Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Hostené na http://www.allbest.ru/

Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie

Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania

Permská národná výskumná polytechnická univerzita

pobočka Berezniki

Test

v disciplíne „Šetrenie zdrojov“

na tému "Využitie tepla spalín"

Prácu vykonal študent

skupiny EiU- 10z(2)

Powells Yu.S.

Prácu kontroloval učiteľ

Nechaev N.P.

Berezniki 2014

Úvod

1. Všeobecné informácie

3. Kotly na odpadové teplo

Záver

Úvod

Plyny v strojárstve sa používajú hlavne ako palivo; suroviny pre chemický priemysel: chemické prostriedky pri zváraní, plynovom chemicko-tepelnom spracovaní kovov, vytváraní inertnej alebo špeciálnej atmosféry, pri niektorých biochemických procesoch a pod.; chladiace kvapaliny; pracovné médium na vykonávanie mechanickej práce (strelné zbrane, prúdové motory a projektily, plynové turbíny, zariadenia s kombinovaným cyklom, pneumatická doprava atď.), fyzikálne médium na výboj plynu (v plynových výbojkách a iných zariadeniach).

Pozrime sa bližšie na využitie spalín.

rekuperátor tepla spalín

1. Všeobecné informácie

Spaliny -- splodiny horenia palív organického pôvodu, odpady z pracovného priestoru vykurovaných hutníckych celkov.

Výfukové plyny (sekundárne zdroje energie) - plyny vznikajúce pri spaľovaní paliva, ako aj technologických procesov, opúšťajúcich pec alebo jednotku.

O využití fyzikálneho tepla odpadovými plynmi rozhoduje ich množstvo, zloženie, tepelná kapacita a teplota. Najvyššia teplota spalín kyslíkových konvertorov (1600-1800 °С), najnižšia teplota spalín ohrievačov vzduchu vysokých pecí (250-400 °С). Využitie tepla odpadových plynov je organizované rôznymi spôsobmi. Pri regeneratívnom alebo uzavretom chladení sa teplo výfukových plynov využíva na priame zvýšenie účinnosti technologického procesu (ohrev regenerátorov alebo rekuperátorov, vsádzky alebo produktu procesu a pod.). Ak sa v dôsledku regeneratívneho chladenia nevyužije všetko teplo spalín, použijú sa kotly na odpadové teplo. Citeľné teplo odpadových plynov sa využíva aj na výrobu elektriny v zabudovaných plynových turbínach. Spaliny vysokopecného plynu obsiahnuté vo výfukových plynoch, oxidy železa v plynoch otvorených pecí a kyslíkových konvertorov sa zachytávajú v čističkách plynov a vracajú sa do technologického procesu ako recyklovaný produkt.

2. Regenerátory a rekuperátory na ohrev vzduchu a plynu

Ako bolo uvedené vyššie, vzduch a plyn sa ohrievajú v regenerátoroch alebo rekuperátoroch pomocou tepla spalín opúšťajúcich pracovné komory pecí. Regenerátory sa používajú v otvorených peciach na tavenie ocele, v ktorých sa vzduch a plyn ohrievajú až na 1000 - 1200°. Princípom činnosti regenerátorov je striedavé ohrievanie dvoch tepelne náročných tehlových dýz (mriežok) plynmi opúšťajúcimi pracovnú komoru pece, po ktorom nasleduje prechod ohriateho plynu alebo vzduchu cez ohrievanú dýzu. Ohrev plynu alebo vzduchu v regenerátoroch je spojený s prepnutím regenerátorov na vykurovanie alebo chladenie. To si vyžaduje periodické zmeny smeru pohybu plameňa v pracovnej komore pece, čo si vyžaduje prepínanie spaľovacích zariadení; tým sa celý proces prevádzky pece stáva reverzibilným. To komplikuje konštrukciu pece a zvyšuje náklady na jej prevádzku, ale prispieva k rovnomernému rozloženiu teplôt v pracovnom priestore pece.

Princíp činnosti výmenníka tepla, ktorý je povrchovým výmenníkom tepla, je kontinuálny prenos tepla, spalín opúšťajúcich pracovnú komoru pece, ohriateho vzduchu alebo plynného paliva.

Rekuperátor sa vyznačuje plynulým pohybom plynov jedným smerom, čo značne zjednodušuje konštrukciu pecí a znižuje náklady na stavbu a prevádzku.

Na obr. 1 je znázornený bežný keramický výmenník tepla, v ktorom sú rúrky tvorené osemhrannými keramickými prvkami a priestor medzi rúrkami je pokrytý tvarovanými dlaždicami. Spaliny sa pohybujú vo vnútri potrubia a ohriaty vzduch sa pohybuje von (v priečnom smere). Hrúbka steny rúr je 13 - 16 mm a predstavuje výrazný tepelný odpor. Súčiniteľ prestupu tepla (vztiahnuté na povrch vzduchu) je 6 - 8 W / (m 2 st.). Prvky keramických rekuperátorov sú vyrobené zo šamotu alebo z inej tepelne vodivejšej žiaruvzdornej hmoty s následným vypaľovaním. Výhodami keramických rekuperátorov je ich vysoká požiarna odolnosť a dobrá tepelná stabilita - materiál sa neznehodnocuje pri prechode spalín s veľmi vysokou teplotou cez rekuperátor.

Ryža. 1. Rúrkový keramický výmenník tepla.

1 - ohriaty vzduch; 2 - spaliny; 3 - studený vzduch; 4 - keramické rúry; 5 - priečky.

Medzi nevýhody keramických rekuperátorov patrí ich nízka hustota, vysoká tepelná kapacita, zlý prenos tepla zo spalín do vzduchu a rozpad spojov prvkov pri otrasoch a deformáciách. Tieto nedostatky výrazne obmedzujú rozšírenie keramických rekuperátorov a používajú sa iba v nepretržite pracujúcich peciach inštalovaných v dielňach, kde nie sú žiadne bicie mechanizmy (napríklad parné buchary).

Najpoužívanejšie sú kovové rekuperátory, ktoré majú najpriaznivejšie vyhliadky rozvoja. Ekonomickú realizovateľnosť inštalácie takýchto rekuperátorov potvrdzuje rýchla návratnosť stavebných nákladov (0,25 - 0,35 roka).

Kovové rekuperátory sa vyznačujú efektívnym prenosom tepla, nízkou tepelnou kapacitou a následne rýchlou pripravenosťou na bežnú prevádzku a vysokou hustotou. Prvky kovových výmenníkov tepla sú vyrobené z rôznych kovov v závislosti od prevádzkovej teploty materiálu a zloženia spalín prechádzajúcich výmenníkom tepla. Jednoduché železné kovy - uhlíková oceľ a sivá liatina - začínajú intenzívne oxidovať pri nízkych teplotách (500 ° C), a preto sa na výrobu rekuperátorov používa žiaruvzdorná liatina a oceľ, ktoré zahŕňajú nikel, chróm, kremík, hliník ako legujúce prísady, titán a pod., ktoré zvyšujú odolnosť kovu proti tvorbe vodného kameňa.

Konštrukčné riešenie nízkoteplotného rekuperátora s ohrevom vzduchu do 300 - 400 ?С je pomerne jednoduché. Vytvorenie vysokoteplotného rekuperátora na ohrev vzduchu a plynného paliva až na 700 - 900 °C je závažným technickým problémom, ktorý nie je doposiaľ úplne vyriešený. Jeho komplexnosť spočíva v zabezpečení spoľahlivej prevádzky rekuperátorov pri dlhodobej prevádzke pri využívaní spalín s vysokou teplotou, prenášajúcich suspendované pevné častice popola, čierneho uhlíka, vsádzky a pod., ktoré spôsobujú abrazívne opotrebovanie. Keď tieto častice vypadnú z prúdu, vykurovací povrch výmenníka tepla na strane plynu sa kontaminuje. Prašným vzduchom dochádza k znečisteniu vykurovacej plochy aj zo strany vzduchu. Samostatné rúrky zväzkov rúrok rekuperátorov, zapustené do rúrok, pracujú pozdĺž prúdu plynu v rôznych teplotných podmienkach, zohrievajú sa a rozťahujú sa rôznymi spôsobmi.

Tento rozdiel v dilatácii rúr vyžaduje rôzne kompenzácie, ktoré je ťažké dosiahnuť. Na obr. 2 je vydarený návrh rúrkového výmenníka tepla, ktorého výhrevnú plochu tvoria voľne visiace slučky privarené do kolektorov (skriniek). Výmenník tepla pozostáva z dvoch sekcií, ktorými vzduch prechádza v sérii smerom k spalinám pohybujúcim sa cez zväzky rúrok. Slučkový výmenník tepla má dobrú kompenzáciu tepelnej rozťažnosti, čo je veľmi dôležitá podmienka spoľahlivej prevádzky.

Ryža. 2. Rúrkový výmenník tepla v tvare slučky na inštaláciu na prasa (možno ho inštalovať aj na strechu pece).

Na obr. 3 schematický diagram vysokoteplotného sálavého štrbinového výmenníka tepla, pozostávajúceho z dvoch oceľových valcov tvoriacich sústrednú medzeru, cez ktorú je vysokou rýchlosťou poháňaný ohriaty vzduch. Vo vnútri valca sa pohybujú žeravé spaliny, ktoré vyžarujú na povrch vnútorného valca. Rúrkový výmenník tepla je v prevádzke spoľahlivejší ako štrbinový. Výhody sálavých rekuperátorov sú: nižšia spotreba žiaruvzdornej ocele v dôsledku intenzívnej sálavej výmeny tepla pri vysokých teplotách plynu (800 - 1200 °C) a nižšia citlivosť vykurovacej plochy na znečistenie. Konvekčný výmenník tepla musí byť inštalovaný za sálavým výmenníkom tepla, pretože teplota plynov za sálavým výmenníkom tepla je stále veľmi vysoká.

Ryža. 3. Schémy sálavých oceľových rekuperátorov.

a - prstencový (štrbinový); b - rúrkové s jednoradovým sitom.

Na obr. 4 je znázornený výmenník tepla s dvojitými cirkulačnými rúrkami. Studený vzduch najskôr prechádza vnútornými rúrkami a potom sa cez koncentrický priestor rúrok dostáva do kolektora horúceho vzduchu. Vnútorné rúry zohrávajú úlohu nepriameho vykurovacieho povrchu.

Rúrkové výmenníky tepla sa vyznačujú vysokou hustotou a preto je možné ich použiť aj na ohrev plynných palív. Súčiniteľ prestupu tepla môže dosiahnuť 25 - 40 W / (m 2 st.). Doskové výmenníky tepla sú náročnejšie na výrobu, sú menej husté a odolné a používajú sa len zriedka. Výmenníky tepla inštalované oddelene od pece zaberajú v dielni ďalší priestor, v mnohých prípadoch to bráni ich použitiu, často je však možné výmenníky tepla úspešne umiestniť na pec alebo pod pec.

Ryža. 4. Oceľový rúrkový výmenník tepla s dvojitým obehom.

3. Kotly na odpadové teplo

Teplo spalín opúšťajúcich pece sa okrem ohrevu vzduchu a plynného paliva môže využiť v kotloch na odpadové teplo na výrobu pary. Zatiaľ čo ohriaty plyn a vzduch sa používajú v samotnej jednotke pece, para sa posiela k externým spotrebiteľom (pre výrobné a energetické potreby).

Vo všetkých prípadoch sa treba snažiť o čo najväčšiu rekuperáciu tepla, t.j. jeho návrat do pracovného priestoru pece vo forme tepla zo zahriatych zložiek spaľovania (plynné palivo a vzduch). Zvýšenie rekuperácie tepla totiž vedie k zníženiu spotreby paliva a k zintenzívneniu a skvalitneniu technologického procesu. Prítomnosť rekuperátorov alebo regenerátorov však nie vždy vylučuje možnosť inštalácie kotlov na odpadové teplo. Kotly na odpadové teplo našli uplatnenie predovšetkým vo veľkých peciach s relatívne vysokou teplotou spalín: v otvorených peciach na tavenie ocele, v dozvukových peciach na tavenie medi, v rotačných peciach na praženie cementového slinku, suchou metódou. pri výrobe cementu a pod.

Ryža. 5. Plynový rúrkový kotol na odpadové teplo TKZ typ KU-40.

1 - prehrievač; 2 - povrch potrubia; 3 - odsávač dymu.

Teplo spalín z regenerátorov otvorených pecí s teplotou 500 - 650 °C sa využíva v plynových rúrových kotloch na odpadové teplo s prirodzenou cirkuláciou pracovnej tekutiny. Výhrevnú plochu plynových kotlov tvoria požiarne rúry, vnútri ktorých prechádzajú spaliny rýchlosťou približne 20 m/s. Teplo z plynov na vykurovaciu plochu sa prenáša konvekciou, a preto zvýšenie rýchlosti zvyšuje prenos tepla. Plynové kotly sa ľahko obsluhujú, pri inštalácii nevyžadujú obloženie a rámy a majú vysokú hustotu plynu.

Na obr. 5 je znázornený plynový rúrový kotol závodu Taganrog s priemernou produktivitou D cf = 5,2 t/h s predpokladom prechodu spalín do 40 000 m 3 /h. Tlak pary generovaný kotlom je 0,8 MN/m 2 ; teplota 250 °C. Teplota plynov pred kotlom je 600 °C, za kotlom 200 - 250 °C.

Pri kotloch s núteným obehom je vykurovacia plocha tvorená špirálami, ktorých umiestnenie nie je obmedzené podmienkami prirodzeného obehu, a preto sú takéto kotly kompaktné. Kotlové plochy sú vyrobené z rúrok malého priemeru, napr. d = 32×3 mm, čo odľahčuje hmotnosť kotla. Pri viacnásobnej cirkulácii, keď je cirkulačný pomer 5 - 18, je rýchlosť vody v rúrach významná, najmenej 1 m / s, v dôsledku čoho sa zrážanie rozpustených solí z vody vo špirálach znižuje a kryštalická vodný kameň sa zmyje. Kotly však musia byť napájané vodou chemicky čistenou katiónovými filtrami a inými metódami úpravy vody, ktoré spĺňajú normy napájacej vody pre bežné parné kotly.

Ryža. 6. Schéma kotla na odpadové teplo s viacnásobným núteným obehom.

1 - plocha ekonomizéra; 2 - odparovacia plocha; 3 - prehrievač; 4 - bubnový zberač; 5 - obehové čerpadlo; 6 - lapač kalu; 7 - odsávač dymu.

Na obr. 6 je znázornené usporiadanie vykurovacích plôch špirály vo zvislých komínoch. Pohyb zmesi pary a vody zabezpečuje obehové čerpadlo. Konštrukcie kotlov tohto typu boli vyvinuté spoločnosťami Tsentroenergochermet a Gipromez a vyrábajú sa pre prietoky spalín do 50 - 125 tisíc m 3 / h s priemernou produkciou pary od 5 do 18 t / h.

Cena pary je 0,4 - 0,5 RUR/t namiesto 1,2 - 2 RUR/t pre paru odoberanú z parných turbín kogeneračných jednotiek a 2 - 3 RUR/t pre paru z priemyselných kotlov. Náklady na paru tvoria náklady na energiu na pohon odsávačov dymu, náklady na prípravu vody, odpisy, opravy a údržbu. Rýchlosť plynov v kotle je od 5 do 10 m/s, čo zabezpečuje dobrý prenos tepla. Aerodynamický odpor dráhy plynov je 0,5 - 1,5 kN / m 2, preto musí mať agregát umelý ťah z odsávača dymu. Zvýšenie ťahu, ktoré sprevádza inštaláciu kotlov na odpadové teplo, spravidla zlepšuje prevádzku pecí s otvoreným ohniskom. Takéto kotly sa rozšírili v továrňach, ale ich dobrá prevádzka si vyžaduje ochranu vykurovacích plôch pred zanášaním prachom a čiastočkami trosky a systematické čistenie vykurovacích plôch pred zanášaním prefukovaním prehriatou parou, umývaním vodou (pri zastavení kotla ), vibráciami atď.

Ryža. 7. Prierez kotlom na odpadové teplo KU-80. 1 - odparovacia plocha; 2 - prehrievač; 3 - bubon; 4 - obehové čerpadlo.

Na využitie tepla spalín z meď-taviacich dozvukových pecí sú inštalované vodotrubné kotly s prirodzenou cirkuláciou (obr. 7). Spaliny majú v tomto prípade veľmi vysokú teplotu (1100 - 1250 °C) a sú znečistené prachom v množstve až 100 - 200 g/m 3 a časť prachu má vysoké abrazívne (abrazívne) vlastnosti, ostatná časť je v zmäkčenom stave a môže troskovať vykurovaciu plochu kotla. Práve vysoká prašnosť plynov si vyžaduje nateraz upustiť od rekuperácie tepla v týchto peciach a obmedziť používanie spalín v kotloch na odpadové teplo.

Prenos tepla z plynov na sitové odparovacie plochy prebieha veľmi intenzívne, čo zabezpečuje intenzívne odparovanie častíc trosky, ochladzovanie, granulovanie a padanie do troskového lievika, čím sa eliminuje troskovanie konvekčnej vykurovacej plochy kotla. Inštalácia takýchto kotlov na použitie plynov s relatívne nízkou teplotou (500 - 700 ° C) je nepraktická z dôvodu slabého prenosu tepla sálaním.

V prípade vybavenia vysokoteplotných pecí kovovými rekuperátormi je vhodné inštalovať kotly na odpadové teplo priamo za pracovné komory pecí. V tomto prípade teplota spalín v kotli klesne na 1000 - 1100 °C. Pri tejto teplote už môžu smerovať do žiaruvzdornej časti výmenníka tepla. Ak plyny nesú veľa prachu, potom je kotol na odpadové teplo usporiadaný vo forme sitového granulačného kotla na trosku, ktorý zabezpečuje oddelenie unášania od plynov a uľahčuje prácu výmenníka tepla.

Záver

S rastúcimi nákladmi na ťažbu paliva a výrobu energie sa zvyšuje potreba ich úplnejšieho využitia pri premene na horľavé plyny, teplo z ohriateho vzduchu a vody. Aj keď je využívanie druhotných energetických zdrojov často spojené s dodatočnými kapitálovými investíciami a zvyšovaním počtu obsluhujúceho personálu, skúsenosti vyspelých podnikov potvrdzujú, že využívanie druhotných energetických zdrojov je ekonomicky veľmi výhodné.

Zoznam použitej literatúry

1. Rosengart Yu.I. Sekundárne energetické zdroje metalurgie železa a ich využitie. - K .: "Vyššia škola", 2008. - 328 s.

2. Shchukin A. A. Priemyselné pece a plynové zariadenia tovární. Učebnica pre stredné školy. Ed. 2., revidované. M., "Energia", 1973. 224 s. od chorého.

3. Kharaz D. I. Spôsoby využitia druhotných energetických zdrojov v chemickej výrobe / D. I. Kharaz, B. I. Psakhis. - M.: Chémia, 1984. - 224 s.

Hostené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Popis procesu prípravy tuhého paliva na komorové spaľovanie. Vytvorenie technologickej schémy výroby energie a tepla. Vykonávanie výpočtov materiálovej a tepelnej bilancie kotla. Metódy čistenia spalín od oxidov síry a dusíka.

semestrálna práca, pridaná 16.04.2014


Dizajn rekuperátora. Výpočet odporu na spôsobe pohybu vzduchu, celkové straty. Výber ventilátora. Výpočet tlakových strát v ceste spalín. Hog dizajn. Stanovenie množstva spalín. Výpočet komína.

ročníková práca, pridaná 17.07.2010


Teoretické základy absorpcie. Roztoky plynov v kvapalinách. Prehľad a charakteristika absorpčných metód čistenia odpadových plynov od kyslých nečistôt, posúdenie ich výhod a nevýhod. Technologický výpočet zariadení na čistenie plynu.

semestrálna práca, pridaná 4.2.2015


Výpočet zariadenia na spätné získavanie odpadového tepla zo slinkovej pece cementárne. Pračky na komplexnú úpravu výfukových plynov. Parametre výmenníkov tepla prvého a druhého stupňa. Stanovenie ekonomických parametrov navrhovaného systému.

semestrálna práca, pridaná 15.06.2011


Charakteristika spalín. Vývoj regulačnej slučky. Analyzátor plynov: účel a rozsah, prevádzkové podmienky, funkčnosť. Elektropneumatický menič série 8007. Pneumaticky ovládaný regulačný ventil.

semestrálna práca, pridaná 22.07.2011


Druhy a zloženie plynov vznikajúcich pri rozklade ropných uhľovodíkov v procesoch ich spracovania. Využitie zariadení na separáciu nasýtených a nenasýtených plynov a mobilných benzínových staníc. Priemyselné využitie spracovateľských plynov.

abstrakt, pridaný 2.11.2014


Systém riadenia kvality hlinikárne v Novokuznecku. Tvorba plynov pri elektrolytickej výrobe hliníka. Vlastnosti technológie suchého čistenia výfukových plynov, typy reaktorov, zariadenia na zachytávanie fluórovaného oxidu hlinitého.

správa z praxe, doplnené 19.07.2015


Vykonanie výpočtu spaľovania paliva na určenie množstva vzduchu potrebného na spaľovanie. Percentuálne zloženie produktov spaľovania. Určenie veľkosti pracovného priestoru pece. Výber žiaruvzdornej výmurovky a spôsobu likvidácie spalín.

semestrálna práca, pridaná 03.05.2009


Popis technologickej schémy zariadenia na využitie tepla spalín technologickej pece. Výpočet spaľovacieho procesu, zloženia paliva a priemerných špecifických tepelných kapacít plynov. Výpočet tepelnej bilancie pece a jej účinnosti. Zariadenie kotla na odpadové teplo.

semestrálna práca, pridaná 10.7.2010


Výpočet spaľovania zmesi koksárenskej pece a zemných plynov podľa daných zložení. Teplo spaľovania paliva. Proces ohrevu kovu v peciach, rozmery pracovného priestoru. Koeficient žiarenia z produktov spaľovania na kov, berúc do úvahy teplo odrazené od muriva.

Majitelia patentu RU 2436011:

Vynález sa týka tepelnej energetiky a je použiteľný v akomkoľvek podniku prevádzkujúcom kotly na uhľovodíkové palivá. Cieľom vynálezu je zvýšiť účinnosť využitia nízkokvalitného kondenzačného tepla vodnej pary obsiahnutej v spalinách. Zariadenie na spätné získavanie tepla spalín obsahuje povrchový doskový výmenník tepla plyn-plyn, v ktorom sa ochladzujú počiatočné spaliny, protiprúdne ohrievajú vysušené spaliny. Ochladené vlhké spaliny sú privádzané do povrchového doskového výmenníka tepla plyn-vzduch, kde dochádza ku kondenzácii vodnej pary obsiahnutej v spalinách, čím sa ohrieva vzduch. Ohriaty vzduch sa používa na vykurovanie priestorov a pokrytie potrieb procesu spaľovania plynu v kotle. Kondenzát po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát vo vykurovacej sieti alebo obehu parnej turbíny. Vysušené spaliny sú privádzané prídavným odsávačom dymu do vyššie opísaného ohrievača, kde sa ohrievajú, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii vodnej pary v plynových potrubiach a komíne, a odvádzajú sa do komína. 2 n.p. f-ly, 1 chorý.

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

Známa je kotolňa obsahujúca kontaktný ohrievač vody pripojený na vstupe do výstupného dymovodu kotla a na výstupe cez výstupný kanál vybavený odsávačom dymu do komína a ohrievač vzduchu s vykurovacími a vzduchovými cestami ( ZSSR autorské osvedčenie č. 1086296, F22B 1/18 zo dňa 15.04.1984).

Inštalácia funguje nasledovne. Hlavná časť plynov z kotla vstupuje do výfukového potrubia a zvyšok plynov vstupuje do vykurovacej dráhy. Z výfukového potrubia sú plyny smerované do kontaktného ohrievača vody, kde kondenzuje vodná para obsiahnutá v spalinách. Potom plyny prechádzajú cez zachytávač kvapiek a vstupujú do výstupného kanála plynu. Vonkajší vzduch vstupuje do ohrievača vzduchu, kde sa ohrieva plynmi prúdiacimi cez vykurovaciu dráhu a smeruje do výstupného kanála plynu, kde sa zmiešava s ochladenými plynmi a znižuje obsah vlhkosti v nich.

Nevýhody. Neprijateľná kvalita ohriatej vody pre jej použitie vo vykurovacom systéme. Použitie ohriateho vzduchu len na prívod do komína, aby sa zabránilo kondenzácii vodnej pary. Nízky stupeň spätného získavania tepla výfukových plynov, keďže hlavnou úlohou bolo vysušovanie spalín a zníženie teploty rosného bodu.

Ohrievače typu KSK (Kudinov A.A. Úspora energie v zariadeniach na výrobu tepla. - Ulyanovsk: UlGTU, 2000. - 139, s. 33) sú známe komerčne vyrábané v kotolni Kostroma, pozostávajú z povrchového výmenníka tepla plyn-voda, tepla výmenná plocha z rebrovaných bimetalových rúrok, 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 sa vodná para obsiahnutá v spalinách kondenzuje na rebrovaných rúrkach a ohrieva v nich prúdiacu vodu. 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.

Nevýhody. 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.

Známe zariadenie na využitie tepla spalín (RF patent č. 2193727, F22B 1/18, F24H 1/10 zo dňa 20.04.2001), obsahujúce rozprašovač inštalovaný v dymovode s distribučnými dýzami, tepelný výmenník využitia a medziľahlý výmenník tepla nosiča tepla, ktorého vyhrievaná dráha je pripojená na vstupe do zberača vlhkosti. Irigátor je umiestnený pred uvedenými výmenníkmi tepla, inštalovanými jeden proti druhému v rovnakej vzdialenosti od irigátora, ktorého dýzy sú nasmerované v smere opačnom k ​​výmenníkom tepla. Zariadenie je navyše vybavené výmenníkom tepla inštalovaným v plynovode a umiestneným nad postrekovačom na dohrievanie závlahovej vody, ktorého ohrievaná dráha je na vstupe pripojená k medziľahlému výmenníku tepla a na výstupe - k postrekovač. Všetky výmenníky tepla sú povrchové, rúrkové. Rúry môžu byť rebrované, aby sa zväčšila vykurovacia plocha.

Je známy spôsob prevádzky tohto zariadenia (RF patent č. 2193728, F22B 1/18, F24H 1/10 zo dňa 20.4.2001), podľa ktorého sa spaliny prechádzajúce dymovodom ochladzujú pod rosný bod a odstránené z inštalácie. V inštalácii sa voda ohrieva v odpadovom výmenníku tepla a odvádza sa k spotrebiteľovi. Vonkajší povrch úžitkového výmenníka tepla je zavlažovaný medzinosičom tepla - vodou z postrekovača s rozvádzacími dýzami smerujúcimi k prúdu plynu. V tomto prípade sa medzinosič tepla predhrieva vo výmenníku tepla inštalovanom v plynovom potrubí oproti výmenníku odpadového tepla a v rovnakej vzdialenosti od rozstrekovača ako výmenník odpadového tepla. Potom sa medziľahlý nosič tepla privedie do výmenníka tepla inštalovaného v plynovom potrubí a umiestneného nad postrekovačom na dodatočné ohrievanie závlahovej vody, ohrieva sa na požadovanú teplotu a posiela sa do postrekovača.

V inštalácii od seba prúdia dva nezávislé oblúky vody: čistá, ohrievaná cez teplovýmennú plochu a zavlažovacia, ohrievaná v dôsledku priameho kontaktu s výfukovými plynmi. Prúd čistej vody preteká vnútri rúr a je oddelený stenami od prúdu kontaminovanej závlahovej vody. Zväzok rúrok plní funkciu dýzy určenej na vytvorenie vyvinutej kontaktnej plochy pre zavlažovanie vody a výfukových plynov. Vonkajší povrch dýzy je umývaný plynmi a sprejovou vodou, čo zintenzívňuje prenos tepla v zariadení. Teplo vystupujúcich plynov sa prenáša do vody prúdiacej vo vnútri rúrok aktívnej trysky dvoma spôsobmi: 1) priamym prenosom tepla plynov a závlahovej vody; 2) v dôsledku kondenzácie vodnej pary obsiahnutej v plynoch na povrchu dýzy.

Nevýhody. Konečná teplota ohriatej vody na výstupe z dýzy je obmedzená teplotou mokrých plynov. Pri spaľovaní zemného plynu s prebytkom vzduchu 1,0-1,5 je teplota vlhkého teplomera spalín 55-65°C. Táto teplota nestačí na použitie tejto vody vo vykurovacom systéme.

Spaliny opúšťajú aparatúru s relatívnou vlhkosťou 95-100%, čo nevylučuje možnosť kondenzácie vodnej pary z plynov v ceste výstupu plynu za ňou.

Nárokovanému vynálezu je z hľadiska použitia, technickej podstaty a dosiahnutého technického výsledku najbližší výmenník tepla (RF patent č. 2323384, F22B 1/18 z 30.8.2006), obsahujúci kontaktný výmenník tepla, zachytávač kvapiek, výmenník tepla plyn-plyn zapojený podľa súprúdovej schémy, plynovody, potrubia, čerpadlo, snímače teploty, regulačné ventily. 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.

Ako funguje výmenník 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 fúkaného 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.

Nevýhody tohto prototypu sú.

Potreba riadiaceho systému z dôvodu využitia rekuperovaného tepla na dodávku teplej vody z dôvodu kolísavosti 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.

Úlohou bolo zjednodušiť technológiu spätného získavania tepla a zvýšiť efektivitu využitia nízkostupňového kondenzačného tepla vodnej pary obsiahnutej v spalinách.

Tento problém sa rieši nasledujúcim spôsobom.

Navrhuje sa zariadenie na spätné získavanie tepla spalín obsahujúce výmenník tepla plyn-plyn, kondenzátor, inerciálny odstraňovač kvapiek, plynové kanály, vzduchové kanály, ventilátory a potrubie, vyznačujúce sa tým, že povrchový doskový výmenník plyn-plyn je vyrobený podľa k protiprúdovej schéme je inštalovaný povrchový doskový výmenník tepla plyn-vzduch ako kondenzátor, v prídavnom odsávači dymu je inštalovaný v plynovode za studena vysušených spalín;

Navrhnutý je aj spôsob prevádzky zariadenia na spätné získavanie tepla spalín, podľa ktorého sa spaliny ochladzujú vo výmenníku tepla plyn-plyn, ohrievanie vysušených spalín, kondenzácia vodnej pary obsiahnutej v spalinách v kondenzátore, ohrievanie časť dúchacieho vzduchu, vyznačujúca sa tým, že vo výmenníku tepla plyn-plyn sa vysušené spaliny ohrievajú ochladzovaním počiatočných spalín podľa schémy protiprúdu bez regulácie prúdenia plynu, vodná para kondenzuje v povrchovej platni plyn-vzduch výmenník tepla-kondenzátor, ohrev vzduchu a ohriateho vzduchu sa používa na ohrev a pokrytie potrieb spaľovacieho procesu a kondenzát po dodatočnom spracovaní slúži na doplnenie strát v tepelnej sieti alebo obehu parnej turbíny, v plyne potrubie chladne vysušených spalín, aerodynamický odpor plynovej cesty je kompenzovaný prídavným odsávačom dymu, pred ktorým sa premiešava časť zohriatych vysušených spalín s vylúčením zvyškovej kondenzácie x vodnej pary odvádzanej prúdením z kondenzátora, je teplota ohrievaného vzduchu riadená zmenou počtu otáčok odsávača dymu v závislosti od vonkajšej teploty.

Počiatočné spaliny sa ochladzujú v povrchovom doskovom výmenníku tepla plyn-plyn, pričom sa ohrievajú vysušené spaliny.

Rozdiel je v použití plošného doskového výmenníka tepla bez akýchkoľvek zariadení na reguláciu prietoku plynu, kde sa vykurovacie médium (celý objem vlhkých spalín) a ohrievané médium (celý objem vysušených spalín) pohybujú protiprúdne. To má za následok hlbšie ochladenie mokrých spalín na teplotu blízku rosnému bodu vodnej pary.

Ďalej vodná para obsiahnutá v spalinách kondenzuje v povrchovom doskovom výmenníku tepla-kondenzátore plyn-vzduch, čím sa ohrieva vzduch. Ohriaty vzduch sa používa na vykurovanie priestorov a pokrytie potrieb spaľovacieho procesu. Kondenzát po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát vo vykurovacej sieti alebo obehu parnej turbíny.

Rozdiel navrhovaného spôsobu je v tom, že ohrievaným médiom je studený vzduch privádzaný ventilátormi z okolia. Vzduch sa ohrieva o 30-50°C, napríklad od -15 do 33°C. Použitie vzduchu s negatívnou teplotou ako chladiaceho média môže výrazne zvýšiť teplotný rozdiel v kondenzátore pri použití protiprúdu. Vzduch ohriaty na 28-33°C je vhodný na vykurovanie a prívod do kotla pre zabezpečenie spaľovacieho procesu zemného plynu. Tepelný výpočet schémy ukazuje, že prietok ohriateho vzduchu je 6-7 krát vyšší ako prietok počiatočných spalín, čo umožňuje plne pokryť potrebu kotla, vykurovať dielňu a iné priestory podniku. , a tiež privádzať časť vzduchu do komína na zníženie teploty rosného bodu alebo k externému spotrebiču .

Aerodynamický odpor cesty plynov v studenom suchom dymovode je kompenzovaný prídavným odsávačom dymu. Aby sa zabránilo kondenzácii zvyškovej vodnej pary odvádzanej prúdom z kondenzátora, časť ohriatych vysušených spalín (až 10 %) sa zmiešava pred prídavným odsávačom dymu. Teplota ohriateho vzduchu sa riadi zmenou prietoku sušených spalín, nastavením počtu otáčok odsávača dymu v závislosti od teploty vonkajšieho vzduchu.

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.

Na výkrese znázornené zariadenie na spätné získavanie tepla spalín obsahuje plynové potrubie 1 spojené s výmenníkom 2 tepla, ktorý je cez plynové potrubie 3 prepojený s kondenzátorom 4. Kondenzátor 4 má inerciálny odstraňovač kvapiek 5 a je spojený s kondenzátom. výtlačné potrubie 6. Ventilátor 7 je prepojený potrubím studeného vzduchu 8 s kondenzátorom 4. Kondenzátor 4 je spojený vzduchovým potrubím 9 so spotrebičom tepla. Suchý dymový kanál 10 je pripojený k výmenníku 2 tepla cez odsávač 11 dymu. Suchý ohrievaný kanál 12 spalín je pripojený k výmenníku 2 tepla a smerovaný do komína. Plynové potrubie 12 je spojené s plynovým potrubím 10 prídavným plynovým potrubím 13, ktoré obsahuje klapku 14.

Výmenník tepla 2 a kondenzátor 4 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. Blok 7 je tvorený niekoľkými ventilátormi na zmenu prúdenia ohriateho vzduchu. Kondenzátor 4 na výstupe vysušených spalín má zotrvačný eliminátor kvapiek 5 vo forme vertikálnych žalúzií, za ktorými je zapustený plynový kanál 10. Na plynovode 13 je inštalovaná klapka 14 pre prvotné nastavenie teplotná rezerva, ktorá zabraňuje kondenzácii zvyškovej vodnej pary v odsávači dymu 11.

Spôsob činnosti zariadenia na spätné získavanie tepla spalín.

Vlhké spaliny cez dymovod 1 vstupujú do výmenníka tepla 2, kde sa ich teplota zníži na teplotu blízku rosnému bodu. Ochladené spaliny vstupujú dymovodom 3 do kondenzátora 4, kde kondenzuje vodná para v nich obsiahnutá. Kondenzát je odvádzaný potrubím 6 a po dodatočnom spracovaní sa používa na doplnenie strát vo vykurovacej sieti alebo obehu parnej turbíny. Kondenzačné teplo sa využíva na ohrev studeného vzduchu, ktorý je privádzaný ventilátormi 7 z okolia. Ohriaty vzduch 9 sa posiela do výrobnej miestnosti kotolne na jeho vetranie a vykurovanie. Z tejto miestnosti je privádzaný vzduch do kotla na zabezpečenie spaľovacieho procesu. Vysušené spaliny 10 prechádzajú cez inerciálny odstraňovač kvapôčok 5, sú privádzané odsávačom 11 dymu do výmenníka 2 tepla, kde sa ohrievajú a odvádzajú do komína 12. Ohrev vysušených spalín je nevyhnutný, aby sa zabránilo kondenzácii zvyškovej vodnej pary v plynových potrubiach a komíne. Aby sa zabránilo kvapôčkam vlhkosti v odsávači 11 dymu, odvádzaných prúdom vysušených spalín z kondenzátora, časť ohriatych suchých spalín (až jedna desatina) z dymovodu 12 sa privádza do dymovodu 13. , kde sa odvádzaná vlhkosť odparuje.

Teplota ohriateho vzduchu je riadená zmenou prietoku vysušených spalín zmenou počtu otáčok odťahového ventilátora 11 v závislosti od vonkajšej teploty vzduchu. S poklesom prietoku mokrých spalín klesá aerodynamický odpor plynovej cesty zariadenia, čo je kompenzované znížením počtu otáčok odsávača dymu 11. Odťahový ventilátor 11 zabezpečuje tlakový rozdiel medzi spalín a vzduchu v kondenzátore, aby sa zabránilo vnikaniu spalín do ohriateho vzduchu.

Z overovacieho výpočtu vyplýva, že pre kotol na zemný plyn s výkonom 6 MW, s prietokom mokrých spalín 1 m 3 / s s teplotou 130 ° C sa vzduch ohrieva od -15 do 30 ° C. , s jeho prietokom 7 m 3 / s. Prietok kondenzátu je 0,13 kg/s, teplota vysušených spalín na výstupe ohrievača je 86°C. Tepelný výkon takéhoto zariadenia je 400 kW. Celková teplovýmenná plocha je 310 m 2 . Teplota rosného bodu vodnej pary v spalinách klesá z 55 na 10°C. Účinnosť kotla sa zvyšuje o 1% len vďaka ohrevu studeného vzduchu v množstve 0,9 m 3 /s potrebnom na spaľovanie zemného plynu. Na ohrev tohto vzduchu sa zároveň spotrebuje 51 kW výkonu zariadenia a zvyšok tepla sa použije na ohrev vzdušných priestorov. Výsledky výpočtov prevádzky takéhoto zariadenia pri rôznych vonkajších teplotách sú uvedené v tabuľke 1.

V tabuľke 2 sú uvedené výsledky výpočtu verzií zariadení pre iné prietoky vysušených spalín, pri teplote vonkajšieho vzduchu -15°C.

1. Zariadenie na spätné získavanie tepla spalín obsahujúce výmenník tepla plyn-plyn, kondenzátor, inerciálny odstraňovač kvapiek, plynové kanály, vzduchové kanály, ventilátory a potrubie, vyznačujúce sa tým, že povrchový doskový výmenník tepla plyn-plyn je vyrobený podľa protiprúdová schéma je inštalovaný povrchový plyn-vzduch ako kondenzačný doskový výmenník tepla, prídavný odsávač dymu je inštalovaný v studenom suchom dymovode, pred prídavný odsávač dymu je vložený plynový kanál na zmiešavanie časti vykurovaného vysušené spaliny.

2. Spôsob činnosti zariadenia na spätné získavanie tepla spalín, podľa ktorého sa spaliny ochladzujú vo výmenníku tepla plyn-plyn, ohrev vysušených spalín, kondenzácia vodnej pary obsiahnutej v spalinách v kondenzátore, vykurovanie časť dúchacieho vzduchu, vyznačujúca sa tým, že vo výmenníku tepla plyn-plyn sa vysušené spaliny ohrievajú ochladzovaním počiatočných spalín podľa schémy protiprúdu bez regulácie prúdenia plynu, vodná para kondenzuje v povrchovej platni plyn-vzduch výmenník tepla-kondenzátor, ohrev vzduchu a ohriateho vzduchu sa používa na ohrev a pokrytie potrieb spaľovacieho procesu a kondenzát po dodatočnom spracovaní slúži na doplnenie strát v tepelnej sieti alebo obehu parnej turbíny, v plyne vedenie studených vysušených spalín, aerodynamický odpor plynovej cesty je kompenzovaný prídavným odsávačom dymu, pred ktorým sa primiešava časť zohriatych vysušených spalín, čím sa eliminuje kondenzácia zvyškov vodnej pary Ak je odvádzaný prúdom z kondenzátora, regulácia teploty ohriateho vzduchu sa vykonáva zmenou počtu otáčok odsávača dymu v závislosti od vonkajšej teploty.

Podobné patenty:

Výmenník tepla výfukových plynov Oblasť techniky Vynález sa týka výmenníka tepla výfukových plynov, najmä chladiča výfukových plynov, na recirkuláciu výfukových plynov v motorových vozidlách podľa úvodnej časti odseku 1 nárokov.

Parný generátor Oblasť techniky Vynález sa týka generátora pary, v ktorom je v spalinovom kanáli prúdiacom spaliny približne v horizontálnom smere umiestnená výparná priamoprúdová výhrevná plocha, ktorá obsahuje množstvo paralelne zapojených rúrok parného generátora na prúdenie pary. kvapalina s množstvom výstupných kolektorov pripojených za niektoré z rúrok parného generátora na strane kvapaliny.

Vynález sa týka tepelnej energetiky a je použiteľný v kotloch na odpadové teplo kogeneračných elektrární a je určený na odvádzanie spalín zo zariadenia s plynovou turbínou používanou v systémoch zásobovania teplom na vykurovanie obytných budov, priemyselných objektov ako aj ostatné domáce a technické potreby.

Vynález sa týka priamoprúdového parného generátora, v ktorom je v spalinovom kanáli prúdiacom so spalinami približne v horizontálnom smere umiestnená výparná priamoprúdová výhrevná plocha, ktorá obsahuje viacero paralelne zapojených rúrok parného generátora. prúdenie tekutiny.

Prietokový parný generátor Oblasť techniky Vynález sa týka prietokového parogenerátora, v ktorom je v prietokovom plynovode pre spaliny prúdiace približne vo vertikálnom smere umiestnená odparovacia výhrevná plocha, ktorá obsahuje množstvo paralelne zapojených rúrok parného generátora na prúdenie tekutina.

Vynález sa týka prietokového parogenerátora horizontálneho typu konštrukcie, v ktorom je v kanáli spalín prúdiacich približne v horizontálnom smere umiestnená výparná priamoprúdová výhrevná plocha, ktorá obsahuje viacero rúrok parného generátora. paralelne zapojený na prúdenie tekutiny a prehrievacia výhrevná plocha zaradená za výparnou výhrevnou plochou s priamym prúdením, ktorá obsahuje množstvo paralelne zapojených rúrok na ohrev na prúdenie odpareného tekutého média.

Kotol na odpadové teplo [0001] Vynález sa týka kotla na odpadové teplo, ktorý sa vyznačuje prítomnosťou reaktora, ktorého spodná časť susedí s dvomi horákmi a prívodný vrt na spaliny susedí s bočným povrchom reaktora, pričom spaliny, ktoré vystupujú z vrtáka prívodu spalín vstupujú do zóny aktívneho spaľovania reaktora, ktorá je umiestnená v jeho spodnej časti, systém spätného získavania tepla zo spalín, ktorý vstupuje do reaktora kotla na odpadové teplo, výstupné potrubie spalín z reaktora, ktoré obsahuje prídavný systém spätného získavania tepla spalín a aspoň jeden odsávač dymu

[0001] Vynález sa týka oblasti stavby lodných kotlov a môže byť použitý v stacionárnych kotloch na odpadové teplo pracujúcich spoločne s dieselovými motormi alebo plynovými turbínami. Technický problém, ktorý má vynález vyriešiť, je vytvoriť odpadové zariadenie so zlepšeným výkonom, ktorého vykurovacie plochy parného kotla by bolo možné čistiť bez zastavenia hlavného motora, znížiť spotrebu čerstvej vody a zlepšiť environmentálny výkon a účinnosť prenosu tepla. Úloha je splnená tým, že úžitkové zariadenie s parným kotlom obsahuje parný kotol s núteným obehom, ktorý je vyrobený vo forme krytu, v ktorom sú umiestnené výhrevné plochy vo forme zväzkov rúr, a zariadenie na čistenie výhrevných plôch. , vyrobené zo samostatných čistiacich prvkov, ako aj vstupných a výstupných plynovodov s bránami. V tomto prípade je prívodný plynový kanál s uzáverom pripojený k hornej časti tela a výstupný kanál plynu s uzáverom je pripojený k spodnej časti tela, inštalácia navyše obsahuje komoru na čistenie mokrého plynu a nádrž, medzi výhrevnými plochami sú umiestnené prvky na čistenie výhrevných plôch, ktoré sú s nádržou spojené potrubím s čerpadlom, komora na čistenie mokrého plynu je umiestnená v puzdre a s nádržou je spojená pomocou odtokového potrubia s posúvač. 2 w.p. f-ly, 1 chorý.

Vynález sa týka energetiky a možno ho použiť vo výmenníkoch tepla výfukových plynov, najmä chladičoch výfukových plynov na recirkuláciu výfukových plynov vo vozidlách, s kanálmi výmenníka tepla prúdiacimi výfukovými plynmi a chladivom, ktoré sú zakončené v distribučnej a/alebo zbernej komore, s umiestnením v distribučnej a/alebo zbernej komore s potrubným zariadením, pričom potrubné zariadenie má oblasť vstupu výfukových plynov, oblasť výstupu výfukových plynov a množstvo prietokových kanálov, ktoré sa rozprestierajú od oblasti vstupu výfukových plynov do oblasti výstupu výfukových plynov , ktoré sú navzájom naklonené príbuzným priateľovi. Koncentrácia prierezu prietokových kanálov je 100-600 jednotiek/štvorcový palec a dĺžka prietokových kanálov je 15-100 mm. Pri takomto usporiadaní je ovplyvnené prúdenie výfukových plynov v doterajšom smere, rýchlosť prúdenia, plocha prierezu, rozdelenie prúdenia a ďalšie parametre prúdenia. 14 w.p. f-ly, 7 chorých.

Vynález sa týka energie a možno ho použiť v prietokových parných generátoroch. Parogenerátor obsahuje výmenník tepla, kvapalinové a parné kolektory. Výmenník tepla obsahuje niekoľko teplovýmenných jednotiek rovnakej konštrukcie. Jednotka výmenníka tepla obsahuje zväzok špirálových rúrok na prenos tepla, centrálny valec a objímky. Špirálové teplovýmenné rúrky s rôznymi polomermi zakrivenia sú umiestnené v sústrednej špirále v prstencovom priestore medzi centrálnym valcom a objímkou ​​a tvoria jeden alebo viac stĺpcov na výmenu tepla. Jeden výstup kvapalinového kolektora je pripojený k hlavnému vodovodnému potrubiu a druhý výstup kvapalinového kolektora je pripojený k špirálovému zväzku teplonosných rúrok. Jeden výstup zberača pary je spojený s hlavným parným potrubím a druhý výstup zberača pary je spojený so zväzkom špirálových rúrok na prenos tepla. Vo vnútri pripojovacej časti kvapalinového kolektora je každá špirálová trubica na prenos tepla vybavená pevnou a odnímateľnou membránou. 6 w.p. f-ly., 6 chorých.

PODSTATA: Vynález sa týka tepelnej energetiky a je možné ho využiť na rekuperáciu tepla zo spalín kotolní, priemyselných pecí, vzduchových emisií pri ohreve vzduchu so súčasnou výrobou elektriny. Komplexný výmenník tepla výfukových plynov pozostáva zo skrine vybaveného plynovými a vzduchovými dýzami, vo vnútri ktorej je umiestnený balík pozostávajúci z perforovaných dosiek tvoriacich medzi sebou plynové a vzduchové kanály a perforácia dosiek je vytvorená vo forme horizontálnych štrbín umiestnených v šachovnicový vzor vo vzťahu k sebe, v ktorom sú umiestnené termoelektrické články, pozostávajúce z oválnych vložiek vyrobených z elastického dielektrického materiálu odolného voči korózii, vo vnútri ktorých sú umiestnené cik-cak rady, pozostávajúce z termionických meničov, z ktorých každý je párom holých drôtených segmentov vyrobené z rôznych kovov M1 a M2, spájkované na koncoch medzi sebou, a samotné cik-cak rady sú vzájomne prepojené sériovo spojovacími drôtmi, ktoré tvoria termoelektrické sekcie spojené so zberačmi elektrického náboja a svorkami. Táto implementácia užívateľa zvyšuje jeho spoľahlivosť a efektivitu. 5 chorých. .

[0001] Predložený vynález sa týka výmenníka tepla na chladenie horúcich plynov pomocou chladiacej tekutiny, pričom uvedený výmenník tepla obsahuje: aspoň jednu vertikálne orientovanú nádobu obsahujúcu kúpeľ chladiacej tekutiny a majúci priestor na zhromažďovanie parnej fázy vytvorenej nad uvedeným kúpeľom chladiacej tekutiny. jeden vertikálny rúrkový prvok vložený do uvedeného kontajnera, otvorený na koncoch a koaxiálny s uvedeným kontajnerom, jeden špirálový kanál, ktorý sa obopína okolo osi kontajnera, vložený do uvedeného koaxiálneho rúrkového prvku, jeden výstup pre parnú fázu generovanú v hornej časti časť uvedeného kontajnera, navyše je do spodnej časti vertikálneho kontajnera zasunuté aspoň jedno dopravné vedenie, otvorené na dvoch koncoch, z ktorých jeden je spojený s vertikálnym kontajnerom a druhý je voľný a je umiestnený mimo uvedeného kontajnera, pričom uvedené transportné vedenie je rúrkové a výstupok bokom mimo uvedeného tepelného výmenníka obsahuje aspoň jeden centrálny vnútorný kanál, ktorý je pre tekutinu prepojený so špirálovým kanálom a prebieha vertikálne pozdĺž rúrkového prvku vloženého do vertikálnej nádoby, pričom kanál má vonkajší plášť, v ktorom cirkuluje chladiaca tekutina. tekuté médium. Technickým výsledkom je zvýšenie bezpečnosti a výkonu teplovýmenného systému. 3 n. a 17 z.p. f-ly, 1 chorý.

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

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. Zároveň teplota vystupujúcich spalín priamo ovplyvňuje hodnotu q2 - tepelnej straty s vystupujúcimi plynmi, jednej 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 uvádzaných do prevádzky v zahraničí spaľujúcich zemný plyn a biomasu.

3. Stručný popis navrhovanej metódy, jej novosti a povedomia o nej, dostupnosti 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 zariadení, 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 dodržiavať nastavené hodnoty teploty a vlhkosti spalín, aby sa zabránilo kondenzácii pár v dymovode 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 masovom zavádzaní tejto technológie (zmeny environmentálnej situácie, možný vplyv na ľudské zdravie, zvýšenie spoľahlivosti dodávky energie, 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) iné ponuky.

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".

Využitie: energia, spätné získavanie odpadového tepla. Podstata vynálezu: prúd plynu sa zvlhčuje jeho prechodom cez kondenzačný film vytvorený na dihedrálnej perforovanej doske 4, kde sú plyny nasýtené vodnou parou. V komore 2 nad listom 4 dochádza k objemovej kondenzácii vodnej pary na prachových časticiach a drobných kvapôčkach prúdu para-plyn. Pripravená zmes plynu a pár sa ochladzuje na teplotu rosného bodu odovzdávaním tepla z prúdu ohrievaného média cez stenu teplovýmenných prvkov 8. Kondenzát z prúdenia padá na šikmé priečky 5 so žľabmi 10 a následne vstupuje do list 4 cez odtokové potrubie 9. 1 kal.

Predložený vynález sa týka oblasti technológie kotlov a konkrétnejšie oblasti rekuperácie tepla výfukových plynov. Známy spôsob využitia tepla výfukových plynov (USSR ed. St. N 1359556, MKI F 22 B 33/18, 1986), ktorý je najbližším analógom, pri ktorom sa produkty spaľovania postupne násilne zvlhčujú, stláčajú v kompresore. , ochladené na teplotu pod teplotou rosného bodu spolu s kondenzáciou vodnej pary pri tlaku nad atmosférickým tlakom, sa oddelia v separátore, expandujú za súčasného poklesu teploty v turboexpandéri a odvádzajú do atmosféry. Známy spôsob využitia tepla odpadových plynov (NDR, Pat. N 156197, MKI F 28 D 3/00, 1982) sa dosahuje protiprúdovým pohybom v tepelnom výmenníku odpadových plynov a medzikvapalným médiom ohriatym na teplotu vyššiu ako je rosa. bodová teplota výfukových plynov, ktoré sa ochladzujú na teplotu pod rosným bodom. Známy spôsob nízkoteplotného vykurovania s použitím spalného tepla paliva (Nemecko, prihláška N OS 3151418, MKI F 23 J 11/00, 1983), ktorý spočíva v tom, že palivo sa spaľuje vo vykurovacom zariadení s tzv. tvorba horúcich plynov, ktoré vstupujú do vykurovacieho zariadenia dopredu a do strany. Na časti dráhy toku sú palivové plyny smerované nadol s tvorbou kondenzátu. Palivové plyny na výstupe majú teplotu 40 45 o C. Známy spôsob umožňuje ochladzovanie výfukových plynov pod teplotu rosného bodu, čo mierne zvyšuje tepelnú účinnosť zariadenia. V tomto prípade však dochádza k rozprašovaniu kondenzátu cez trysky, čo vedie k dodatočnej spotrebe energie pre vlastnú potrebu a zvyšuje obsah vodnej pary v produktoch spaľovania. Zaradenie kompresora a turboexpandéra do okruhu, ktoré stláčajú a expandujú splodiny spaľovania, nezlepšuje účinnosť a navyše vedie k ďalšej spotrebe energie spojenej so stratami v kompresore a turboexpandéri. Cieľom vynálezu je zintenzívniť prenos tepla s hlbokým využitím tepla výfukových plynov. Problém je vyriešený skutočnosťou, že zvlhčovanie prúdu plynu sa vykonáva jeho prechodom cez film kondenzátu s nasýtením prúdu vodnou parou, po ktorej nasleduje kondenzácia vodnej pary, ako aj kondenzát padajúci na uvedený film. a odvodnenie neodparenej časti. Navrhovaný spôsob je možné implementovať do zariadenia znázorneného na výkrese, kde: 1 zberač kondenzátu, 2 komora, 3 puzdro, 4 dvojstenný nerovnaký šikmý dierovaný plech, 5 šikmých priečok, 6 - zužujúci sa dvojrozmerný difúzor, 7 rozťahovací difúzor, 8 teplovýmenná plocha, 9 odpadové potrubie, 10 odkvap, 11 protiľahlá plocha, 12 - separátor, 13 prehrievací výmenník, 14 odsávač dymu, 15 komín, 16 vodný uzáver, 17 vodorovná os. Prevádzka zariadenia podľa navrhovaného spôsobu využitia tepla produktov spaľovania je podobná ako pri atmosférickom type tepelnej trubice. Jeho odparovacia časť je umiestnená v spodnej časti komory 2, z ktorej stúpa pripravená zmes pary a plynu a kondenzačná časť je na teplovýmenných plochách 3, z ktorých kondenzát steká po šikmých priečkach 5 so žľabmi 10 cez odtokové potrubie 9 na dierovaný plech 4 s nerovnomernými stranami a prebytok do zberača 1 kondenzátu. Splodiny horenia prichádzajúce z prehrievajúceho sa výmenníka 13 prebublávajú kondenzátový film na nerovnomernom naklonenom dierovanom plechu 4. Kondenzát sa rozprašuje , ohrieva sa a odparuje a jeho prebytok prúdi do zberača kondenzátu 1. Spaliny sú nasýtené vodnou parou pri tlaku približne rovnakom ako atmosférický. Závisí to od režimu spoločnej prevádzky ventilátora a odsávača 14 dymu. V komore 2 je vodná para v presýtenom stave, pretože tlak pár v zmesi plynov je väčší ako tlak nasýtených pár. Z najmenších kvapôčok, prachových častíc splodín horenia sa stávajú kondenzačné centrá, na ktorých prebieha v komore 2 proces objemovej kondenzácie vodnej pary bez výmeny tepla s okolím. Pripravená zmes plynu a pary kondenzuje na teplovýmenných plochách 8. Keď je povrchová teplota týchto teplovýmenných prvkov 8 výrazne nižšia ako teplota rosného bodu, vlhkosť produktov spaľovania za výmenníkom tepla je nižšia ako počiatočná. . Záverečnou fázou tohto kontinuálneho procesu je úbytok kondenzátu na šikmých priečkach 5 s reklamáciami 10 a jeho vstup na dierovaný plech 4 cez odtokové potrubie 9. Splnenie úlohy potvrdzuje: 1. Hodnota koeficient prestupu tepla sa zvýšil na 180 250 W / m 2 o C, čím sa výrazne zmenšuje plocha teplovýmennej plochy a tým sa znižujú aj hmotnostné a rozmerové parametre. 2. 2,5-3-násobné zníženie počiatočnej vlhkosti vodnej pary vo výfukových plynoch znižuje intenzitu koróznych procesov v ceste plynu a komíne. 3. Kolísanie zaťaženia parného generátora neovplyvňuje účinnosť kotolne.

Nárokovať

Spôsob využitia tepla výfukových plynov, ktorý spočíva v tom, že sa prúd plynu zvlhčuje a ochladzuje na teplotu rosného bodu odovzdávaním tepla prúdiaceho ohrievanému médiu cez stenu, vyznačujúci sa tým, že prúd plynu je zvlhčený prechodom cez film kondenzátu s nasýtením prúdu vodnou parou, následnou kondenzáciou tejto pary, ako aj vyzrážaním kondenzátu na spomínanej fólii a stekaním jej neodparenej časti.

Proceedings of Instorf 11 (64)

MDT 622.73.002.5

Gorfin O.S. Gorfin O.S.

Gorfin Oleg Semenovich, Ph.D., prof. Katedra rašelinových strojov a zariadení Štátnej technickej univerzity v Tveri (TvSTU). Tver, akademik, 12. [chránený e-mailom] Gorfin Oleg S., PhD, profesor katedry rašelinových strojov a zariadení Štátnej technickej univerzity v Tveri. Tver, Academicheskaya, 12

Zyuzin B.F. Zyuzin B.F.

Zjuzin Boris Fedorovič, doktor technických vied, prof., prednosta. Katedra rašelinových strojov a zariadení TvGTU [chránený e-mailom] Zyuzin Boris F., Dr. Sc., profesor, vedúci katedry rašelinových strojov a zariadení Štátnej technickej univerzity v Tveri

Michajlov A.V. Michajlov A.V.

Michajlov Alexander Viktorovič, doktor technických vied, profesor Katedry strojárstva, Národná univerzita minerálov a surovín "Gorny", Petrohrad, Leninsky pr., 55, bldg. 1, apt. 635. [chránený e-mailom] Michajlov Alexander V., Dr. Sc., profesor katedry strojárstva Národnej banskej univerzity sv. Petersburg, Leninsky pr., 55, budova 1, Apt. 635

ZARIADENIE NA HĹBKU

PRE HĺBKOVÉ VYUŽITIE TEPLA

REKUPERÁCIA TEPLA PLYNOV SPAĽOVANIA

TYP POVRCHU SUPERFICIÁLNEHO TYPU

Anotácia. Článok pojednáva o konštrukcii rekuperačnej jednotky, pri ktorej sa mení spôsob prenosu využitej tepelnej energie z chladiva do teplonosného média, čo umožňuje využiť teplo výparu vlhkosti paliva pri hlbokom chladení spalín a naplno ho využiť na ohrev chladiacej vody, ktorá sa bez dodatočného spracovania odosiela pre potreby obehu parnej turbíny. Konštrukcia umožňuje v procese rekuperácie tepla čistiť spaliny od kyseliny sírovej a sírovej a využívať vyčistený kondenzát ako horúcu vodu. abstraktné. Článok popisuje návrh výmenníka tepla, v ktorom je použitý nový spôsob prenosu recyklovaného tepla z nosiča tepla do tepelného prijímača. Konštrukcia umožňuje využiť teplo z odparovania vlhkosti paliva pri hĺbkovom chladení spalín a plne ho využiť na ohrev chladiacej vody pridelenej bez ďalšieho spracovania pre potreby obehu parnej turbíny. Konštrukcia umožňuje čistenie odpadových spalín od síry a kyseliny sírovej a využitie vyčisteného kondenzátu ako horúcej vody.

Kľúčové slová: CHP; inštalácie kotlov; výmenník tepla povrchového typu; hlboké chladenie spalín; využitie výparného tepla vlhkosti paliva. Kľúčové slová: Elektráreň na kombinovanú výrobu elektriny a tepla; inštalácie kotlov; tepelné využitie povrchového typu; hlboké chladenie spalín; využitie tepla pary tvorba vlhkosti paliva.

Proceedings of Instorf 11 (64)

V kotolniach tepelných elektrární sa energia vyparovania vlhkosti a paliva spolu so spalinami uvoľňuje do atmosféry.

V splyňovaných kotolniach môžu tepelné straty spalinami dosiahnuť 25 %. V kotloch na tuhé palivá sú tepelné straty ešte vyššie.

Pre technologické potreby TBZ sa v kotolniach spaľuje mletá rašelina s vlhkosťou do 50 %. To znamená, že polovicu hmoty paliva tvorí voda, ktorá sa pri spaľovaní mení na paru a strata energie na odparovanie vlhkosti paliva dosahuje 50 %.

Znižovanie strát tepelnej energie nie je len otázkou úspory paliva, ale aj znižovania škodlivých emisií do ovzdušia.

Zníženie strát tepelnej energie je možné pri použití výmenníkov tepla rôznych prevedení.

Kondenzačné výmenníky tepla, v ktorých sú spaliny ochladzované pod rosný bod, umožňujú využiť latentné teplo kondenzácie vodnej pary a vlhkosti paliva.

Najpoužívanejšie sú kontaktné a plošné výmenníky tepla. Kontaktné výmenníky tepla majú široké využitie v priemysle a energetike vďaka jednoduchosti konštrukcie, nízkej spotrebe kovu a vysokej intenzite prenosu tepla (práčky, chladiace veže). Majú však významnú nevýhodu: chladiaca voda je kontaminovaná v dôsledku jej kontaktu so spaľovacími produktmi - spalinami.

V tomto ohľade sú atraktívnejšie povrchové výmenníky tepla, ktoré nemajú priamy kontakt medzi produktmi spaľovania a chladivom, ktorých nevýhodou je relatívne nízka teplota jeho ohrevu, ktorá sa rovná teplote mokrého teplomera (50 .. 60 °C).

Výhody a nevýhody existujúcich výmenníkov tepla sú široko opísané v odbornej literatúre.

Účinnosť plošných výmenníkov tepla možno výrazne zvýšiť zmenou spôsobu výmeny tepla medzi médiom, ktoré teplo odovzdáva a prijíma, ako je to urobené v navrhovanej konštrukcii výmenníka tepla.

Je znázornená schéma výmenníka tepla na hlboké spätné získavanie tepla spalín.

na obrázku. Teleso 1 výmenníka tepla spočíva na podstavci 2. V strednej časti telesa je izolovaná nádrž 3 v tvare hranola, naplnená predupravenou tečúcou vodou. Voda vstupuje zhora cez potrubie 4 a je odvádzaná v spodnej časti krytu 1 čerpadlom 5 cez uzáver 6.

Na dvoch koncových stranách nádrže 3 sú od strednej časti izolované plášte 7 a 8, ktorých dutiny sú cez objem nádrže 3 prepojené radmi horizontálnych rovnobežných rúr tvoriacich zväzky rúr 9, v ktorých plyny pohybovať jedným smerom. Košeľa 7 je rozdelená na časti: spodná a horná jednoduchá 10 (výška h) a zvyšných 11 - dvojitá (výška 2h); košeľa 8 má len dvojité diely 11. Spodný jednoduchý diel 10 košele 7 je spojený zväzkom rúrok 9 so spodkom dvojitého dielu 11 košele 8. Ďalej, horná časť tohto dvojitého dielu 11 košele košeľa 8 je spojená zväzkom rúrok 9 so spodkom nasledujúceho dvojitého dielu 11 košele 7 atď. V sérii je horná časť časti jednej košele spojená so spodnou časťou druhej časti košele a horná časť tejto časti je spojená zväzkom rúr 9 so spodnou časťou ďalšej časti prvej časti košele. košeľu, čím sa vytvorí zvitok s premenlivým prierezom: zväzky rúrok 9 sa periodicky striedajú s objemami častí plášťa. V spodnej časti cievky je odbočné potrubie 12 - na prívod spalín, v hornej časti - odbočné potrubie 13 na výstup plynov. Odbočné rúrky 12 a 13 sú vzájomne prepojené obtokovým dymovodom 4, v ktorom je inštalovaný uzáver 15, určený na redistribúciu časti horúcich spalín obchádzajúcich výmenník tepla do komína (na obrázku nie je znázornený).

Spaliny vstupujú do výmenníka tepla a sú rozdelené do dvoch prúdov: hlavná časť (asi 80 %) produktov spaľovania vstupuje do spodnej časti 10 (výška h) plášťa 7 a je posielaná cez rúrky zväzku 9 do cievka výmenníka tepla. Zvyšok (asi 20%) vstupuje do obtokového dymovodu 14. Redistribúcia plynov sa vykonáva za účelom zvýšenia teploty ochladzovaných spalín za výmenníkom na 60-70 °C, aby sa zabránilo prípadnej kondenzácii zvyškov vlhkosti pár paliva v chvostových častiach systému.

Spaliny sa privádzajú do výmenníka tepla zdola cez potrubie 12 a odvádzajú sa do

Proceedings of Instorf 11 (64)

Obrázok. Schéma výmenníka tepla (pohľad A - spojenie rúrok s košeľami) Obr. Schéma tepelného využitia (pohľad A - spojenie rúrok s košeľami)

horná časť inštalácie - potrubie 13. Predpripravená studená voda plní nádrž zhora potrubím 4 a je odvádzaná čerpadlom 5 a uzáverom 6 umiestneným v spodnej časti krytu 1. Protiprúd vody a spalín sa zvyšuje účinnosť výmeny tepla.

Pohyb spalín cez výmenník tepla zabezpečuje technologický odsávač dymu kotolne. Na prekonanie dodatočného odporu vytváraného výmenníkom tepla je možné nainštalovať výkonnejší odsávač dymu. V tomto prípade si treba uvedomiť, že dodatočný hydraulický odpor sa čiastočne prekonáva zmenšením objemu splodín horenia v dôsledku kondenzácie vodnej pary v spalinách.

Konštrukcia výmenníka tepla zabezpečuje nielen efektívne využitie výparného tepla vlhkosti paliva, ale aj odvod vzniknutého kondenzátu z prúdu spalín.

Objem sekcií tričiek 7 a 8 je väčší ako objem rúrok, ktoré ich spájajú, takže rýchlosť plynov v nich klesá.

Spaliny vstupujúce do výmenníka tepla majú teplotu 150-160 °C. Kyseliny sírové a sírové kondenzujú pri teplote 130-140 °C, takže ku kondenzácii kyselín dochádza v počiatočnej časti cievky. So znížením prietoku plynu v rozširujúcich sa častiach cievky - sekciách plášťa a zvýšením hustoty kondenzátu kyseliny sírovej a sírovej v kvapalnom stave v porovnaní s hustotou v plynnom stave, dôjde k viacnásobnej zmene v smere prúdenia spalín (zotrvačná separácia) sa kondenzát kyselín vyzráža a z plynov sa časť kondenzátu vodnej pary vyplaví do lapača kyslého kondenzátu 16, odkiaľ sa pri aktivácii uzáveru 17 odvádzané do priemyselnej kanalizácie.

Väčšina kondenzátu - kondenzátu vodnej pary sa uvoľňuje s ďalším poklesom teploty plynu na 60-70 °C v hornej časti špirály a vstupuje do lapača kondenzátu vlhkosti 18, odkiaľ sa môže použiť ako horúca voda bez prídavných liečbe.

Proceedings of Instorf 11 (64)

Špirálové rúry musia byť vyrobené z antikorózneho materiálu alebo s vnútorným antikoróznym povlakom. Aby sa zabránilo korózii, všetky povrchy výmenníka tepla a spojovacích potrubí by mali byť pogumované.

V tejto konštrukcii výmenníka tepla sa dymové plyny obsahujúce pary vlhkosti paliva pohybujú potrubím cievky. Súčiniteľ prestupu tepla v tomto prípade nie je väčší ako 10 000 W/(m2 °C), vďaka čomu sa účinnosť prestupu tepla prudko zvyšuje. Rúrky špirály sú umiestnené priamo v objeme chladiacej kvapaliny, takže výmena tepla prebieha neustále kontaktom. To umožňuje realizovať hĺbkové ochladzovanie spalín na teplotu 40-45 °C a všetko využité výparné teplo vlhkosti paliva sa odovzdáva chladiacej vode. Chladiaca voda neprichádza do styku so spalinami, preto ju možno bez dodatočného spracovania použiť v cykle parnej turbíny a spotrebiteľoch teplej vody (v systéme zásobovania teplou vodou, ohrev vratnej sieťovej vody, technologické potreby podnikov, v skleníkoch a pod. skleníkové zariadenia atď.). Toto je hlavná výhoda navrhovanej konštrukcie výmenníka tepla.

Výhodou navrhovaného zariadenia je aj to, že vo výmenníku je pomocou klapky regulovaný čas prechodu tepla z horúceho média spalín do chladiva, a tým aj jeho teplota, zmenou prietoku kvapaliny. .

Pre kontrolu výsledkov používania rekuperačnej jednotky boli vykonané tepelnotechnické výpočty pre kotolňu s výkonom kotlovej pary 30 ton pary/h (teplota 425 °C, tlak 3,8 MPa). V peci sa spaľuje 17,2 t/h mletej rašeliny s vlhkosťou 50 %.

Rašelina s vlhkosťou 50% obsahuje 8,6 t/h vlhkosti, ktorá pri spaľovaní rašeliny prechádza do spalín.

Spotreba suchého vzduchu (splodín).

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

kde L = 3,25 kg sušiny. g / kg rašeliny - teoreticky potrebné množstvo vzduchu na spaľovanie; a \u003d 1,365 - priemerný koeficient úniku vzduchu.

1. Teplo využitia spalín Entalpia spalín

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

kde ccm je tepelná kapacita spalín (tepelná kapacita zmesi), ^zh / kg °K, t je teplota plynov, °K, d je vlhkosť spalín, G. vlhkosť / kg. d.g.

Tepelná kapacita zmesi

ssM = sg + 0,001 dcn,

kde cg, cn - tepelná kapacita suchého plynu (splodín) a pary.

1.1. Spaliny na vstupe do výmenníka tepla s teplotou 150 - 160 °C odoberáme C. g = 150 °C; cn = 1,93 - tepelná kapacita pary; cg = 1,017 - tepelná kapacita suchých spalín pri teplote 150 °C; d150, g/kg. suché d - obsah vlhkosti pri 150 °C.

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

112,7 G/kg. suché G,

kde Gvl. = 8600 kg/h - hmotnosť vlhkosti v palive. ccm \u003d 1,017 + 0,001 x 112,7 x 1,93 \u003d 1,2345 ^w / kg.

Entalpia spalín J150 = 1,2345 x 150 + 2,5 x 112,7 = 466,9 Ng/kg.

1.2. Spaliny na výstupe z výmenníka s teplotou 40 °C

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

d40 = 50 G/kg sušiny

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

1.3. Vo výmenníku tepla prechádza 20 % plynov cez obtokový komín a 80 % cez špirálu.

Množstvo plynov prechádzajúcich cievkou a podieľajúcich sa na výmene tepla

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

1.4. Využiteľné teplo

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

61 040 \u003d 18,26 x 106, ^ š / v.

Toto teplo sa využíva na ohrev chladiacej vody

Qx ™ \u003d š x st x (t2 - t4),

kde W je spotreba vody, kg/h; sv = 4,19 ^w/kg °C - tepelná kapacita vody; t 2, t4 - teplota vody

Proceedings of Instorf 11 (64)

na výstupe a vstupe do výmenníka tepla; akceptujeme tx = 8 °С.

2. Spotreba chladiacej vody, kg/s

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

Pomocou získanej závislosti je možné určiť spotrebu chladiacej vody požadovanej teploty, napr.

^, °С 25 50 75

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

3. Prietok kondenzátu G^^ je:

^ond \u003d GBM (d150 – d40) \u003d 61,0 x (112,7 – 50) \u003d

4. Kontrola možnosti kondenzácie zvyškov vlhkosti z odparovania paliva v koncových prvkoch systému.

Priemerný obsah vlhkosti spalín na výstupe z výmenníka tepla

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

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

Podľa J-d diagramu tento obsah vlhkosti zodpovedá teplote rosného bodu rovnajúcej sa tp. R. = 56 °C.

Skutočná teplota spalín na výstupe z výmenníka tepla sa rovná

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

Keďže skutočná teplota spalín za výmenníkom tepla je nad rosným bodom, nedôjde ku kondenzácii pary vlhkosti paliva v koncových prvkoch systému.

5. Účinnosť

5.1. Efektívnosť využitia výparného tepla vlhkosti paliva.

Množstvo tepla dodávaného do výmenníka tepla

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

35,6 x 106, MJ/h.

efektívnosť Q \u003d (18,26 / 35,6) x 100 \u003d 51,3 %,

kde 18,26 x 106, MJ/h je skupenské teplo odparovania vlhkosti paliva.

5.2. Účinnosť využitia vlhkosti paliva

efektívnosť W \u003d ^cond / W) x 100 \u003d (3825 / 8600) x 100 \u003d 44,5 %.

Navrhovaný výmenník tepla a spôsob jeho prevádzky teda zaisťujú hlboké chladenie spalín. V dôsledku kondenzácie pary vlhkosti paliva sa dramaticky zvyšuje účinnosť výmeny tepla medzi spalinami a chladivom. V tomto prípade sa všetko využité latentné výparné teplo prenesie na ohrev chladiacej kvapaliny, ktorú možno použiť v cykle parnej turbíny bez ďalšieho spracovania.

Počas prevádzky výmenníka dochádza k čisteniu spalín od kyseliny sírovej a sírovej, a preto je možné kondenzát pary využiť na dodávku horúceho tepla.

Výpočty ukazujú, že účinnosť je:

Pri využití výparného tepla

vlhkosť paliva - 51,3%

Vlhkosť paliva - 44,5%.

Bibliografia

1. Aronov, I.Z. Kontaktný ohrev vody splodinami spaľovania zemného plynu. - L.: Nedra, 1990. - 280 s.

2. Kudinov, A.A. Úspora energie v tepelnej energetike a tepelných technológiách. - M.: Mashinostroenie, 2011. - 373 s.

3. Pat. 2555919 (RU).(51) IPC F22B 1|18 (20006.01). Výmenník tepla na hĺbkové spätné získavanie tepla zo spalín povrchového typu a spôsob jeho prevádzky /

O.S. Gorfin, B.F. Zyuzin // Objavy. Vynálezy. - 2015. - Č. 19.

4. Gorfin, O.S., Michajlov, A.V. Stroje a zariadenia na spracovanie rašeliny. Časť 1. Výroba rašelinových brikiet. - Tver: TVGTU 2013. - 250 s.