Kondenzačný systém spalín umožňuje rekuperovať a rekuperovať veľké množstvo tepelnej energie obsiahnutej vo vlhkých spalinách z kotla, ktoré je zvyčajne vypúšťané komínom do atmosféry.

Systém spätného získavania tepla/kondenzácie spalín umožňuje zvýšiť o 6 - 35 % (v závislosti od druhu spaľovaného paliva a parametrov zariadenia) dodávku tepla spotrebiteľom alebo znížiť spotrebu zemného plynu o 6-35 %.

Hlavné výhody:

• Úspora paliva (zemný plyn) - rovnaké alebo zvýšené tepelné zaťaženie kotla pri menšom spaľovaní paliva
• Zníženie emisií - CO2, NOx a SOx (pri spaľovaní uhlia alebo kvapalných palív)
• Prijímanie kondenzátu pre systém napájania kotla

Princíp činnosti:

Systém spätného získavania tepla/kondenzácie spalín môže byť prevádzkovaný v dvoch stupňoch: so zvlhčovaním vzduchu privádzaného do horákov kotla alebo bez neho. V prípade potreby sa pred kondenzačný systém inštaluje práčka.

V kondenzátore sa spaliny ochladzujú vratnou vodou z vykurovacej siete. Pri poklese teploty spalín kondenzuje veľké množstvo vodnej pary obsiahnutej v spalinách. Tepelná energia kondenzácie pár sa využíva na ohrev spiatočky vykurovacieho systému.

Vo zvlhčovači dochádza k ďalšiemu ochladzovaniu plynu a kondenzácii vodnej pary. Chladiacim médiom vo zvlhčovači je prúdiaci vzduch privádzaný do horákov kotla. Keďže fúkaný vzduch sa ohrieva vo zvlhčovači a teplý kondenzát je vstrekovaný do prúdu vzduchu pred horáky, dochádza k dodatočnému procesu odparovania v spalinách kotla.

Vzduch privádzaný do horákov kotla obsahuje zvýšené množstvo tepelnej energie v dôsledku zvýšenej teploty a vlhkosti.

To má za následok zvýšenie množstva energie vo výstupných spalinách vstupujúcich do kondenzátora, čo následne vedie k efektívnejšiemu využívaniu tepla v systéme diaľkového vykurovania.

V kondenzačnej stanici spalín vzniká aj kondenzát, ktorý sa v závislosti od zloženia spalín pred privedením do kotlového systému ďalej čistí.

Ekonomický efekt.

Porovnanie tepelnej energie za podmienok:

1. Žiadna kondenzácia
2. Kondenzácia spalín
3. Kondenzácia spolu so zvlhčovaním spaľovacieho vzduchu

Systém kondenzácie spalín umožňuje existujúcej kotolni:

• Zvýšiť tvorbu tepla o 6,8 % resp
• Znížiť spotrebu plynu o 6,8 %, ako aj zvýšiť príjmy z predaja kvót na CO, NO
• Výška investície je cca 1 milión eur (na kotolňu s výkonom 20 MW)
• Doba návratnosti 1-2 roky.

Úspory v závislosti od teploty chladiacej kvapaliny vo vratnom potrubí:

V.S. Galustov, doktor technických vied, profesor, generálny riaditeľ SE NPO "Polytechnika"
L.A. Rozenberg, inžinier, riaditeľ UE Yumiran.

Úvod.

So spalinami rôzneho pôvodu sa do atmosféry uvoľňujú tisíce a tisíce Gcal tepla, ako aj tisíce ton plynných a pevných znečisťujúcich látok a vodná para. V tomto článku sa zameriame na problém spätného získavania tepla (o čistení emisií plynov si povieme v ďalšej správe). Najhlbšie využitie tepla spaľovania paliva sa uskutočňuje v kotloch s tepelnou energiou, pre ktoré sú vo väčšine prípadov v ich zadnej časti umiestnené ekonomizéry. Teplota spalín po nich je cca 130–190°C, t.j. je blízka teplote rosného bodu kyslých pár, čo je spodná hranica v prítomnosti zlúčenín síry v palive. Pri spaľovaní zemného plynu je toto obmedzenie menej výrazné.

Spaliny po rôznych typoch pecí môžu mať výrazne vyššiu teplotu (až 300-500°C a viac). V tomto prípade je rekuperácia tepla (a ochladzovanie plynu) jednoducho povinná, už len na obmedzenie tepelného znečistenia životného prostredia.

Rekuperačné jednotky.

Už v prvej správe sme rozsah našich záujmov obmedzili na procesy a zariadenia s priamym fázovým kontaktom, pre dokreslenie si však pripomenieme a zhodnotíme aj ďalšie možnosti. Všetky známe výmenníky tepla možno rozdeliť na kontaktné, povrchové a zariadenia s medziľahlým chladivom. Prvý z nich bude podrobnejšie diskutovaný nižšie. Plošné výmenníky tepla sú tradičné ohrievače, ktoré sú umiestnené priamo v dymovode za pecou (kotlom) a majú vážne nedostatky, ktoré obmedzujú ich použitie. Jednak vnášajú do cesty plynov značný aerodynamický odpor a zhoršujú chod pecí (zníži sa vákuum) s dizajnovým odsávačom dymu a jeho výmena za výkonnejší nemusí kompenzovať sprievodné náklady úsporou tepla. Po druhé, nízke koeficienty prenosu tepla z plynu na povrch rúrok určujú veľké hodnoty požadovanej kontaktnej plochy.

Prístroje so stredným nosičom tepla sú dvoch typov: prerušovaná prevádzka s pevným nosičom tepla a nepretržitá prevádzka s kvapalným. Prvými sú aspoň dva stĺpy vyplnené napríklad drvenou žulou (balenie). Spaliny prechádzajú cez jeden zo stĺpcov, odovzdávajú teplo dýze a zahrievajú ju na teplotu o niečo nižšiu ako je teplota plynov. Potom sa spaliny prepnú do druhého stĺpca a do prvého sa privádza ohriate médium (zvyčajne vzduch privádzaný do tej istej pece alebo vzduch zo systému ohrevu vzduchu) atď. Nevýhody takejto schémy sú zrejmé (vysoká odolnosť, objemnosť, teplotná nestabilita atď.) A jej použitie je veľmi obmedzené.

Zariadenia s kvapalným medzinosičom tepla (zvyčajne vodou) sa nazývali kontaktné výmenníky tepla s aktívnym tesnením (KTAN) a autori ich po miernom vylepšení nazvali výmenníky tepla s nasýteným chladivom a kondenzáciou (TANTEK). V oboch prípadoch voda ohriata spalinami následne odovzdá prijaté teplo cez stenu povrchového zabudovaného výmenníka do čistej vody (napríklad vykurovacích systémov). V porovnaní s ohrievačmi je odpor takýchto výmenníkov oveľa nižší a z hľadiska výmeny tepla v systéme spaliny - voda sú úplne podobné pre nás zaujímavým priamoprúdovým striekacím prístrojom. Existujú však aj značné rozdiely, o ktorých budeme diskutovať nižšie.

Vývojári prístrojov KTAN a TANTEK vo svojich publikáciách nezohľadňujú vlastnosti prenosu tepla pri priamom kontakte spalín a vody, preto sa im budeme venovať podrobnejšie.

Hlavné procesy v systéme spaliny - voda.

Výsledkom vzájomného pôsobenia ohriatych spalín (zložením a vlastnosťami ide vlastne o vlhký vzduch) a vody (vo forme kvapôčok tej či onej veľkosti), ktorú nazveme teploakumulačné médium (dá sa použiť ako hlavný alebo medziľahlý nosič tepla), je determinovaný celým radom procesov.

Súčasne so zahrievaním môže dôjsť ku kondenzácii vlhkosti na povrchu kvapiek alebo k vyparovaniu. V skutočnosti existujú tri možnosti vzájomného smerovania tokov tepla a vlhkosti (prestup tepla a prenos hmoty), ktoré závisia od pomeru fázových teplôt a pomeru parciálnych tlakov pár v hraničnej vrstve (v blízkosti kvapôčky) a v jadro prúdu plynu (obr. 1a).

V tomto prípade prvý (horný) prípad, keď toky tepla a vlhkosti smerujú z kvapiek do plynu, zodpovedá ochladzovaniu vody odparovaním; druhá (stredná) - zahrievacie kvapky so súčasným odparovaním vlhkosti z ich povrchu; tretia (nižšia) verzia, podľa ktorej teplo a vlhkosť smerujú z plynu do kvapiek, odráža ohrev vody s kondenzáciou pár. (Zdalo by sa, že by mala existovať aj štvrtá možnosť, keď je ochladzovanie kvapiek a zahrievanie plynu sprevádzané kondenzáciou vlhkosti, ale v praxi k tomu nedochádza.)

Všetky opísané procesy je možné názorne znázorniť na Ramzinovom diagrame stavu vlhkého vzduchu (H-x diagram, obr. 1b).

Už z toho, čo bolo povedané, môžeme konštatovať, že tretia možnosť je najžiadanejšia, ale aby sme pochopili, ako ju zabezpečiť, je potrebné okrem toho, čo bolo uvedené v:

- množstvo vodnej pary obsiahnuté v 1 m3 vlhkého vzduchu sa nazýva absolútna vlhkosť vzduchu. Vodná para zaberá celý objem zmesi, takže absolútna vlhkosť vzduchu sa rovná hustote vodnej pary (za daných podmienok) pp

- keď je vzduch nasýtený parou, prichádza moment, kedy začína kondenzácia, t.j. maximálny možný obsah pár vo vzduchu sa dosiahne pri danej teplote, ktorá zodpovedá hustote nasýtenej vodnej pary pH;

- pomer absolútnej vlhkosti k maximálnemu možnému množstvu pary v 1 m3 vzduchu pri danom tlaku a teplote sa nazýva relatívna vlhkosť f;

- množstvo vodnej pary v kg na 1 kg absolútne suchého vzduchu sa nazýva vlhkosť vzduchu x;

- vlhký vzduch ako nosič tepla je charakterizovaný entalpiou / (obsahom tepla), ktorá je funkciou teploty a vlhkosti vzduchu a rovná sa súčtu entalpií suchého vzduchu a vodnej pary. V najvhodnejšej forme pre praktickú aplikáciu môže byť znázornený vzorec na výpočet entalpie

I \u003d (1 000 + 1,97, 103 x) t + 2 493. . 103x J / kg suchého vzduchu, kde 1000 je merná tepelná kapacita suchého vzduchu, J / kg * deg); 1,97 * 103 - merná tepelná kapacita pary, J / (kg * deg); 2493*103 je konštantný koeficient približne rovný entalpii pary pri 0 °C; t je teplota vzduchu, °С;

I = 0,24 t + (595 + 0,47 t) Xkcal/kg suchého vzduchu; kde 595 je konštantný koeficient približne rovný entalpii pary pri 0 °C; 0,24 je merná tepelná kapacita suchého vzduchu, kcal/(kgtrad); 0,47 je tepelná kapacita pary, kcal/(kgtrad);

- pri ochladzovaní vzduchu (v podmienkach konštantného obsahu vlhkosti) sa bude relatívna vlhkosť zvyšovať, až kým nedosiahne 100 %. Zodpovedajúca teplota sa nazýva teplota rosného bodu. Jeho hodnota je určená výlučne obsahom vlhkosti vzduchu. Na Ramzinovom diagrame je to priesečník zvislej čiary x = const s priamkou φ = 1.

Ochladzovanie vzduchu pod rosný bod je sprevádzané kondenzáciou vlhkosti, t.j. sušenie vzduchom.

Určitý zmätok spôsobujú publikácie, ktoré uvádzajú hodnoty rosného bodu pre rôzne tuhé a kvapalné palivá rádovo 130-150 °C. Treba mať na pamäti, že ide o začiatok kondenzácie pár kyseliny sírovej a kyseliny siričitej (označujeme eetpK), a nie vodnú paru (tp), o ktorej sme hovorili vyššie. V druhom prípade je teplota rosného bodu oveľa nižšia (40-50 °C).

Takže tri veličiny – prietok, teplota a obsah vlhkosti (alebo teplota vlhkého teplomera) – plne charakterizujú spaliny ako zdroj druhotných energetických zdrojov.

Pri kontakte vody s horúcimi plynmi sa kvapalina spočiatku zahrieva a pary kondenzujú na povrchu studených kvapiek (zodpovedá 3. možnosti na obr. 1a), kým sa nedosiahne teplota zodpovedajúca rosnému bodu pre plyn, t.j. hranica prechodu do druhého režimu (variant 3 na obr. 1a). Ďalej, keď sa voda ohrieva a parciálny tlak pary na povrchu kvapiek sa zvyšuje, množstvo tepla, ktoré sa do nich prenáša v dôsledku prenosu tepla Q1, sa zníži a množstvo tepla preneseného z kvapiek do spalín v dôsledku vyparovania Q2 sa zvýši. Toto bude pokračovať až do dosiahnutia rovnováhy (Q1 = Q2), kedy sa všetko teplo prijaté vodou zo spalín vráti do plynu vo forme tepla vyparovania kvapaliny. Potom nie je možné ďalšie zahrievanie kvapaliny a odparuje sa pri konštantnej teplote. Dosiahnutá teplota sa v tomto prípade nazýva teplota mokrého teplomera tM (v praxi je definovaná ako teplota udávaná teplomerom, ktorého žiarovka je prikrytá vlhkou handričkou, z ktorej sa odparuje vlhkosť).

Ak sa teda do výmenníka tepla privádza voda s teplotou rovnou (alebo vyššou) tM, potom bude pozorované adiabatické (pri konštantnom tepelnom obsahu) ochladzovanie plynov a nedôjde k spätnému získavaniu tepla (nepočítajúc negatívne dôsledky - strata vody a zvlhčovanie plynov).

Proces sa skomplikuje, ak zoberieme do úvahy, že zloženie kvapiek je polydisperzné (v dôsledku mechanizmov rozkladu kvapaliny pri postreku). Malé kvapôčky okamžite dosiahnu tM a začnú sa odparovať, čím sa menia parametre plynu smerom k zvýšeniu obsahu vlhkosti;

zahrievať a kondenzovať vlhkosť. To všetko sa deje súčasne pri absencii jasných hraníc.

Komplexne analyzovať výsledky priameho kontaktu kvapiek teploakumulujúceho média a horúcich spalín je možné len na základe matematického modelu, ktorý zohľadňuje celý komplex javov (súčasne prebiehajúci prenos tepla a hmoty, zmeny v parametre média, aerodynamické podmienky, polydisperzné zloženie toku kvapiek atď.).

Opis modelu a výsledky analýzy na ňom založené sú uvedené v monografii, ktorú odporúčame zainteresovanému čitateľovi. Tu uvádzame len to hlavné.

Pre väčšinu spalín je teplota vlhkého teplomera v rozmedzí 45-55°C, t.j. voda v zóne priameho kontaktu so spalinami, ako je uvedené vyššie, sa môže ohriať iba na stanovenú teplotu, aj keď s dostatočne hlbokou rekuperáciou tepla. Predbežné zvlhčovanie plynov, ktoré zabezpečuje konštrukcia TANTEK, nevedie nielen k zvýšeniu množstva využitého tepla, ale dokonca k jeho zníženiu.

A na záver si treba uvedomiť, že pri využití tepla ani z plynov, ktoré neobsahujú zlúčeniny síry, by sa nemali ochladzovať pod 80 °C (ich odvod dymovodom a komínom do okolia je náročný).

Vysvetlime, čo bolo povedané, na konkrétnom príklade. Spaliny za kotlom v množstve 5000 kg/h, s teplotou 130°C a vlhkosťou 0,05 kg/kg, nechať prísť do kontaktu s rekuperačným médiom (voda, tH= 15°C). Z H-x diagramu zistíme: tM= 49,5°C; tp = 40 °C; I \u003d 64 kcal / kg. Modelové výpočty ukázali, že keď sú plyny ochladené na 80°C polydisperzným tokom kvapiek so stredným priemerom 480 μm, obsah vlhkosti v skutočnosti zostáva nezmenený (vyparovanie malých kvapiek je kompenzované kondenzáciou na veľkých), tM sa rovná 45 °C a tepelný obsah I = 50 kcal/kg. Využije sa tak 0,07 Gcal/h tepla a teplo akumulačné médium v ​​množstve 2,5 m3/h sa zohreje z 15 na 45°C.

Ak použijeme TANTEK a predbežne vykonáme zvlhčovanie - adiabatické ochladzovanie plynov na t-100°C a následne ochladzovanie na 80°C pri X = konšt., tak konečné parametre plynu budú: tM = 48°C; I = 61,5 °C. A hoci sa voda zohreje o niečo vyššie (až na 48 °C), množstvo využitého tepla sa zníži 4-krát a bude 0,0175 Gcal/h.

Možnosti organizácie rekuperácie tepla.

Riešenie konkrétneho problému využitia spalinového tepla závisí od množstva faktorov, medzi ktoré patrí prítomnosť škodlivín (určuje ich druh spaľovaného paliva a objekt ohrevu spalín), prítomnosť odberateľa tepla alebo priamo teplej vody. , atď.

V prvej fáze je potrebné určiť množstvo tepla, ktoré je v zásade možné odobrať z dostupných spalín a vyhodnotiť ekonomickú realizovateľnosť spätného získavania tepla, keďže investičné náklady naň nie sú úmerné množstvu rekuperované teplo.

Ak je odpoveď na prvú otázku kladná, potom treba posúdiť možnosť využitia stredne ohriatej vody (napr. pri spaľovaní zemného plynu ju poslať na prípravu prídavnej vody do kotlov alebo vykurovacích systémov a ak je cieľovým produktom znečistený prachovými časticami, použite ho na prípravu surovej hmoty napr. pri výrobe keramických výrobkov a pod.). Ak je voda príliš znečistená, je možné zabezpečiť dvojokruhový systém alebo skombinovať rekuperáciu tepla s čistením spalín (pre získanie vyšších (nad 45-5 CPC) teplôt alebo povrchového stupňa).

Existuje veľa možností na organizáciu procesu rekuperácie tepla. Ekonomická efektívnosť akcie závisí od výberu optimálneho riešenia.

Literatúra:

1. Galustov B.C. Procesy prenosu tepla a hmoty a prístroje s priamym fázovým kontaktom v tepelnej energetike // Energia a manažment.— 2003.— č. 4.

2. Galustov B.C. Priamoprúdová striekacia aparatúra v tepelnej energetike - M .: Energoatomizdat, 1989.

3. Suchanov V.I. a iné Zariadenia na rekuperáciu tepla a čistenie spalín parných a teplovodných kotlov - M .: AQUA-TERM, júl 2001.

4. Planovský A.N., Ramm V.M., Kagan S.Z. Procesy a prístroje chemickej technológie.— M.: Goshimizdat, 1962.—S.736-738.

Popis:

Vykurovacie siete Bryansk spolu s projekčným inštitútom LLC VKTIstroydormash-Proekt vyvinuli, vyrobili a implementovali v dvoch kotolniach v meste Bryansk jednotku spätného získavania tepla spalín (UUTG) z teplovodných kotlov.

Zariadenie na rekuperáciu tepla spalín

N. F. Sviridov, R. N. Sviridov, Bryansk vykurovacie siete,

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

Vykurovacie siete Bryansk spolu s projekčným inštitútom VKTIstroydormash-Proekt LLC vyvinuli, vyrobili a implementovali jednotky spätného získavania tepla spalín (UUTG) z teplovodných kotlov v dvoch kotolniach v meste Brjansk.

V dôsledku tejto implementácie sa získali nasledovné:

Dodatočné kapitálové investície na 1 Gcal / h prijatého tepla sú viac ako 2-krát nižšie v porovnaní s výstavbou novej kotolne a splácajú sa približne za 0,6 roka;

Vzhľadom na to, že použité zariadenie je mimoriadne nenáročné na údržbu a používa sa voľné chladivo, t. j. spaliny (FG), predtým uvoľnené do atmosféry, cena 1 Gcal tepla je 8–10 krát nižšia ako cena tepla. generované kotolňami;

Účinnosť kotla sa zvýšila o 10 %.

Všetky náklady v marci 2002 na zavedenie prvého UUTG s kapacitou 1 Gcal tepla za hodinu teda dosiahli 830 tisíc rubľov a očakávané úspory ročne budú 1,5 milióna rubľov.

Takéto vysoké technické a ekonomické ukazovatele sú pochopiteľné.

Existuje názor, že účinnosť najlepších domácich kotlov s tepelným výkonom 0,5 MW a vyšším dosahuje 93%. V skutočnosti nepresahuje 83 % a tu je dôvod.

Rozlišujte medzi nižšou a vyššou výhrevnosťou paliva. Nižšia výhrevnosť je menšia ako vyššia o množstvo tepla, ktoré sa spotrebuje na vyparovanie vody vzniknutej pri spaľovaní paliva, ako aj o vlhkosť v nej obsiahnutú. Príkladom najlacnejšieho paliva je zemný plyn: DG vznikajúce pri jeho spaľovaní obsahujú vodnú paru, ktorá zaberá až 19 % v ich objeme; najvyššia výhrevnosť jeho spaľovania prevyšuje najnižšiu približne o 10 %.

Pre zvýšenie účinnosti komínov, ktorými sú DG vypúšťané do atmosféry, je potrebné, aby vodná para v DG nezačala kondenzovať v komínoch pri najnižších teplotách okolia.

Projekty UUTG oživili a zlepšili dávno zabudnuté technické riešenia zamerané na využitie tepla z DG.

UUTG obsahuje kontaktné a doskové výmenníky tepla s dvoma nezávislými okruhmi cirkulačnej a odpadovej vody.

Zariadenie a činnosť UUTG sú zrejmé zo schémy znázornenej na obrázku a popisu jeho polôh.

V kontaktnom výmenníku tepla sa DG a atomizovaná cirkulujúca voda pohybujú vo vertikálnom protiprúde, t.j. DG a voda sú vo vzájomnom priamom kontakte. Na udržanie rovnomerného rozstreku recyklovanej vody sa používajú trysky a špeciálna keramická tryska.

Ohriata cirkulačná voda, čerpaná vo vlastnom vodnom okruhu nezávislým čerpadlom, odovzdáva teplo získané v kontaktnom výmenníku odpadovej vode v doskovom výmenníku.

Pre požadované ochladzovanie obehovej vody by sa mala používať len studená voda z vodovodu, ktorá sa po zahriatí v UUTG privedie na štandardnú teplotu v kotloch existujúcich kotolní a ďalej sa využíva na zásobovanie bytov teplou vodou.

V kontaktnom výmenníku tepla ochladzované DG navyše prechádzajú cez eliminátor kvapiek a po strate viac ako 70 % vlhkosti vo forme kondenzátu vodnej pary sú pripojené k časti horúcich DG (10–20 % objem DG opúšťajúci kotol), smerujúci bezprostredne z kotla do komína, čím sa vytvorí zmes DG s nízkym obsahom vlhkosti a s teplotou dostatočnou na prechod komínom bez kondenzácie zvyšku vodnej pary.

Objem cirkulujúcej vody sa neustále zvyšuje v dôsledku kondenzácie vodnej pary v DG. Vzniknutý prebytok sa automaticky odvádza cez ventil s elektromechanickým pohonom a môže sa použiť s prípravou ako doplnková voda vo vykurovacom systéme kotolne. Merná spotreba odvedenej vody na 1 Gcal rekuperovaného tepla je cca 1,2 t. Odvod kondenzátu je riadený hladinomermi B a H.

Opísaný spôsob a zariadenia na rekuperáciu tepla dieselových generátorov sú schopné pracovať s bezprašnými produktmi spaľovania palív, ktoré majú neobmedzenú maximálnu teplotu. Zároveň platí, že čím vyššia bude teplota spalín, tým vyššia bude teplota zohriatia na spotrebnú vodu. Navyše je v tomto prípade možné čiastočne využiť recyklovanú vodu na ohrev vykurovacej vody. Vzhľadom na to, že kontaktný výmenník tepla súčasne funguje ako lapač mokrého prachu, je možné prakticky využiť teplo zaprášených DG čistením cirkulujúcej vody od prachu známymi spôsobmi pred jej privedením do doskového výmenníka tepla. Je možné neutralizovať recyklovanú vodu kontaminovanú chemickými zlúčeninami. Preto je možné opísaný UUTG použiť na prácu s DG, ktoré sa podieľajú na technologických procesoch počas tavenia (napríklad otvorené nístejové pece, sklárske taviace pece), počas kalcinácie (napríklad tehly, keramiky), počas ohrevu (ingoty pred valcovaním) , atď.

Bohužiaľ, v Rusku neexistujú žiadne stimuly na zapojenie sa do šetrenia energie.

V súčasnosti sa teplota spalín za kotlom neodoberá nižšia ako 120-130°C z dvoch dôvodov: aby sa zabránilo kondenzácii vodnej pary na dymovode, dymovode a komíne a aby sa zvýšil prirodzený ťah, ktorý znižuje tlak dymu odsávač. V tomto prípade sa dá užitočne využiť teplo výfukových plynov a latentné teplo vyparovania vodnej pary. Využitie tepla spalín a latentného tepla vyparovania vodnej pary sa nazýva metóda hĺbkového využitia tepla spalín. V súčasnosti existujú rôzne technológie na implementáciu tejto metódy, testované v Ruskej federácii a široko používané v zahraničí. Metóda hĺbkového využitia tepla spalín umožňuje zvýšiť účinnosť palivového zariadenia o 2–3 %, čo zodpovedá zníženiu spotreby paliva o 4–5 kg ekvivalentu paliva. na 1 Gcal vytvoreného tepla. Pri implementácii tejto metódy existujú technické ťažkosti a obmedzenia spojené najmä so zložitosťou výpočtu procesu prenosu tepla a hmoty s hlbokým využitím tepla spalín a potrebou automatizácie procesu, tieto ťažkosti je však možné vyriešiť súčasná úroveň technológie.

Pre rozšírené zavedenie tejto metódy je potrebné vypracovať usmernenia pre výpočet a inštaláciu systémov hĺbkového spätného získavania tepla spalín a prijatie právnych aktov zakazujúcich uvedenie zariadení na zemný plyn do prevádzky bez použitia hĺbkového tepla spalín. zotavenie.

1. Formulácia problému podľa uvažovaného spôsobu (technológie) zvyšovania energetickej efektívnosti; prognózu nadmerného čerpania energetických zdrojov, prípadne popis iných možných dôsledkov v celoštátnom meradle pri zachovaní status quo

V súčasnosti sa teplota spalín za kotlom neodoberá nižšia ako 120-130°C z dvoch dôvodov: aby sa zabránilo kondenzácii vodnej pary na dymovode, dymovode a komíne a aby sa zvýšil prirodzený ťah, ktorý znižuje tlak dymu odsávač. Teplota odchádzajúcich spalín v tomto prípade priamo ovplyvňuje hodnotu q2 - tepelnú stratu s vystupujúcimi plynmi, jednu z hlavných zložiek tepelnej bilancie kotla. Napríklad zníženie teploty spalín o 40°C pri prevádzke kotla na zemný plyn a prebytku vzduchu 1,2 zvyšuje hrubú účinnosť kotla o 1,9%. Toto nezohľadňuje latentné teplo vyparovania produktov spaľovania. Prevažná väčšina teplovodných a parných kotolní u nás spaľujúcich zemný plyn nie je dodnes vybavená inštaláciami, ktoré využívajú latentné teplo vyparovania vodnej pary. Toto teplo sa stráca spolu s výfukovými plynmi.

2. Dostupnosť metód, metód, technológií a pod. na vyriešenie daného problému

V súčasnosti sa využívajú metódy hĺbkového spätného získavania tepla vo výfukových plynoch (VER) s využitím rekuperačných, zmiešavacích, kombinovaných aparatúr pracujúcich s rôznymi spôsobmi využitia tepla obsiahnutého vo výfukových plynoch. Zároveň sú tieto technológie využívané vo väčšine kotlov v zahraničí, ktoré spaľujú zemný plyn a biomasu.

3. Stručný popis navrhovanej metódy, jej novosť a povedomie o nej, dostupnosť rozvojových programov; výsledkom je masová implementácia na celoštátnej úrovni

Najpoužívanejším spôsobom hĺbkového spätného získavania tepla spalín je, že splodiny spaľovania zemného plynu za kotlom (alebo za ekonomizérom vody) s teplotou 130-150°C sú rozdelené do dvoch prúdov. Približne 70 – 80 % plynov prechádza hlavným dymovodom a vstupuje do povrchového kondenzačného výmenníka tepla, zvyšok plynov sa posiela do obtokového dymovodu. Vo výmenníku sa splodiny ochladzujú na 40-50°C, pričom dochádza ku kondenzácii časti vodnej pary, čo umožňuje využiť tak fyzikálne teplo spalín, ako aj latentné teplo kondenzácie časti vodná para v nich obsiahnutá. Ochladené splodiny horenia sa za odlučovačom kvapiek zmiešajú s neochladenými splodinami horenia prechádzajúcimi obtokovým dymovodom a pri teplote 65-70°C sú odvádzané odsávačom dymu cez komín do atmosféry. Ako ohrievané médium vo výmenníku možno použiť zdrojovú vodu pre potreby chemickej úpravy vody alebo vzduch, ktorý následne vstupuje do spaľovania. Pre zintenzívnenie výmeny tepla vo výmenníku je možné privádzať paru z atmosférického odvzdušňovača do hlavného dymovodu. Treba tiež poznamenať možnosť použitia kondenzovanej demineralizovanej vodnej pary ako zdrojovej vody. Výsledkom zavedenia tejto metódy je zvýšenie hrubej účinnosti kotla o 2-3% s prihliadnutím na využitie latentného tepla vyparovania vodnej pary.

4. Predpoveď účinnosti metódy v budúcnosti s prihliadnutím na:
- rastúce ceny energetických zdrojov;
- rast blahobytu obyvateľstva;
- zavedenie nových environmentálnych požiadaviek;
- iné faktory.

Táto metóda zlepšuje účinnosť spaľovania zemného plynu a znižuje emisie oxidov dusíka do atmosféry v dôsledku ich rozpúšťania v kondenzujúcej vodnej pare.

5. Zoznam skupín účastníkov a objektov, kde je možné túto technológiu maximálne efektívne využívať; potreba ďalšieho výskumu na rozšírenie zoznamu

Táto metóda môže byť použitá v parných a teplovodných kotloch, ktoré využívajú ako palivo zemný a skvapalnený plyn, biopalivo. Na rozšírenie zoznamu objektov, kde je možné túto metódu použiť, je potrebné študovať procesy prenosu tepla a hmoty spaľovacích produktov vykurovacieho oleja, ľahkej motorovej nafty a rôznych druhov uhlia.

6. Identifikovať dôvody, prečo sa navrhované energeticky účinné technológie nepoužívajú v masovom meradle; načrtnúť akčný plán na odstránenie existujúcich prekážok

Masová aplikácia tejto metódy v Ruskej federácii sa zvyčajne nevykonáva z troch dôvodov:

• Nedostatok povedomia o metóde;
• Prítomnosť technických obmedzení a ťažkostí pri implementácii metódy;
• Nedostatok financií.

7. Dostupnosť technických a iných obmedzení pri aplikácii metódy na rôzne objekty; pri absencii informácií o možných obmedzeniach je potrebné ich určiť testovaním

Technické obmedzenia a ťažkosti pri implementácii metódy zahŕňajú:

• Zložitosť výpočtu procesu využitia mokrých plynov, pretože proces prenosu tepla je sprevádzaný procesmi prenosu hmoty;
• Potreba udržiavať nastavené hodnoty teploty a vlhkosti spalín, aby sa zabránilo kondenzácii pár v plynových potrubiach a komíne;
• Potreba zabrániť zamrznutiu povrchov výmeny tepla pri ohreve studených plynov;
• Zároveň je potrebné otestovať plynovody a komíny ošetrené modernými antikoróznymi nátermi, aby sa znížili obmedzenia teploty a vlhkosti spalín odchádzajúcich po rekuperácii tepla.

8. Potreba výskumu a vývoja a dodatočného testovania; témy a ciele práce

Potreba výskumu a vývoja a dodatočného testovania je uvedená v odsekoch 5 a 7.

9. Existujúce stimuly, nátlak, stimuly na implementáciu navrhovanej metódy a potreba ich zlepšenia

Neexistujú žiadne opatrenia, ktoré by podporili a vynútili zavedenie tejto metódy. Záujem o znižovanie spotreby paliva a emisií oxidov dusíka do atmosféry môže stimulovať zavedenie tejto metódy.

10. Potreba vyvinúť nové alebo zmeniť existujúce zákony a nariadenia

Je potrebné vypracovať usmernenia pre výpočet a inštaláciu hĺbkových systémov spätného získavania tepla spalín. Možno je potrebné prijať právne akty zakazujúce uvádzanie zariadení na zemný plyn do prevádzky bez použitia hĺbkového spätného získavania tepla spalín.

11. Dostupnosť vyhlášok, pravidiel, pokynov, noriem, požiadaviek, zákazových opatrení a iných dokumentov upravujúcich použitie tejto metódy a záväzných na vykonanie; potrebu vykonať ich zmeny alebo potrebu zmeniť samotné princípy tvorby týchto dokumentov; prítomnosť už existujúcich regulačných dokumentov, predpisov a potreba ich obnovy

Neexistujú žiadne otázky týkajúce sa uplatňovania tejto metódy v existujúcom regulačnom rámci.

12. Dostupnosť realizovaných pilotných projektov, analýza ich skutočnej efektívnosti, identifikované nedostatky a návrhy na zlepšenie technológie s prihliadnutím na nazbierané skúsenosti

Neexistujú žiadne údaje o rozsiahlej implementácii tejto metódy v Ruskej federácii, existujú skúsenosti s implementáciou na CHPP RAO UES a ako je uvedené vyššie, v zahraničí sa nazbieralo veľa skúseností s hlbokým využitím spalín. Všeruský inštitút tepelnej techniky vypracoval projektové štúdie zariadení na hĺbkové využitie tepla zo spalín pre teplovodné kotly PTVM (KVGM). Nevýhody tejto metódy a návrhy na zlepšenie sú uvedené v odseku 7.

13. Možnosť ovplyvňovania ďalších procesov pri hromadnom zavádzaní tejto technológie (zmeny environmentálnej situácie, možný vplyv na ľudské zdravie, zvýšenie spoľahlivosti napájania, zmeny denných alebo sezónnych harmonogramov zaťaženia energetických zariadení, zmeny ekonomických ukazovateľov výroba a prenos energie atď.)

Hromadné zavedenie tejto metódy zníži spotrebu paliva o 4-5 kg ​​ekvivalentu paliva. na Gcal vyrobeného tepla a ovplyvní životné prostredie znížením emisií oxidov dusíka.

14. Dostupnosť a dostatok výrobných kapacít v Rusku a iných krajinách pre masovú implementáciu metódy

Špecializované výrobné zariadenia v Ruskej federácii sú schopné zabezpečiť implementáciu tejto metódy, nie však v monoblokovej verzii, pri použití zahraničných technológií je možná monobloková verzia.

15. Potreba špeciálnej prípravy kvalifikovaného personálu pre obsluhu implementovanej technológie a rozvoj výroby

Na implementáciu tejto metódy je potrebné existujúce profilové školenie špecialistov. O implementácii tejto metódy je možné organizovať špecializované semináre.

16. Navrhované spôsoby implementácie:
1) komerčné financovanie (s návratnosťou nákladov);
2) súťaž na realizáciu investičných projektov vypracovaných ako výsledok prác na energetickom plánovaní rozvoja regiónu, mesta, sídla;
3) rozpočtové financovanie pre efektívne energeticky úsporné projekty s dlhou dobou návratnosti;
4) zavedenie zákazov a povinných požiadaviek na používanie, dohľad nad ich dodržiavaním;
5) ďalšie návrhy.

Odporúčané spôsoby implementácie sú:

• rozpočtové financovanie;
• príťažlivosť investícií (doba návratnosti 5-7 rokov);
• zavedenie požiadaviek na uvádzanie nových zariadení na spotrebu paliva do prevádzky.

Za účelom pridať popis technológie úspory energie do Katalógu, vyplňte dotazník a odošlite ho na označené "do katalógu".

Navrhujem zvážiť činnosti na likvidáciu spalín. Spaliny sa hojne vyskytujú v každej obci a meste. Hlavnou časťou producentov dymu sú parné a teplovodné kotly a spaľovacie motory. V tejto myšlienke nebudem uvažovať o spalinách motorov (hoci zložením sú tiež vhodné), ale podrobnejšie sa zastavím pri spalinách kotolní.

Najjednoduchším spôsobom je použitie dymu plynových kotlov (priemyselných alebo súkromných domov), ide o najčistejší druh spalín, ktorý obsahuje minimálne množstvo škodlivých nečistôt. Môžete tiež použiť dym z kotlov spaľujúcich uhlie alebo kvapalné palivo, ale v tomto prípade budete musieť vyčistiť spaliny od nečistôt (nie je to také ťažké, ale stále dodatočné náklady).

Hlavnými zložkami spalín sú dusík, oxid uhličitý a vodná para. Vodná para nemá žiadnu hodnotu a možno ju ľahko odstrániť zo spalín kontaktovaním plynu s chladným povrchom. Zvyšné komponenty už majú svoju cenu.

Plynný dusík sa používa pri hasení požiarov, na prepravu a skladovanie horľavých a výbušných médií, ako ochranný plyn na ochranu ľahko oxidovateľných látok a materiálov pred oxidáciou, na zabránenie korózii nádrží, na preplachovanie potrubí a nádob, na vytváranie inertných médií v obilné silá. Dusíková ochrana zabraňuje rastu baktérií, používa sa na čistenie prostredia od hmyzu a mikróbov. V potravinárskom priemysle sa dusíková atmosféra často používa ako prostriedok na zvýšenie trvanlivosti produktov podliehajúcich skaze. Plynný dusík sa široko používa na získanie tekutého dusíka z neho.

Na získanie dusíka stačí oddeliť vodnú paru a oxid uhličitý zo spalín. Čo sa týka ďalšej zložky dymu - oxidu uhličitého (CO2, oxid uhličitý, oxid uhličitý), rozsah jeho použitia je ešte väčší a jeho cena je oveľa vyššia.

Odporúčam získať o tom viac informácií. Oxid uhličitý sa zvyčajne skladuje v 40-litrových valcoch natretých čiernou farbou so žltým nápisom „oxid uhličitý“. Správnejší názov pre CO2 je „oxid uhličitý“, ale na názov „oxid uhličitý“ je už každý zvyknutý, bol priradený CO2, a preto je nápis „oxid uhličitý“ na tlakových fľašiach stále zachovaný. Oxid uhličitý sa nachádza vo valcoch v kvapalnej forme. Oxid uhličitý je bez zápachu, netoxický, nehorľavý a nevýbušný. Ide o látku, ktorá sa prirodzene vyskytuje v ľudskom tele. Vo vzduchu, ktorý človek vydýchne, ho zvyčajne obsahuje 4,5 %. Oxid uhličitý sa používa najmä pri sýtení oxidom uhličitým a predaji pri stáčaní nápojov, používa sa ako ochranný plyn pri zváraní pomocou zváracích poloautomatov, používa sa na zvýšenie úrody (2x) poľnohospodárskych plodín v skleníkoch zvýšením koncentrácie CO2 vo vzduchu a zvyšovanie (4-6 krát pri nasýtení oxidom uhličitým vodou) na produkciu mikrorias pri ich umelom pestovaní, na konzerváciu a zlepšenie kvality krmív a produktov, na výrobu suchého ľadu a jeho využitie v zariadeniach na kryotryskanie (čistenie povrchov od kontaminácie) a na dosiahnutie nízkych teplôt počas skladovania a prepravy potravín atď.

Oxid uhličitý je všade žiadanou komoditou a jeho potreba neustále rastie. V domácnostiach a malých podnikoch možno oxid uhličitý získavať extrakciou zo spalín v nízkokapacitných zariadeniach na výrobu oxidu uhličitého. Pre osoby súvisiace s technológiou nie je ťažké vykonať takúto inštaláciu sami. V súlade s normami technologického procesu kvalita výsledného oxidu uhličitého spĺňa všetky požiadavky GOST 8050-85.
Oxid uhličitý je možné získať tak zo spalín kotolní (alebo vykurovacích kotlov súkromných domácností), ako aj spôsobom špeciálneho spaľovania paliva v samotnej inštalácii.

Teraz ekonomická stránka veci. Jednotka môže pracovať s akýmkoľvek druhom paliva. Pri spaľovaní paliva (najmä na produkciu oxidu uhličitého) sa uvoľňuje nasledovné množstvo CO2:
zemný plyn (metán) - 1,9 kg CO2 zo spaľovania 1 cu. m plynu;
čierne uhlie, rôzne usadeniny - 2,1-2,7 kg CO2 zo spaľovania 1 kg paliva;
propán, bután, motorová nafta, vykurovací olej - 3,0 kg CO2 zo spaľovania 1 kg paliva.

Nebude možné úplne extrahovať všetok uvoľnený oxid uhličitý a až 90% (možno dosiahnuť 95% extrakciu) je celkom možné. Štandardná náplň 40-litrového valca je 24-25 kg, takže si môžete nezávisle vypočítať špecifickú spotrebu paliva na získanie jedného valca s oxidom uhličitým.

Nie je až taký veľký, napríklad v prípade získavania oxidu uhličitého zo spaľovania zemného plynu stačí spáliť 15 m3 plynu.

Podľa najvyššej tarify (Moskva) je to 60 rubľov. na 40 litrov. fľaša s oxidom uhličitým. V prípade odsávania CO2 zo spalín kotla sa znižujú náklady na produkciu oxidu uhličitého, keďže sa znižujú náklady na palivo a zvyšuje sa zisk z inštalácie. Jednotka môže pracovať nepretržite, v automatickom režime s minimálnym zapojením osoby do procesu získavania oxidu uhličitého. Produktivita zariadenia závisí od množstva CO2 obsiahnutého v spalinách, od konštrukcie zariadenia a môže dosiahnuť 25 fliaš oxidu uhličitého za deň alebo viac.

Cena 1 valca oxidu uhličitého vo väčšine regiónov Ruska presahuje 500 rubľov (december 2008) Mesačný príjem z predaja oxidu uhličitého v tomto prípade dosahuje: 500 rubľov za loptu. x 25 bodov/deň x 30 dní = 375 000 rubľov. Teplo uvoľnené pri spaľovaní môže byť súčasne využité na vykurovanie priestoru a v tomto prípade nedôjde k iracionálnemu využívaniu paliva. Zároveň si treba uvedomiť, že environmentálna situácia v mieste ťažby oxidu uhličitého zo spalín sa len zlepšuje, keďže emisie CO2 do atmosféry klesajú.

Dobre sa odporúča aj spôsob odsávania oxidu uhličitého zo spalín vznikajúcich pri spaľovaní drevného odpadu (odpad z ťažby a spracovania dreva, stolárskych dielní a pod.). V tomto prípade je to isté zariadenie na CO2 doplnené generátorom na drevoplyn (vyrobeným alebo vlastnoručne vyrobeným) na výrobu drevoplynu. Drevený odpad (kliny, drevná štiepka, hobliny, piliny atď.) sa sype do násypky generátora plynu 1-2 krát denne, inak zariadenie pracuje v rovnakom režime ako vyššie.
Výkon oxidu uhličitého z 1 tony drevného odpadu je 66 fliaš. Príjem z jednej tony odpadu je (pri cene valca s oxidom uhličitým 500 rubľov): 500 rubľov za loptu. x 66 lopta. = 33 000 rubľov.

Pri priemernom množstve drevného odpadu z jednej drevospracujúcej dielne 0,5 tony odpadu denne môže výnos z predaja oxidu uhličitého dosiahnuť 500 tisíc rubľov. mesačne a v prípade dovozu odpadu z iných drevárskych a stolárskych dielní sa výnos ešte zväčší.

Oxid uhličitý je možné získať aj spaľovaním pneumatík áut, čo je tiež len na prospech našej ekológie.

V prípade produkcie oxidu uhličitého v množstve väčšom, ako ho dokáže spotrebovať miestny trh, je možné vyprodukovaný oxid uhličitý samostatne využiť na iné činnosti, ako aj spracovať na iné chemikálie a činidlá (napríklad pomocou jednoduchého technológie na ekologické hnojivá s obsahom uhlíka, prášok do pečiva a pod.) až po výrobu automobilového benzínu z oxidu uhličitého.