Majitelia patentu RU 2606296:

Vynález sa týka tepelnej energetiky a je použiteľný v akomkoľvek podniku prevádzkujúcom kotly na uhľovodíkové palivá.

Známe sú ohrievače typu KSK (Kudinov A.A. Úspora energie v zariadeniach na výrobu tepla. - Uljanovsk: UlGTU, 2000. - 139, s. 33), ktoré sú sériovo vyrábané v závode na výrobu ohrievačov Kostroma, pozostávajú z plyn-voda povrchový výmenník tepla, ktorého teplovýmennú plochu tvoria rebrované bimetalové rúrky, sitko, rozdeľovací ventil, eliminátor kvapiek a hydropneumatické dúchadlo.

Ohrievače typu KSK fungujú nasledovne. Spaliny vstupujú do distribučného ventilu, ktorý ich rozdeľuje na dva prúdy, hlavný prúd plynu sa posiela cez sitko do výmenníka tepla, druhý - pozdĺž obtokového potrubia plynového potrubia. Vo výmenníku tepla vodná para obsiahnutá v spalinách kondenzuje na rebrovaných rúrach a ohrieva vodu, ktorá v nich prúdi. Vzniknutý kondenzát sa zhromažďuje v žumpe a čerpá do napájacieho okruhu vykurovacej siete. Voda ohriata vo výmenníku tepla sa dodáva spotrebiteľovi. Na výstupe z výmenníka tepla sa vysušené spaliny zmiešajú s počiatočnými spalinami z obtokového potrubia dymovodu a sú odvádzané cez odsávač dymu do komína.

Pre prevádzku výmenníka v režime kondenzácie celej jeho konvekčnej časti je potrebné, aby teplota ohrevu vody v konvekčnom obale nepresiahla 50°C. Na použitie takejto vody vo vykurovacích systémoch je potrebné ju dodatočne ohrievať.

Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškovej vodnej pary spalín v plynovode a komíne, časť zdrojových plynov sa cez obtokový kanál zmiešava s vysušenými spalinami, čím sa zvyšuje ich teplota. S takouto prímesou sa zvyšuje aj obsah vodnej pary vo výfukových plynoch, čím sa znižuje účinnosť rekuperácie tepla.

Známy výmenník tepla (RU 2323384 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), zverejnené 27.04.2008), obsahujúci kontaktný výmenník tepla, zachytávač kvapiek, výmenník tepla plyn-plyn zahrnutý v súprúdovej schéme, plynové potrubia , potrubia, čerpadlo, snímače teploty, ventily - regulátory. Výmenník tepla voda-voda a výmenník tepla voda-vzduch s obtokovým kanálom pozdĺž prúdu vzduchu sú usporiadané v sérii pozdĺž vratnej vody kontaktného výmenníka tepla.

Známy spôsob prevádzky tohto výmenníka tepla. Odchádzajúce plyny vstupujú do plynového potrubia cez plynové potrubie na vstup do výmenníka tepla plyn-plyn, postupne prechádzajú jeho tromi sekciami, potom do vstupu kontaktného výmenníka tepla, kde sa cez dýzu omývajú cirkulujúcou vodou. sú ochladzované pod rosný bod, pričom odovzdávajú zdanlivé a latentné teplo cirkulujúcej vode. Ďalej sa ochladené a vlhké plyny uvoľňujú z väčšiny kvapalnej vody odvádzanej prúdom v eliminátore kvapiek, ohrievajú sa a sušia aspoň v jednej časti výmenníka tepla plyn-plyn, posielajú sa do potrubia odsávačom dymu a uvoľnené do atmosféry. Zároveň je ohriata cirkulačná voda zo spodnej časti kontaktného výmenníka prečerpávaná čerpadlom do výmenníka voda-voda, kde ohrieva studenú vodu z potrubia. Voda ohriata vo výmenníku je dodávaná pre potreby technologickej a teplej úžitkovej vody alebo do nízkoteplotného vykurovacieho okruhu.

Ďalej cirkulujúca voda vstupuje do výmenníka tepla voda-vzduch, ohrieva aspoň časť dúchacieho vzduchu prichádzajúceho zvonka cez vzduchové potrubie, ochladzuje sa na najnižšiu možnú teplotu a cez rozdeľovač vody vstupuje do kontaktného výmenníka tepla. , kde odoberá teplo plynom, súčasne ich omýva od suspendovaných častíc a absorbuje časť oxidov dusíka a síry. Ohriaty vzduch z výmenníka tepla je privádzaný ventilátorom do bežného ohrievača vzduchu alebo priamo do pece. Cirkulujúca voda sa prípadne filtruje a upravuje známymi spôsobmi.

Na realizáciu tohto spôsobu je potrebný riadiaci systém z dôvodu využitia rekuperovaného tepla na účely zásobovania teplou vodou z dôvodu variability denného harmonogramu spotreby teplej vody.

Voda ohriata vo výmenníku tepla, privádzaná pre potreby zásobovania teplou vodou alebo do nízkoteplotného vykurovacieho okruhu, vyžaduje jej zohriatie na požadovanú teplotu, pretože ju nemožno ohriať vo výmenníku nad teplotu vody. v cirkulačnom okruhu, ktorá je určená teplotou nasýtenia vodnej pary v spalinách. Nízky ohrev vzduchu vo výmenníku voda-vzduch neumožňuje použiť tento vzduch na vykurovanie priestorov.

Nárokovanému vynálezu sú najbližšie zariadenie a spôsob využitia tepla spalín (RU 2436011 C1, IPC F22B 1/18 (2006.01), zverejnené 10.12.2011).

Zariadenie na spätné získavanie tepla spalín zahŕňa povrchový doskový výmenník tepla plyn-plyn vyrobený podľa schémy protiprúdu, povrchový doskový kondenzátor plyn-vzduch, inerciálny eliminátor kvapiek, plynové kanály, odsávač dymu, vzduchové kanály, ventilátory a potrubie.

Počiatočné spaliny sa ochladzujú v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn, pričom sa ohrievajú vysušené spaliny. Ohrievacie a ohrievané médium sa pohybujú protiprúdne. V tomto prípade dochádza k hlbokému ochladzovaniu mokrých spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary. Ďalej vodná para obsiahnutá v spalinách kondenzuje v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-vzduch - kondenzátore a ohrieva vzduch. Ohriaty vzduch sa používa na vykurovanie priestorov a uspokojenie potrieb spaľovacieho procesu. Kondenzát po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát vo vykurovacej sieti alebo obehu parnej turbíny. Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškovej vodnej pary odvádzanej prúdom z kondenzátora, časť zohriatych vysušených spalín sa primiešava pred prídavným odsávačom dymu. Vysušené spaliny sú privádzané odsávačom dymu do vyššie opísaného ohrievača, kde sa ohrievajú, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii vodnej pary v plynovode a komíne, a sú odvádzané do komína.

Nevýhodou tohto spôsobu je, že sa využíva najmä latentné teplo kondenzácie vodnej pary obsiahnutej v spalinách. Ak rekuperačný výmenník ochladzuje počiatočné spaliny na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary, potom bude ohrev odchádzajúcich vysušených spalín nadmerný, čo znižuje efektivitu využitia. Nevýhodou je použitie iba jedného média na ohrev – vzduchu.

Cieľom vynálezu je zvýšiť účinnosť spätného získavania tepla spalín využitím latentného tepla kondenzácie vodnej pary a zvýšenej teploty samotných spalín.

Pri navrhovanom spôsobe hĺbkového využitia tepla spalín, ako aj v prototype, sú spaliny predchladené v povrchovom doskovom výmenníku plyn-plyn, ohrievanie vysušených spalín, kondenzácia vodnej pary obsiahnutej v spalinách v kondenzátore , ohrev vzduchu.

Podľa vynálezu sa spaliny medzi výmenníkom tepla a kondenzátorom ochladzujú ohrievaním vody na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary.

Plynové kotly majú vysokú teplotu spalín (130°C pre veľké výkonové kotly, 150°C-170°C pre malé kotly). Na chladenie spalín pred kondenzáciou slúžia dve zariadenia: rekuperačný výmenník tepla plyn-plyn a ohrievač odpadovej vody.

Počiatočné spaliny sú predchladené v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn, ktorý ohrieva vysušené spaliny o 30-40°C vyššie ako je teplota nasýtenia vodnej pary v nich obsiahnutej, aby sa vytvorila teplotná rezerva s možným ochladením. spalín v potrubí. To umožňuje zmenšiť teplovýmennú plochu rekuperačného výmenníka tepla v porovnaní s prototypom a je užitočné využiť zvyšné teplo spalín.

Podstatným rozdielom je použitie kontaktného plynového ohrievača vody na dochladzovanie mokrých spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary. Spaliny majú na vstupe do ohrievača vody dostatočne vysokú teplotu (130°С-90°С), čo umožňuje ohrev vody až na 50°С-65°С s jej čiastočným odparením. Na výstupe z kontaktného plynového ohrievača vody majú spaliny teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary v nich obsiahnutej, čo zvyšuje efektivitu využitia teplovýmennej plochy v kondenzátore, eliminuje vznik suchých zón kondenzátora a zvyšuje súčiniteľ prestupu tepla.

Spôsob spätného získavania odpadového tepla je znázornený na obr.1.

V tabuľke 1 sú uvedené výsledky overovacieho výpočtu možnosti inštalácie kotla na zemný plyn s výkonom 11 MW.

Spôsob hĺbkového využitia tepla spalín sa uskutočňuje nasledovne. Počiatočné spaliny 1 sú predchladené v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn 2, kde sa ohrievajú vysušené spaliny. Potom sa spaliny 3 nakoniec ochladia v kontaktnom ohrievači vody 4 plyn-voda na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary, ktorá rozprašuje vodu, čo je vhodné na použitie kondenzátu získaného v kondenzátore. Zároveň sa časť vody vyparí, čím sa zvýši vlhkosť spalín a zvyšok sa zohreje na rovnakú teplotu. Vodná para obsiahnutá v spalinách 5 kondenzuje v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-vzduch - kondenzátore 6 so zachytávačom kvapiek 7, pričom ohrieva vzduch. Kondenzát 8 je privádzaný na ohrev do kontaktného ohrievača vody 4 plyn-voda. Kondenzačné teplo sa využíva na ohrev studeného vzduchu, ktorý je ventilátormi 9 privádzaný z okolia potrubím 10. Ohriaty vzduch 11 sa posiela do výrobnej miestnosti kotolňa na jej vetranie a vykurovanie. Z tejto miestnosti je privádzaný vzduch do kotla na zabezpečenie spaľovacieho procesu. Vysušené spaliny 12 sa privádzajú odsávačom dymu 13 do povrchového doskového výmenníka tepla 2 plyn-plyn na ohrev a odvádzajú sa do komína 14.

Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškovej vodnej pary odvádzanej prúdom z kondenzátora, pred odsávačom dymu 13 sa primiešava časť zohriatych vysušených spalín 15 (až 10 %), ktorých hodnota sa na začiatku upraví tlmič 16.

Teplota ohriateho vzduchu 11 je riadená zmenou rýchlosti prúdenia vysušených spalín 1 alebo zmenou rýchlosti prúdenia vzduchu nastavením rýchlosti odťahového ventilátora 13 alebo ventilátorov 9 v závislosti od vonkajšej teploty.

Výmenník tepla 2 a kondenzátor 6 sú plošné doskové výmenníky tepla vyrobené z unifikovaných modulárnych balíkov, ktoré sú usporiadané tak, že pohyb nosičov tepla sa uskutočňuje v protiprúde. V závislosti od objemu vysušených spalín sa ohrievač a kondenzátor tvoria z vypočítaného počtu balení. Vodný ohrievač 4 je kontaktný výmenník tepla plyn-voda, ktorý zabezpečuje dodatočné chladenie spalín a ohrev vody. Ohriata voda 17 po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát v tepelnej sieti alebo obehu parnej turbíny. Blok 9 je tvorený niekoľkými ventilátormi na zmenu prúdenia ohriateho vzduchu.

V tabuľke 1 sú uvedené výsledky overovacieho výpočtu verzie inštalácie pre kotol na zemný plyn s výkonom 11 MW. Výpočty boli vykonané pre vonkajšiu teplotu vzduchu -20°C. Výpočet ukazuje, že použitie kontaktného plynového ohrievača vody 4 vedie k zániku suchej zóny v kondenzátore 6, zintenzívňuje prenos tepla a zvyšuje výkon zariadenia. Percento rekuperovaného tepla sa zvyšuje zo 14,52 na 15,4 %, pričom teplota rosného bodu vodnej pary vo vysušených spalinách klesá na 17°C. Približne 2% tepelného výkonu sa nevyužívajú, ale využívajú sa na rekuperáciu - ohrev vysušených spalín na teplotu 70°C.

Spôsob hĺbkového využitia tepla spalín, podľa ktorého sa spaliny predchladzujú v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn, ohrevom vysušených spalín sa ochladzujú v ohrievači vody na teplotu blízku rose. bod vodnej pary ohrevom vody dochádza v kondenzátore ku kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v spalinách, ohrevu vzduchu, vyznačujúci sa tým, že medzi výmenník tepla a kondenzátor je inštalovaný plošný rúrkový ohrievač vody a plynu na chladenie vlhkých spalín a vykurovacej vody, zatiaľ čo hlavné spätné získavanie tepla sa vyskytuje v kondenzátore počas ohrevu vzduchu a dodatočné - v ohrievači vody.

Podobné patenty:

Vynález sa týka petrochemického inžinierstva a možno ho použiť na krakovanie vykurovacieho oleja, ako aj na ohrev technologických médií (napr. olej, olejová emulzia, plyn, ich zmesi) a na ďalšie technologické procesy vyžadujúce intenzívne zásobovanie teplom.

Vynález sa týka oblasti energetiky a môže byť použitý vo vykurovacích a klimatizačných systémoch. Vynález spočíva v tom, že spojenie rebrovaných rúrok výmenníka tepla v rade a radoch k sebe je uskutočnené postupne jednou rúrkou v rade v jednej vetve a susedné teplovýmenné rúrky v rade sú navzájom spojené. v sérii medzirúrkovými prechodmi vo forme zalomených ohybov a sú vybavené ľahko odnímateľnými opravnými a ochrannými zátkami, počet rúr zapojených v sérii za sebou a celkový počet priechodov vo všetkých radoch sa volí v závislosti od skutočných parametrov existujúcej vykurovacej siete a je určená hydraulickou charakteristikou ohrievača vody.

Elektrický chladič, ktorý používa ako zdroj tepla výpočtové procesory. Tento chladič pre domáce a priemyselné priestory, využívajúci ako zdroje tepla výpočtové procesory, obsahuje vyhrievaný obal, ktorý zabezpečuje prenos tepla medzi zdrojom tepla a okolitým vzduchom, niekoľko procesorov Q rozmiestnených na počte P dosiek plošných spojov, ktoré tvoria chladič. zdroj tepla a výkonný prostriedok na vykonávanie výpočtov prostredníctvom externých informačných systémov, rozhranie človek-stroj, ktoré umožňuje ovládať výpočtový a tepelný výkon vydávaný radiátorom, stabilizovaný napájací zdroj pre rôzne elektronické komponenty, sieťové rozhranie, ktoré umožňuje na pripojenie radiátora k externým sieťam.

Vynález je určený pre reakcie parného reformovania a môže byť použitý v chemickom priemysle. Reaktor na výmenu tepla obsahuje množstvo bajonetových rúr (4) zavesených na hornej streche (2), siahajúcich až po úroveň spodného dna (3) a uzavretých v plášti (1), ktorý obsahuje vstup (E) a výstup (S). ) potrubia na odvod spalín.

Vynález poskytuje systém a spôsob paroplynového reformovania. Metóda kombinovanej kogenerácie na báze splyňovania a metanizácie biomasy zahŕňa: 1) splyňovanie biomasy zmiešaním kyslíka a vodnej pary získanej zo zariadenia na separáciu vzduchu s biomasou, transport výslednej zmesi cez trysku do splyňovača, splyňovanie biomasy pri teplota 1500-1800 °C a tlak 1-3 MPa na získanie surového splyňovaného plynu a doprava prehriatej pary s tlakom 5-6 MPa, získanej ako výsledok účelného spätného získavania tepla, do parnej turbíny; 2) konverzia a čistenie: podľa požiadaviek metanačnej reakcie, úprava pomeru vodík/uhlík surového splynovaného plynu vytvoreného v kroku 1) na 3:1 pomocou konverznej reakcie a regenerácia surového splynovaného plynu pri nízkej teplote s použitím metanol na odsírenie a dekarbonizáciu, výsledkom čoho je vyčistený syngas; 3) uskutočnenie metanizácie: zavedenie vyčisteného syntézneho plynu z kroku 2) do metanačnej sekcie pozostávajúcej z primárnej metanačnej sekcie a sekundárnej metanačnej sekcie, pričom primárna metanačná sekcia obsahuje prvý primárny metanačný reaktor a druhý primárny metanačný reaktor zapojené do série; umožnenie časti procesného plynu z druhého primárneho metanačného reaktora vrátiť sa do vstupu prvého primárneho metanačného reaktora na zmiešanie s čerstvým napájacím plynom a potom vstúpiť do prvého primárneho metanačného reaktora, takže koncentrácia reaktantov na vstupe prvého primárny metanačný reaktor klesá a teplota lôžka katalyzátora je riadená procesným plynom; zavedenie syntézneho plynu po primárnej metanizácii do sekundárnej metanačnej sekcie obsahujúcej prvý sekundárny metanačný reaktor a druhý sekundárny metanačný reaktor zapojené do série, kde sa malé množstvo nezreagovaného CO a veľké množstvo CO2 premieňa na CH4, a transport prehriateho stredného tlaku para generovaná v metanačnej sekcii do parnej turbíny; a 4) koncentrácia metánu: koncentrácia metánu v syntetickom zemnom plyne obsahujúcom stopové množstvá dusíka a vodnej pary získaná v kroku 3) adsorpciou pri kolísaní tlaku tak, že molárna koncentrácia metánu dosiahne 96 % a výhrevnosť syntetického zemného plynu dosiahne 8256 kcal/Nm3.

Oblasť techniky Vynález sa týka tepelnej energetiky. Spôsob hĺbkového využitia tepla spalín zahŕňa predchladenie spalín v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn, ohrev vysušených spalín v protiprúde pre vytvorenie teplotnej rezervy, ktorá zabraňuje kondenzácii zvyškových vodných pár v komíne. Ďalšie ochladzovanie spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary sa realizuje v kontaktnom ohrievači vody plyn-voda, ktorý ohrieva vodu. Ochladené vlhké spaliny sú privádzané do povrchového doskového výmenníka tepla plyn-vzduch - kondenzátora, kde dochádza ku kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v spalinách, čím sa ohrieva vzduch. Vysušené spaliny sú privádzané prídavným odsávačom dymu do povrchového doskového výmenníka tepla plyn-plyn, kde sa ohrievajú, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii vodnej pary v plynových potrubiach a komíne, a odvádzajú sa do komína. ÚČINOK: zvýšená účinnosť využitia tepla spalín v dôsledku využitia latentného tepla kondenzácie vodnej pary a zvýšenej teploty samotných spalín. 1 ochor., 1 tab.

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, priradil sa k 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, štiepky, 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 za deň 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 obsahujúce uhlík, prášok do pečiva a pod.) až po výrobu automobilového benzínu z oxidu uhličitého.

Hodnotenie účinnosti hĺbkovej rekuperácie spaľovacích výrob elektrárenských kotlov

napr. Shadek, Kandidát inžinierstva, nezávislý odborník

Kľúčové slová: produkty spaľovania, rekuperácia tepla, vybavenie kotolní, energetická efektívnosť

Jednou z metód riešenia problému úspory paliva a zlepšenia energetickej účinnosti kotolní je vývoj technológií na hĺbkovú rekuperáciu tepla spalín z kotlov. Ponúkame procesnú schému elektrárne s paroturbínovými jednotkami (STU), ktorá umožňuje hĺbkovú rekuperáciu tepla zo spalín kotla z kondenzátora STU pomocou chladiča-kondenzátu s minimálnymi nákladmi bez použitia jednotiek tepelného čerpadla.

Popis:

Jedným zo spôsobov, ako vyriešiť problém palivovej hospodárnosti a zlepšiť energetickú efektívnosť kotolní, je vývoj technológií na hĺbkové využitie tepla odpadových plynov z kotlov kotol splodín horenia vďaka prítomnosti chladiča - kondenzátu z kotlov. PTU kondenzátor.

E. G. Shadek, kand. tech. Veda, nezávislý odborník

Jedným zo spôsobov, ako vyriešiť problém palivovej hospodárnosti a zvýšiť energetickú účinnosť kotolní, je vývoj technológií na hĺbkové využitie tepla spalín z kotlov. Ponúkame technologickú schému elektrárne s jednotkami parnej turbíny (STP), ktorá umožňuje pri minimálnych nákladoch, bez použitia jednotiek tepelného čerpadla, hĺbkovo využiť teplo spalín opúšťajúcich kotol v dôsledku prítomnosti chladiča - kondenzátu z kondenzátora STP.

Hlboké využitie tepla spalín (CC) je zabezpečené pri ich ochladzovaní pod teplotu rosného bodu rovnajúcu sa 50–55 0 С pre zemný plyn CC.V tomto prípade dochádza k nasledujúcim javom:

• kondenzácia vodnej pary (až 19-20% objemu alebo 12-13% hmotnosti produktov spaľovania),
• využitie fyzikálneho tepla rozvodne (40–45 % z celkového tepelného obsahu),
• využitie latentného tepla vyparovania (60–55 %).

Predtým bolo stanovené, že úspora paliva pri hlbokom využití v porovnaní s kotlom s pasovou (maximálnou) účinnosťou 92% je 10–13%. Pomer množstva využitého tepla k tepelnému výkonu kotla je cca 0,10–0,12 a účinnosť kotla v kondenzačnom režime je 105 % z výhrevnosti plynu.

Navyše, pri hlbokom využití v prítomnosti vodnej pary v PS sa emisie škodlivých emisií znížia o 20–40 % alebo viac, čo robí proces šetrným k životnému prostrediu.

Ďalším efektom hĺbkového využitia je zlepšenie podmienok a životnosti plynovej cesty, keďže kondenzácia je lokalizovaná v komore, kde je inštalovaný využiteľný výmenník tepla, bez ohľadu na vonkajšiu teplotu.

Hlboká likvidácia pre vykurovacie systémy

Vo vyspelých západných krajinách sa hlboké využitie pre vykurovacie systémy vykonáva pomocou kondenzačných teplovodných kotlov vybavených kondenzačným ekonomizérom.

Nízka teplota vratnej vody (30–40 0 С) s typickým teplotným grafom, napríklad 70/40 0 С, vo vykurovacích systémoch týchto krajín umožňuje hĺbkovú rekuperáciu tepla v kondenzačnom ekonomizéri vybavenom jednotka na zber, odvod a úpravu kondenzátu (s následným využitím na napájanie kotla). Takáto schéma poskytuje kondenzačný režim prevádzky kotla bez umelého chladiva, t.j. bez použitia jednotky tepelného čerpadla.

Efektívnosť a hospodárnosť hĺbkovej likvidácie pre vykurovacie kotly nie je potrebné preukazovať. Kondenzačné kotly sú na Západe široko používané: až 90% všetkých vyrábaných kotlov je kondenzačných. Takéto kotly sú prevádzkované aj u nás, hoci nemáme ich výrobu.

V Rusku, na rozdiel od krajín s teplým podnebím, je teplota vo vratnom potrubí vykurovacích sietí zvyčajne vyššia ako rosný bod a hlboké využitie je možné iba v štvortrubkových systémoch (veľmi zriedkavé) alebo pri použití tepelných čerpadiel. Hlavným dôvodom zaostávania Ruska vo vývoji a implementácii hĺbkového využitia je nízka cena zemného plynu, vysoké kapitálové náklady v dôsledku zaradenia tepelných čerpadiel do schémy a dlhé doby návratnosti.

Hĺbková likvidácia pre kotly elektrárne

Efektívnosť hĺbkového využitia pre kotly elektrární (obr. 1) je vďaka stabilnému zaťaženiu (KIM = 0,8–0,9) a veľkým jednotkovým kapacitám (desiatky megawattov) oveľa vyššia ako pri vykurovacích.

Odhadnime tepelný zdroj produktov spaľovania staničných kotlov, berúc do úvahy ich vysokú účinnosť (90–94 %). Tento zdroj je určený množstvom odpadového tepla (Gcal/h alebo kW), ktoré je jednoznačne závislé od tepelného výkonu kotla Q K , a teplota za plynovými kotlami T 1UX, ktorý je v Rusku akceptovaný nie nižší ako 110–130 0 С z dvoch dôvodov:

• zvýšiť prirodzený ťah a znížiť tlak (spotrebu energie) odsávača dymu;
• aby sa zabránilo kondenzácii vodnej pary v dymovodu, plynovodoch a komínoch.

Rozšírená analýza veľkého poľa 1 experimentálnych údajov o bilancii, testov uvádzania do prevádzky vykonaných špecializovanými organizáciami, režimových máp, štatistických výkazov staníc atď. a výsledkov výpočtu hodnôt tepelných strát s odvádzanými produktmi spaľovania q 2, množstvo získaného tepla 2 Q UT a z nich odvodené ukazovatele v širokom rozsahu zaťažení staničných kotlov sú uvedené v tabuľke. trinásť . Cieľom je určiť q 2 a pomery veličín Q K, q 2 a Q UT pri typických prevádzkových podmienkach kotlov (tabuľka 2). V našom prípade nezáleží na tom, ktorý kotol: parný alebo horúca voda, priemyselný alebo vykurovací.

Tabuľkové ukazovatele. 1, zvýraznené modrou farbou, boli vypočítané podľa algoritmu (pozri odkaz). Výpočet procesu hlbokého využitia (definícia Q UT atď.) boli vykonané podľa inžinierskej metódy uvedenej a opísanej v. Súčiniteľ prestupu tepla "splodiny - kondenzát" v kondenzátnom výmenníku bol stanovený podľa empirickej metódy výrobcu výmenníka (OAO Calorific Plant, Kostroma).

Výsledky svedčia o vysokej ekonomickej efektívnosti technológie hĺbkového využitia pre staničné kotolne a rentabilite navrhovaného projektu. Doba návratnosti systémov je od 2 rokov pre kotol minimálneho výkonu (tabuľka 2, kotol č. 1) do 3–4 mesiacov. Výsledné pomery β, φ, σ, ako aj sporiace články (tabuľka 1, riadky 8–10, 13–18) umožňujú okamžite posúdiť možnosti a špecifické ukazovatele daného procesu, kotla.

Rekuperácia tepla v plynovom ohrievači

Obvyklá technologická schéma elektrárne počíta s ohrevom kondenzátu v plynovom ohrievači (časť chvostových plôch kotla, ekonomizéra) na spalinách opúšťajúcich kotol.

Za kondenzátorom je kondenzát posielaný čerpadlami (niekedy cez blokové odsoľovacie zariadenie - ďalej BOU) do plynového ohrievača, po ktorom vstupuje do odvzdušňovača. Pri štandardnej kvalite kondenzátu sa BOU obchádza. Aby sa zabránilo kondenzácii vodnej pary z výfukových plynov na posledných potrubiach plynového ohrievača, udržiava sa teplota kondenzátu pred ním najmenej 60 0 С recirkuláciou ohriateho kondenzátu na vstup do neho.

Pre ďalšie zníženie teploty spalín je v potrubí recirkulácie kondenzátu často zaradený výmenník tepla voda-voda, chladený prídavnou vodou vykurovacieho systému. Ohrev sieťovej vody je realizovaný kondenzátom z plynového ohrievača. S dodatočným ochladením plynov o 10 0 С v každom kotli je možné získať približne 3,5 Gcal/h vykurovacieho zaťaženia.

Aby sa zabránilo varu kondenzátu v plynovom ohrievači, sú za ním inštalované regulačné napájacie ventily. Ich hlavným účelom je rozdeľovať tok kondenzátu medzi kotly v súlade s tepelným zaťažením PTU.

Systém hĺbkovej rekuperácie s kondenzačným výmenníkom tepla

Ako je zrejmé z procesnej schémy (obr. 1), parný kondenzát zo zberača kondenzátu je čerpaný čerpadlom 14 do zbernej nádrže 21 a odtiaľ do rozdeľovacieho potrubia 22. Tu je kondenzát rozdelený na dva prúdy pomocou automatického riadiaceho systému stanice (pozri nižšie): jeden sa privádza do hlbinnej jednotky 4, do kondenzačného výmenníka 7 tepla a druhý do nízkotlakového ohrievača (LPH) 18 a potom do odvzdušňovača 15 Teplota parného kondenzátu z kondenzátora turbíny (asi 20–35 výmenník tepla 7 na požadovaných 40 0 ​​C, t.j. aby sa zabezpečilo hlboké využitie.

Ohriaty kondenzát pary z kondenzačného výmenníka 7 tepla sa privádza cez LPH 18 (alebo obtok 18) do odvzdušňovača 15. Kondenzát zo spalín, získaný v kondenzačnom výmenníku 7 tepla, je odvádzaný do vane a nádrže 10. je privádzaný do kontaminovanej nádrže 23 kondenzátu a odčerpávaným čerpadlom 24 do nádrže 25 kondenzátu, z ktorej je čerpadlo 26 kondenzátu cez regulátor prietoku privádzané do priestoru na čistenie kondenzátu od splodín horenia (nezobrazené na obr. Obr. 1), kde sa spracováva podľa známej technológie. Vyčistený kondenzát produktov spaľovania sa privádza do HDPE 18 a potom do odvzdušňovača 15 (alebo priamo do 15). Z odvzdušňovača 15 je prúd čistého kondenzátu privádzaný podávacím čerpadlom 16 do vysokotlakového ohrievača 17 a z neho do kotla 1.

Teplo spalín využívané v kondenzačnom výmenníku tak šetrí palivo spotrebované v technologickej schéme elektrárne na ohrev kondenzátu stanice pred odvzdušňovačom a v samotnom odvzdušňovači.

Kondenzačný výmenník tepla je inštalovaný v komore 35 na mieste spojenia kotla 27 s dymovodom (obr. 2c). Tepelné zaťaženie kondenzačného výmenníka tepla je regulované obtokom, t.j. odvodom časti horúcich plynov okrem kondenzačného výmenníka tepla obtokovým kanálom 37 so škrtiacou klapkou (bránou) 36.

Najjednoduchšia by bola tradičná schéma: kondenzačný ekonomizér, presnejšie koncové časti ekonomizéra kotla, ako je plynový ohrievač, ale pracujúci v kondenzačnom režime, t. j. s ochladzovaním produktov spaľovania pod teplotu rosného bodu. Zároveň však vznikajú ťažkosti v konštruktívnom a prevádzkovom pláne (údržba atď.), čo si vyžaduje špeciálne riešenia.

Použiteľné sú rôzne typy výmenníkov tepla: plášťovo-rúrkové, rovné rúrkové, s vrúbkovanými lamelami, lamelové alebo efektívne prevedenie s novým tvarom teplovýmennej plochy s malým polomerom ohybu (regenerátor RG-10, SPC Anod) . V tejto schéme sa ako kondenzačný výmenník tepla berú teplovýmenné blokové sekcie založené na bimetalovom ohrievači vzduchu značky VNV123-412-50ATZ (OAO Calorific Plant, Kostroma).

Voľba rozmiestnenia sekcií a prípojok pre vodu a plyny umožňuje meniť a zabezpečiť rýchlosť vody a plynov v odporúčaných medziach (1-4 m/s) . Dymovod, komora, plynová cesta sú vyrobené z materiálov odolných voči korózii, nátery, najmä nehrdzavejúca oceľ, plasty - to je bežná prax.

* Nedochádza k tepelným stratám v dôsledku nedokonalého chemického spaľovania.

Vlastnosti hlbokého využitia s kondenzačným výmenníkom tepla

Vysoká účinnosť technológie umožňuje regulovať tepelný výkon systému v širokom rozsahu pri zachovaní jeho rentability: stupeň obtoku, teplota spalín za kondenzačným výmenníkom atď. kondenzačný výmenník tepla QUT a podľa toho aj množstvo kondenzátu, ktorý je doň privádzaný z kolektora 22), sa určí ako optimálne (a nie nevyhnutne maximálne) podľa technicko-ekonomických výpočtov a konštrukčných úvah s prihliadnutím na prevádzkové parametre, možnosti a podmienky vývojového diagramu procesu kotla a zariadenia ako celku.

Po kontakte so splodinami horenia zemného plynu si kondenzát zachováva svoju vysokú kvalitu a vyžaduje jednoduchú a lacnú úpravu - dekarbonizáciu (a aj to nie vždy) a odplynenie. Po úprave na chemickom mieste úpravy vody (nezobrazené) je kondenzát prečerpávaný cez regulátor prietoku do kondenzátneho potrubia stanice - do odvzdušňovača a za ním do kotla. Ak sa kondenzát nepoužíva, odvádza sa do kanalizácie.

V jednotke zberu a úpravy kondenzátu (obr. 1, poz. 8, 10, obr. 2, poz. 23–26) sa používa známe štandardné vybavenie hlbinných úložísk (pozri napr.).

Zariadenie produkuje veľké množstvo prebytočnej vody (kondenzát vodnej pary zo spaľovania uhľovodíkov a fúkaného vzduchu), takže systém nie je potrebné dobíjať.

Teplota produktov spaľovania na výstupe z kondenzačného výmenníka tepla T 2УХ je určený stavom kondenzácie vodnej pary vo výstupných produktoch spaľovania (v rozsahu 40–45 0 С).

Aby sa zabránilo kondenzácii v ceste plynu a najmä v komíne, je zabezpečený obtok, t.j. obtok časti spalín obtokovým kanálom okrem hĺbkovej jednotky tak, aby teplota zmesi plynov za ním bola v rozsah 70–90 0 C. Obtok zhoršuje všetky parametre procesu. Optimálny režim je prevádzka s bypassom v chladnom období av lete, keď nehrozí kondenzácia a námraza, bez neho.

Teplota spalín kotlov (zvyčajne 110–130 0 С) umožňuje zohriať kondenzát v kondenzačnom výmenníku pred odvzdušňovačom na požadovaných 90–100 0 С. Technologické požiadavky na teploty sú teda splnené: oboje ohrev kondenzátu (asi 90 0 С) a ochladzovanie produktu spaľovanie (až do 40 0 ​​С) pred kondenzáciou.

Porovnanie technológií spätného získavania tepla produktov spaľovania

Pri rozhodovaní o využití tepla zo spalín kotla treba porovnať účinnosť navrhovaného systému hĺbkového využitia a tradičnej schémy s plynovým ohrievačom ako najbližším analógom a konkurentom.

V našom príklade (pozri odkaz 1) sme získali množstvo tepla získaného z hlbokého využitia Q UT rovných 976 kW.

Predpokladáme, že teplota kondenzátu na vstupe do plynového ohrievača kondenzátu je 60 0 C (viď vyššie), pričom teplota splodín horenia na jeho výstupe je minimálne 80 0 C. Potom je teplo spalín zužitkované v plynovom ohrievači, teda úspora tepla, bude rovných 289 kW, čo je 3,4-krát menej ako v systéme hĺbkového využitia. „Emisná cena“ v našom príklade je teda 687 kW alebo na ročnom základe 594 490 m 3 plynu (s KIM = 0,85) v hodnote asi 3 milióny rubľov. Zisk bude rásť s výkonom kotla.

Výhody technológie hlbokej recyklácie

Na záver môžeme konštatovať, že okrem úspory energie sa pri hlbokom využití produktov spaľovania elektrárenského kotla dosahujú nasledovné výsledky:

• zníženie emisií toxických oxidov CO a NOx, zabezpečenie environmentálnej čistoty procesu;
• získanie dodatočnej prebytočnej vody a tým eliminovanie potreby doplňovania vody do kotla;
• kondenzácia vodných pár splodín horenia je lokalizovaná na jednom mieste - v kondenzačnom výmenníku tepla. Okrem mierneho unášania hmly za odstraňovačom kvapiek je vylúčená kondenzácia v následnej ceste plynu a s tým spojená deštrukcia plynovodov korozívnymi účinkami vlhkosti, tvorba ľadu v ceste a najmä v komíne;
• v niektorých prípadoch sa použitie výmenníka tepla voda-voda stáva voliteľným; odpadá recirkulácia: zmiešavanie časti horúcich plynov s chladenými (alebo ohriateho kondenzátu so studenými) za účelom zvýšenia teploty odchádzajúcich produktov spaľovania, aby sa zabránilo kondenzácii v ceste plynu a komíne (úspora energie, peňazí).

Literatúra

1. Shadek E., Marshak B., Anokhin A., Gorshkov V. Hlboké využitie odpadového tepla z generátorov tepla // Priemyselné a vykurovacie kotly a mini-CHP. 2014. Číslo 2 (23).
2. Shadek E. Trigeneration ako technológia šetrenia energetických zdrojov // Energy Saving. 2015. Číslo 2.
3. Shadek E., Marshak B., Krykin I., Gorshkov V. Kondenzačný výmenník tepla - modernizácia kotolní // Priemyselné a vykurovacie kotly a mini-CHP. 2014. Číslo 3 (24).
4. Kudinov A. Úspora energie v zariadeniach na výrobu tepla. M.: Mashinostroenie, 2012.
5. Ravich M. Zjednodušená metóda tepelnotechnických výpočtov. M. : Vydavateľstvo Akadémie vied ZSSR, 1958.
6. Berezinets P., Olkhovsky G. Sľubné technológie a elektrárne na výrobu tepelnej a elektrickej energie. Šiesty oddiel. 6.2 plynové turbíny a zariadenia s kombinovaným cyklom. 6.2.2. Parné a plynové inštalácie. OAO VTI. „Moderné environmentálne technológie v energetickom sektore“. Zber informácií, vyd. V. Ja Putilová. M. : Vydavateľstvo MPEI, 2007.

1 Primárny zdroj údajov: prieskumy teplovodných kotlov (11 jednotiek v troch kotolniach tepelných sietí), zber a spracovanie materiálov.

2 Spôsob výpočtu, najmä Q UT, uvedené v.

Využitie tepla spalín v priemyselných plynových kotloch

Využitie tepla spalín v priemyselných plynových kotloch

Ph.D. Sizov V.P., Ph.D. Yuzhakov A.A., Ph.D. Kapger I.V.,
LLC "Permavtomatika" [chránený e-mailom]poštou .en

Abstrakt: Cena zemného plynu sa vo svete výrazne líši. Závisí to od členstva krajiny vo WTO, či krajina svoj plyn vyváža alebo dováža, nákladov na výrobu plynu, stavu priemyslu, politických rozhodnutí a pod.. Cena plynu v Ruskej federácii v dôsledku vstupu našej krajiny do WTO bude len rásť a vláda plánuje vyrovnať ceny zemného plynu v rámci krajiny aj v zahraničí. Zhruba porovnajme ceny plynu v Európe a Rusku.

Rusko - 3 ruble / m 3.

Nemecko - 25 rubľov / m 3.

Dánsko - 42 rubľov / m 3.

Ukrajina, Bielorusko - 10 rubľov / m 3.

Ceny sú dosť relatívne. V európskych krajinách sú kotly kondenzačného typu široko používané, ich celkový podiel v procese výroby tepla dosahuje 90%. V Rusku sa tieto kotly vo všeobecnosti nepoužívajú kvôli vysokým nákladom na kotly, nízkym cenám plynu a vysokoteplotným centralizovaným sieťam. Rovnako ako udržiavanie systému obmedzenia spaľovania plynu v kotolniach.

V súčasnosti je stále aktuálnejšia otázka úplnejšieho využitia energie nosičov tepla. Uvoľňovanie tepla do atmosféry vytvára nielen dodatočný tlak na životné prostredie, ale zvyšuje aj náklady majiteľov kotolní. Moderné technológie zároveň umožňujú plnohodnotnejšie využiť teplo spalín a zvýšiť účinnosť kotla vypočítanú podľa nižšej výhrevnosti až na hodnotu 111 %. Strata tepla spalinami zaujíma hlavné miesto medzi tepelnými stratami kotla a je 5 ¸ 12 % vyrobeného tepla. Dodatočne sa dá využiť kondenzačné teplo vodnej pary, ktorá vzniká pri spaľovaní paliva. Množstvo tepla uvoľneného pri kondenzácii vodnej pary závisí od druhu paliva a pohybuje sa od 3,8 % pre kvapalné palivá do 11,2 % pre plynné palivá (pre metán) a určuje sa ako rozdiel medzi najvyššou a najnižšou výhrevnosťou. paliva (tabuľka 1).

Tabuľka 1 - Hodnoty vyššej a nižšej výhrevnosti pre rôzne druhy paliva

Ukazuje sa, že výfukové plyny obsahujú citeľné teplo aj latentné teplo. Navyše táto môže dosiahnuť hodnotu, ktorá v niektorých prípadoch presahuje zdanlivé teplo. Citeľné teplo je teplo, pri ktorom zmena množstva tepla dodávaného telesu spôsobí zmenu jeho teploty. Latentné teplo je teplo vyparovania (kondenzácie), ktoré nemení teplotu tela, ale slúži na zmenu stavu agregácie tela. Toto tvrdenie je znázornené grafom (obr. 1, kde súradnica ukazuje entalpiu (množstvo dodaného tepla) a ordináta teplotu).

Ryža. 1 - Závislosť zmeny entalpie pre vodu

Na úseku grafu A-B sa voda ohrieva z teploty 0 °C na teplotu 100 °C. V tomto prípade sa všetko teplo dodané do vody využije na zvýšenie jej teploty. Potom je zmena entalpie určená vzorcom (1)

(1)

kde c je tepelná kapacita vody, m je hmotnosť ohriatej vody, Dt je pokles teploty.

Graf B-C znázorňuje proces varenia vody. V tomto prípade sa všetko teplo dodávané do vody vynakladá na jej premenu na paru, pričom teplota zostáva konštantná - 100 ° C. Graf C-D ukazuje, že všetka voda sa zmenila na paru (vyvrela), potom sa teplo spotrebuje na zvýšenie teploty pary. Potom je zmena entalpie pre úsek A-C charakterizovaná vzorcom (2)

kde r = 2500 kJ/kg je latentné teplo vyparovania vody pri atmosférickom tlaku.

Najväčší rozdiel medzi najvyššou a najnižšou výhrevnosťou, ako je vidieť z tabuľky. 1, metán, takže zemný plyn (až 99% metánu) dáva najväčšiu ziskovosť. Preto všetky ďalšie výpočty a závery budú uvedené pre plyn na báze metánu. Zvážte spaľovaciu reakciu metánu (3)

Z rovnice tejto reakcie vyplýva, že na oxidáciu jednej molekuly metánu sú potrebné dve molekuly kyslíka, t.j. na úplné spálenie 1 m 3 metánu sú potrebné 2 m 3 kyslíka. Atmosférický vzduch, ktorý je zmesou plynov, sa používa ako oxidačné činidlo pri spaľovaní paliva v kotlových jednotkách. Pre technické výpočty sa podmienené zloženie vzduchu zvyčajne odoberá z dvoch zložiek: kyslíka (21 obj. %) a dusíka (79 obj. %). Ak vezmeme do úvahy zloženie vzduchu, na spaľovaciu reakciu na úplné spálenie plynu bude potrebný objem vzduchu 100/21 = 4,76 krát viac ako kyslík. Na spálenie 1 m3 metánu teda 2 × 4,76 = 9,52 vzduchu. Ako je zrejmé z rovnice pre oxidačnú reakciu, výsledkom je oxid uhličitý, vodná para (splodiny) a teplo. Teplo, ktoré sa uvoľní pri spaľovaní paliva podľa (3) sa nazýva výhrevnosť paliva (PCI).

Ak sa vodná para ochladí, tak za určitých podmienok začne kondenzovať (prechádzať z plynného do kvapalného skupenstva) a zároveň sa uvoľní dodatočné množstvo tepla (latentné teplo vyparovania / kondenzácie) Obr. 2.

Ryža. 2 - Uvoľňovanie tepla pri kondenzácii vodnej pary

Treba si uvedomiť, že vodná para v spalinách má trochu iné vlastnosti ako čistá vodná para. Miešajú sa s inými plynmi a ich parametre zodpovedajú parametrom zmesi. Preto je teplota, pri ktorej začína kondenzácia, iná ako 100 °C. Hodnota tejto teploty závisí od zloženia spalín, ktoré je zasa dôsledkom druhu a zloženia paliva, ako aj koeficientu prebytočného vzduchu.
Teplota spalín, pri ktorej vodná para začne kondenzovať v produktoch spaľovania paliva sa nazýva rosný bod a vyzerá ako na obr.3.

Ryža. 3 - Metánový rosný bod

V dôsledku toho sa pre spaliny, ktoré sú zmesou plynov a vodnej pary, entalpia trochu mení podľa iného zákona (obr. 4).

Obrázok 4 - Uvoľňovanie tepla zo zmesi para-vzduch

Z grafu na obr. 4 možno vyvodiť dva dôležité závery. Po prvé, teplota rosného bodu sa rovná teplote, na ktorú sa ochladzujú spaliny. Druhý - nie je potrebné prejsť, ako na obr. 2, celá kondenzačná zóna, čo je nielen prakticky nemožné, ale aj zbytočné. To zase poskytuje rôzne možnosti na realizáciu tepelnej bilancie. Inými slovami, na chladenie spalín možno použiť takmer akékoľvek malé množstvo chladiacej kvapaliny.

Z uvedeného môžeme usúdiť, že pri výpočte účinnosti kotla podľa nižšej výhrevnosti s následným využitím tepla spalín a vodnej pary je možné výrazne zvýšiť účinnosť (viac ako 100%). Na prvý pohľad je to v rozpore s fyzikálnymi zákonmi, ale v skutočnosti tu žiadny rozpor neexistuje. Účinnosť takýchto systémov sa musí vypočítať zo spalného tepla a určenie účinnosti z nižšej výhrevnosti by sa malo vykonávať len vtedy, ak je potrebné porovnať jeho účinnosť s účinnosťou bežného kotla. Iba v tomto kontexte má účinnosť > 100 % zmysel. Sme presvedčení, že pre takéto inštalácie je správnejšie uviesť dve účinnosti. Problémové vyhlásenie môže byť formulované nasledovne. Pre úplnejšie využitie spaľovacieho tepla výfukových plynov je potrebné ich ochladiť na teplotu pod rosným bodom. V tomto prípade bude vodná para vytvorená počas spaľovania plynu kondenzovať a odovzdávať latentné teplo vyparovania chladiacej kvapaline. Chladenie spalín by sa v tomto prípade malo vykonávať vo výmenníkoch tepla špeciálnej konštrukcie, v závislosti najmä od teploty spalín a teploty chladiacej vody. Použitie vody ako prechodného nosiča tepla je najatraktívnejšie, pretože v tomto prípade je možné použiť vodu s najnižšou možnou teplotou. Vďaka tomu je možné získať teplotu vody na výstupe z výmenníka tepla napríklad 54°C a následne ju použiť. V prípade použitia spätného vedenia ako tepelného nosiča by jeho teplota mala byť čo najnižšia, a to je často možné len vtedy, ak sú ako spotrebitelia nízkoteplotné vykurovacie systémy.

Spaliny z veľkokapacitných kotlových jednotiek sa spravidla odvádzajú do železobetónového alebo tehlového potrubia. Ak sa neprijmú špeciálne opatrenia na následný ohrev čiastočne vysušených spalín, potrubie sa zmení na kondenzačný výmenník tepla so všetkými z toho vyplývajúcimi následkami. Existujú dva spôsoby, ako tento problém vyriešiť. Prvým spôsobom je použitie obtoku, pri ktorom časť plynov, napríklad 80%, prechádza cez výmenník tepla a druhá časť v množstve 20% prechádza obtokom a potom sa zmieša s čiastočne vysušené plyny. Ohrievaním plynov teda posúvame rosný bod na požadovanú teplotu, pri ktorej potrubie zaručene funguje v suchom režime. Druhým spôsobom je použitie doskového výmenníka tepla. Zároveň výfukové plyny niekoľkokrát prechádzajú cez výmenník tepla, čím sa ohrievajú.

Uvažujme o príklade výpočtu 150 m typického potrubia (obr. 5-7), ktoré má trojvrstvovú štruktúru. Výpočty boli vykonané v softvérovom balíku Ansys -CFX . Z obrázkov je zrejmé, že pohyb plynu v potrubí má výrazne turbulentný charakter a v dôsledku toho nemusí byť minimálna teplota na obložení v oblasti hlavy, ako vyplýva zo zjednodušenej empirickej techniky.

Ryža. 7 - teplotné pole na povrchu obloženia

Treba poznamenať, že keď je výmenník tepla inštalovaný v ceste plynu, jeho aerodynamický odpor sa zvýši, ale objem a teplota výfukových plynov sa zníži. To vedie k zníženiu prúdu odsávača. Tvorba kondenzátu kladie osobitné požiadavky na prvky plynovej cesty z hľadiska použitia materiálov odolných voči korózii. Množstvo kondenzátu sa približne rovná 1 000 - 600 kg / h na 1 Gcal užitočnej kapacity výmenníka tepla. Hodnota pH kondenzátu splodín horenia pri spaľovaní zemného plynu je 4,5-4,7, čo zodpovedá kyslému prostrediu. V prípade malého množstva kondenzátu je možné použiť vymeniteľné bloky na neutralizáciu kondenzátu. Pre veľké kotolne je však potrebné aplikovať technológiu dávkovania hydroxidu sodného. Ako ukazuje prax, malé objemy kondenzátu je možné použiť ako make-up bez akejkoľvek neutralizácie.

Je potrebné zdôrazniť, že hlavným problémom pri navrhovaní vyššie uvedených systémov je príliš veľký rozdiel v entalpii na jednotku objemu látok a z toho vyplývajúci technický problém je vývoj teplovýmennej plochy na strane plynu. Priemysel Ruskej federácie komerčne vyrába podobné výmenníky tepla ako KSK, VNV atď. Uvažujme, ako vyvinutá je teplovýmenná plocha zo strany plynu na prevádzkovej konštrukcii (obr. 8). Obyčajná trubica, vo vnútri ktorej prúdi voda (kvapalina) a z vonkajšej strany vzduch (výfukové plyny) okolo rebier chladiča. Vypočítaný pomer ohrievača bude vyjadrený určitým

Ryža. 8 - výkres rúrky ohrievača.

koeficient

K =S poschodová /S vn, (4),

kde S poschodová - vonkajšia oblasť výmenníka tepla mm 2 a S ext je vnútorná oblasť trubice.

Pri geometrických výpočtoch konštrukcie získame K = 15. To znamená, že vonkajšia plocha trubice je 15-krát väčšia ako vnútorná plocha. Je to preto, že entalpia vzduchu na jednotku objemu je mnohonásobne menšia ako entalpia vody na jednotku objemu. Vypočítajte, koľkokrát je entalpia litra vzduchu menšia ako entalpia litra vody. Od

entalpia vody: E v \u003d 4,183 KJ / l * K.

entalpia vzduchu: E voz \u003d 0,7864 J / l * K. (pri teplote 130 0 C).

Preto je entalpia vody 5319-krát väčšia ako entalpia vzduchu, a preto K =S poschodová /S ext . V ideálnom prípade by v takomto výmenníku tepla mal byť koeficient K 5319, ale keďže vonkajší povrch je 15-krát vyvinutý vo vzťahu k vnútornému, rozdiel v entalpii medzi vzduchom a vodou klesá na hodnotu K \u003d (5319/15) \u003d 354. Technicky vyviňte pomer plôch vnútorného a vonkajšieho povrchu, kým sa nezíska pomer K =5319 veľmi ťažké alebo takmer nemožné. Na vyriešenie tohto problému sa pokúsime umelo zvýšiť entalpiu vzduchu (výfukové plyny). Za týmto účelom nastriekajte vodu z trysky do výfukových plynov (kondenzát toho istého plynu). Striekame ho v takom množstve v pomere k plynu, aby sa všetka rozprášená voda v plyne úplne vyparila a relatívna vlhkosť plynu bola 100%. Relatívnu vlhkosť plynu možno vypočítať na základe tabuľky 2.

Tabuľka 2. Hodnoty absolútnej vlhkosti plynu s relatívnou vlhkosťou 100% pre vodu pri rôznych teplotách a atmosférickom tlaku.

Z obr.3 je vidieť, že pri veľmi kvalitnom horáku je možné dosiahnuť teplotu rosného bodu vo výfukových plynoch T dew = 60 0 C. V tomto prípade je teplota týchto plynov 130 0 C Absolútny obsah vlhkosti v plyne (podľa tabuľky 2) pri T dew = 60 0 C bude 129,70 g/m3. Ak sa do tohto plynu rozpráši voda, potom jeho teplota prudko klesne, hustota sa zvýši a entalpia prudko stúpne. Treba si uvedomiť, že striekanie vody nad relatívnou vlhkosťou 100% nemá zmysel, pretože. keď prah relatívnej vlhkosti prekročí 100 %, rozprášená voda sa prestane vyparovať na plyn. Vykonajte malý výpočet požadovaného množstva rozprašovanej vody pre nasledujúce podmienky: T gn - počiatočná teplota plynu rovná 120 0 С, T rosa - rosný bod plynu 60 0 C (129,70 g / m 3), potrebné n ait: Tgk - konečná teplota plynu a Min - hmotnosť vody rozptýlenej v plyne (kg.)

rozhodnutie. Všetky výpočty sa vykonávajú s ohľadom na 1 m 3 plynu. Zložitosť výpočtov je daná tým, že v dôsledku rozprašovania sa mení tak hustota plynu, ako aj jeho tepelná kapacita, objem atď.. Okrem toho sa predpokladá, že v absolútne suchom plyne dochádza k vyparovaniu, resp. energia na ohrev vody sa nezohľadňuje.

Vypočítajte množstvo energie, ktorú plyn dáva vode počas odparovania vody

kde: s je tepelná kapacita plynu (1 kJ/kg.K), m - hmotnosť plynu (1 kg / m 3)

Vypočítajte množstvo energie odovzdanej vodou počas odparovania na plyn

kde: r – latentná energia vyparovania (2500 kJ/kg), m - hmotnosť vyparenej vody

V dôsledku substitúcie dostaneme funkciu

(5)

V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy, že nie je možné rozprášiť viac vody, ako je uvedené v tabuľke 2, a plyn už obsahuje odparenú vodu. Výberom a výpočtami sme získali hodnotu m = 22 gr, Т gk = 65 0 С Vypočítajme skutočnú entalpiu získaného plynu, berúc do úvahy, že jeho relatívna vlhkosť je 100% a pri ochladení sa uvoľní latentná aj citeľná energia. Potom podľa dostaneme súčet dvoch entalpií. Entalpia plynu a entalpia kondenzovanej vody.

E woz \u003d Eg + Evod

Er z referenčnej literatúry zistíme 1,1 (KJ / m 3 * K)

Evodpočítame s ohľadom na tabuľku. 2. Plyn máme schladený z 65 0 C na 64 0 C, uvoľní 6,58 gramov vody. Entalpia kondenzácie je Evod = 2500 J/g alebo v našom prípade Evod \u003d 16,45 KJ / m 3

Spočítame entalpiu kondenzovanej vody a entalpiu plynu.

E woz \u003d 17,55 (J / l * K)

Ako môžeme vidieť rozprašovaním vody, podarilo sa nám zvýšiť entalpiu plynu 22,3-krát. Ak pred striekaním vody bola entalpia plynu E woz \u003d 0,7864 J / l * K. (pri teplote 130 0 C). Potom po nástreku je entalpia E woz \u003d 17,55 (J / l * K). A to znamená, že pre získanie rovnakej tepelnej energie na rovnakom štandardnom výmenníku typu KSK, VNV je možné zmenšiť plochu výmenníka 22,3-krát. Prepočítaný koeficient K (hodnota bola rovná 5319) sa rovná 16. A s týmto koeficientom výmenník tepla nadobúda celkom realizovateľné rozmery.

Ďalšou dôležitou otázkou pri vytváraní takýchto systémov je analýza procesu naprašovania, t.j. Aký je priemer kvapky potrebný na odparenie vody v plyne? Ak ide o dostatočne malú kvapku (napríklad 5 μM), potom je životnosť tejto kvapôčky v plyne až do úplného odparenia pomerne krátka. A ak má kvapka veľkosť napríklad 600 μM, tak prirodzene zostáva v plyne oveľa dlhší čas až do úplného vyparenia. Riešenie tohto fyzikálneho problému je dosť komplikované tým, že proces vyparovania prebieha s neustále sa meniacimi charakteristikami: teplota, vlhkosť, priemer kvapiek atď. Pre tento proces je riešenie uvedené v , a vzorec na výpočet celkového času vyparovania ( ) kvapky má tvar

(6)

kde: ρ dobre - hustota kvapaliny (1 kg / dm 3), r - energia vyparovania (2500 kJ / kg), λ g - tepelná vodivosť plynu (0,026 J / m 2 K), d 2 – priemer kvapky (m), Δ t je priemerný teplotný rozdiel medzi plynom a vodou (K).

Potom podľa (6) životnosť kvapky s priemerom 100 uM. (1 * 10 -4 m) je τ = 2 * 10 -3 hodiny alebo 1,8 sekundy a životnosť kvapky s priemerom 50 mikrónov. (5*10-5 m) sa rovná τ = 5*10-4 hodiny alebo 0,072 sekundy. V súlade s tým, keď poznáme životnosť kvapky, rýchlosť jej letu v priestore, rýchlosť prúdenia plynu a geometrické rozmery plynového potrubia, je ľahké vypočítať zavlažovací systém pre plynové potrubie.

Nižšie uvažujeme o implementácii návrhu systému, berúc do úvahy vzťahy získané vyššie. Predpokladá sa, že spalinový výmenník tepla musí fungovať v závislosti od vonkajšej teploty, inak sa domové potrubie zničí, keď sa v ňom vytvorí kondenzát. Je však možné vyrobiť výmenník tepla, ktorý pracuje bez ohľadu na vonkajšiu teplotu a má lepší odvod tepla z výfukových plynov aj do mínusových teplôt, pričom teplota výfukových plynov bude napríklad +10 0 С ( rosný bod týchto plynov bude 0 0 С). To je zabezpečené tým, že pri výmene tepla regulátor vypočítava rosný bod, energiu prenosu tepla a ďalšie parametre. Zvážte technologickú schému navrhovaného systému (obr. 9).

Podľa technologickej schémy sú vo výmenníku tepla inštalované: nastaviteľné klapky a-b-c-d; rekuperačné jednotky e-e-g; snímače teploty 1-2-3-4-5-6; o Sprinkler (čerpadlo H a skupina trysiek); kontrolný ovládač.

Pozrime sa na fungovanie navrhovaného systému. Nechajte výfukové plyny vychádzať z kotla. napríklad teplota 120 0 С a rosný bod 60 0 С (v diagrame označené 120/60) Snímač teploty (1) meria teplotu spalín kotla. Rosný bod vypočíta regulátor vzhľadom na stechiometriu spaľovania plynu. V ceste plynu sa objaví brána (a). Toto je núdzová brána. ktorá sa uzatvorí v prípade opravy zariadenia, poruchy, generálnej opravy, údržbárskych prác a pod. Klapka (a) je teda úplne otvorená a spaliny kotla prechádzajú priamo do odsávača dymu. Pri tejto schéme sa spätné získavanie tepla rovná nule, v skutočnosti sa obnoví schéma odvodu spalín ako pred inštaláciou rekuperačnej jednotky. V prevádzkovom stave je klapka (a) úplne uzavretá a 100 % plynov vstupuje do výmenníka tepla.

Vo výmenníku tepla vstupujú plyny do výmenníka tepla (e), kde sa ochladzujú, v žiadnom prípade však nie pod rosný bod (60 0 C). Ochladili sa napríklad na 90 0 C. Neuvoľňovala sa v nich vlhkosť. Teplota plynu je meraná snímačom teploty 2. Teplotu plynov za výmenníkom tepla je možné nastaviť posúvačom (b). Táto regulácia je potrebná na zvýšenie účinnosti výmenníka tepla. Keďže pri kondenzácii vlhkosti jej hmotnosť v plynoch klesá, v závislosti od toho, ako veľmi boli plyny ochladzované, je možné z nich odobrať až 2/11 celkovej hmotnosti plynov vo forme vody. Odkiaľ sa toto číslo vzalo. Zvážte chemický vzorec reakcie oxidácie metánu (3).

Na oxidáciu 1 m 3 metánu sú potrebné 2 m 3 kyslíka. Ale keďže kyslík vo vzduchu obsahuje iba 20%, potom vzduch na oxidáciu 1m3 metánu bude potrebovať 10m3. Po spálení tejto zmesi získame: 1m 3 oxidu uhličitého, 2 m 3 vodnej pary a 8m 3 dusíka a iných plynov. Z odpadových plynov môžeme odstrániť kondenzáciou o niečo menej ako 2/11 všetkých odpadových plynov vo forme vody. Na to je potrebné ochladiť výfukové plyny na vonkajšiu teplotu. S pridelením primeraného podielu vody. Vzduch odoberaný z ulice na spaľovanie obsahuje tiež zanedbateľnú vlhkosť.

Uvoľnená voda sa odvádza v spodnej časti výmenníka tepla. Ak teda celé zloženie plynu 11/11 dielov prechádza pozdĺž cesty rekuperačného kotla (e) - rekuperačnej jednotky (e), potom len 9/11 dielov spalín môže prechádzať cez druhú stranu výmenník tepla (e). Zvyšok - až 2/11 dielu plynu vo forme vlhkosti môže vypadnúť vo výmenníku tepla. A aby sa minimalizoval aerodynamický odpor výmenníka tepla, brána (b) môže byť mierne otvorená. Tým sa oddelia výfukové plyny. Časť prejde cez výmenník tepla (d) a časť cez bránu (b). Keď je brána (b) úplne otvorená, plyny prechádzajú bez ochladzovania a hodnoty teplotných snímačov 1 a 2 sa zhodujú.

Na dráhe plynu je inštalované zavlažovacie zariadenie s čerpadlom H a skupinou trysiek. Plyny sa zavlažujú vodou uvoľnenou pri kondenzácii. Trysky, ktoré rozprašujú vlhkosť do plynu, prudko zvyšujú jeho rosný bod, ochladzujú ho a adiabaticky stláčajú. V uvažovanom príklade teplota plynu prudko klesá na 62/62, a keďže voda rozptýlená v plyne sa úplne vyparí v plyne, rosný bod a teplota plynu sa zhodujú. Po dosiahnutí výmenníka tepla (e) sa na ňom uvoľní latentná tepelná energia. Okrem toho sa hustota prúdu plynu prudko zvyšuje a jeho rýchlosť prudko klesá. Všetky tieto zmeny výrazne menia účinnosť prenosu tepla k lepšiemu. Množstvo vody, ktorá sa má rozprášiť, určuje regulátor a závisí od teploty a prietoku plynu. Teplota plynu pred výmenníkom tepla je riadená snímačom teploty 6.

Potom plyny vstupujú do výmenníka tepla (e). Vo výmenníku tepla sa plyny ochladzujú napríklad na teplotu 35 0 C. Podľa toho bude rosný bod pre tieto plyny tiež 35 0 C. Ďalším výmenníkom tepla na ceste výfukových plynov je teplo výmenník (g). Slúži na ohrev spaľovacieho vzduchu. Teplota privádzaného vzduchu do takéhoto výmenníka môže dosiahnuť -35 0 С Táto teplota závisí od minimálnej teploty vonkajšieho vzduchu v danom regióne. Keďže časť vodnej pary je odstránená z výfukových plynov, hmotnostný tok výfukových plynov sa takmer zhoduje s hmotnostným tokom spaľovacieho vzduchu. do výmenníka tepla nechať naliať napríklad nemrznúcu zmes. Medzi výmenníky tepla je inštalovaná klapka (c). Táto brána funguje aj v diskrétnom režime. S vonkajším otepľovaním sa význam odoberania tepla vo výmenníku tepla (g) vytráca. Zastaví svoju prácu a klapka (c) sa úplne otvorí, pričom prejdú výfukové plyny a obíde rekuperáciu tepla (g).

Teplota ochladzovaných plynov je určená snímačom teploty (3). Ďalej sa tieto plyny posielajú do rekuperátora (e). Po jeho prejdení sa zohrejú na určitú teplotu úmernú ochladzovaniu plynov na druhej strane výmenníka tepla. Klapka (g) je potrebná na reguláciu prevádzky výmeny tepla vo výmenníku tepla a stupeň jej otvorenia závisí od vonkajšej teploty (zo snímača 5). Ak je teda vonku veľmi chladno, brána (d) je úplne zatvorená a plyny sa zahrievajú vo výmenníku tepla, aby sa zabránilo rosným bodom v potrubí. Ak je vonku horúco, brána (d) je otvorená, rovnako ako brána (b).

ZISTENIA:

K zvýšeniu prenosu tepla vo výmenníku tepla kvapalina / plyn dochádza v dôsledku prudkého skoku v entalpii plynu. Ale navrhované rozprašovanie vody by malo byť prísne dávkované. Dávkovanie vody do spalín navyše zohľadňuje vonkajšiu teplotu.

Získaná metóda výpočtu umožňuje vyhnúť sa kondenzácii vlhkosti v komíne a výrazne zvýšiť účinnosť kotlovej jednotky. Podobnú techniku ​​je možné aplikovať na plynové turbíny a iné kondenzačné zariadenia.

Navrhnutým spôsobom sa dizajn kotla nemení, ale iba sa finalizuje. Náklady na dokončenie sú cca 10% z ceny kotla. Doba návratnosti pri súčasných cenách plynu je cca 4 mesiace.

Tento prístup môže výrazne znížiť spotrebu kovu konštrukcie a tým aj jej náklady. Okrem toho výrazne klesá aerodynamický odpor výmenníka tepla a znižuje sa zaťaženie odsávača dymu.

LITERATÚRA:

1.Aronov I.Z. Využitie tepla zo spalín splyňovaných kotolní. - M .: "Energia", 1967. - 192 s.

2.Tadeusz Hobler. Prenos tepla a výmenníky tepla. - Leningrad.: Štátna vedecká publikácia chemickej literatúry, 1961. - 626 s.

Popis:

Brjanské vykurovacie siete spolu s projekčným inštitútom OOO VKTIstroydormash-Proekt vyvinuli, vyrobili a implementovali v dvoch kotolniach v meste Brjansk 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

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

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 prechádzajú ochladené DG dodatočne 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 je automaticky odvádzaný cez ventil s elektromechanickým pohonom a môže byť použitý 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.