplate se za otprilike 0,6 godina;

Zbog činjenice da je korištena oprema iznimno jednostavna za održavanje i da se koristi slobodno rashladno sredstvo, odnosno dimni plin (FG), prethodno ispušten u atmosferu, trošak 1 Gcal topline je 8-10 puta manji od cijene topline koje proizvode kotlovnice;

Učinkovitost kotla povećana je za 10%.

Dakle, svi troškovi u ožujku 2002. cijene za uvođenje prvog UUTG-a s kapacitetom od 1 Gcal topline na sat iznosili su 830 tisuća rubalja, a očekivane uštede godišnje će biti 1,5 milijuna rubalja.

Ovako visoki tehnički i ekonomski pokazatelji su razumljivi.

Postoji mišljenje da učinkovitost najboljih domaćih kotlova s ​​toplinskom snagom od 0,5 MW i više doseže 93%. Zapravo, ne prelazi 83%, a evo i zašto.

Razlikovati nižu i veću kalorijsku vrijednost goriva. Niža kalorijska vrijednost manja je od veće za količinu topline koja se troši na isparavanje vode koja nastaje tijekom izgaranja goriva, kao i vlage koja se u njemu nalazi. Primjer najjeftinijeg goriva je prirodni plin: DG koje nastaju tijekom njegovog izgaranja sadrže vodenu paru koja zauzima do 19% u njihovom volumenu; najveća ogrjevna vrijednost njegovog izgaranja prelazi najnižu za otprilike 10%.

Da bi se povećala učinkovitost dimnjaka kroz koje se DG emitiraju u atmosferu, potrebno je da se vodena para u DG-ima ne počne kondenzirati u dimnjacima na najnižim temperaturama okoline.

Projekti UUTG-a oživjeli su i poboljšali davno zaboravljena tehnička rješenja usmjerena na iskorištavanje topline iz DG.

UUTG sadrži kontaktne i pločaste izmjenjivače topline s dva neovisna kruga cirkulacijske i otpadne vode.

Uređaj i rad UUTG-a jasni su iz dijagrama prikazanog na slici i opisa njegovih položaja.

U kontaktnom izmjenjivaču topline, DG i atomizirana cirkulirajuća voda kreću se u vertikalnoj protustruji, tj. DG i voda su u izravnom kontaktu jedan s drugim. Za održavanje ujednačenog raspršivanja reciklirane vode koriste se mlaznice i posebna keramička mlaznica.

Zagrijana cirkulacijska voda, koju neovisna pumpa pumpa u vlastiti vodeni krug, odaje toplinu dobivenu u kontaktnom izmjenjivaču topline otpadnoj vodi u pločastom izmjenjivaču topline.

Za potrebno hlađenje optočne vode treba koristiti samo hladnu vodu iz slavine, koja se nakon zagrijavanja u UUTG-u dovodi do standardne temperature u kotlovima postojećih kotlovnica te se dalje koristi za opskrbu toplom vodom stambenog prostora.

U kontaktnom izmjenjivaču topline ohlađeni DG dodatno prolaze kroz eliminator kapljica i, izgubivši na kraju više od 70% vlage u obliku kondenzata vodene pare, spajaju se na dio vrućih DG (10-20% volumen DG napuštajući kotao), usmjeren odmah iz kotla prema dimnjaku, stvarajući tako mješavinu DG s niskim udjelom vlage i s temperaturom dovoljnom da prođe kroz dimnjak bez kondenzacije ostatka vodene pare.

Volumen vode koja cirkulira kontinuirano raste zbog kondenzata vodene pare u DG. Dobiveni višak se automatski odvodi kroz ventil s elektromehaničkim pogonom i može se uz pripremu koristiti kao dodatna voda u sustavu grijanja kotlovnice. Specifična potrošnja odvodnjene vode po 1 Gcal povratne topline je oko 1,2 tone Odvod kondenzata kontrolira se mjeračima razine B i H.

Opisani način i oprema za povrat topline dizelskih generatora mogu raditi s proizvodima izgaranja goriva bez prašine koji imaju neograničenu maksimalnu temperaturu. Istodobno, što je temperatura dimnog plina viša, to će se temperatura više zagrijavati na potrošnu vodu. Štoviše, u ovom slučaju moguće je djelomično iskoristiti recikliranu vodu za grijanje vode za grijanje. S obzirom da kontaktni izmjenjivač topline istovremeno radi i kao hvatač mokre prašine, moguće je praktički iskoristiti toplinu prašnjavih DG-a pročišćavanjem cirkulirajuće vode od prašine poznatim metodama prije nego što se dovede u pločasti izmjenjivač topline. Moguće je neutralizirati recikliranu vodu kontaminiranu kemijskim spojevima. Stoga se opisani UUTG može koristiti za rad s DG-ima uključenim u tehnološke procese tijekom taljenja (na primjer, peći s otvorenim ložištem, peći za taljenje stakla), tijekom kalcinacije (na primjer, cigla, keramika), tijekom zagrijavanja (ingoti prije valjanja) , itd.

Nažalost, u Rusiji nema poticaja za bavljenje očuvanjem energije.

Trenutačno se temperatura dimnih plinova iza kotla uzima ne niža od 120-130°C iz dva razloga: kako bi se spriječila kondenzacija vodene pare na dimnjacima, dimnjacima i dimnjacima i da bi se povećao prirodni propuh, čime se smanjuje pritisak dima ispuhivač. U tom slučaju može se korisno iskoristiti toplina ispušnih plinova i latentna toplina isparavanja vodene pare. Korištenje topline dimnih plinova i latentne topline isparavanja vodene pare naziva se metoda dubinskog iskorištavanja topline dimnih plinova. Trenutno postoje različite tehnologije za provedbu ove metode, testirane u Ruskoj Federaciji i široko korištene u inozemstvu. Metoda dubokog iskorištavanja topline dimnih plinova omogućuje povećanje učinkovitosti postrojenja koje troši gorivo za 2-3%, što odgovara smanjenju potrošnje goriva za 4-5 kg ​​ekvivalenta goriva. po 1 Gcal proizvedene topline. Prilikom implementacije ove metode postoje tehničke poteškoće i ograničenja povezana uglavnom sa složenošću proračuna procesa prijenosa topline i mase s dubokim iskorištavanjem topline dimnih plinova i potrebom automatizacije procesa, međutim, te se poteškoće mogu riješiti s trenutnu razinu tehnologije.

Za široku primjenu ove metode potrebno je izraditi smjernice za proračun i ugradnju sustava za dubinsku povrat topline dimnih plinova te donošenje zakonskih akata koji zabranjuju puštanje u rad postrojenja na zemni plin bez korištenja dubokog grijanja dimnih plinova. oporavak.

1. Formulacija problema prema razmatranoj metodi (tehnologiji) povećanja energetske učinkovitosti; predviđanje prekomjerne potrošnje energetskih resursa ili opis drugih mogućih posljedica na nacionalnoj razini uz zadržavanje statusa quo

Trenutačno se temperatura dimnih plinova iza kotla uzima ne niža od 120-130°C iz dva razloga: kako bi se spriječila kondenzacija vodene pare na dimnjacima, dimnjacima i dimnjacima i da bi se povećao prirodni propuh, čime se smanjuje pritisak dima ispuhivač. U ovom slučaju, temperatura izlaznih dimnih plinova izravno utječe na vrijednost q2 - gubitak topline s izlaznim plinovima, jedne od glavnih komponenti toplinske bilance kotla. Na primjer, smanjenje temperature dimnih plinova za 40°C kada kotao radi na prirodni plin i omjer viška zraka od 1,2 povećava bruto učinkovitost kotla za 1,9%. Ovo ne uzima u obzir latentnu toplinu isparavanja produkata izgaranja. Do danas velika većina toplovodnih i parnih kotlovskih agregata u našoj zemlji koji sagorevaju prirodni plin nije opremljena instalacijama koje koriste latentnu toplinu isparavanja vodene pare. Ova toplina se gubi zajedno s ispušnim plinovima.

2. Dostupnost metoda, metoda, tehnologija itd. riješiti zadani problem

Trenutno se koriste metode dubokog povrata topline ispušnih plinova (VER) korištenjem rekuperativnih, miješajućih, kombiniranih aparata koji rade s različitim metodama korištenja topline sadržane u ispušnim plinovima. Istodobno, ove se tehnologije koriste u većini kotlova puštenih u rad u inozemstvu, koji sagorevaju prirodni plin i biomasu.

3. Kratak opis predložene metode, njezinu novost i svijest o njoj, dostupnost razvojnih programa; rezultirati masovnom provedbom u cijeloj zemlji

Najčešći način dubokog povrata topline dimnih plinova je da se produkti izgaranja prirodnog plina nakon kotla (ili nakon ekonomajzera vode) temperature 130-150°C dijele u dva toka. Otprilike 70-80% plinova šalje se kroz glavni dimnjak i ulazi u kondenzacijski izmjenjivač topline površinskog tipa, ostali plinovi se šalju u obilazni dimnjak. U izmjenjivaču topline proizvodi izgaranja se hlade na 40-50°C, dok se dio vodene pare kondenzira, što omogućuje korištenje fizičke topline dimnih plinova i latentne topline kondenzacije dijela vodene pare sadržane u njima. Ohlađeni produkti izgaranja nakon separatora kapljica miješaju se s nehlađenim produktima izgaranja koji prolaze kroz obilazni dimnjak i na temperaturi od 65-70°C odvode se dimovodom kroz dimnjak u atmosferu. Kao grijani medij u izmjenjivaču topline može se koristiti izvorna voda za potrebe kemijske obrade vode ili zrak koji potom ulazi u izgaranje. Kako bi se intenzivirala izmjena topline u izmjenjivaču topline, moguće je dovođenje pare iz atmosferskog deaeratora u glavni dimnjak. Također treba istaknuti mogućnost korištenja kondenzirane demineralizirane vodene pare kao izvorne vode. Rezultat uvođenja ove metode je povećanje bruto učinkovitosti kotla za 2-3%, uzimajući u obzir korištenje latentne topline isparavanja vodene pare.

4. Predviđanje učinkovitosti metode u budućnosti, uzimajući u obzir:
- porast cijena energenata;
- rast blagostanja stanovništva;
- uvođenje novih ekoloških zahtjeva;
- drugi čimbenici.

Ova metoda poboljšava učinkovitost izgaranja prirodnog plina i smanjuje emisije dušikovih oksida u atmosferu zbog njihovog otapanja u kondenziranoj vodenoj pari.

5. Popis grupa pretplatnika i objekata u kojima se ova tehnologija može maksimalno učinkovito koristiti; potreba za dodatnim istraživanjem za proširenje popisa

Ova metoda se može koristiti u parnim i toplovodnim kotlovima koji kao gorivo koriste prirodni i ukapljeni plin, biogorivo. Za proširenje popisa objekata u kojima se ova metoda može koristiti, potrebno je proučiti procese prijenosa topline i mase produkata izgaranja loživog ulja, lakog dizelskog goriva i raznih vrsta ugljena.

6. Utvrditi razloge zašto se predložene energetski učinkovite tehnologije ne primjenjuju masovno; ocrtati akcijski plan za uklanjanje postojećih prepreka

Masovna primjena ove metode u Ruskoj Federaciji obično se ne provodi iz tri razloga:

• Nedostatak svijesti o metodi;
• Prisutnost tehničkih ograničenja i poteškoća u provedbi metode;
• Nedostatak financiranja.

7. Dostupnost tehničkih i drugih ograničenja primjene metode na različitim objektima; u nedostatku informacija o mogućim ograničenjima, potrebno ih je utvrditi testiranjem

Tehnička ograničenja i poteškoće u provedbi metode uključuju:

• Složenost proračuna procesa iskorištavanja vlažnih plinova, budući da je proces prijenosa topline popraćen procesima prijenosa mase;
• Potreba za održavanjem zadanih vrijednosti temperature i vlažnosti dimnih plinova, kako bi se izbjegla kondenzacija para u dimnjaku i dimnjaku;
• Potreba za izbjegavanjem smrzavanja površina za izmjenu topline pri zagrijavanju hladnih plinova;
• Istodobno je potrebno ispitati plinske kanale i dimnjake obrađene suvremenim antikorozivnim premazima kako bi se smanjila ograničenja temperature i vlažnosti dimnih plinova koji izlaze iz postrojenja za rekuperaciju topline.

8. Potreba za istraživanjem i razvojem i dodatnim ispitivanjem; teme i ciljevi rada

Potreba za istraživanjem i razvojem i dodatnim ispitivanjem navedena je u stavcima 5. i 7.

9. Postojeći poticaji, prisila, poticaji za provedbu predložene metode i potreba njihovog poboljšanja

Ne postoje mjere za poticanje i prisiljavanje na uvođenje ove metode. Interes za smanjenjem potrošnje goriva i emisije dušikovih oksida u atmosferu može potaknuti uvođenje ove metode.

10. Potreba za razvojem novih ili izmjenom postojećih zakona i propisa

Potrebno je izraditi smjernice za proračun i ugradnju dubinskih sustava povrata topline dimnih plinova. Možda je potrebno donijeti zakonske akte koji zabranjuju puštanje u rad instalacija koje koriste gorivo na prirodni plin bez korištenja dubokog povrata topline dimnih plinova.

11. dostupnost uredbi, pravilnika, uputa, standarda, zahtjeva, mjera zabrane i drugih dokumenata koji reguliraju korištenje ove metode i obvezni su za izvršenje; potreba za njihovim izmjenama ili potreba za promjenom samih načela formiranja tih dokumenata; prisutnost već postojećih regulatornih dokumenata, propisa i potreba za njihovom obnovom

Nema pitanja u vezi s primjenom ove metode u postojećem regulatornom okviru.

12. Dostupnost provedenih pilot projekata, analiza njihove stvarne učinkovitosti, utvrđeni nedostaci i prijedlozi za poboljšanje tehnologije, uzimajući u obzir stečeno iskustvo

Ne postoje podaci o masovnoj primjeni ove metode u Ruskoj Federaciji, postoji iskustvo implementacije u CHPP RAO UES-a i, kao što je već spomenuto, akumulirano je mnogo iskustva u dubokom korištenju dimnih plinova u inozemstvu. Sveruski institut za toplinsku tehniku ​​izveo je studije projektiranja instalacija za dubinsko korištenje topline iz produkata izgaranja za toplovodne kotlove PTVM (KVGM). Nedostaci ove metode i prijedlozi za poboljšanje dati su u točki 7.

13. Mogućnost utjecaja na druge procese tijekom masovnog uvođenja ove tehnologije (promjene ekološke situacije, mogući utjecaj na zdravlje ljudi, povećana pouzdanost opskrbe energijom, promjene dnevnih ili sezonskih rasporeda punjenja elektroenergetske opreme, promjene ekonomskih pokazatelja proizvodnja i prijenos energije, itd.)

Masovno uvođenje ove metode smanjit će potrošnju goriva za 4-5 kg ​​ekvivalenta goriva. po Gcal proizvedene topline te će utjecati na okoliš smanjenjem emisija dušikovih oksida.

14. Dostupnost i dostatnost proizvodnih kapaciteta u Rusiji i drugim zemljama za masovnu primjenu metode

Specijalizirani proizvodni pogoni u Ruskoj Federaciji mogu osigurati provedbu ove metode, ali ne u monoblok verziji, pri korištenju stranih tehnologija moguća je monoblok verzija.

15. Potreba za posebnom izobrazbom kvalificiranog osoblja za rad implementirane tehnologije i razvoj proizvodnje

Za provedbu ove metode potrebna je postojeća profilna obuka stručnjaka. Moguće je organizirati specijalizirane seminare o primjeni ove metode.

16. Predložene metode implementacije:
1) komercijalno financiranje (s povratom troškova);
2) natječaj za provedbu investicijskih projekata nastalih kao rezultat rada na energetskom planiranju razvoja regije, grada, naselja;
3) proračunsko financiranje učinkovitih projekata uštede energije s dugim razdobljima povrata;
4) uvođenje zabrana i obveznih zahtjeva za korištenje, nadzor nad njihovim poštivanjem;
5) ostale ponude.

Predložene metode implementacije su:

• proračunsko financiranje;
• privlačenje investicija (razdoblje povrata 5-7 godina);
• uvođenje zahtjeva za puštanje u rad novih instalacija koje troše gorivo.

Da bi dodati opis tehnologije za uštedu energije u Katalog, ispunite upitnik i pošaljite ga na označeno "u katalog".

Predlažem razmatranje aktivnosti za zbrinjavanje dimnih plinova. Dimnih plinova ima u izobilju u svakom selu i gradu. Glavni dio proizvođača dima su parni i toplovodni kotlovi i motori s unutarnjim izgaranjem. U ovoj ideji neću razmatrati dimne plinove motora (iako su također prikladni po sastavu), ali ću se detaljnije zadržati na dimnim plinovima kotlovnica.

Najlakši način je korištenje dima plinskih kotlova (industrijske ili privatne kuće), ovo je najčišća vrsta dimnog plina, koja sadrži minimalnu količinu štetnih nečistoća. Također možete koristiti dim kotlova koji spaljuju ugljen ili tekuće gorivo, ali u ovom slučaju ćete morati očistiti dimne plinove od nečistoća (ovo nije tako teško, ali ipak dodatni troškovi).

Glavne komponente dimnih plinova su dušik, ugljični dioksid i vodena para. Vodena para nema vrijednost i može se lako ukloniti iz dimnog plina dodirom plina s hladnom površinom. Preostale komponente već imaju cijenu.

Plinoviti dušik se koristi u gašenju požara, za transport i skladištenje zapaljivih i eksplozivnih medija, kao zaštitni plin za zaštitu lako oksidiranih tvari i materijala od oksidacije, za sprječavanje korozije spremnika, za pročišćavanje cjevovoda i spremnika, za stvaranje inertnih medija u silose za žito. Zaštita dušikom sprječava rast bakterija, koristi se za čišćenje okoliša od insekata i mikroba. U prehrambenoj industriji atmosfera dušika se često koristi kao sredstvo za povećanje roka trajanja kvarljivih proizvoda. Plinoviti dušik se široko koristi za dobivanje tekućeg dušika iz njega.

Za dobivanje dušika dovoljno je odvojiti vodenu paru i ugljični dioksid iz dimnog plina. Što se tiče sljedeće komponente dima – ugljičnog dioksida (CO2, ugljični dioksid, ugljični dioksid), raspon njegove primjene je još veći, a cijena mu je puno veća.

Predlažem da dobijete više informacija o tome. Ugljični dioksid se obično pohranjuje u cilindre od 40 litara obojene u crno sa žutim natpisom "ugljični dioksid". Ispravniji naziv za CO2 je "ugljični dioksid", ali svi su već navikli na naziv "ugljični dioksid", dodijeljen je CO2 i stoga je natpis "ugljični dioksid" na cilindrima još uvijek sačuvan. Ugljični dioksid se nalazi u cilindrima u tekućem obliku. Ugljični dioksid je bez mirisa, netoksičan, nezapaljiv i neeksplozivan. To je tvar koja se prirodno pojavljuje u ljudskom tijelu. U zraku koji osoba izdahne obično sadrži 4,5%. Ugljični dioksid se uglavnom koristi u karbonizaciji i prodaji u flaširanju pića, koristi se kao zaštitni plin pri zavarivanju poluautomatskim aparatima za zavarivanje, koristi se za povećanje prinosa (2 puta) poljoprivrednih kultura u staklenicima povećanjem koncentracije CO2 u zraku i povećanje (4-6 puta kada je zasićeno vodom ugljičnim dioksidom) za proizvodnju mikroalgi tijekom njihovog umjetnog uzgoja, za očuvanje i poboljšanje kvalitete hrane i proizvoda, za proizvodnju suhog leda i njegovu upotrebu u postrojenjima za krioblastiranje (čišćenje površina od onečišćenja) i za postizanje niskih temperatura tijekom skladištenja i transporta hrane itd.

Ugljični dioksid je posvuda tražena roba i potreba za njim je u stalnom porastu. U kućnim i malim poduzećima ugljični dioksid se može dobiti ekstrakcijom iz dimnih plinova u postrojenjima za ugljični dioksid niskog kapaciteta. Osobama vezanim za tehnologiju nije teško samostalno napraviti takvu instalaciju. U skladu s normama tehnološkog procesa, kvaliteta dobivenog ugljičnog dioksida zadovoljava sve zahtjeve GOST 8050-85.
Ugljični dioksid se može dobiti i iz dimnih plinova kotlovnica (ili kotlova za grijanje privatnih kućanstava) i metodom posebnog izgaranja goriva u samoj instalaciji.

Sada ekonomska strana stvari. Jedinica može raditi na bilo kojoj vrsti goriva. Kada se gorivo sagorijeva (posebno za proizvodnju ugljičnog dioksida), oslobađa se sljedeća količina CO2:
prirodni plin (metan) - 1,9 kg CO2 iz izgaranja 1 cu. m plina;
kameni ugljen, različite naslage - 2,1-2,7 kg CO2 iz sagorijevanja 1 kg goriva;
propan, butan, dizel gorivo, loživo ulje - 3,0 kg CO2 iz sagorijevanja 1 kg goriva.

Neće biti moguće potpuno ekstrahirati sav oslobođeni ugljični dioksid, a sasvim je moguće i do 90% (može se postići ekstrakcija od 95%). Standardno punjenje cilindra od 40 litara je 24-25 kg, tako da možete samostalno izračunati specifičnu potrošnju goriva za dobivanje jednog cilindra ugljičnog dioksida.

Nije tako velika, primjerice, u slučaju dobivanja ugljičnog dioksida izgaranjem prirodnog plina dovoljno je sagorjeti 15 m3 plina.

Prema najvišoj tarifi (Moskva) iznosi 60 rubalja. po 40 litara. boca s ugljičnim dioksidom. U slučaju ekstrakcije CO2 iz kotlovskih dimnih plinova smanjuje se trošak proizvodnje ugljičnog dioksida, jer se smanjuju troškovi goriva i povećava dobit od instalacije. Jedinica može raditi 24 sata, u automatskom načinu rada uz minimalno sudjelovanje osobe u procesu dobivanja ugljičnog dioksida. Produktivnost postrojenja ovisi o količini CO2 sadržanom u dimnom plinu, dizajnu postrojenja i može doseći 25 cilindara ugljičnog dioksida dnevno ili više.

Cijena 1 cilindra ugljičnog dioksida u većini regija Rusije prelazi 500 rubalja (prosinac 2008.) Mjesečni prihod od prodaje ugljičnog dioksida u ovom slučaju doseže: 500 rubalja po kugli. x 25 bodova/dan x 30 dana = 375 000 rubalja. Toplina koja se oslobađa tijekom izgaranja može se istovremeno koristiti za grijanje prostora, te u tom slučaju neće biti neracionalnog korištenja goriva. Pritom treba imati na umu da se ekološka situacija na mjestu vađenja ugljičnog dioksida iz dimnih plinova samo poboljšava, jer se smanjuje emisija CO2 u atmosferu.

Dobro se preporuča i način izdvajanja ugljičnog dioksida iz dimnih plinova dobivenih izgaranjem drvnog otpada (otpad od sječe i prerade drva, stolarskih radionica i dr.). U ovom slučaju, isto postrojenje CO2 nadopunjeno je generatorom drvnog plina (proizvedenim ili vlastitim) za proizvodnju drvnog plina. Drvni otpad (čevina, sječka, strugotina, piljevina itd.) se ulijeva u spremnik plinskog generatora 1-2 puta dnevno, inače postrojenje radi na isti način kao u gore navedenom.
Izlaz ugljičnog dioksida iz 1 tone drvnog otpada je 66 cilindara. Prihod od jedne tone otpada je (po cijeni cilindra ugljičnog dioksida 500 rubalja): 500 rubalja po kugli. x 66 lopta. = 33.000 rubalja.

Uz prosječnu količinu drvnog otpada iz jedne drvoprerađivačke radnje od 0,5 tona otpada dnevno, prihod od prodaje ugljičnog dioksida može doseći 500 tisuća rubalja. mjesečno, a u slučaju uvoza otpada iz drugih drvoprerađivačkih i stolarskih radnji prihod postaje još veći.

Ugljični dioksid moguće je dobiti i izgaranjem automobilskih guma, što je također samo na dobrobit naše ekologije.

U slučaju proizvodnje ugljičnog dioksida u količini većoj od one koju može potrošiti lokalno tržište, proizvedeni ugljični dioksid može se samostalno koristiti za druge aktivnosti, kao i prerađivati ​​u druge kemikalije i reagense (npr. tehnologije u ekološki prihvatljiva gnojiva koja sadrže ugljik, prašak za pecivo za tijesto i sl.) do proizvodnje motornog benzina iz ugljičnog dioksida.