Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru/

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije

Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište u Permu

Ogranak Berezniki

Test

u disciplini "Štednja resursa"

na temu "Korištenje topline dimnih plinova"

Rad je obavio student

grupe EiU- 10z (2)

Powells Yu.S.

Rad je provjeravao učitelj

Nechaev N.P.

Berezniki 2014

Uvod

1. Opći podaci

3. Kotlovi na otpadnu toplinu

Zaključak

Uvod

Plinovi se u strojarstvu uglavnom koriste kao gorivo; sirovine za kemijsku industriju: kemijska sredstva u zavarivanju, plinsko-kemijsko-toplinskoj obradi metala, stvaranju inertne ili posebne atmosfere, u nekim biokemijskim procesima i dr.; rashladne tekućine; radni medij za obavljanje mehaničkih radova (vatreno oružje, mlazni motori i projektili, plinske turbine, kombinirana postrojenja, pneumatski transport, itd.), fizički medij za plinsko pražnjenje (u cijevima za ispuštanje plina i drugim uređajima).

Pogledajmo pobliže korištenje dimnih plinova.

rekuperator topline dimnih plinova

1. Opći podaci

Dimni plinovi -- produkti izgaranja goriva organskog porijekla, otpad iz radnog prostora grijanih metalurških jedinica.

Ispušni plinovi (sekundarni izvori energije) - plinovi koji nastaju izgaranjem goriva, kao i tehnološkim procesima, koji napuštaju peć ili jedinicu.

Korištenje fizičke topline otpadnim plinovima određuje se njihovom količinom, sastavom, toplinskim kapacitetom i temperaturom. Najviša temperatura dimnih plinova pretvarača kisika (1600-1800 °S), najniža temperatura dimnih plinova grijača zraka visokih peći (250-400 °S). Korištenje topline otpadnih plinova organizirano je na različite načine. Kod regenerativnog ili zatvorenog hlađenja toplina ispušnih plinova koristi se za izravno povećanje učinkovitosti tehnološkog procesa (grijanje regeneratora ili rekuperatora, punjenja ili proizvod procesa i sl.). Ako se kao rezultat regenerativnog hlađenja ne iskoristi sva toplina dimnih plinova, tada se koriste kotlovi na otpadnu toplinu. Osjetljiva toplina otpadnih plinova također se koristi za proizvodnju električne energije u ugrađenim plinskim turbinskim postrojenjima. Dimna prašina visokopećnog plina sadržana u ispušnim plinovima, željezni oksidi u plinovima otvorenih peći i pretvarači kisika hvataju se u postrojenjima za pročišćavanje plina i vraćaju u tehnološki proces kao reciklirani proizvod.

2. Regeneratori i rekuperatori za grijanje zraka i plina

Kao što je već spomenuto, zrak i plin se zagrijavaju u regeneratorima ili rekuperatorima korištenjem topline dimnih plinova koji izlaze iz radnih komora peći. Regeneratori se koriste u otvorenim pećima za taljenje čelika, u kojima se zrak i plin zagrijavaju do 1000 - 1200°. Princip rada regeneratora je naizmjenično zagrijavanje dvije toplinski intenzivne ciglene mlaznice (rešetke) s plinovima koji izlaze iz radne komore peći, nakon čega slijedi prolazak zagrijanog plina ili zraka kroz zagrijanu mlaznicu. Zagrijavanje plina ili zraka u regeneratorima povezano je s prebacivanjem potonjeg na grijanje ili hlađenje. To zahtijeva povremene promjene smjera kretanja plamena u radnoj komori peći, zbog čega je potrebno prebaciti uređaje za izgaranje; tako cijeli proces rada peći postaje reverzibilan. To komplicira dizajn peći i povećava troškove njenog rada, ali pridonosi ravnomjernoj raspodjeli temperatura u radnom prostoru peći.

Princip rada izmjenjivača topline, koji je površinski izmjenjivač topline, je kontinuirani prijenos topline, dimnih plinova koji izlaze iz radne komore peći, zagrijanog zraka ili plinovitog goriva.

Rekuperator karakterizira kontinuirano kretanje plinova u jednom smjeru, što uvelike pojednostavljuje dizajn peći i smanjuje troškove izgradnje i rada.

Na sl. Na slici 1 prikazan je uobičajeni keramički izmjenjivač topline, u kojem su cijevi izrađene od osmerokutnih keramičkih elemenata, a prostor između cijevi je prekriven oblikovanim pločicama. Dimni plinovi se kreću unutar cijevi, a zagrijani zrak kreće se van (u poprečnom smjeru). Debljina stijenke cijevi je 13 - 16 mm i predstavlja značajan toplinski otpor. Koeficijent prijenosa topline (odnosi se na površinu zraka) je 6 - 8 W / (m 2 deg). Elementi keramičkih rekuperatora izrađuju se od šamota ili od neke druge toplinski vodljivije vatrostalne mase, nakon čega slijedi pečenje. Prednosti keramičkih rekuperatora su njihova visoka otpornost na vatru i dobra toplinska stabilnost - materijal ne propada kada se kroz rekuperator propuštaju dimni plinovi s vrlo visokim temperaturama.

Riža. 1. Cjevasti keramički izmjenjivač topline.

1 - zagrijani zrak; 2 - dimni plinovi; 3 - hladan zrak; 4 - keramičke cijevi; 5 - pregrade.

Nedostaci keramičkih rekuperatora su njihova mala gustoća, veliki toplinski kapacitet, loš prijenos topline s dimnih plinova na zrak, te kvar spojeva elemenata uslijed udaraca i izobličenja. Ovi nedostaci ozbiljno ograničavaju širenje keramičkih rekuperatora, a koriste se samo u pećima s kontinuiranim radom instaliranim u radionicama u kojima nema udarnih mehanizama (na primjer, parni čekići).

Najviše se koriste metalni rekuperatori koji imaju najpovoljnije razvojne izglede. Ekonomsku isplativost ugradnje ovakvih rekuperatora potvrđuje brzi povrat troškova izgradnje (0,25 - 0,35 godina).

Metalne rekuperatore karakterizira učinkovit prijenos topline, mali toplinski kapacitet, a time i brza spremnost za normalan rad i velika gustoća. Elementi metalnih izmjenjivača topline izrađuju se od različitih metala ovisno o radnoj temperaturi materijala i sastavu dimnih plinova koji prolaze kroz izmjenjivač topline. Jednostavni željezni metali - ugljični čelik i sivi ljevak - počinju intenzivno oksidirati na niskim temperaturama (500 ° C), pa se lijevano željezo i čelik otporni na toplinu koriste za proizvodnju rekuperatora, koji uključuju nikal, krom, silicij, aluminij kao aditivi za legiranje, titan itd., koji povećavaju otpornost metala na stvaranje kamenca.

Konstruktivno rješenje niskotemperaturnog rekuperatora s zagrijavanjem zraka do 300 - 400 ?S relativno je jednostavno. Izrada visokotemperaturnog rekuperatora za zagrijavanje zraka i plinovitog goriva do 700 - 900 °C ozbiljan je tehnički problem, koji još nije u potpunosti riješen. Njegova složenost leži u osiguravanju pouzdanog rada rekuperatora tijekom dugotrajnog rada pri korištenju dimnih plinova visoke temperature, noseći suspendirane krute čestice pepela, crnog ugljika, naboja itd., što uzrokuje abrazivno trošenje. Kada te čestice ispadnu iz protoka, grijaća površina izmjenjivača topline na strani plina postaje kontaminirana. S prašnjavim zrakom, površina grijanja je također onečišćena sa strane zraka. Odvojene cijevi cijevnih snopova rekuperatora, ugrađene u cijevne listove, djeluju duž strujanja plina u različitim temperaturnim uvjetima, zagrijavaju se i šire na različite načine.

Ova razlika u proširenju cijevi zahtijeva različitu kompenzaciju, što je teško postići. Na sl. Slika 2 prikazuje uspješan dizajn cjevastog izmjenjivača topline, čija se površina grijanja sastoji od slobodno visećih petlji zavarenih u kolektore (kutije). Izmjenjivač topline sastoji se od dva dijela kroz koje zrak prolazi serijski prema dimnim plinovima koji se kreću preko snopova cijevi. Izmjenjivač topline u obliku petlje ima dobru kompenzaciju toplinskog širenja, što je vrlo važan uvjet za pouzdan rad.

Riža. 2. Cjevasti izmjenjivač topline u obliku petlje za ugradnju na svinju (može se postaviti i na krov peći).

Na sl. Slika 3 prikazuje shematski dijagram visokotemperaturnog radijantnog izmjenjivača topline, koji se sastoji od dva čelična cilindra koji tvore koncentrični razmak kroz koji se zagrijani zrak tjera velikom brzinom. Dimni plinovi sa žarnom niti kreću se unutar cilindra, zračeći na površinu unutarnjeg cilindra. Cjevasti izmjenjivač topline je pouzdaniji u radu od proreznog. Prednosti radijacijskih rekuperatora su: manja potrošnja čelika otpornog na toplinu zbog intenzivne izmjene topline zračenja pri visokim temperaturama plina (800 - 1200 °C) i manja osjetljivost ogrjevne površine na onečišćenje. Nakon radijacijskog izmjenjivača topline potrebno je ugraditi konvektivni izmjenjivač topline, budući da je temperatura plinova nakon radijacijskog izmjenjivača topline još uvijek vrlo visoka.

Riža. 3. Sheme radijacijskih čeličnih rekuperatora.

a - prstenasti (prorez); b - cjevasti s jednorednim zaslonom.

Na sl. Slika 4 prikazuje izmjenjivač topline s dvostrukim cirkulacijskim cijevima. Hladni zrak prvo prolazi kroz unutarnje cijevi, a zatim kroz koncentrični prostor cijevi ulazi u kolektor vrućeg zraka. Unutarnje cijevi imaju ulogu neizravne grijaće površine.

Cjevasti izmjenjivači topline odlikuju se velikom gustoćom i stoga se mogu koristiti i za grijanje plinovitih goriva. Koeficijent prijenosa topline može doseći 25 - 40 W / (m 2 deg). Pločasti izmjenjivači topline teže su za proizvodnju, manje su gusti i izdržljivi te se rijetko koriste. Izmjenjivači topline ugrađeni odvojeno od peći zauzimaju nešto dodatnog prostora u radionici, što u mnogim slučajevima onemogućuje njihovu upotrebu, međutim, često je moguće uspješno postaviti izmjenjivače topline na peć ili ispod peći.

Riža. 4. Izmjenjivač topline od čelične cijevi s dvostrukom cirkulacijom.

3. Kotlovi na otpadnu toplinu

Toplina dimnih plinova koji izlaze iz peći, osim za zagrijavanje zraka i plinovitog goriva, može se koristiti u kotlovima na otpadnu toplinu za stvaranje pare. Dok se zagrijani plin i zrak koriste u samoj jedinici peći, para se šalje vanjskim potrošačima (za potrebe proizvodnje i energije).

U svim slučajevima treba težiti što većem povratu topline, tj. vraćanju je u radni prostor peći u obliku topline iz zagrijanih komponenti izgaranja (plinovito gorivo i zrak). Doista, povećanje povrata topline dovodi do smanjenja potrošnje goriva te do intenziviranja i poboljšanja tehnološkog procesa. Međutim, prisutnost rekuperatora ili regeneratora ne isključuje uvijek mogućnost ugradnje kotlova za otpadnu toplinu. Prije svega, kotlovi na otpadnu toplinu našli su primjenu u velikim pećima s relativno visokom temperaturom dimnih plinova: u otvorenim pećima za taljenje čelika, u reverberacijskim pećima za taljenje bakra, u rotacijskim pećima za prženje cementnog klinkera, u suhoj metodi. proizvodnje cementa itd.

Riža. 5. Plinski cijevni kotao otpadne topline TKZ tip KU-40.

1 - pregrijač; 2 - površina cijevi; 3 - odvod dima.

Toplina dimnih plinova iz regeneratora otvorenih peći s temperaturom od 500 - 650 °C koristi se u plinskim kotlovima na otpadnu toplinu s prirodnom cirkulacijom radnog fluida. Grijaća površina plinskih kotlova sastoji se od vatrogasnih cijevi, unutar kojih dimni plinovi prolaze brzinom od približno 20 m/s. Toplina s plinova na ogrjevnu površinu prenosi se konvekcijom, pa se povećanjem brzine povećava prijenos topline. Plinski cijevni kotlovi su jednostavni za rukovanje, ne zahtijevaju obloge i okvire tijekom ugradnje i imaju veliku gustoću plina.

Na sl. Na slici 5 prikazan je plinski cijevni kotao tvornice Taganrog s prosječnom produktivnošću D cf = 5,2 t/h s očekivanjem propuštanja dimnih plinova do 40 000 m 3 /h. Tlak pare koji stvara kotao je 0,8 MN/m 2 ; temperatura 250 °C. Temperatura plinova ispred kotla je 600 °C, iza kotla 200 - 250 °C.

U kotlovima s prisilnom cirkulacijom, površina grijanja se sastoji od zavojnica, čije mjesto nije ograničeno uvjetima prirodne cirkulacije, pa su takvi kotlovi kompaktni. Površine zavojnica izrađuju se od cijevi malog promjera, npr. d = 32×3 mm, što olakšava težinu kotla. Kod višestruke cirkulacije, kada je omjer cirkulacije 5 - 18, brzina vode u cijevima je značajna, najmanje 1 m/s, zbog čega se smanjuje taloženje otopljenih soli iz vode u zavojnicama, a kristalni kamenac se ispere. Međutim, kotlovi se moraju napajati vodom kemijski pročišćenom kationskim filterima i drugim metodama obrade vode koje zadovoljavaju standarde napojne vode za konvencionalne parne kotlove.

Riža. 6. Shema kotla za otpadnu toplinu s višestrukom prisilnom cirkulacijom.

1 - površina ekonomajzera; 2 - površina isparavanja; 3 - pregrijač; 4 - bubanj-sakupljač; 5 - cirkulacijska pumpa; 6 - hvatač mulja; 7 - odvod dima.

Na sl. Slika 6 prikazuje raspored grijaćih površina zavojnica u okomitim dimnjacima. Kretanje mješavine pare i vode vrši se cirkulacijskom pumpom. Dizajn kotlova ovog tipa razvili su Tsentroenergochermet i Gipromez i proizvode se za protok dimnih plinova do 50 - 125 tisuća m 3 / h s prosječnom proizvodnjom pare od 5 do 18 t / h.

Trošak pare iznosi 0,4 - 0,5 RUR/t umjesto 1,2 - 2 RUR/t za paru koja se uzima iz parnih turbina CHPP i 2 - 3 RUR/t za paru iz industrijskih kotlova. Trošak pare sastoji se od troškova energije za pogon dimovodnih uređaja, troškova pripreme vode, amortizacije, popravaka i održavanja. Brzina plinova u kotlu je od 5 do 10 m/s, što osigurava dobar prijenos topline. Aerodinamički otpor plinskog puta je 0,5 - 1,5 kN / m 2, tako da jedinica mora imati umjetni propuh iz dimovoda. Povećanje propuha koje prati ugradnju kotlova na otpadnu toplinu u pravilu poboljšava rad peći na otvorenom ložištu. Takvi kotlovi postali su rašireni u tvornicama, ali njihov dobar rad zahtijeva zaštitu ogrjevnih površina od unošenja čestica prašine i troske te sustavno čišćenje ogrjevnih površina od uvlačenja puhanjem pregrijanom parom, pranjem vodom (kada se kotao zaustavi). ), vibracijom itd.

Riža. 7. Presjek kotla za otpadnu toplinu KU-80. 1 - površina isparavanja; 2 - pregrijač; 3 - bubanj; 4 - cirkulacijska pumpa.

Za korištenje topline dimnih plinova iz reverberacijskih peći za taljenje bakra ugrađuju se vodocijevni kotlovi s prirodnom cirkulacijom (slika 7.). Dimni plinovi u ovom slučaju imaju vrlo visoku temperaturu (1100 - 1250 °C) i onečišćeni su prašinom u količini do 100 - 200 g/m 3, a dio prašine ima visoka abrazivna (abrazivna) svojstva, drugi dio je u omekšanom stanju i može zguriti ogrjevnu površinu kotla. Zbog velike zaprašenosti plinova za sada je potrebno odustati od povrata topline u tim pećima i ograničiti korištenje dimnih plinova u kotlovima na otpadnu toplinu.

Prijenos topline s plinova na isparne površine sita odvija se vrlo intenzivno, što osigurava intenzivno isparavanje čestica troske, hlađenje, granuliranje i padanje u lijevak za trosku, čime se eliminira troskanje konvektivne ogrjevne površine kotla. Ugradnja takvih kotlova za korištenje plinova s ​​relativno niskom temperaturom (500 - 700 ° C) je nepraktična zbog slabog prijenosa topline zračenjem.

U slučaju opremanja visokotemperaturnih peći metalnim rekuperatorima, preporučljivo je instalirati kotlove na otpadnu toplinu neposredno iza radnih komora peći. U tom slučaju temperatura dimnih plinova u kotlu pada na 1000 - 1100 °C. S ovom temperaturom već se mogu usmjeriti na toplinski otporni dio izmjenjivača topline. Ako plinovi nose puno prašine, tada je kotao za otpadnu toplinu raspoređen u obliku kotla za granulaciju troske, koji osigurava odvajanje uvlačenja od plinova i olakšava rad izmjenjivača topline.

Zaključak

Kako se povećavaju troškovi ekstrakcije goriva i proizvodnje energije, povećava se potreba za potpunijim korištenjem istih pri pretvorbi u zapaljive plinove, toplinu iz zagrijanog zraka i vode. Iako je korištenje sekundarnih energetskih resursa često povezano s dodatnim kapitalnim ulaganjima i povećanjem broja uslužnog osoblja, iskustvo naprednih poduzeća potvrđuje da je korištenje sekundarnih energetskih resursa ekonomski vrlo isplativo.

Popis korištene literature

1. Rosengart Yu.I. Sekundarni energetski resursi crne metalurgije i njihovo korištenje. - K.: "Viša škola", 2008. - 328s.

2. Shchukin A. A. Industrijske peći i plinska postrojenja tvornica. Udžbenik za srednje škole. Ed. 2., revidirano. M., "Energija", 1973. 224 str. od bolesnog.

3. Kharaz D. I. Načini korištenja sekundarnih energetskih resursa u kemijskoj proizvodnji / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Kemija, 1984. - 224 str.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Opis procesa pripreme krutog goriva za izgaranje u komori. Izrada tehnološke sheme za proizvodnju energije i topline. Provođenje proračuna materijalne i toplinske ravnoteže kotlovske jedinice. Metode čišćenja dimnih plinova od oksida sumpora i dušika.

seminarski rad, dodan 16.04.2014


Dizajn rekuperatora. Proračun otpora na putu kretanja zraka, ukupni gubici. Odabir ventilatora. Proračun gubitaka tlaka na putu dimnih plinova. Dizajn svinja. Određivanje količine dimnih plinova. Proračun dimnjaka.

seminarski rad, dodan 17.07.2010


Teorijske osnove apsorpcije. Otopine plinova u tekućinama. Pregled i karakteristike apsorpcijskih metoda za pročišćavanje otpadnih plinova od kiselih nečistoća, ocjena njihovih prednosti i nedostataka. Tehnološki proračun uređaja za pročišćavanje plina.

seminarski rad, dodan 02.04.2015


Proračun postrojenja za povrat otpadne topline iz peći klinkera cementare. Scruberi za složenu obradu ispušnih plinova. Parametri izmjenjivača topline prvog i drugog stupnja. Određivanje ekonomskih parametara projektiranog sustava.

seminarski rad, dodan 15.06.2011


Karakteristike dimnih plinova. Razvoj kontrolne petlje. Analizator plina: namjena i opseg, uvjeti rada, funkcionalnost. Elektropneumatski pretvarač serije 8007. Pneumatski upravljani upravljački ventil.

seminarski rad, dodan 22.07.2011


Vrste i sastav plinova koji nastaju tijekom razgradnje naftnih ugljikovodika u procesima njegove prerade. Korištenje instalacija za odvajanje zasićenih i nezasićenih plinova i mobilnih benzinskih postrojenja. Industrijska primjena procesnih plinova.

sažetak, dodan 11.02.2014


Sustav upravljanja kvalitetom tvornice aluminija Novokuznjeck. Nastajanje plinova u elektrolitičkoj proizvodnji aluminija. Značajke tehnologije kemijskog čišćenja ispušnih plinova, vrste reaktora, uređaji za hvatanje fluorirane glinice.

izvješće o praksi, dodano 19.07.2015


Izvođenje proračuna izgaranja goriva za određivanje količine zraka potrebnog za izgaranje. Postotni sastav produkata izgaranja. Određivanje veličine radnog prostora peći. Izbor vatrostalne obloge i načina zbrinjavanja dimnih plinova.

seminarski rad, dodan 03.05.2009


Opis tehnološke sheme instalacije za iskorištavanje topline otpadnih plinova tehnološke peći. Proračun procesa izgaranja, sastava goriva i prosječnih specifičnih toplinskih kapaciteta plinova. Proračun toplinske ravnoteže peći i njezina učinkovitost. Oprema za kotlove na otpadnu toplinu.

seminarski rad, dodan 07.10.2010


Proračun izgaranja mješavine koksne peći i prirodnih plinova prema zadanim sastavima. Toplina izgaranja goriva. Proces zagrijavanja metala u pećima, dimenzije radnog prostora. Koeficijent zračenja od proizvoda izgaranja na metal, uzimajući u obzir toplinu reflektiranu od zida.

Vlasnici patenta RU 2436011:

Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u bilo kojem poduzeću koje koristi kotlove na ugljikovodična goriva. Cilj izuma je poboljšati učinkovitost korištenja niskogradne topline kondenzacije vodene pare sadržane u dimnim plinovima. Uređaj za povrat topline dimnih plinova sadrži pločasti izmjenjivač topline plin-plin, u kojem se hlade početni dimni plinovi, protustrujno zagrijavajući osušene dimne plinove. Ohlađeni vlažni dimni plinovi dovode se u plinsko-zrak površinski pločasti izmjenjivač topline-kondenzator, gdje se vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira, zagrijavajući zrak. Zagrijani zrak koristi se za grijanje prostora i pokrivanje potreba procesa izgaranja plina u kotlu. Kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknađivanje gubitaka u toplinskoj mreži ili ciklusu parne turbine. Osušeni dimni plinovi se dodatnim odvodom dima dovode u gore opisani grijač, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinskim kanalima i dimnjaku te se šalju u dimnjak. 2 n.p. f-ly, 1 ill.

Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u bilo kojem poduzeću koje koristi kotlove na ugljikovodična goriva.

Poznato je kotlovsko postrojenje koje sadrži kontaktni bojler spojen na ulazu na izlazni dimnjak kotla, a na izlazu kroz izlazni kanal opremljen dimovodom na dimnjak, te grijač zraka s putovima za grijanje i zrak ( Autorska svjedodžba SSSR-a br. 1086296, F22B 1/18 od 15. 04. 1984.).

Instalacija radi na sljedeći način. Glavni dio plinova iz kotla ulazi u kanal za ispušne plinove, a ostatak plinova ulazi u put grijanja. Iz kanala za ispušne plinove plinovi se usmjeravaju u kontaktni bojler, gdje se kondenzira vodena para sadržana u dimnim plinovima. Zatim plinovi prolaze kroz hvatač kapi i ulaze u izlazni kanal plina. Vanjski zrak ulazi u grijač zraka, gdje se zagrijava plinovima koji prolaze kroz put grijanja, te se usmjerava na izlazni kanal plina, gdje se miješa s ohlađenim plinovima i smanjuje sadržaj vlage u potonjem.

Nedostaci. Neprihvatljiva kvaliteta grijane vode za korištenje u sustavu grijanja. Upotreba zagrijanog zraka samo za dovod u dimnjak kako bi se spriječila kondenzacija vodene pare. Nizak stupanj povrata topline ispušnih plinova, jer je glavni zadatak bio isušiti dimne plinove i smanjiti temperaturu rosišta.

Grijači tipa KSK (Kudinov A.A. Ušteda energije u instalacijama za proizvodnju topline. - Uljanovsk: UlGTU, 2000. - 139, str. 33) poznati su komercijalno proizvedeni u kostromskom kaloričnom postrojenju, koji se sastoji od površinskog izmjenjivača topline plin-voda, topline čija je izmjenjiva površina izrađena od rebrastih bimetalnih cijevi, cjedila, razvodnog ventila, eliminatora kapljica i hidropneumatskog puhala.

Grijači tipa KSK rade na sljedeći način. Dimni plinovi ulaze u distribucijski ventil koji ih dijeli na dva toka, glavni tok plina se šalje kroz cjedilo u izmjenjivač topline, a drugi - duž zaobilazne linije plinskog kanala. U izmjenjivaču topline, vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira se na rebrastim cijevima, zagrijavajući vodu koja teče u njima. Dobiveni kondenzat se skuplja u sump i pumpa u napojni krug mreže grijanja. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline isporučuje se potrošaču. Na izlazu iz izmjenjivača topline osušeni dimni plinovi se miješaju s početnim dimnim plinovima iz obilaznog voda dimovoda i usmjeravaju se kroz dimovod u dimnjak.

Nedostaci. Za rad izmjenjivača topline u načinu kondenzacije cijelog njegovog konvektivnog dijela potrebno je da temperatura zagrijavanja vode u konvektivnom paketu ne prelazi 50°C. Za korištenje takve vode u sustavima grijanja, mora se dodatno zagrijati.

Kako bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare dimnih plinova u plinovodima i dimnjaku, dio izvornih plinova miješa se kroz obilazni kanal sa osušenim dimnim plinovima, povećavajući njihovu temperaturu. Uz takav dodatak povećava se i sadržaj vodene pare u ispušnim dimnim plinovima, što smanjuje učinkovitost povrata topline.

Poznata instalacija za iskorištavanje topline dimnih plinova (RF patent br. 2193727, F22B 1/18, F24H 1/10 od 20.04.2001.), koja sadrži prskalicu ugrađenu u dimovod s razdjelnim mlaznicama, izmjenjivač topline i međuprodukt izmjenjivač topline nositelja topline, čiji je zagrijani put spojen na ulazu u kolektor vlage. Irigator se nalazi ispred navedenih izmjenjivača topline, postavljenih jedan nasuprot drugome na istoj udaljenosti od irigatora, čije su mlaznice usmjerene u smjeru suprotnom od izmjenjivača topline. Postrojenje je dodatno opremljeno izmjenjivačem topline ugrađenim u plinskom kanalu i smještenom iznad sprinklera za ponovno zagrijavanje vode za navodnjavanje, čiji je grijani put spojen na ulazu na srednji izmjenjivač topline, a na izlazu - na izmjenjivač topline. prskalica. Svi izmjenjivači topline su površinski, cjevasti. Cijevi mogu biti rebraste kako bi se povećala površina grijanja.

Poznata je metoda rada ove instalacije (RF patent br. 2193728, F22B 1/18, F24H 1/10 od 20.04.2001.), prema kojoj se dimni plinovi koji prolaze kroz dimnjak hlade ispod točke rosišta i uklonjen iz instalacije. U instalaciji se voda zagrijava u otpadnom izmjenjivaču topline i ispušta do potrošača. Vanjska površina iskorištavnog izmjenjivača topline navodnjava se srednjim nosačem topline - vodom iz prskalice s razdjelnim mlaznicama usmjerenim prema strujanju plina. U tom slučaju, međunosač topline se prethodno zagrijava u izmjenjivaču topline koji je postavljen u plinskom kanalu nasuprot izmjenjivača otpadne topline i na istoj udaljenosti od prskalice kao i izmjenjivač otpadne topline. Zatim se srednji nosač topline dovodi u izmjenjivač topline instaliran u plinskom kanalu i smješten iznad prskalice za dodatno zagrijavanje vode za navodnjavanje, zagrijava se na potrebnu temperaturu i šalje u prskalicu.

Dva neovisna luka vode teku jedan od drugog u instalaciji: čisti, zagrijani kroz površinu prijenosa topline i navodnjavajući, zagrijani kao rezultat izravnog kontakta s ispušnim plinovima. Struja čiste vode teče unutar cijevi i odvojena je zidovima od kontaminirane struje vode za navodnjavanje. Svežanj cijevi obavlja funkciju mlaznice dizajnirane za stvaranje razvijene kontaktne površine za navodnjavanje vode i ispušnih plinova. Vanjska površina mlaznice se pere plinovima i raspršenom vodom, što pojačava prijenos topline u aparatu. Toplina izlaznih plinova prenosi se na vodu koja teče unutar cijevi aktivne mlaznice na dva načina: 1) zbog izravnog prijenosa topline plinova i vode za navodnjavanje; 2) zbog kondenzacije na površini mlaznice dijela vodene pare sadržane u plinovima.

Nedostaci. Konačna temperatura zagrijane vode na izlazu iz mlaznice ograničena je temperaturom vlažnih plinova. Kada se prirodni plin gori s omjerom viška zraka od 1,0-1,5, temperatura vlažnog termometra dimnog plina je 55-65°C. Ova temperatura nije dovoljna za korištenje ove vode u sustavu grijanja.

Dimni plinovi izlaze iz aparata s relativnom vlagom od 95-100%, što ne isključuje mogućnost kondenzacije vodene pare iz plinova na izlaznom putu plina nakon njega.

Najbliži traženom izumu u smislu upotrebe, tehničke suštine i postignutog tehničkog rezultata je izmjenjivač topline (RF patent br. 2323384, F22B 1/18 od 30.08.2006.), koji sadrži kontaktni izmjenjivač topline, hvatač kapljica, plinsko-plinski izmjenjivač topline spojen prema shemi istosmjerne struje, plinski kanali, cjevovodi, pumpa, senzori temperature, kontrolni ventili. Izmjenjivač topline voda-voda i izmjenjivač topline voda-zrak s obilaznim kanalom duž strujanja zraka raspoređeni su serijski duž povratnog toka vode kontaktnog izmjenjivača topline.

Kako radi izmjenjivač topline. Odlazni plinovi ulaze u plinski kanal kroz plinski kanal do ulaza u plinsko-plinski izmjenjivač topline, uzastopno prolazeći kroz njegova tri dijela, zatim do ulaza u kontaktni izmjenjivač topline, gdje se, prolazeći kroz mlaznicu, ispiru cirkulirajućom vodom , oni se hlade ispod točke rosišta, dajući prividnu i latentnu toplinu cirkulirajućoj vodi. Nadalje, ohlađeni i vlažni plinovi se oslobađaju iz većine tekuće vode odnesene protokom u eliminatoru kapljica, zagrijavaju se i suše u barem jednom dijelu plinsko-plinskog izmjenjivača topline, šalju se u cijev pomoću dimovoda i pušten u atmosferu. Istovremeno, zagrijana cirkulacijska voda s dna kontaktnog izmjenjivača topline pumpa se pumpom u izmjenjivač topline voda-voda, gdje zagrijava hladnu vodu iz cjevovoda. Voda zagrijana u izmjenjivaču topline opskrbljuje se za potrebe tehnološke i sanitarne tople vode ili u niskotemperaturni krug grijanja.

Nadalje, cirkulirajuća voda ulazi u izmjenjivač topline voda-zrak, zagrijava barem dio zraka koji dolazi izvan prostora kroz zračni kanal, hladeći se na najnižu moguću temperaturu i ulazi u kontaktni izmjenjivač topline kroz razdjelnik vode. , gdje uklanja toplinu iz plinova, istovremeno ih ispirući od suspendiranih čestica, te apsorbira dio dušikovih i sumpornih oksida. Zagrijani zrak iz izmjenjivača topline dovodi se pomoću ventilatora do običnog grijača zraka ili izravno u peć. Cirkulirajuća voda se po želji filtrira i obrađuje na poznate načine.

Nedostaci ovog prototipa su.

Potreba za sustavom upravljanja zbog korištenja povratne topline za opskrbu toplom vodom zbog nestalnosti dnevnog rasporeda potrošnje tople vode.

Voda zagrijana u izmjenjivaču topline, koja se isporučuje za potrebe opskrbe toplom vodom ili u niskotemperaturni krug grijanja, zahtijeva da se dovede na potrebnu temperaturu, jer se u izmjenjivaču topline ne može zagrijati iznad temperature vode. u cirkulacijskom krugu, što je određeno temperaturom zasićenja vodene pare u dimnim plinovima. Nisko zagrijavanje zraka u izmjenjivaču topline voda-zrak ne dopušta korištenje ovog zraka za grijanje prostora.

Zadatak je bio pojednostaviti tehnologiju povrata topline i povećati učinkovitost korištenja niske razine topline kondenzacije vodene pare sadržane u dimnim plinovima.

Ovaj problem se rješava na sljedeći način.

Predlaže se uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova koji sadrži plinsko-plinski izmjenjivač topline, kondenzator, inercijski eliminator kapljica, plinske kanale, zračne kanale, ventilatore i cjevovod, karakteriziran time da je plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline izrađen prema na protuprotočnu shemu, površinski plinsko-zračni pločasti izmjenjivač topline ugrađen je kao kondenzator, u dodatni odvod dima ugrađen je u plinski kanal hladno osušenih dimnih plinova;

Predlaže se i način rada uređaja za povrat topline dimnih plinova prema kojem se dimni plinovi hlade u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline, zagrijavaju osušeni dimni plinovi, kondenziraju vodenu paru sadržanu u dimnim plinovima u kondenzatoru, zagrijavaju dio zraka za puhanje, karakteriziran time da se u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline osušeni dimni plinovi zagrijavaju hlađenjem početnih dimnih plinova prema protutočnoj shemi bez kontrole protoka plina, vodena para se kondenzira u površinskoj plinsko-zračnoj ploči izmjenjivač topline-kondenzator, zagrijavanje zraka i zagrijani zrak se koristi za grijanje i pokrivanje potreba procesa izgaranja, a kondenzat nakon dodatne obrade služi za nadoknađivanje gubitaka u toplinskoj mreži ili ciklusu parne turbine, u plinu kanal hladno osušenih dimnih plinova, aerodinamički otpor plinskog puta kompenzira se dodatnim odvodom dima, ispred kojeg se miješa dio zagrijanih osušenih dimnih plinova, isključujući zaostalu kondenzaciju x vodene pare odnesene protokom iz kondenzatora, temperatura zagrijanog zraka se kontrolira promjenom broja okretaja dimovoda ovisno o vanjskoj temperaturi.

Početni dimni plinovi se hlade u plinsko-plinskom površinskom izmjenjivaču topline, zagrijavajući osušene dimne plinove.

Razlika je u korištenju površinskog pločastog izmjenjivača topline bez ikakvih uređaja za regulaciju protoka plina, gdje se ogrjevni medij (cijeli volumen vlažnih dimnih plinova) i grijani medij (cijeli volumen osušenih dimnih plinova) gibaju protustrujno. To rezultira dubljim hlađenjem vlažnih dimnih plinova na temperaturu blizu rosišta vodene pare.

Zatim se vodena para sadržana u dimnim plinovima kondenzira u plinsko-zrak površinskom izmjenjivaču topline-kondenzatoru, zagrijavajući zrak. Zagrijani zrak koristi se za grijanje prostora i pokrivanje potreba procesa izgaranja. Kondenzat se nakon dodatne obrade koristi za nadoknađivanje gubitaka u toplinskoj mreži ili ciklusu parne turbine.

Razlika predložene metode je u tome što je zagrijani medij hladan zrak koji se dovodi ventilatorima iz okoline. Zrak se zagrijava za 30-50°C, na primjer od -15 do 33°C. Korištenje zraka s negativnom temperaturom kao rashladnog medija može značajno povećati temperaturnu razliku u kondenzatoru pri korištenju protutoka. Zrak zagrijan na 28-33°C pogodan je za grijanje prostora i dovod u kotao kako bi se osigurao proces izgaranja prirodnog plina. Toplinski proračun sheme pokazuje da je brzina protoka zagrijanog zraka 6-7 puta veća od brzine protoka početnih dimnih plinova, što omogućuje potpuno pokrivanje potreba kotla, zagrijavanje radionice i drugih prostorija poduzeća , a također dovode dio zraka u dimnjak za smanjenje temperature rosišta ili do vanjskog potrošača .

Aerodinamički otpor plinskog puta u hladnom suhom dimovodu kompenzira se dodatnim odvodom dima. Kako bi se spriječila kondenzacija zaostale vodene pare odnesene strujanjem iz kondenzatora, dio zagrijanih osušenih dimnih plinova (do 10%) miješa se ispred dodatnog dimovoda. Temperatura zagrijanog zraka regulira se promjenom protoka osušenih dimnih plinova, podešavanjem broja okretaja dimovoda ovisno o temperaturi vanjskog zraka.

Osušeni dimni plinovi se odvodom dima dovode u gore opisani grijač, gdje se zagrijavaju kako bi se spriječila moguća kondenzacija vodene pare u plinskim kanalima i dimnjaku te se šalju u dimnjak.

Uređaj za povrat topline dimnih plinova prikazan na crtežu sadrži plinski kanal 1 spojen na izmjenjivač topline 2, koji je preko plinskog kanala 3 spojen na kondenzator 4. Kondenzator 4 ima inercijski eliminator kapljica 5 i spojen je na kondenzat odvodna cijev 6. Ventilator 7 je spojen kanalom hladnog zraka 8 s kondenzatorom 4. Kondenzator 4 je spojen zračnim kanalom 9 na potrošač topline. Suhi dimovodni kanal 10 spojen je na izmjenjivač topline 2 kroz dimovod 11. Suhi zagrijani dimovod 12 spojen je na izmjenjivač topline 2 i usmjeren na dimnjak. Plinski kanal 12 povezan je s plinskim kanalom 10 dodatnim plinskim kanalom 13, koji sadrži zaklopku 14.

Izmjenjivač topline 2 i kondenzator 4 su površinski pločasti izmjenjivači topline izrađeni od jedinstvenih modularnih paketa, koji su raspoređeni na način da se kretanje nositelja topline odvija u protustruji. Ovisno o volumenu osušenih dimnih plinova, grijač i kondenzator se formiraju od izračunatog broja pakiranja. Blok 7 je formiran od nekoliko ventilatora za promjenu protoka zagrijanog zraka. Kondenzator 4 na izlazu osušenih dimnih plinova ima inercijski eliminator kapljica 5, izrađen u obliku vertikalnih zavjesa, iza kojeg je ugrađen plinski kanal 10. Na plinskom kanalu 13 je postavljena zaklopka 14 za početno podešavanje temperaturna rezerva, koja sprječava kondenzaciju preostale vodene pare u dimovodu 11.

Način rada uređaja za povrat topline dimnih plinova.

Vlažni dimni plinovi kroz dimnjak 1 ulaze u izmjenjivač topline 2, gdje se njihova temperatura snižava na temperaturu blizu točke rosišta. Ohlađeni dimni plinovi kroz dimovod 3 ulaze u kondenzator 4, gdje se kondenzira vodena para koja se u njima nalazi. Kondenzat se ispušta kroz cjevovod 6 te se nakon dodatne obrade koristi za nadoknadu gubitaka u toplinskoj mreži ili ciklusu parne turbine. Toplina kondenzacije koristi se za zagrijavanje hladnog zraka, koji ventilatori 7 dovode iz okoline. Zagrijani zrak 9 šalje se u proizvodnu prostoriju kotlovnice radi njezine ventilacije i grijanja. Iz ove prostorije zrak se dovodi u kotao kako bi se osigurao proces izgaranja. Osušeni dimni plinovi 10 prolaze kroz inercijski eliminator kapljica 5, dovode se iz odvoda dima 11 u izmjenjivač topline 2, gdje se zagrijavaju i šalju u dimnjak 12. Zagrijavanje osušenih dimnih plinova potrebno je kako bi se spriječila kondenzacija. zaostale vodene pare u plinskim kanalima i dimnjaku. Da bi se spriječile kapljice vlage u odvodu dima 11, odnesene strujom osušenih dimnih plinova iz kondenzatora, dio zagrijanih suhih dimnih plinova (do jedne desetine) iz dimnjaka 12 kroz dimnjak 13 dovodi se u dimnjak 10. , gdje uvučena vlaga isparava.

Temperatura grijanog zraka kontrolira se promjenom protoka osušenih dimnih plinova promjenom broja okretaja ispušnog ventilatora 11 ovisno o vanjskoj temperaturi zraka. Sa smanjenjem brzine protoka mokrih dimnih plinova, aerodinamički otpor plinskog puta uređaja opada, što se kompenzira smanjenjem broja okretaja dimovoda 11. Ispušni ventilator 11 osigurava razliku tlaka između dimnih plinova i zraka u kondenzatoru kako bi se spriječilo ulazak dimnih plinova u zagrijani zrak.

Proračun provjere pokazuje da se za kotao na prirodni plin snage 6 MW, s protokom vlažnih dimnih plinova od 1 m 3 / s s temperaturom od 130 °C, zrak zagrijava od -15 do 30 °C , s protokom od 7 m 3 / s. Protok kondenzata je 0,13 kg/s, temperatura osušenih dimnih plinova na izlazu grijača je 86°C. Toplinska snaga takvog uređaja je 400 kW. Ukupna površina izmjene topline je 310 m 2 . Temperatura rosišta vodene pare u dimnim plinovima opada s 55 na 10°C. Učinkovitost kotla se povećava za 1% samo zbog zagrijavanja hladnog zraka u količini od 0,9 m 3 /s potrebnog za izgaranje prirodnog plina. Pritom se za zagrijavanje ovog zraka koristi 51 kW snage uređaja, a ostatak topline za grijanje zračnog prostora. Rezultati proračuna rada takvog uređaja pri različitim vanjskim temperaturama prikazani su u tablici 1.

U tablici 2 prikazani su rezultati proračuna inačica uređaja za ostale brzine protoka osušenih dimnih plinova, pri temperaturi vanjskog zraka od -15°C.

1. Uređaj za rekuperaciju topline dimnih plinova koji sadrži plinsko-plinski izmjenjivač topline, kondenzator, inercijski eliminator kapljica, plinske kanale, zračne kanale, ventilatore i cjevovod, naznačen time da je plinsko-plinski površinski pločasti izmjenjivač topline izrađen prema protuprotočnoj shemi, površinski plin-zrak se ugrađuje kao kondenzatorski pločasti izmjenjivač topline, dodatni odvod dima ugrađuje se u hladni suhi dimovodni kanal, plinski kanal je umetnut ispred dodatnog dimovoda za miješanje dijela zagrijanog osušeni dimni plinovi.

2. Način rada uređaja za povrat topline dimnih plinova, prema kojem se dimni plinovi hlade u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline, zagrijavaju osušeni dimni plinovi, kondenziraju vodenu paru sadržanu u dimnim plinovima u kondenzatoru, zagrijavaju dio zraka za puhanje, naznačen time što se u plinsko-plinskom izmjenjivaču topline osušeni dimni plinovi zagrijavaju hlađenjem početnih dimnih plinova prema shemi protivtoka bez kontrole protoka plina, vodena para se kondenzira u površinskoj plinsko-zračnoj ploči izmjenjivač topline-kondenzator, zagrijavanje zraka i zagrijani zrak se koristi za grijanje i pokrivanje potreba procesa izgaranja, a kondenzat nakon dodatne obrade služi za nadoknađivanje gubitaka u toplinskoj mreži ili ciklusu parne turbine, u plinu kanal hladno osušenih dimnih plinova, aerodinamički otpor plinskog puta kompenzira se dodatnim odvodom dima, ispred kojeg se miješa dio zagrijanih osušenih dimnih plinova, eliminirajući kondenzaciju zaostale vodene pare S odnesenim strujanjem iz kondenzatora, regulacija temperature zagrijanog zraka provodi se promjenom broja okretaja dimovoda ovisno o temperaturi vanjskog zraka.

Slični patenti:

Izum se odnosi na izmjenjivač topline ispušnih plinova, posebno na hladnjak ispušnih plinova, za recirkulaciju ispušnih plinova u motornim vozilima prema preambuli stavka 1. patentnih zahtjeva.

Izum se odnosi na generator pare u kojem se, u kanalu dimnog plina koji struji dimni plin u približno vodoravnom smjeru, nalazi evaporirajuća ogrjevna površina s izravnim protokom, koja sadrži više cijevi generatora pare spojenih paralelno za protok pare. tekućina s više izlaznih kolektora spojenih nakon nekih cijevi generatora pare na strani tekućine.

Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u kotlovima na otpadnu toplinu kogeneracijskih elektrana, a namijenjen je za zbrinjavanje ispušnih plinova iz plinskoturbinskog postrojenja koje se koristi u sustavima opskrbe toplinom za grijanje stambenih zgrada, industrijskih objekata, kao i za ostale kućanske i tehničke potrebe.

Izum se odnosi na generator pare s izravnim protokom u kojem se u kanalu za dimni plin koji struji s dimnim plinom u približno vodoravnom smjeru nalazi evaporirajuća ogrjevna površina s izravnim protokom, koja sadrži više cijevi parogeneratora spojenih paralelno za protok tekućine.

Izum se odnosi na jednokratni generator pare, kod kojeg je evaporirajuća grijaća površina smještena u kanalu za protočni plin za dimni plin koji struji približno u okomitom smjeru, a koji sadrži više cijevi generatora pare spojenih paralelno za protok tekućina.

Izum se odnosi na jednokratni generator pare horizontalne konstrukcije, kod kojega se u kanalu dimnog plina koji struji približno u horizontalnom smjeru nalazi evaporirajuća ogrjevna površina s izravnim protokom, a koji sadrži više cijevi generatora pare. spojena paralelno za protok tekućine, i grijaća površina za pregrijavanje uključena nakon evaporativne površine za grijanje s izravnim protokom, koja sadrži više cijevi za ponovno zagrijavanje spojenih paralelno za protok isparenog fluidnog medija.

Izum se odnosi na kotao na otpadnu toplinu, karakteriziran prisustvom reaktora, uz donji dio kojeg su susjedna dva plamenika, a uz bočnu površinu reaktora je dovod dimnih plinova, dok dimni plinovi koji izlaze iz bure za dovod dimnih plinova ulazi se u zonu aktivnog izgaranja reaktora koja se nalazi u njegovom donjem dijelu, u sustav povrata topline dimnih plinova koji ulazi u reaktor kotla otpadne topline, izlaznu cijev dimnih plinova iz reaktora koja sadrži dodatnu sustav povrata topline dimnih plinova i najmanje jedan dimovod

Izum se odnosi na područje brodogradnje i može se koristiti u stacionarnim kotlovima na otpadnu toplinu koji rade zajedno s dizel motorima ili plinskim turbinama. Tehnički problem koji treba riješiti izumom je stvoriti postrojenje za otpad s poboljšanim performansama, čije bi se grijaće površine parnog kotla mogle čistiti bez zaustavljanja glavnog motora, smanjiti potrošnju svježe vode i poboljšati ekološki učinak i učinkovitost prijenosa topline. Zadatak se postiže time da utilizacijsko postrojenje s parnim kotlom uključuje parni kotao s prisilnom cirkulacijom, koji je izrađen u obliku kućišta u kojem su ogrjevne površine smještene u obliku cijevnih paketa, te uređaj za čišćenje ogrjevnih površina. , izrađen od zasebnih elemenata za čišćenje, kao i dovodnih i izlaznih plinskih kanala s vratima. U tom slučaju je ulazni plinski kanal s otvorom spojen na gornji dio karoserije, a izlazni plinski kanal s otvorom spojen na donji dio tijela, instalacija dodatno sadrži komoru za mokro čišćenje plina i spremnik, između ogrjevnih površina postavljeni su elementi za čišćenje ogrjevnih površina, koji su cjevovodom s pumpom povezani sa spremnikom, komora za čišćenje mokrog plina smještena je u kućištu i spojena je na spremnik pomoću odvodnog cjevovoda s zasun. 2 w.p. f-ly, 1 ill.

Izum se odnosi na elektroenergetsku industriju i može se koristiti u izmjenjivačima topline ispušnih plinova, posebno u hladnjakima ispušnih plinova za recirkulaciju ispušnih plinova u vozilima, s kanalima izmjenjivača topline za strujanje ispušnih plinova i rashladnog sredstva koji završavaju u distribucijskoj i/ili sabirnoj komori, s smještenim u distribucijskoj i/ili sabirnoj komori s kanalnim uređajem, kanalni uređaj ima ulazno područje ispušnih plinova, područje izlaza ispušnih plinova i mnoštvo kanala za protok koji se protežu od područja ulaza ispušnih plinova do područja izlaza ispušnih plinova , koji su skloni jedni drugima u odnosu na prijatelja. Koncentracija poprečnog presjeka protočnih kanala je 100-600 jedinica/kvadratnom inču, a duljina protočnih kanala je 15-100 mm. Takvim rasporedom utječe se na strujanje ispušnog plina u dosadašnjem smjeru, brzinu strujanja, površinu poprečnog presjeka, raspodjelu strujanja i druge parametre protoka. 14 w.p. f-ly, 7 ill.

Izum se odnosi na energiju i može se koristiti u protočnim generatorima pare. Generator pare sadrži izmjenjivač topline, kolektore tekućine i pare. Izmjenjivač topline sadrži nekoliko jedinica za izmjenu topline istog dizajna. Jedinica za izmjenu topline sadrži snop spiralnih cijevi za prijenos topline, središnji cilindar i čahure. Spiralne cijevi za prijenos topline različitih radijusa zakrivljenosti smještene su u koncentričnoj spirali u prstenastom prostoru između središnjeg cilindra i rukavca, tvoreći jedan ili više stupova za izmjenu topline. Jedan izlaz kolektora tekućine spojen je na glavni vodoopskrbni cjevovod, a drugi izlaz kolektora tekućine spojen je na spiralni snop cijevi za prijenos topline. Jedan izlaz parnog kolektora spojen je na glavni parni cjevovod, a drugi izlaz parnog kolektora spojen je na snop spiralnih cijevi za prijenos topline. Unutar priključnog dijela kolektora tekućine, svaka spiralna cijev za prijenos topline ima fiksnu i uklonjivu membranu. 6 w.p. f-ly., 6 ill.

Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti za povrat topline iz dimnih plinova kotlovskih jedinica, industrijskih peći, ventilacijske emisije tijekom grijanja zraka uz istovremenu proizvodnju električne energije. Složeni izmjenjivač topline ispušnih plinova sastoji se od kućišta opremljenog mlaznicama za plin i zrak, unutar kojeg je smješten paket koji se sastoji od perforiranih ploča koje između sebe tvore kanale za plin i zrak, a perforacija ploča je izvedena u obliku horizontalnih proreza postavljenih u uzorak šahovnice jedan u odnosu na drugi, u koji su postavljene termoelektrične veze, koje se sastoje od ovalnih umetaka od elastičnog dielektričnog materijala otpornog na koroziju, unutar kojih su postavljeni cik-cak redovi, koji se sastoje od termoelektričnih pretvarača, od kojih je svaki par golih žičanih segmenata izrađeni od različitih metala M1 i M2, zalemljeni na krajevima između sebe, a sami cik-cak redovi su međusobno povezani u seriju spojnim žicama, tvoreći termoelektrične dijelove spojene na električne kolektore naboja i terminale. Ovakva implementacija utilizatora povećava njegovu pouzdanost i učinkovitost. 5 ill. .

Ovaj izum se odnosi na izmjenjivač topline za hlađenje vrućih plinova pomoću rashladnog fluida, spomenuti izmjenjivač topline sadrži: najmanje jedan okomito orijentiran spremnik koji sadrži kupelj rashladnog fluida i koji ima prostor za sakupljanje parne faze stvorene iznad navedene kupelji rashladnog fluida , jedan vertikalni cijevni element umetnut unutar navedenog spremnika, otvoren na krajevima i koaksijalan sa navedenim spremnikom, jedan spiralni kanal koji se obavija oko osi spremnika, umetnut u navedeni koaksijalni cijevni element, jedan izlaz za parnu fazu koja se stvara u gornjem dijelu dio navedenog kontejnera, osim toga, najmanje jedna transportna linija je umetnuta u donji dio okomitog kontejnera, otvorena na dva kraja, od kojih je jedan spojen na okomiti kontejner, a drugi je slobodan i nalazi se izvan navedenog kontejnera, spomenuta transportna linija je cjevasta i izbočina bočno izvan navedenog izmjenjivača topline, sadrži barem jedan središnji unutarnji kanal, koji je u fluidnoj komunikaciji sa spiralnim kanalom i prolazi okomito duž cjevastog elementa umetnutog u vertikalni spremnik, dok kanal ima vanjski omotač u kojem cirkulira rashladna tekućina. tekući medij. Tehnički rezultat je povećanje sigurnosti i performansi sustava izmjene topline. 3 n. i 17 z.p. f-ly, 1 ill.

Izum se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u bilo kojem poduzeću koje koristi kotlove na ugljikovodična goriva

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 implementaciju 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. Istovremeno, 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 vrelovodnih i parnih kotlovskih jedinica 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 površinski kondenzacijski izmjenjivač topline, ostatak plinova se šalje 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, pravila, uputa, standarda, zahtjeva, mjera zabrane i drugih dokumenata koji reguliraju korištenje ove metode i obveznih 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) ostali prijedlozi.

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".

Upotreba: energija, povrat otpadne topline. Bit izuma: strujanje plina se vlaže prolaskom kroz kondenzatni film formiran na diedralnom perforiranom listu 4, gdje su plinovi zasićeni vodenom parom. U komori 2 iznad lista 4 dolazi do volumetrijske kondenzacije vodene pare na česticama prašine i sitnim kapljicama toka para-plina. Pripremljena mješavina plina i pare se hladi do temperature rosišta prijenosom topline iz strujanja zagrijanog medija kroz stijenku elemenata za izmjenu topline 8. Kondenzat iz strujanja pada na nagnute pregrade 5 sa žljebovima 10 i zatim ulazi u list 4 kroz odvodnu cijev 9. 1 mulj.

Ovaj izum se odnosi na područje kotlovske tehnologije, a točnije na područje povrata topline ispušnih plinova. Poznata metoda za iskorištavanje topline ispušnih plinova (SSSR ed.St. N 1359556, MKI F 22 B 33/18, 1986), koja je najbliži analog, u kojoj se proizvodi izgaranja uzastopno prisilno vlaže, komprimiraju u kompresoru , ohlađeni na temperaturu ispod temperature rosišta zajedno s kondenzacijom vodene pare pri tlaku iznad atmosferskog, odvajaju se u separatoru, ekspandiraju uz istovremeno smanjenje temperature u turbo ekspanderu i odvode u atmosferu. Poznata metoda iskorištavanja topline otpadnog plina (GDR, Pat. N 156197, MKI F 28 D 3/00, 1982) postiže se protustrujnim kretanjem u izmjenjivaču topline otpadnog plina i srednjeg tekućeg medija zagrijanog na temperaturu veću od rose. točkaste temperature ispušnih plinova, koji se hlade na temperaturu ispod točke rosišta. Poznata je metoda niskotemperaturnog zagrijavanja korištenjem bruto ogrjevne vrijednosti goriva (Njemačka, prijava N OS 3151418, MKI F 23 J 11/00, 1983), koja se sastoji u tome da se gorivo sagorijeva u uređaju za grijanje s stvaranje vrućih plinova koji ulaze u uređaj za grijanje naprijed i sa strane. Na dijelu protočnog puta, gorljivi plinovi se usmjeravaju prema dolje uz stvaranje kondenzata. Gorivni plinovi na izlazu imaju temperaturu od 40 45 o C. Poznata metoda omogućuje hlađenje ispušnih plinova ispod temperature rosišta, što neznatno povećava toplinsku učinkovitost instalacije. Međutim, u ovom slučaju kondenzat se raspršuje kroz mlaznice, što dovodi do dodatne potrošnje energije za vlastite potrebe i povećava sadržaj vodene pare u produktima izgaranja. Uključivanje kompresora i turbo ekspandera u krug, koji komprimiraju i šire proizvode izgaranja, ne poboljšava učinkovitost, a osim toga, dovodi do dodatne potrošnje energije povezane s gubicima u kompresoru i turbo ekspanderu. Cilj izuma je intenzivirati prijenos topline uz dubinsko korištenje topline ispušnih plinova. Problem je riješen činjenicom da se vlaženje strujanja plina provodi propuštanjem kroz kondenzatni film uz zasićenje toka vodenom parom, nakon čega slijedi kondenzacija potonje, kao i kondenzacija koja pada na navedeni film. i dreniranje neisparenog dijela. Predložena metoda može se implementirati u uređaj prikazan na crtežu, gdje su: 1 kolektor kondenzata, 2 komora, 3 kućište, 4 dvodelni nejednaki nagnuti perforirani lim, 5 nagnutih pregrada, 6 - konusni dvodimenzionalni difuzor, 7 ekspandirajući difuzor, 8 površina za izmjenu topline, 9 odvodna cijev, 10 oluk, 11 spojna površina, 12 - separator, 13 izmjenjivač topline za pregrijavanje, 14 odvod dima, 15 dimnjak, 16 vodena brtva, 17 horizontalna os. Rad uređaja prema predloženoj metodi za iskorištavanje topline produkata izgaranja sličan je toplinskoj cijevi atmosferskog tipa. Njegov evaporativni dio nalazi se u donjem dijelu komore 2, iz koje se diže pripremljena paro-plinska smjesa, a kondenzacijski dio je na površinama za izmjenu topline 3, s kojih kondenzat teče niz nagnute pregrade 5 s olucima 10 kroz odvodne cijevi 9 na diedralni neravnostrano perforirani lim 4, a višak - u kolektor kondenzata 1. Produkti izgaranja koji dolaze iz pregrijanog izmjenjivača topline 13 stvaraju mjehuriće kondenzatni film na diedralnom nejednako nagnutom perforiranom listu 4. Kondenzat je kondenzat. , zagrijava se i isparava, a njegov višak teče u kolektor kondenzata 1. Dimni plinovi su zasićeni vodenom parom pri tlaku približno jednakom atmosferskom. Ovisi o načinu zajedničkog rada ventilatora i dimovoda 14. U komori 2 vodena para je u prezasićenom stanju, budući da je tlak pare u plinskoj smjesi veći od tlaka zasićene pare. Najsitnije kapljice, čestice nalik prašini produkata izgaranja postaju kondenzacijski centri, na kojima se u komori 2 odvija proces volumetrijske kondenzacije vodene pare bez izmjene topline s okolinom. Pripremljena mješavina plina i pare kondenzira se na površinama za izmjenu topline 8. Kada je površinska temperatura ovih elemenata za izmjenu topline 8 znatno niža od temperature točke rosišta, sadržaj vlage u produktima izgaranja nakon izmjenjivača topline je niži od početnog. . Završna faza ovog kontinuiranog procesa je gubitak kondenzata na kosim pregradama 5 s pritužbama 10 i njegov ulazak na perforirani lim 4 kroz odvodnu cijev 9. Ostvarenje zadatka potvrđuje sljedeće: 1. Vrijednost koeficijent prijenosa topline povećan je na 180 250 W / m 2 o C, što naglo smanjuje površinu površine za izmjenu topline i, sukladno tome, smanjuje parametre težine i veličine. 2. Smanjenje početne vlažnosti vodene pare u ispušnim plinovima 2,5-3 puta smanjuje intenzitet korozivnih procesa u plinskom putu i dimnjaku. 3. Fluktuacija opterećenja generatora pare ne utječe na učinkovitost kotlovnice.

Zahtjev

Metoda za iskorištavanje topline ispušnih plinova, koja se sastoji u tome da se tok plina vlaži i hladi do temperature rosišta prijenosom topline strujanja na zagrijani medij kroz zid, naznačen time što je protok plina vlaži propuštanjem kroz kondenzatni film uz zasićenje toka vodenom parom, nakon čega slijedi kondenzacija potonje, kao i taloženje kondenzata na spomenutom filmu i otjecanje njegovog neisparenog dijela.

Zbornik radova Instorfa 11 (64)

UDK 622.73.002.5

Gorfin O.S. Gorfin O.S.

Gorfin Oleg Semenovich, dr. sc., prof. Odjel za strojeve i opremu treseta Tverskog državnog tehničkog sveučilišta (TvSTU). Tver, akademska, 12. [e-mail zaštićen] dr Gorfin Oleg S., profesor na Katedri za strojeve i opremu treseta Tverskog državnog tehničkog sveučilišta. Tver, Academicheskaya, 12

Zyuzin B.F. Zyuzin B.F.

Zyuzin Boris Fedorovich, doktor tehničkih znanosti, prof., proč. Zavod za tresetne strojeve i opremu TvGTU [e-mail zaštićen] Zyuzin Boris F., Dr. sc., profesor, predstojnik Katedre za strojeve i opremu treseta Tverskog državnog tehničkog sveučilišta

Mihajlov A.V. Mihajlov A.V.

Mikhailov Alexander Viktorovich, doktor tehničkih znanosti, profesor Odjela za strojarstvo, Nacionalno sveučilište minerala i sirovina "Gorny", Sankt Peterburg, Leninsky pr., 55, bldg. 1, apt. 635. [e-mail zaštićen] Mihailov Aleksandar V., dr. sc., profesor na Katedri za strojogradnju Narodnog rudarskog sveučilišta St. Petersburg, Leninsky pr., 55, zgrada 1, Apt. 635

UREĐAJ ZA DUB

ZA DUBINSKO KORIŠTENJE TOPLINE

POVRAT TOPLINE PLINOVA ZA IZGORIVANJE

POVRŠINSKI TIP POVRŠINSKOG TIPA

Napomena. U članku se govori o dizajnu jedinice za rekuperaciju topline, u kojoj se mijenja način prijenosa iskorištene toplinske energije iz rashladnog sredstva u medij koji prima toplinu, što omogućuje iskorištavanje topline isparavanja vlage goriva tijekom dubokog hlađenja. dimnih plinova te ga u potpunosti iskoristiti za zagrijavanje rashladne vode koja se bez dodatne obrade šalje za potrebe ciklusa parne turbine. Dizajn omogućuje u procesu povrata topline čišćenje dimnih plinova od sumporne i sumporne kiseline, te korištenje pročišćenog kondenzata kao tople vode. sažetak. U članku se opisuje dizajn izmjenjivača topline u kojem se koristi nova metoda za prijenos reciklirane topline s nosača topline na prijemnik topline. Konstrukcija omogućuje da se toplina isparavanja vlage goriva iskoristi pri dubokom hlađenju dimnih plinova i da se u potpunosti iskoristi za zagrijavanje rashladne vode dodijeljene bez daljnje obrade za potrebe parnoturbinskog ciklusa. Dizajn omogućuje pročišćavanje otpadnih dimnih plinova od sumpora i sumporne kiseline i korištenje pročišćenog kondenzata kao tople vode.

Ključne riječi: CHP; kotlovske instalacije; površinski izmjenjivač topline; duboko hlađenje dimnih plinova; iskorištavanje topline isparavanja vlage goriva. Ključne riječi: Termoelektrana; kotlovske instalacije; iskorištavač topline površinskog tipa; duboko hlađenje plinova izgaranja; iskorištavanje topline pare stvaranje vlage goriva.

Zbornik radova Instorfa 11 (64)

U kotlovnicama termoelektrana energija isparavanja vlage i goriva, zajedno s dimnim plinovima, ispušta se u atmosferu.

U plinificiranim kotlovnicama gubici topline s dimnim plinovima mogu doseći 25%. U kotlovima na kruta goriva gubici topline su još veći.

Za tehnološke potrebe TBZ-a u kotlovnicama se spaljuje mljeveni treset s vlagom do 50%. To znači da polovicu mase goriva čini voda, koja se tijekom izgaranja pretvara u paru, a gubitak energije za isparavanje vlage goriva doseže 50%.

Smanjenje gubitaka toplinske energije nije samo pitanje uštede goriva, već i smanjenja štetnih emisija u atmosferu.

Smanjenje gubitaka toplinske energije moguće je korištenjem izmjenjivača topline različitih izvedbi.

Kondenzacijski izmjenjivači topline, u kojima se dimni plinovi hlade ispod točke rosišta, omogućuju iskorištavanje latentne topline kondenzacije vodene pare i vlage goriva.

Najviše se koriste kontaktni i površinski izmjenjivači topline. Kontaktni izmjenjivači topline imaju široku primjenu u industriji i energetici zbog jednostavnosti dizajna, male potrošnje metala i visokog intenziteta prijenosa topline (scruberi, rashladni tornjevi). Ali oni imaju značajan nedostatak: rashladna voda je kontaminirana zbog kontakta s produktima izgaranja - dimnim plinovima.

U tom smislu atraktivniji su površinski izmjenjivači topline, koji nemaju izravan kontakt između produkata izgaranja i rashladne tekućine, čiji je nedostatak relativno niska temperatura njegovog zagrijavanja, jednaka temperaturi mokrog žarulja (50 .. 60 °C).

Prednosti i nedostaci postojećih izmjenjivača topline naširoko su obrađeni u stručnoj literaturi.

Učinkovitost površinskih izmjenjivača topline može se značajno povećati promjenom načina izmjene topline između medija koji odaje i prima toplinu, kao što je to učinjeno u predloženom dizajnu izmjenjivača topline.

Prikazan je dijagram izmjenjivača topline za duboki povrat topline dimnih plinova.

na slici. Tijelo 1 izmjenjivača topline počiva na postolju 2. U srednjem dijelu tijela nalazi se izolirani spremnik 3 u obliku prizme, napunjen prethodno obrađenom tekućom vodom. Voda ulazi odozgo kroz cijev 4 i odvodi se u donjem dijelu kućišta 1 pumpom 5 kroz otvor 6.

Na dvije krajnje strane spremnika 3 nalaze se omoti 7 i 8 izolirani od srednjeg dijela, čije su šupljine međusobno povezane kroz volumen spremnika 3 nizovima horizontalnih paralelnih cijevi koje tvore snopove cijevi 9, u kojima se plinovi kretati u jednom smjeru. Majica 7 podijeljena je na odjeljke: donja i gornja jednostruka 10 (visina h) i preostalih 11 - dvostruka (visina 2h); košulja 8 ima samo dvostruke dijelove 11. Donji pojedinačni dio 10 košulje 7 povezan je snopom cijevi 9 s dnom dvostrukog dijela 11 košulje 8. Nadalje, gornji dio ovog dvostrukog dijela 11 od košulja 8 spojena je snopom cijevi 9 s dnom sljedećeg dvostrukog dijela 11 košulje 7 i sl. U nizu, gornji dio dijela jedne košulje povezan je s donjim dijelom drugog dijela košulje, a gornji dio ovog dijela povezan je snopom cijevi 9 s donjim dijelom sljedećeg dijela prve košulje. košulja, tvoreći tako zavojnicu promjenjivog presjeka: snopovi cijevi 9 povremeno se izmjenjuju s volumenima dijelova jakne. U donjem dijelu zavojnice nalazi se ogranak 12 - za dovod dimnih plinova, u gornjem dijelu - ogranak 13 za izlaz plinova. Razvodne cijevi 12 i 13 međusobno su spojene obilaznim dimovodom 4, u kojem je ugrađena kapija 15, dizajnirana za preraspodjelu dijela vrućih dimnih plinova zaobilazeći izmjenjivač topline u dimnjak (nije prikazan na slici).

Dimni plinovi ulaze u izmjenjivač topline i dijele se u dva toka: glavni dio (oko 80%) produkata izgaranja ulazi u donji pojedinačni dio 10 (visina h) omotača 7 i šalje se kroz cijevi snopa 9 u svitak izmjenjivača topline. Ostatak (oko 20%) ulazi u obilazni dimovod 14. Preraspodjela plinova vrši se kako bi se temperatura ohlađenih dimnih plinova iza izmjenjivača topline povećala na 60-70 °C kako bi se spriječila moguća kondenzacija pare zaostale vlage iz goriva. u repnim dijelovima sustava.

Dimni plinovi se dovode u izmjenjivač topline odozdo kroz cijev 12, te se u njega odvode

Zbornik radova Instorfa 11 (64)

Slika. Shema izmjenjivača topline (pogled A - spoj cijevi s košuljama) Slika. Shema grijača (pogled A - spoj cijevi s košuljama)

gornji dio instalacije - cijev 13. Unaprijed pripremljena hladna voda puni spremnik odozgo kroz cijev 4, a uklanja se pumpom 5 i zatvaračem 6 koji se nalazi u donjem dijelu kućišta 1. Povećava se protutok vode i dimnih plinova. učinkovitost izmjene topline.

Kretanje dimnih plinova kroz izmjenjivač topline vrši se tehnološkim odvodom dima kotlovnice. Kako bi se prevladao dodatni otpor koji stvara izmjenjivač topline, moguće je ugraditi snažniji odvod dima. U tom slučaju treba imati na umu da se dodatni hidraulički otpor djelomično prevladava smanjenjem volumena produkata izgaranja uslijed kondenzacije vodene pare u dimnim plinovima.

Dizajn izmjenjivača topline osigurava ne samo učinkovito korištenje topline isparavanja vlage goriva, već i uklanjanje nastalog kondenzata iz toka dimnih plinova.

Volumen dijelova košulja 7 i 8 veći je od volumena cijevi koje ih povezuju, pa se brzina plinova u njima smanjuje.

Dimni plinovi koji ulaze u izmjenjivač topline imaju temperaturu od 150-160 °C. Sumporna i sumporna kiselina kondenziraju se na temperaturi od 130-140°C, pa dolazi do kondenzacije kiselina u početnom dijelu zavojnice. Sa smanjenjem brzine protoka plina u ekspandirajućim dijelovima zavojnice - dijelovima omotača i povećanjem gustoće kondenzata sumporne i sumporne kiseline u tekućem stanju u usporedbi s gustoćom u plinovitom stanju, dolazi do višestruke promjene u smjeru strujanja dimnih plinova (inercijalno odvajanje), kondenzat kiselina taloži se i ispire iz plinova dio kondenzata vodene pare u hvatač kiselog kondenzata 16, odakle se, kada se aktivira zatvarač 17, vrši odveden u industrijsku kanalizaciju.

Najveći dio kondenzata - kondenzata vodene pare oslobađa se daljnjim smanjenjem temperature plina na 60-70 °C u gornjem dijelu zavojnice i ulazi u hvatač kondenzata vlage 18, odakle se može koristiti kao topla voda bez dodatnih liječenje.

Zbornik radova Instorfa 11 (64)

Cijevi zavojnice moraju biti izrađene od antikorozivnog materijala ili s unutarnjim antikorozivnim premazom. Kako bi se spriječila korozija, sve površine izmjenjivača topline i spojnih cjevovoda trebaju biti obložene gumom.

U ovoj izvedbi izmjenjivača topline, dimni plinovi koji sadrže paru vlage iz goriva kreću se kroz cijevi zavojnice. Koeficijent prijenosa topline u ovom slučaju nije veći od 10 000 W/(m2 °C), zbog čega se učinkovitost prijenosa topline naglo povećava. Cijevi svitka nalaze se izravno u volumenu rashladne tekućine, tako da se izmjena topline odvija stalno kontaktom. Time je omogućeno duboko hlađenje dimnih plinova na temperaturu od 40-45 °C, a sva iskorištena toplina isparavanja vlage goriva prenosi se na rashladnu vodu. Voda za hlađenje ne dolazi u dodir s dimnim plinovima, stoga se može koristiti bez dodatne obrade u parnoturbinskom ciklusu i potrošačima tople vode (u sustavu opskrbe toplom vodom, grijanju vode povratne mreže, tehnološkim potrebama poduzeća, u staklenicima i staklenički objekti itd.). To je glavna prednost predloženog dizajna izmjenjivača topline.

Prednost predloženog uređaja je i u tome što se u izmjenjivaču topline vrijeme prijenosa topline s vrućeg medija dimnog plina na rashladno sredstvo, a time i njegova temperatura, regulira promjenom protoka tekućine uz pomoć prigušnice. .

Za provjeru rezultata korištenja izmjenjivača topline napravljeni su termotehnički izračuni za kotlovsko postrojenje s učinkom pare kotla od 30 tona pare / h (temperatura 425 ° C, tlak 3,8 MPa). Peć sagorijeva 17,2 t/h mljevenog treseta s udjelom vlage od 50%.

Treset s vlagom od 50% sadrži 8,6 t/h vlage, koja pri sagorijevanju treseta prelazi u dimne plinove.

Potrošnja suhog zraka (dimnih plinova).

gfl. g. \u003d a x L x G, ^ ^ \u003d 1,365 x 3,25 x 17 200 \u003d 76 300 kg d. g. / h,

gdje je L = 3,25 kg suhog. g / kg treseta - teoretski potrebna količina zraka za izgaranje; a \u003d 1,365 - prosječni koeficijent propuštanja zraka.

1. Toplina iskorištavanja dimnih plinova Entalpija dimnih plinova

J \u003d ccm x t + 2,5 d, ^g / kg. suha plin,

gdje je ccm toplinski kapacitet dimnih plinova (toplinski kapacitet smjese), ^zh / kg °K, t je temperatura plinova, °K, d je sadržaj vlage u dimnim plinovima, G. vlaga / kg. d.g.

Toplinski kapacitet smjese

ssM = sg + 0,001dcn,

gdje je cg, cn - toplinski kapacitet suhog plina (dimnih plinova) i pare.

1.1. Dimni plinovi na ulazu u izmjenjivač topline s temperaturom od 150 - 160 ° C, uzimamo C. g. = 150 ° C; cn = 1,93 - toplinski kapacitet pare; cg = 1,017 - toplinski kapacitet suhih dimnih plinova pri temperaturi od 150 °C; d150, g/kg. suha d - sadržaj vlage na 150 °C.

d150 = GM./Gfl. g. \u003d 8600 / 76 300 x 103 \u003d

112,7 G/kg. suha G,

gdje je Gvl. = 8600 kg/h - masa vlage u gorivu. ccm \u003d 1,017 + 0,001 x 112,7 x 1,93 \u003d 1,2345 ^w / kg.

Entalpija dimnih plinova J150 = 1,2345 x 150 + 2,5 x 112,7 = 466,9 Ng/kg.

1.2. Dimni plinovi na izlazu iz izmjenjivača topline s temperaturom od 40 °C

ccm \u003d 1,017 + 0,001 x 50 x 1,93 \u003d 1,103 ^g / kg ° C.

d40 =50 G/kg suhog

J40 \u003d 1,103 x 40 + 2,5 x 50 \u003d 167,6 Ng / kg.

1.3. U izmjenjivaču topline 20% plinova prolazi kroz obilazni dimnjak, a 80% kroz zavojnicu.

Masa plinova koji prolaze kroz zavojnicu i sudjeluju u izmjeni topline

GzM = 0,8Gfl. g. \u003d 0,8 x 76,300 \u003d 61,040 kg / h.

1.4. Toplina iskorištenja

Exc \u003d (J150 - J40) x ^m \u003d (466,9 - 167,68) x

61 040 \u003d 18,26 x 106, ^w/h.

Ova toplina se koristi za zagrijavanje rashladne vode

Qx ™ \u003d W x st x (t2 - t4),

gdje je W potrošnja vode, kg/h; sv = 4,19 ^w/kg °C - toplinski kapacitet vode; t 2, t4 - temperatura vode

Zbornik radova Instorfa 11 (64)

odnosno na izlazu i ulazu u izmjenjivač topline; prihvaćamo tx = 8 °S.

2. Potrošnja rashladne vode, kg/s

W \u003d Qyra / (sv x (t2 - 8) \u003d (18,26 / 4,19) x 106 / (t2 - 8) / 3600 \u003d 4,36 x 106 / (t2 -8) x 3600.

Koristeći dobivenu ovisnost, moguće je odrediti potrošnju rashladne vode potrebne temperature, na primjer:

^, °S 25 50 75

W, kg/s 71,1 28,8 18,0

3. Brzina protoka kondenzata G^^ je:

^onda \u003d GBM (d150 - d40) \u003d 61,0 x (112,7 - 50) \u003d

4. Provjera mogućnosti kondenzacije ostataka vlage od isparavanja goriva u repnim elementima sustava.

Prosječni sadržaj vlage dimnih plinova na izlazu iz izmjenjivača topline

^p \u003d (d150 x 0,2 Gd. g. + d40 x 0,8 Gd. g.) / GA g1 \u003d

112,7 x 0,2 + 50 x 0,8 = 62,5 G/kg suhog G.

Prema J-d dijagramu, ovaj sadržaj vlage odgovara temperaturi točke rosišta koja je jednaka tp. R. = 56 °S.

Stvarna temperatura dimnih plinova na izlazu iz izmjenjivača topline jednaka je

tcjmKT \u003d ti50 x 0,2 + t40 x 0,8 \u003d 150 x 0,2 + 40 x 0,8 \u003d 64 ° C.

Budući da je stvarna temperatura dimnih plinova iza izmjenjivača topline iznad točke rosišta, neće doći do kondenzacije para vlage iz goriva u zadnjim elementima sustava.

5. Učinkovitost

5.1. Učinkovitost iskorištavanja topline isparavanja vlage goriva.

Količina topline koja se dovodi u izmjenjivač topline

Q^h \u003d J150 x Gft g \u003d 466,9 x 76 300 \u003d

35,6 x 106, MJ/h.

učinkovitosti Q = (18,26 / 35,6) x 100 = 51,3%,

gdje je 18,26 x 106, MJ/h toplina iskorištenja isparavanja vlage iz goriva.

5.2. Učinkovitost iskorištavanja vlage iz goriva

učinkovitosti Š \u003d ^kond / Š) x 100 \u003d (3825 / 8600) x 100 \u003d 44,5%.

Dakle, predloženi izmjenjivač topline i način njegovog rada osiguravaju duboko hlađenje dimnih plinova. Zbog kondenzacije pare vlage iz goriva, učinkovitost izmjene topline između dimnih plinova i rashladne tekućine dramatično se povećava. U tom slučaju se sva iskorištena latentna toplina isparavanja prenosi na zagrijavanje rashladne tekućine koja se može koristiti u ciklusu parne turbine bez dodatne obrade.

Tijekom rada izmjenjivača topline dimni plinovi se čiste od sumporne i sumporne kiseline, pa se kondenzat pare može koristiti za opskrbu toplom toplinom.

Proračuni pokazuju da je učinkovitost:

Pri korištenju topline isparavanja

vlaga goriva - 51,3%

Vlažnost goriva - 44,5%.

Bibliografija

1. Aronov, I.Z. Kontaktno zagrijavanje vode produktima izgaranja prirodnog plina. - L.: Nedra, 1990. - 280 str.

2. Kudinov, A.A. Ušteda energije u toplinskoj energiji i toplinskim tehnologijama. - M.: Mashinostroenie, 2011. - 373 str.

3. Pat. 2555919 (RU).(51) IPC F22B 1|18 (20006.01). Izmjenjivač topline za duboki povrat topline iz dimnih plinova površinskog tipa i način rada /

O.S. Gorfin, B.F. Zyuzin // Otkrića. Izumi. - 2015. - Broj 19.

4. Gorfin, O.S., Mihajlov, A.V. Strojevi i oprema za preradu treseta. Dio 1. Proizvodnja tresetnih briketa. - Tver: TVGTU 2013. - 250 str.