Uporaba toplote izpušnih plinov v industrijskih kotlih na plin
Uporaba toplote izpušnih plinov v industrijskih kotlih na plin
Ph.D. Sizov V.P., Ph.D. Yuzhakov A.A., Ph.D. Kapger I.V.,
LLC "Permavtomatika"
[e-pošta zaščitena]pošta .en
Povzetek: cena zemeljskega plina se po svetu zelo razlikuje. Odvisno je od članstva države v WTO, ali država izvaža ali uvaža svoj plin, stroškov proizvodnje plina, stanja industrije, političnih odločitev itd. Cena plina v Ruski federaciji v povezavi z vstopom naše države v WTO bo le rasla, vlada pa namerava izenačiti cene zemeljskega plina tako v državi kot v tujini. Primerjajmo približno cene plina v Evropi in Rusiji.
Rusija - 3 rublje / m 3.
Nemčija - 25 rubljev / m 3.
Danska - 42 rubljev / m 3.
Ukrajina, Belorusija - 10 rubljev / m 3.
Cene so kar relativne. V evropskih državah se pogosto uporabljajo kondenzacijski kotli, njihov skupni delež v procesu proizvodnje toplote doseže 90%. V Rusiji se ti kotli na splošno ne uporabljajo zaradi visokih stroškov kotlov, nizkih cen plina in visokotemperaturnih centraliziranih omrežij. Pa tudi vzdrževanje sistema za omejevanje zgorevanja plina v kotlovnicah.
Trenutno postaja vse bolj aktualno vprašanje popolnejše uporabe energije toplotnih nosilcev. Spuščanje toplote v ozračje ne ustvarja le dodatnega pritiska na okolje, ampak tudi povečuje stroške lastnikov kotlovnic. Ob istem času sodobne tehnologije omogočajo popolnejšo izrabo toplote dimnih plinov in povečajo izkoristek kotla, preračunan na nižjo kurilno vrednost, do vrednosti 111 %. Izguba toplote z dimnimi plini zavzema glavno mesto med toplotnimi izgubami kotla in znaša 5 ¸ 12 % proizvedene toplote. Dodatno se lahko izkoristi toplota kondenzacije vodne pare, ki nastane pri zgorevanju goriva. Količina toplote, ki se sprosti pri kondenzaciji vodne pare, je odvisna od vrste goriva in se giblje od 3,8 % pri tekočih gorivih do 11,2 % pri plinastih gorivih (pri metan) in se določi kot razlika med višjo in nižjo kurilno vrednostjo. goriva (tabela 1).
Tabela 1 - Vrednosti višje in spodnje kurilne vrednosti za različne vrste goriva
|
Vrsta goriva |
PCS (Kcal) |
PCI ( kcal ) |
Razlika (%) |
|
Kurilno olje |
|||
Izkazalo se je, da izpušni plini vsebujejo zaznavno in latentno toploto. Poleg tega lahko slednja doseže vrednost, ki v nekaterih primerih presega navidezno toploto. Zaznavna toplota je toplota, pri kateri sprememba količine toplote, dovedene telesu, povzroči spremembo njegove temperature. Latentna toplota je toplota uparjanja (kondenzacije), ki ne spreminja temperature telesa, služi pa spreminjanju agregatnega stanja telesa. To trditev ponazarja graf (slika 1, kjer je na abscisi entalpija (količina dovedene toplote), na ordinati pa temperatura).
riž. 1 - Odvisnost spremembe entalpije za vodo
Lokacija vklopljena A-B grafika voda segreje od 0 °C do 100 °C. V tem primeru se vsa toplota, dovedena v vodo, porabi za povečanje njene temperature. Potem je sprememba entalpije določena s formulo (1)
(1)
kjer je c toplotna kapaciteta vode, m je masa segrete vode, Dt je padec temperature.
Graf B-C prikazuje proces vrenja vode. V tem primeru se vsa toplota, dovedena v vodo, porabi za njeno pretvorbo v paro, temperatura pa ostane konstantna - 100 ° C. Plot C-D grafika kaže, da se je vsa voda spremenila v paro (zavrela), nakar se toplota porabi za povečanje temperature pare. Potem se entalpija spremeni za razdelek A-C označen s formulo (2)
kje r = 2500 kJ/kg je latentna toplota uparjanja vode pri atmosferskem tlaku.
Največja razlika med najvišjo in najnižjo kurilno vrednostjo, kot je razvidno iz tabele. 1, metan, zato zemeljski plin (do 99 % metana) daje največjo donosnost. Zato bodo vsi nadaljnji izračuni in zaključki podani za plin na osnovi metana. Razmislite o reakciji zgorevanja metana (3)
Iz enačbe te reakcije izhaja, da sta za oksidacijo ene molekule metana potrebni dve molekuli kisika, tj. za popolno zgorevanje 1 m 3 metana potrebujemo 2 m 3 kisika. Uporablja se kot oksidant pri zgorevanju goriva v kotlovskih enotah. atmosferski zrak, ki predstavlja zmes plinov. Za tehnične izračune se pogojna sestava zraka običajno vzame iz dveh komponent: kisika (21 vol.%) in dušika (79 vol.%). Ob upoštevanju sestave zraka bo za reakcijo zgorevanja do popolnega zgorevanja plina potreben zrak po prostornini 100/21 = 4,76-krat več kot kisik. Tako za sežig 1 m 3 metana, 2 ×4,76=9,52 zraka. Kot je razvidno iz enačbe za oksidacijsko reakcijo, nastanejo ogljikov dioksid, vodna para (dimni plini) in toplota. Toploto, ki se sprosti pri zgorevanju goriva po (3), imenujemo neto kalorična vrednost goriva (PCI).
Če se vodna para ohladi, bo pod določenimi pogoji začela kondenzirati (prehod iz plinastega stanja v tekoče stanje) in sprostila se bo dodatna količina toplote (latentna toplota uparjanja / kondenzacije) sl. 2.
riž. 2 - Oddajanje toplote pri kondenzaciji vodne pare
Upoštevati je treba, da ima vodna para v dimnih plinih nekoliko drugačne lastnosti kot čista vodna para. Mešajo se z drugimi plini in njihovi parametri ustrezajo parametrom zmesi. Zato je temperatura, pri kateri se začne kondenzacija, drugačna od 100 °C. Vrednost te temperature je odvisna od sestave dimni plini, kar pa je posledica vrste in sestave goriva ter koeficienta presežka zraka.
Temperatura dimnih plinov, pri kateri začne vodna para kondenzirati v produktih zgorevanja goriva, se imenuje točka rosišča in je videti kot sl.3.
riž. 3 - Rosišče metana
Posledično se pri dimnih plinih, ki so mešanica plinov in vodne pare, entalpija spreminja nekoliko po drugačnem zakonu (slika 4).
Slika 4 - Sprostitev toplote iz mešanice pare in zraka
Iz grafa na sl. 4, je mogoče potegniti dva pomembna sklepa. Prvič, temperatura rosišča je enaka temperaturi, na katero se ohladijo dimni plini. Drugi - ni treba preiti, kot na sl. 2, celotno cono kondenzacije, kar ni le praktično nemogoče, ampak tudi nepotrebno. To pa daje različne možnosti za realizacijo toplotne bilance. Z drugimi besedami, za hlajenje dimnih plinov se lahko uporabi skoraj vsaka majhna količina hladilne tekočine.
Iz navedenega lahko sklepamo, da je pri izračunu izkoristka kotla glede na nižjo kurilno vrednost z naknadnim izkoriščanjem toplote dimnih plinov in vodne pare mogoče bistveno povečati izkoristek (več kot 100%). Na prvi pogled je to v nasprotju z zakoni fizike, a v bistvu tu ni nobenega protislovja. Izkoristek takšnih sistemov je treba izračunati iz bruto kurilne vrednosti, določitev izkoristka iz nižje kurilne vrednosti pa je treba izvesti le, če je treba primerjati njegov izkoristek z izkoristkom klasičnega kotla. Samo v tem kontekstu je učinkovitost > 100 % smiselna. Menimo, da je za takšne instalacije pravilneje podati dva izkoristka. Izjavo problema je mogoče formulirati na naslednji način. Za popolnejši izkoristek zgorevalne toplote izpušnih plinov jih je treba ohladiti na temperaturo pod rosiščem. V tem primeru bo vodna para, ki nastane pri zgorevanju plina, kondenzirala in prenesla latentno toploto uparjanja na hladilno tekočino. V tem primeru je treba hlajenje dimnih plinov izvajati v toplotnih izmenjevalnikih posebne izvedbe, odvisno predvsem od temperature dimnih plinov in temperature hladilne vode. Najbolj privlačna je uporaba vode kot vmesnega nosilca toplote, saj je v tem primeru možno uporabiti vodo z najnižjo možno temperaturo. Posledično je mogoče doseči temperaturo vode na izhodu iz izmenjevalnika toplote, na primer 54 °C, in jo nato uporabiti. V primeru uporabe povratnega voda kot nosilca toplote mora biti njegova temperatura čim nižja, kar je pogosto mogoče le, če so kot porabniki nizkotemperaturni ogrevalni sistemi.
Dimni plini iz visokozmogljivih kotlovnic se praviloma odvajajo v armiranobetonske oz. opečna cev. Če se ne sprejmejo posebni ukrepi za naknadno segrevanje delno posušenih dimnih plinov, se bo cev spremenila v kondenzacijski toplotni izmenjevalnik z vsemi posledicami. To težavo lahko rešite na dva načina. Prvi način je uporaba obvoda, pri katerem se del plinov, na primer 80 %, spusti skozi toplotni izmenjevalnik, drugi del v količini 20 % pa se prepelje skozi obvod in se nato delno pomeša z posušeni plini. Tako s segrevanjem plinov premaknemo rosišče na zahtevano temperaturo, pri kateri je zagotovljeno delovanje cevi v suhem načinu. Drugi način je uporaba ploščnega izmenjevalnika toplote. Pri tem gredo izpušni plini večkrat skozi toplotni izmenjevalnik in se pri tem segrevajo.
Razmislite o primeru izračuna tipične cevi 150 m (slika 5-7), ki ima troslojno strukturo. Izračuni so bili narejeni v programskem paketu Ansys -CFX . Iz slik je razvidno, da ima gibanje plina v cevi izrazit turbulenten značaj in posledično minimalna temperatura na podlogi ne sme biti v predelu glave, kot izhaja iz poenostavljene empirične metodologije.
riž. 7 - temperaturno polje na površini obloge
Upoštevati je treba, da ko je toplotni izmenjevalnik nameščen v plinski poti, se bo njegov aerodinamični upor povečal, vendar se bosta prostornina in temperatura izpušnih plinov zmanjšala. To vodi do zmanjšanja toka izpuha. Nastajanje kondenzata postavlja posebne zahteve za elemente plinske poti v smislu uporabe materialov, odpornih proti koroziji. Količina kondenzata je približno enaka 1000-600 kg / h na 1 Gcal uporabne zmogljivosti izmenjevalnika toplote. pH vrednost kondenzata produktov izgorevanja med zgorevanjem zemeljski plin je 4,5-4,7, kar ustreza kislo okolje. V primeru majhne količine kondenzata je možno uporabiti zamenljive bloke za nevtralizacijo kondenzata. Za velike kotlovnice pa je treba uporabiti tehnologijo doziranja kavstične sode. Kot kaže praksa, lahko majhne količine kondenzata uporabimo kot ličila brez nevtralizacije.
Poudariti je treba, da je glavna težava pri načrtovanju zgoraj navedenih sistemov prevelika razlika v entalpiji na prostorninsko enoto snovi, posledična tehnična težava pa je razvoj površine izmenjave toplote na strani plina. Industrija Ruske federacije komercialno proizvaja podobne izmenjevalnike toplote, kot so KSK, VNV itd. Upoštevajte, kako razvita je površina izmenjave toplote na strani plina operativna struktura(slika 8). Navadna cev, znotraj katere teče voda (tekočina), od zunaj pa zrak (izpušni plini) okoli reber hladilnika. Izračunano razmerje grelnika bo izraženo z določeno
riž. 8 - risba grelne cevi.
koeficient
K =S pograd /S vn, (4),
kje S pograd - zunanja površina izmenjevalnika toplote mm 2 in S ext je notranje območje cevi.
Pri geometrijskih izračunih konstrukcije dobimo K =15. To pomeni, da je zunanja površina cevi 15-krat večja od notranje površine. To je zato, ker je entalpija zraka na prostorninsko enoto mnogokrat manjša od entalpije vode na prostorninsko enoto. Izračunajte, kolikokrat je entalpija litra zraka manjša od entalpije litra vode. Od
entalpija vode: E v \u003d 4,183 KJ / l * K.
entalpija zraka: E voz \u003d 0,7864 J / l * K. (pri temperaturi 130 0 C).
Zato je entalpija vode 5319-krat večja od entalpije zraka, torej K =S pograd /S ext . V idealnem primeru bi moral biti v takšnem izmenjevalniku toplote koeficient K 5319, a ker je zunanja površina 15-krat razvita glede na notranjo, se razlika v entalpiji med zrakom in vodo zmanjša na vrednost K \u003d (5319/15) \u003d 354. Tehnično razvijte razmerje površin notranje in zunanje površine, dokler ne dobite razmerja K =5319 zelo težko ali skoraj nemogoče. Za rešitev tega problema bomo poskušali umetno povečati entalpijo zraka (izpušnih plinov). V ta namen razpršite vodo iz šobe v izpušni plin (kondenzat istega plina). Razpršimo ga v tolikšni količini glede na plin, da bo vsa poškropljena voda popolnoma izhlapela v plinu in bo relativna vlažnost plina postala 100%. Relativno vlažnost plina je mogoče izračunati na podlagi tabele 2.
Tabela 2. Vrednosti absolutne vlažnosti plina z relativno vlažnostjo 100% za vodo pri različnih temperaturah in atmosferskem tlaku.
|
T, °C |
A, g/m3 |
T, °C |
A, g/m3 |
T, °C |
A, g/m3 |
|
86,74 |
|||||
Iz slike 3 je razvidno, da je z zelo kvalitetnim gorilnikom možno doseči temperaturo rosišča v izpušnih plinih T dew = 60 0 C. V tem primeru je temperatura teh plinov 130 0 C. Absolutna vsebnost vlage v plinu (v skladu s tabelo 2) pri T rose = 60 0 C bo 129,70 g/m 3 . Če v ta plin razpršimo vodo, bo njegova temperatura močno padla, gostota se bo povečala, entalpija pa močno narasla. Treba je opozoriti, da škropljenje vode nad relativno vlažnostjo 100% ni smiselno, ker. ko prag relativne vlažnosti preseže 100 %, bo razpršena voda prenehala izhlapevati v plin. Izvedimo majhen izračun potrebne količine razpršene vode za naslednje pogoje: T gn - začetna temperatura plina enaka 120 0 С, T rosišča - rosišče plina 60 0 C (129,70 g / m 3), potrebno n ait: T gk - končna temperatura plina in M in - masa vode, razpršene v plinu (kg.)
rešitev. Vsi izračuni se izvajajo glede na 1 m 3 plina. Kompleksnost izračunov je določena z dejstvom, da se zaradi razprševanja spremenita tako gostota plina kot njegova toplotna kapaciteta, prostornina itd.. Poleg tega se predpostavlja, da se izhlapevanje pojavi v popolnoma suhem plinu in energija za ogrevanje vode ni upoštevana.
Izračunajte količino energije, ki jo plin odda vodi med izhlapevanjem vode
kjer je: s toplotna kapaciteta plina (1 kJ/kg.K), m - masa plina (1 kg / m 3)
Izračunajte količino energije, ki jo odda voda pri izhlapevanju v plin
kje: r – latentna energija uparjanja (2500 kJ/kg), m - masa izparele vode
Kot rezultat zamenjave dobimo funkcijo
(5)
V tem primeru je treba upoštevati, da je nemogoče pršiti več vode, kot je navedeno v tabeli 2, plin pa že vsebuje izhlapelo vodo. Z izbiro in izračuni smo dobili vrednost m = 22 gr, Т gk = 65 0 С. Izračunajmo dejansko entalpijo dobljenega plina, pri čemer upoštevamo, da je njegova relativna vlažnost 100% in ko se ohladi, se bo sprostila tako latentna kot zaznavna energija. Potem glede na dobimo vsoto dveh entalpij. Entalpija plina in entalpija kondenzirane vode.
E woz \u003d Eg + Evod
Er iz referenčne literature najdemo 1.1 (KJ / m 3 * K)
Evodizračunamo glede na tabelo. 2. Imamo plin, ki se ohladi s 65 0 C na 64 0 C, pri tem se sprosti 6,58 g vode. Kondenzacijska entalpija je Evod=2500 J/g ali v našem primeru Evod \u003d 16,45 KJ / m 3
Seštejemo entalpijo kondenzirane vode in entalpijo plina.
E woz \u003d 17,55 (J / l * K)
Kot lahko vidimo z brizganjem vode, nam je uspelo povečati entalpijo plina za 22,3-krat. Če je bila pred brizganjem vode entalpija plina E woz \u003d 0,7864 J / l * K. (pri temperaturi 130 0 C). Potem po škropljenju je entalpija E woz \u003d 17,55 (J / l * K). In to pomeni, da je za pridobitev enake toplotne energije na istem standardnem toplotnem izmenjevalniku tipa KSK, VNV mogoče površino toplotnega izmenjevalnika zmanjšati za 22,3-krat. Preračunani koeficient K (vrednost je bila enaka 5319) postane enak 16. In s tem koeficientom toplotni izmenjevalnik pridobi povsem uresničljive dimenzije.
Drugo pomembno vprašanje pri ustvarjanju takih sistemov je analiza procesa naprševanja, tj. Kolikšen je premer kapljice, ki je potreben za izhlapevanje vode v plinu? Če je dovolj majhna kapljica (na primer 5 μM), je življenjska doba te kapljice v plinu do popolnega izhlapevanja precej kratka. In če ima kapljica velikost na primer 600 μM, potem seveda ostane v plinu veliko dlje časa do popolnega izhlapevanja. Rešitev tega fizikalnega problema je precej zapletena zaradi dejstva, da proces izhlapevanja poteka z nenehno spreminjajočimi se značilnostmi: temperaturo, vlažnostjo, premerom kapljic itd. Za ta proces je rešitev predstavljena v , formula za izračun celotnega časa izhlapevanja pa ( ) kapljic ima obliko
(6)
kje: ρ in - gostota tekočine (1 kg / dm 3), r - energija uparjanja (2500 kJ / kg), λ g - toplotna prevodnost plina (0,026 J / m 2 K), d 2 – premer kapljice (m), Δ t je povprečna temperaturna razlika med plinom in vodo (K).
Nato glede na (6) življenjska doba kapljice s premerom 100 µM. (1 * 10 -4 m) je τ = 2 * 10 -3 ure ali 1,8 sekunde, življenjska doba kapljice s premerom 50 mikronov pa. (5*10 -5 m) je enako τ = 5*10 -4 ure ali 0,072 sekunde. V skladu s tem je ob poznavanju življenjske dobe kapljice, njene hitrosti letenja v vesolju, hitrosti pretoka plina in geometrijskih dimenzij plinskega kanala enostavno izračunati namakalni sistem za plinovod.
V nadaljevanju obravnavamo izvedbo zasnove sistema ob upoštevanju zgoraj pridobljenih razmerij. Menijo, da mora toplotni izmenjevalnik dimnih plinov delovati glede na zunanjo temperaturo, sicer se hišna cev uniči, ko se v njej tvori kondenz. Možno pa je izdelati toplotni izmenjevalnik, ki deluje ne glede na zunanjo temperaturo in ima boljši odvod toplote izpušnih plinov tudi do negativnih temperatur, medtem ko bo temperatura izpušnih plinov na primer +10 0 С ( rosišče teh plinov bo 0 0 С). To je zagotovljeno s tem, da pri izmenjavi toplote regulator izračuna rosišče, energijo prenosa toplote in druge parametre. Razmislite o tehnološki shemi predlaganega sistema (slika 9).
Po tehnološki shemi so v izmenjevalniku toplote vgrajeni: nastavljive lopute a-b-c-d; enote za rekuperacijo toplote e-e-g; temperaturni senzorji 1-2-3-4-5-6; o Razpršilnik (črpalka H in skupina šob); nadzorni krmilnik.
Razmislimo o delovanju predlaganega sistema. Pustite izpušne pline iz kotla. npr. temperatura 120 0 С in rosišče 60 0 С (na diagramu označeno s 120/60) Senzor temperature (1) meri temperaturo dimnih plinov kotla. Točko rosišča izračuna krmilnik glede na stehiometrijo zgorevanja plina. Na plinski poti se pojavijo vrata (a). To so zasilna vrata. ki se zapre v primeru popravila opreme, okvare, remonta, vzdrževalnih del itd. Tako je loputa (a) popolnoma odprta in direktno prepušča dimne pline kotla v odvod dima. Pri tej shemi je rekuperacija enaka nič, dejansko se vzpostavi shema odvoda dimnih plinov, kot je bila pred vgradnjo rekuperacije. V delovnem stanju je loputa (a) popolnoma zaprta in 100% plinov vstopi v toplotni izmenjevalnik.
V toplotnem izmenjevalniku pridejo plini v toplotni izmenjevalnik (e), kjer se ohladijo, vendar nikakor ne pod rosišče (60 0 C). Ohladili so se na primer na 90 0 C. V njih se ni sproščala vlaga. Temperaturo plina meri temperaturni senzor 2. Temperaturo plinov za toplotnim izmenjevalnikom lahko nastavljate z zapornim ventilom (b). Ta regulacija je potrebna za povečanje učinkovitosti izmenjevalnika toplote. Ker se med kondenzacijo vlage njena masa v plinih zmanjša, je mogoče glede na to, koliko so bili plini ohlajeni, iz njih odstraniti do 2/11 skupna masa plini v obliki vode. Od kod ta številka. Razmislite kemijska formula reakcije oksidacije metana (3).
Za oksidacijo 1 m 3 metana potrebujemo 2 m 3 kisika. Ker pa kisik v zraku vsebuje le 20%, bo zrak za oksidacijo 1 m 3 metana potreboval 10 m 3. Po sežigu te mešanice dobimo: 1m 3 ogljikov dioksid 2 m 3 vodne pare in 8 m 3 dušika in drugih plinov. Iz odpadnih plinov lahko odstranimo s kondenzacijo nekaj manj kot 2/11 vseh odpadnih plinov v obliki vode. Za to je treba izpušne pline ohladiti na zunanjo temperaturo. Z dodelitvijo ustreznega deleža vode. Zrak, vzet z ulice za zgorevanje, vsebuje tudi zanemarljivo malo vlage.
Izpuščena voda se odstrani na dnu toplotnega izmenjevalnika. V skladu s tem, če na poti kotel za rekuperacijo toplote (d) - enota za rekuperacijo toplote (e) preide celotno plinsko sestavo 11/11 delov, potem lahko le 9/11 delov izpušnih plinov preide skozi drugo stran toplote. izmenjevalnik (e). Preostanek - do 2/11 delov plina v obliki vlage lahko izpade v izmenjevalniku toplote. Za zmanjšanje aerodinamičnega upora izmenjevalnika toplote je mogoče vrata (b) rahlo odpreti. To bo ločilo izpušne pline. Del gre skozi toplotni izmenjevalnik (d), del pa skozi vratca (b). Ko so vrata (b) popolnoma odprta, bodo plini prehajali brez hlajenja in odčitki temperaturnih senzorjev 1 in 2 bodo sovpadali.
Na plinski poti je nameščena namakalna naprava s črpalko H in skupino šob. Plini se namakajo z vodo, ki se sprošča med kondenzacijo. Šobe, ki brizgajo vlago v plin, mu močno dvignejo rosišče, ga ohladijo in adiabatno stisnejo. V obravnavanem primeru temperatura plina močno pade na 62/62 in ker voda, razpršena v plinu, popolnoma izhlapi v plinu, rosišče in temperatura plina sovpadata. Doseganje izmenjevalnika toplote (e) je skrito termalna energija na njem izstopa. Poleg tega se gostota plinskega toka nenadoma poveča in njegova hitrost naglo zmanjša. Vse te spremembe bistveno spremenijo učinkovitost prenosa toplote na bolje. Količino vode, ki jo je treba razpršiti, določi krmilnik in je povezana s temperaturo in pretokom plina. Temperaturo plina pred toplotnim izmenjevalnikom nadzira temperaturni senzor 6.
Nato plini vstopijo v izmenjevalnik toplote (e). V toplotnem izmenjevalniku se plini ohladijo na primer na temperaturo 35 0 C. V skladu s tem bo tudi rosišče teh plinov 35 0 C. Naslednji toplotni izmenjevalec na poti izpušnih plinov je toplota izmenjevalnik (g). Služi za ogrevanje zraka za zgorevanje. Temperatura dovoda zraka v tak izmenjevalnik toplote lahko doseže -35 0 C. Ta temperatura je odvisna od najnižje temperature zunanjega zraka v dani regiji. Ker se del vodne pare odstrani iz izpušnih plinov, masni pretok izpušnih plinov skoraj sovpada z masnim pretokom zgorevalnega zraka. naj se v izmenjevalnik toplote nalije npr. antifriz. Med toplotnimi izmenjevalci je nameščena loputa (c). Ta vrata delujejo tudi v diskretnem načinu. S segrevanjem zunaj pomen odvzema toplote v toplotnem izmenjevalniku (g) izgine. Ustavi svoje delovanje in loputa (c) se popolnoma odpre, prepušča izpušne pline mimo rekuperacije toplote (g).
Temperaturo ohlajenih plinov določa temperaturni senzor (3). Nadalje se ti plini pošljejo v rekuperator (d). Ko ga preidejo, se segrejejo na določeno temperaturo, sorazmerno z ohlajanjem plinov na drugi strani toplotnega izmenjevalnika. Loputa (g) je potrebna za uravnavanje delovanja toplotne izmenjave v toplotnem izmenjevalniku, stopnja njene odprtosti pa je odvisna od zunanje temperature (od senzorja 5). V skladu s tem, če je zunaj zelo hladno, se vrata (d) popolnoma zaprejo in plini se segrejejo v toplotnem izmenjevalniku, da se izognejo rosišču v cevi. Če je zunaj vroče, so vrata (d) odprta, prav tako vrata (b).
SKLEPI:
Povečanje prenosa toplote v toplotnem izmenjevalniku tekočina / plin se pojavi zaradi močnega skoka entalpije plina. Toda predlagano škropljenje z vodo mora biti strogo odmerjeno. Poleg tega je pri doziranju vode v dimne pline upoštevana zunanja temperatura.
Nastala metoda izračuna omogoča, da se prepreči kondenzacija vlage v dimniku in znatno poveča Učinkovitost kotlovske enote. Podobno tehniko lahko uporabimo za plinske turbine in druge kondenzacijske naprave.
S predlagano metodo se zasnova kotla ne spreminja, ampak le dodeluje. Stroški dokončanja znašajo približno 10% cene kotla. Obdobje vračila pri trenutnih cenah plina je približno 4 mesece.
Ta pristop lahko znatno zmanjša porabo kovine konstrukcije in s tem njene stroške. Poleg tega se aerodinamični upor toplotnega izmenjevalnika znatno zmanjša, obremenitev dimnika pa se zmanjša.
LITERATURA:
1.Aronov I.Z. Uporaba toplote iz izpušnih plinov uplinjenih kotlovnic. - M .: "Energija", 1967. - 192 str.
2.Tadeusz Hobler. Prenos toplote in izmenjevalniki toplote. - Leningrad.: Državna znanstvena publikacija kemijske literature, 1961. - 626 str.
Opis:
Brjansk ogrevalno omrežje skupaj s projektantskim inštitutom VKTIstroydormash-Proekt LLC smo v dveh kotlovnicah v mestu Bryansk razvili, izdelali in implementirali rekuperacijo toplote dimnih plinov (UUTG) iz toplovodnih kotlov.
Rekuperacija toplote dimnih plinov
N. F. Sviridov, R. N. Sviridov, Bryansk ogrevalna omrežja,
I. N. Ivukov, B. L. Turk, VKTIstroydormash-Proekt LLC
Ogrevalna omrežja Bryansk so skupaj s projektantskim inštitutom VKTIstroydormash-Proekt LLC razvila, izdelala in implementirala enote za rekuperacijo toplote dimnih plinov (UUTG) iz toplovodnih kotlov v dveh kotlovnicah v mestu Bryansk.
Kot rezultat te izvedbe je bilo pridobljeno naslednje:
Dodatne kapitalske naložbe na 1 Gcal / h prejete toplote so več kot 2-krat nižje v primerjavi z gradnjo nove kotlovnice in se povrnejo v približno 0,6 leta;
Ker je uporabljena oprema izjemno enostavna za vzdrževanje in se uporablja prosto hladilno sredstvo, t.j. dimni plin (DG), ki je bil predhodno izpuščen v ozračje, je strošek 1 Gcal toplote 8–10-krat nižji od stroška toplote. proizvedeno v kotlovnicah;
Učinkovitost kotla se je povečala za 10 %.
Tako so vsi stroški v cenah marca 2002 za uvedbo prvega UUTG z zmogljivostjo 1 Gcal toplote na uro znašali 830 tisoč rubljev, pričakovani prihranek na leto pa bo 1,5 milijona rubljev.
Tako visoki tehnični in ekonomski kazalci so razumljivi.
Obstaja mnenje, da učinkovitost najboljših domačih kotlov s toplotno močjo 0,5 MW in več doseže 93%. Pravzaprav ne presega 83 % in tukaj je razlog.
Razlikovati nižjo in višjo kurilno vrednost goriva. Nižja kurilna vrednost je manjša od višje za količino toplote, ki se porabi za izhlapevanje vode, ki nastane pri zgorevanju goriva, in vlage, ki jo vsebuje. Primer najcenejšega goriva je zemeljski plin: DG, ki nastanejo pri njegovem zgorevanju, vsebujejo vodno paro, ki zavzema do 19 % njihove prostornine; najvišja kurilna vrednost njegovega zgorevanja presega najnižjo za približno 10 %.
Za večjo učinkovitost dimnikov, skozi katere se DG izpuščajo v ozračje, je potrebno, da vodna para v DG ne začne kondenzirati v dimnikih že pri najnižjih temperaturah okolja.
Projekti UUTG obujeni in izboljšani dolgo pozabljeni tehnične rešitve, namenjen izkoriščanju toplote DG.
UUTG vsebuje stik in ploščni izmenjevalnik toplote in z dvema neodvisnima krogoma obtočne in odpadne vode.
Naprava in delovanje UUTG sta razvidna iz diagrama na sliki in opisa njegovih položajev.
V kontaktnem izmenjevalniku toplote se DG in razpršena krožna voda gibljeta v navpičnem protitoku, tj. DG in voda sta v neposrednem stiku drug z drugim. Za ohranjanje enakomernega pršenja reciklirane vode se uporabljajo šobe in posebna keramična šoba.
Ogrevana obtočna voda, ki jo neodvisna črpalka črpa v lastnem vodnem krogu, oddaja toploto, pridobljeno v kontaktnem toplotnem izmenjevalniku, odpadni vodi v ploščnem toplotnem izmenjevalniku.
Za potrebno hlajenje obtočne vode samo hladno voda iz pipe, ki se po segrevanju v UUTG prenese na standardno temperaturo v kotlih obstoječih kotlovnic in se nadalje uporablja za oskrbo stanovanj s toplo vodo.
V kontaktnem toplotnem izmenjevalniku gredo ohlajeni DG dodatno skozi eliminator kapljic in se, ko so sčasoma izgubili več kot 70% vlage v obliki kondenzata vodne pare, povežejo z delom vročih DG (10–20% prostornina DG, ki izstopa iz kotla), usmerjena takoj iz kotla v dimnik, pri čemer se tvori mešanica DG z nizko vsebnostjo vlage in temperaturo, ki zadostuje za prehod dimnik brez kondenzacije preostale vodne pare.
Količina krožeče vode se nenehno povečuje zaradi kondenzata vodne pare v DG. Nastali presežek se avtomatsko odvaja skozi ventil z elektromehanskim pogonom in se lahko s pripravo uporabi kot dodatna voda v sistem ogrevanja kotlovnica. Specifična poraba odvedene vode na 1 Gcal rekuperirane toplote je okoli 1,2 tone.Odvod kondenzata je nadzorovan z merilnikoma nivoja B in H.
Opisana metoda in oprema za rekuperacijo toplote dizelskih generatorjev sta sposobni delati s produkti zgorevanja goriva brez prahu, ki imajo neomejeno maksimalno temperaturo. Hkrati velja, da višja kot je temperatura dimnih plinov, višjo temperaturo bo segrevala potrošna voda. Poleg tega je v tem primeru možno delno uporabiti reciklirano vodo za ogrevanje ogrevalne vode. Glede na to, da kontaktni izmenjevalnik toplote hkrati deluje kot mokri lovilec prahu, je možno praktično izkoristiti toploto prašnih DG tako, da krožno vodo po znanih metodah očistimo od prahu, preden jo dovedemo v ploščni izmenjevalnik toplote. Možno je nevtralizirati reciklirano vodo, onesnaženo s kemičnimi spojinami. Zato se lahko opisani UUTG uporablja za delo z DG, ki sodelujejo v tehnoloških procesih med taljenjem (na primer odprte peči, peči za taljenje stekla), med žganjem (na primer opeka, keramika), med segrevanjem (ingoti pred valjanjem) itd.
Na žalost v Rusiji ni spodbud za vključevanje v varčevanje z energijo.
Slika Shema rekuperacije toplote dimnih plinov (UUTG) 1 - kontaktni izmenjevalnik toplote; 2 - ventil z elektromehanskim pogonom za avtomatsko odvajanje odvečne krožne vode, ki nastane med kondenzacijo vodne pare DG; 3 - hranilnik za krožno vodo, ogrevano z rekuperacijo toplote DG; 4 - DG, ki izhaja iz kotla; 5 - del DG, usmerjen v izkoriščanje njihove toplote; 6 - dimna cev; 7 - del DG, ki se nadaljuje po obstoječem svinu v dimnik (6); 8 - ventil, ki uravnava pretok dela DG (5); 9 - ventil, ki regulira pretok dela DG (7); 10 - ohlajen in izpraznjen del DG, ki je izstopil iz kontaktnega izmenjevalnika toplote (1); 11 - mešanica DG (7 in 10), ki ima temperaturno razliko med DG in rosiščem 15–20 ° С; 12 - razpršilec reciklirane vode; 13 - posebna šoba z razvito površino; 14 - kalcinator, v katerem se s pihanjem zraka skozi reciklirano vodo iz nje odstrani predhodno raztopljeni ogljikov dioksid; 15 - čistilni zrak; 16 - lovilec kapljic; 17 - sistem za oskrbo s hladno vodo; 18 - krožna voda, ogrevana z reciklirano toploto; 19 - črpalka za črpanje krožne vode; 20 - ploščni izmenjevalnik toplote za prenos odpadne toplote iz reciklirane vode v odpadno vodo; 21 - ohlajena krožna voda, usmerjena v atomizer (12) in za odvajanje njenega presežka skozi ventil z elektromehanskim pogonom (2); 22 - potrošna voda, ogrevana z rekuperacijo toplote DG. В in Н - senzorji zgornjega in spodnjega nivoja krožne vode v rezervoarju (3); |
| Tabela 1 Ocenjeni kazalniki enega od uvedenih UUTG |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lastniki patenta RU 2436011:
Izum se nanaša na termoenergetiko in se lahko uporablja v katerem koli podjetju, ki uporablja kotle na ogljikovodikovo gorivo. Cilj izuma je izboljšati učinkovitost izrabe nizkocenovne kondenzacijske toplote vodne pare v dimnih plinih. Naprava za rekuperacijo toplote dimnih plinov vsebuje površinski ploščni toplotni izmenjevalnik plin-plin, v katerem se začetni dimni plini hladijo in protitočno segrejejo posušene dimne pline. Ohlajeni vlažni dimni plini se dovajajo v površinski ploščni toplotni izmenjevalnik-kondenzator plin-zrak, kjer se kondenzira vodna para v dimnih plinih in segreje zrak. Ogrevan zrak se uporablja za ogrevanje prostorov in pokrivanje potreb procesa zgorevanja plina v kotlu. Kondenzat po dodatni predelavi se uporablja za nadomestitev izgub v toplovodnem omrežju ali parnoturbinskem ciklu. Osušeni dimni plini se z dodatnim odvodom dima dovajajo v zgoraj opisano kurilno napravo, kjer se segrevajo za preprečitev morebitne kondenzacije vodne pare v plinovodih in dimniku ter se odvajajo v dimnik. 2 n.p. f-ly, 1 ilustr.
Izum se nanaša na termoenergetiko in se lahko uporablja v katerem koli podjetju, ki uporablja kotle na ogljikovodikovo gorivo.
Poznamo kotlovnico, ki vsebuje kontaktni grelnik vode, ki je na vstopu povezan z odvodnim kanalom kotla, na izstopu pa skozi odvodni kanal, opremljen z odvodom dima v dimnik, ter grelnik zraka z ogrevalnimi in zračnimi potmi. (Avtorsko potrdilo ZSSR št. 1086296, F22B 1/18 z dne 15.04.1984).
Namestitev deluje na naslednji način. Glavnina plinov iz kotla vstopi v kanal za izpušne pline, ostali plini pa v grelno pot. Iz kanala za izpušne pline se plini usmerijo v kontaktni grelnik vode, kjer kondenzira vodna para iz dimnih plinov. Nato gredo plini skozi lovilec kapljic in vstopijo v izhodni kanal za plin. Zunanji zrak vstopa v grelnik zraka, kjer se segreje s plini, ki tečejo po grelni poti, in se usmeri v izhodni kanal za pline, kjer se meša z ohlajenimi plini in zmanjšuje vsebnost vlage v slednjih.
Napake. Nesprejemljiva kakovost ogrevane vode za njeno uporabo v ogrevalnem sistemu. Uporaba ogrevanega zraka samo za dovod v dimnik, da se prepreči kondenzacija vodne pare. Nizka stopnja rekuperacije toplote izpušnih plinov, saj je bila glavna naloga sušenje dimnih plinov in znižanje temperature rosišča.
Grelniki tipa KSK (Kudinov A.A. Varčevanje z energijo v napravah za proizvodnjo toplote. - Uljanovsk: UlGTU, 2000. - 139, str. 33) so znani, komercialno proizvedeni v kurilni napravi Kostroma, sestavljeni iz površinskega toplotnega izmenjevalnika plin-voda, toplote izmenjevalna površina, ki jo sestavljajo rebraste bimetalne cevi, cedilo, razdelilni ventil, izločevalnik kapljic in hidropnevmatsko puhalo.
Grelniki tipa KSK delujejo na naslednji način. Dimni plini vstopijo v razdelilni ventil, ki jih razdeli na dva toka, glavni tok plina se pošlje skozi cedilo v izmenjevalnik toplote, drugi - vzdolž obvodne linije plinskega kanala. V izmenjevalniku toplote vodna para, ki jo vsebujejo dimni plini, kondenzira na rebrastih ceveh in segreva vodo, ki teče v njih. Nastali kondenzat se zbira v zbiralniku in črpa v napajalni krog ogrevalnega omrežja. Voda, segreta v toplotnem izmenjevalniku, se dovaja potrošniku. Na izhodu iz toplotnega izmenjevalnika se osušeni dimni plini pomešajo z začetnimi dimnimi plini iz obvodnega voda dimne cevi in se skozi odvod dima usmerijo v dimnik.
Napake. Za delovanje toplotnega izmenjevalnika v načinu kondenzacije celotnega konvektivnega dela je potrebno, da temperatura ogrevanja vode v konvektivnem paketu ne presega 50°C. Za uporabo takšne vode v ogrevalnih sistemih jo je treba dodatno segreti.
Da bi preprečili kondenzacijo ostankov vodne pare dimnih plinov v plinovodih in dimniku, se del izvornih plinov skozi obvodni kanal pomeša s posušenimi dimnimi plini, s čimer se poveča njihova temperatura. S takšno primesjo se poveča tudi vsebnost vodne pare v izpušnih dimnih plinih, kar zmanjša učinkovitost rekuperacije toplote.
Znana naprava za rekuperacijo odpadne toplote (RF patent št. 2193727, F22B 1/18, F24H 1/10 z dne 20.04.2001), ki vsebuje v plinovodu nameščen sprinkler z razdelilnimi šobami, izmenjevalnik odpadne toplote in vmesni izmenjevalnik toplote, ogrevana pot, ki je na vhodu povezana z zbiralnikom vlage. Irigator se nahaja pred omenjenimi toplotnimi izmenjevalci, nameščenimi drug nasproti drugega na enaki razdalji od irigatorja, katerih šobe so usmerjene v nasprotni smeri od toplotnih izmenjevalcev. Naprava je dodatno opremljena s toplotnim izmenjevalnikom za dodatno ogrevanje vode za namakanje, ki je nameščen v plinovodu in se nahaja nad škropilnikom, katerega ogrevana pot je na vhodu povezana z vmesnim toplotnim izmenjevalnikom nosilca toplote, na izstopu pa z škropilnik. Vsi toplotni izmenjevalci so površinski, cevni. Cevi so lahko rebraste za povečanje grelne površine.
Znana metoda delovanja te naprave (RF patent št. 2193728, F22B 1/18, F24H 1/10 z dne 20.04.2001), po kateri se dimni plini, ki gredo skozi dimnik, ohladijo pod rosišče in odstranijo od namestitve. V inštalaciji se voda segreva v izmenjevalniku odpadne toplote in odvaja do porabnika. Zunanja površina izmenjevalnika toplote se namaka z vmesnim nosilcem toplote - vodo iz brizgalne šobe, usmerjene proti toku plina. V tem primeru se vmesni toplotni nosilec predgreje v toplotnem izmenjevalniku, nameščenem v plinovodu nasproti izmenjevalnika odpadne toplote in na enaki razdalji od sprinklerja kot izmenjevalnik odpadne toplote. Nato se vmesni toplotni nosilec dovaja v toplotni izmenjevalnik, ki je nameščen v plinovodu in se nahaja nad razpršilnikom za dodatno segrevanje vode za namakanje, segreje na zahtevano temperaturo in pošlje v razpršilnik.
Dva neodvisna loka vode tečeta drug od drugega v instalaciji: čista, segreta skozi površino za prenos toplote, in namakanje, segreto zaradi neposrednega stika z izpušnimi plini. Tok čiste vode teče znotraj cevi in je s stenami ločen od toka onesnažene vode za namakanje. Snop cevi opravlja funkcijo šobe, namenjene ustvarjanju razvite kontaktne površine za namakanje vode in izpušnih plinov. Zunanjo površino šobe sperejo plini in razpršena voda, kar poveča prenos toplote v aparatu. Toplota odhajajočih plinov se prenaša na vodo, ki teče znotraj cevi aktivne šobe na dva načina: 1) zaradi neposrednega prenosa toplote plinov in vode za namakanje; 2) zaradi kondenzacije vodne pare, ki jo vsebujejo plini, na površini šobe.
Napake. Končna temperatura segrete vode na izstopu iz šobe je omejena s temperaturo plinov mokrega termometra. Pri zgorevanju zemeljskega plina z razmerjem presežka zraka 1,0-1,5 je temperatura mokrega termometra dimnih plinov 55-65°C. Ta temperatura ni zadostna za uporabo te vode v ogrevalnem sistemu.
Dimni plini zapustijo aparat z relativno vlažnostjo 95-100%, kar ne izključuje možnosti kondenzacije vodne pare iz plinov v izpušni poti plina za njim.
Najbližje zahtevanemu izumu po uporabi, tehničnem bistvu in doseženem tehničnem rezultatu je toplotni izmenjevalnik (RF patent št. 2323384, F22B 1/18 z dne 30.08.2006), ki vsebuje kontaktni toplotni izmenjevalnik, lovilec kapljic, toplotni izmenjevalnik plin-plin, priključen v skladu s sotočno shemo, plinski kanali, cevovodi, črpalka, temperaturni senzorji, regulacijski ventili. Toplotni izmenjevalnik voda-voda in toplotni izmenjevalnik voda-zrak z obvodnim kanalom vzdolž zračnega toka sta zaporedno razporejena vzdolž povratnega voda kontaktnega toplotnega izmenjevalnika.
Kako deluje izmenjevalnik toplote. Izhodni plini skozi plinski kanal vstopijo v dovod toplotnega izmenjevalnika plin-plin, zaporedoma skozi njegove tri dele, nato do vhoda kontaktnega toplotnega izmenjevalnika, kjer se skozi šobo, ki jo opere krožna voda, ohladijo pod rosiščem, ki oddaja navidezno in latentno toploto krožeči vodi. Nadalje se ohlajeni in mokri plini sprostijo iz večine tekoče vode, ki jo odnese tok v lovilec kapljic, segrejejo in posušijo v vsaj enem delu toplotnega izmenjevalnika plin-plin, pošljejo v cev z odvodom dima in sproščajo v ozračje. Istočasno se segreta obtočna voda iz spodnjega dela kontaktnega toplotnega izmenjevalnika črpa s črpalko v toplotni izmenjevalnik voda-voda, kjer segreje hladno vodo iz cevovoda. Voda, ogrevana v izmenjevalniku toplote, se dovaja za potrebe oskrbe s tehnološko in sanitarno vodo ali v nizkotemperaturni ogrevalni krog.
Nadalje krožna voda vstopi v toplotni izmenjevalnik voda-zrak, segreje vsaj del pihanega zraka, ki prihaja od zunaj prostora skozi zračni kanal, se ohladi na najnižjo možno temperaturo in vstopi v kontaktni toplotni izmenjevalnik skozi vodni razdelilnik. , kjer odvzema toploto iz plinov, jih hkrati izpira iz suspendiranih delcev in absorbira del dušikovih in žveplovih oksidov. Ogrevan zrak iz toplotnega izmenjevalnika dovaja puhalo v običajen grelnik zraka ali neposredno v peč. Krožeča voda je po želji filtrirana in obdelana na znane načine.
Slabosti tega prototipa so.
Potreba po regulacijskem sistemu zaradi uporabe rekuperirane toplote za oskrbo s toplo vodo zaradi nestanovitnosti dnevnega urnika porabe tople vode.
Vodo, ogreto v izmenjevalniku toplote, dovedeno za potrebe priprave tople vode ali v nizkotemperaturni ogrevalni krog, je treba segreti na zahtevano temperaturo, saj se v izmenjevalniku ne more segreti nad temperaturo vode v toplotnem izmenjevalniku. obtočni tokokrog, ki je določen s temperaturo nasičenja vodne pare v dimnih plinih. Nizko segrevanje zraka v toplotnem izmenjevalniku voda-zrak ne omogoča uporabe tega zraka za ogrevanje prostora.
Naloga je bila poenostaviti tehnologijo rekuperacije toplote in povečati učinkovitost uporabe nizkokakovostne toplote kondenzacije vodne pare v dimnih plinih.
Ta problem je rešen na naslednji način.
Predlagana je naprava za rekuperacijo toplote dimnih plinov, ki vsebuje izmenjevalnik toplote plin-plin, kondenzator, inercijski izločevalnik kapljic, plinske kanale, zračne kanale, ventilatorje in cevovod, značilna po tem, da je površinski toplotni izmenjevalnik plin-plin izdelan po protitočni shemi je kot kondenzator nameščen površinski ploščni izmenjevalnik toplote plin-zrak, v plinskem kanalu hladno posušenih dimnih plinov je nameščen dodatni odvod dima;
Predlagana je tudi metoda delovanja rekuperacije toplote dimnih plinov, po kateri se dimni plini hladijo v toplotnem izmenjevalniku plin-plin, segrevajo posušene dimne pline, kondenzirajo vodno paro, ki jo vsebujejo dimni plini v kondenzatorju, grelni del pihanega zraka, označen s tem, da se v toplotnem izmenjevalniku plin-plin posušeni dimni plini segrevajo s hlajenjem začetnih dimnih plinov po protitočni shemi brez regulacije pretoka plina, vodna para se kondenzira v površinski toploti plošče plin-zrak izmenjevalnik-kondenzator, segrevanje zraka in se ogret zrak uporablja za ogrevanje in pokrivanje potreb zgorevalnega procesa, kondenzat po dodatni obdelavi pa za nadomestitev izgub v toplovodnem omrežju ali parnoturbinskem krogu, v plinovodu. hladno posušenih dimnih plinov se aerodinamični upor plinske poti kompenzira z dodatnim odvodom dima, pred katerim se meša del segretih posušenih dimnih plinov brez preostale kondenzacije. x vodne pare, ki jo odvaja tok iz kondenzatorja, se temperatura segretega zraka uravnava s spreminjanjem števila vrtljajev dimnika glede na zunanjo temperaturo.
Začetni dimni plini se hladijo v površinskem ploščnem izmenjevalniku toplote plin-plin, pri čemer segrejejo posušene dimne pline.
Razlika je v uporabi površinskega ploščnega toplotnega izmenjevalnika brez regulacije pretoka plinov, kjer se grelni medij (celoten volumen mokrih dimnih plinov) in segreti medij (celoten volumen posušenih dimnih plinov) gibljeta protitočno. Posledica tega je globlje ohlajanje mokrih dimnih plinov na temperaturo blizu rosišča vodne pare.
Nato se vodna para, ki jo vsebujejo dimni plini, kondenzira v površinskem ploščnem toplotnem izmenjevalniku-kondenzatorju plin-zrak in segreje zrak. Ogrevan zrak se uporablja za ogrevanje prostorov in pokrivanje potreb procesa zgorevanja. Kondenzat po dodatni predelavi se uporablja za nadomestitev izgub v toplovodnem omrežju ali parnoturbinskem ciklu.
Razlika predlagane metode je v tem, da je ogrevan medij hladen zrak, ki ga dovajajo ventilatorji iz okolice. Zrak se segreje za 30-50°C, na primer od -15 do 33°C. Uporaba zraka z negativno temperaturo kot hladilnega medija lahko bistveno poveča temperaturno razliko v kondenzatorju pri uporabi protitoka. Ogret zrak na 28-33°C je primeren za ogrevanje prostorov in dovod v kotel za zagotavljanje procesa zgorevanja zemeljskega plina. Toplotni izračun sheme kaže, da je pretok segretega zraka 6-7 krat večji od pretoka začetnih dimnih plinov, kar vam omogoča, da v celoti pokrijete potrebe kotla, ogrevate delavnico in druge prostore. podjetju, del zraka pa dovaja tudi v dimnik za znižanje temperature rosišča ali zunanjemu porabniku.
Aerodinamični upor plinske poti v hladnem suhem dimovodnem kanalu se kompenzira z dodatnim odvodom dima. Da preprečimo kondenzacijo ostankov vodne pare, ki jo odnaša tok iz kondenzatorja, se del segretih, posušenih dimnih plinov (do 10%) meša pred dodatnim odvodom dima. Temperaturo segretega zraka uravnavamo s spreminjanjem pretoka posušenih dimnih plinov, s prilagajanjem števila obratov dimnika glede na temperaturo zunanjega zraka.
Posušeni dimni plini se z odvodom dima dovajajo v zgoraj opisano kurilno napravo, kjer se segrejejo za preprečitev morebitne kondenzacije vodne pare v plinovodih in dimniku ter se odvajajo v dimnik.
Naprava za rekuperacijo toplote dimnih plinov, prikazana na risbi, vsebuje plinski kanal 1, povezan s toplotnim izmenjevalnikom 2, ki je preko plinskega kanala 3 povezan s kondenzatorjem 4. Kondenzator 4 ima inercijski eliminator kapljic 5 in je povezan s kondenzatorjem. izpustna cev 6. Ventilator 7 je povezan s kanalom hladnega zraka 8 s kondenzatorjem 4. Kondenzator 4 je povezan z zračnim kanalom 9 s porabnikom toplote. Suhi kanal dimnih plinov 10 je povezan s toplotnim izmenjevalnikom 2 preko odvoda dima 11. Suhi ogrevani kanal dimnih plinov 12 je povezan s toplotnim izmenjevalnikom 2 in usmerjen v dimnik. Plinski kanal 12 je povezan s plinskim kanalom 10 z dodatnim plinovodom 13, ki vsebuje loputo 14.
Toplotni izmenjevalnik 2 in kondenzator 4 sta površinska ploščata toplotna izmenjevalnika iz enotnih modularnih sklopov, ki sta sestavljena tako, da se gibanje toplotnih nosilcev izvaja protitočno. Glede na prostornino posušenih dimnih plinov se iz izračunanega števila paketov oblikuje grelnik in kondenzator. Blok 7 je sestavljen iz več ventilatorjev za spreminjanje toka segretega zraka. Kondenzator 4 na izhodu iz posušenih dimnih plinov ima inercijski eliminator kapljic 5, izdelan v obliki navpičnih žaluzij, za katerim je vgrajen plinovod 10. Za začetno nastavitev plinskega kanala 13 je nameščena loputa 14. temperaturni rob, ki preprečuje kondenzacijo preostale vodne pare v dimniku 11.
Način delovanja rekuperacije toplote dimnih plinov.
Vlažni dimni plini skozi dimovod 1 vstopijo v toplotni izmenjevalnik 2, kjer se njihova temperatura zniža na temperaturo blizu rosišča. Ohlajeni dimni plini vstopajo v kondenzator 4 skozi dimni kanal 3, kjer se vodna para, ki je v njih, kondenzira. Kondenzat se odvaja po cevovodu 6 in se po dodatni obdelavi uporablja za nadomestitev izgub v toplovodnem omrežju ali parnoturbinskem ciklu. Toplota kondenzacije se uporablja za ogrevanje hladnega zraka, ki ga dovajajo ventilatorji 7 iz okolice. Ogrevan zrak 9 se pošlje v proizvodni prostor kotlovnica za prezračevanje in ogrevanje. Iz te sobe se zrak dovaja v kotel, da se zagotovi proces zgorevanja. Posušeni dimni plini 10 prehajajo skozi inercijski eliminator kapljic 5, jih napaja odvod dima 11 v toplotni izmenjevalnik 2, kjer se segrejejo in pošljejo v dimnik 12. Ogrevanje posušenih dimnih plinov je potrebno za preprečitev kondenzacije. preostale vodne pare v plinovodih in dimniku. Da bi preprečili nastanek kapljic vlage v dimniku 11, ki jih odnaša posušeni tok dimnih plinov iz kondenzatorja, se del segretih suhih dimnih plinov (do ene desetine) iz dimnika 12 skozi dimnik 13 dovaja v dimnik 10. , kjer odnesena vlaga izhlapi.
Temperaturo segretega zraka uravnavamo s spreminjanjem pretoka posušenih dimnih plinov s spreminjanjem števila vrtljajev dimnika 11 glede na temperaturo zunanjega zraka. Z zmanjšanjem pretoka mokrih dimnih plinov se aerodinamični upor plinske poti naprave zmanjša, kar se kompenzira z zmanjšanjem števila vrtljajev dimnika 11. Ventilator 11 zagotavlja tlačno razliko med dimnih plinov in zraka v kondenzatorju, da preprečite vdor dimnih plinov v segret zrak.
Preveritveni izračun kaže, da se pri kotlu na zemeljski plin z zmogljivostjo 6 MW s pretokom mokrih dimnih plinov 1 m 3 / s s temperaturo 130 ° C zrak segreje od -15 do 30 ° C. , s pretokom 7 m 3 / s. Pretok kondenzata je 0,13 kg/s, temperatura posušenih dimnih plinov na izhodu iz grelnika je 86°C. Toplotna moč takšne naprave je 400 kW. Skupna površina izmenjevalnika toplote je 310 m 2 . Temperatura rosišča vodne pare v dimnih plinih se zniža s 55 na 10°C. Izkoristek kotla se poveča za 1% samo zaradi segrevanja hladnega zraka v količini 0,9 m 3 /s, potrebnega za zgorevanje zemeljskega plina. Hkrati se za ogrevanje tega zraka porabi 51 kW moči naprave, preostala toplota pa za ogrevanje zraka prostorov. Rezultati izračunov delovanja takšne naprave pri različne temperature zunanji zrak so prikazani v tabeli 1.
V tabeli 2 so prikazani rezultati izračuna izvedb naprav za ostale pretoke posušenih dimnih plinov, pri zunanji temperaturi zraka -15°C.
| Tabela 1 | |||||||
| NAPRAVA ZA REKUPERACIJO TOPLOTE DIMNIH PLIN IN NAČIN DELOVANJA | |||||||
| Pretok dimnih plinov | Zračni tok | Temperatura zraka | Toplotna moč naprave | ||||
| prej | po | ||||||
| m 3 / s | m 3 / s | °С | °С | kW | kg/s | °C | °С |
| 0,7 | 5,4 | 0 | 37,0 | 262 | 0,09 | 90,7 | 19/8 |
| 0,8 | 6/2 | -5 | 33,2 | 316 | 0,10 | 89,0 | 16,2 |
| 1 | 7,0 | -10 | 33,2 | 388 | 0,13 | 87/4 | 15,1 |
| 1 | 7,0 | -15 | 29,6 | 401 | 0,13 | 86,0 | 10,0 |
| 1 | 6,2 | -20 | 30,2 | 402 | 0,13 | 86,3 | 10,8 |
| 1 | 6,2 | -25 | 26,6 | 413 | 0,13 | 84,8 | 5,5 |
| tabela 2 | |||||||
| Pretok dimnih plinov | Zračni tok | Temperatura vročega zraka | Toplotna moč naprave | Poraba nastalega kondenzata | Skupna površina za prenos toplote | Temperatura suhih dimnih plinov | Temperatura rosišča vodne pare v suhih plinih |
| m 3 / s | m 3 / s | °С | kW | kg/s | m 2 | °C | °С |
| 2 | 13,2 | 31,5 | 791 | 0,26 | 620 | 86,8 | 12,8 |
| 5 | 35,0 | 29,6 | 2007 | 0,65 | 1552 | 86,0 | 10,0 |
| 10 | 62,1 | 35,6 | 4047 | 1,30 | 3444 | 83,8 | 9,2 |
| 25 | 155,3 | 32,9 | 9582 | 3,08 | 8265 | 86,3 | 18,6 |
| 50 | 310,8 | 32,5 | 19009 | 6,08 | 13775 | 85,6 | 20,0 |
1. Naprava za rekuperacijo toplote dimnih plinov, ki vsebuje izmenjevalnik toplote plin-plin, kondenzator, inercijski izločevalnik kapljic, plinske kanale, zračne kanale, ventilatorje in cevovod, značilna po tem, da je površinski toplotni izmenjevalnik plin-plin izdelan v skladu z protitočna shema, vgrajen je površinski plinsko-zračni kondenzator ploščni izmenjevalnik toplote, v plinovod hladno sušenih dimnih plinov je vgrajen dodatni odvod dima, pred dodatnim odvodom dima je vstavljen plinski kanal za mešanje dela segretih posušenih dimnih plinov.
2. Način delovanja rekuperacije toplote dimnih plinov, po katerem se dimni plini ohladijo v toplotnem izmenjevalniku plin-plin, posušeni dimni plini segrejejo, vodna para, ki jo vsebujejo dimni plini v kondenzatorju, se kondenzira. , del pihanega zraka pa se segreje, značilno po tem, da se v toplotnem izmenjevalniku plin-plin posušeni dimni plini segrejejo s hlajenjem začetnih dimnih plinov po protitočni shemi brez regulacije pretoka plina, vodna para se kondenzira na površini ploščni toplotni izmenjevalnik-kondenzator plin-zrak, segrevanje zraka in segret zrak se uporablja za ogrevanje in pokrivanje potreb zgorevalnega procesa, kondenzat po dodatni obdelavi pa za nadomestitev izgub v toplovodnem omrežju ali parnoturbinskem ciklu , v plinovodu hladno posušenih dimnih plinov se aerodinamični upor plinske poti kompenzira z dodatnim odvodom dima, pred katerim se meša del segretih posušenih dimnih plinov, pri čemer je izključena kondenzacija preostale vodne pare. s pretokom iz kondenzatorja se regulacija temperature segretega zraka izvaja s spreminjanjem števila vrtljajev dimnika glede na zunanjo temperaturo.
Podobni patenti:
Izum se nanaša na toplotni izmenjevalnik izpušnih plinov, zlasti na hladilnik izpušnih plinov, za recirkulacijo izpušnih plinov v motornih vozilih po preambuli 1. odstavka zahtevkov.
Izum se nanaša na generator pare, pri katerem je v kanalu dimnih plinov, ki teče dimni plin v približno vodoravni smeri, nameščena evaporativna direktnotočna grelna površina, ki vsebuje več vzporedno povezanih cevi generatorja pare za pretok tekočina z množico izhodnih kolektorjev, povezanih za nekaterimi cevmi generatorja pare na strani tekočine.
Izum se nanaša na toplotno energetiko in se lahko uporablja v kotlih na odpadno toploto kogeneracijskih elektrarn in je namenjen za odstranjevanje izpušnih plinov iz plinskoturbinske naprave, ki se uporablja v sistemih za oskrbo s toploto za ogrevanje stanovanjskih stavb, industrijskih objektov, kot tudi za druge gospodinjske in tehnične potrebe.
Izum se nanaša na pretočni uparjalnik, pri katerem je v kanalu dimnih plinov, ki teče dimni plin v približno vodoravni smeri, nameščena izparilna ravna grelna površina, ki vsebuje več vzporedno povezanih cevi uparjalnika za pretok tekočine.
Izum se nanaša na pretočni uparjalnik, pri katerem je v pretočnem plinovodu za dimne pline, ki tečejo približno v navpični smeri, nameščena izparilna grelna površina, ki vsebuje več vzporedno povezanih cevi uparjalnika za pretok tekočina.
Izum se nanaša na pretočni uparjalnik horizontalne konstrukcije, pri katerem je uparjalna direktnotočna grelna površina nameščena v kanalu dimnih plinov, ki teče približno v vodoravni smeri in vsebuje več cevi uparjalnika. vzporedno povezana za pretok tekočine, in pregrevalna grelna površina, ki je vključena za izhlapevalno neposredno pretočno grelno površino, ki vsebuje množico cevi za ponovno segrevanje, povezanih vzporedno za pretok uparjenega tekočega medija.
Izum se nanaša na kotel na odpadno toploto, za katerega je značilno, da ima reaktor, katerega spodnji del meji na dva gorilnika, dovod dimnih plinov pa meji na stransko površino reaktorja, medtem ko dimni plini, ki izstopajo iz dovoda dimnih plinov vstopajo v aktivno zgorevalno cono reaktorja, ki se nahaja v njegovem spodnjem delu, sistem rekuperacije toplote dimnih plinov, ki vstopa v reaktor kotla na odpadno toploto, odvodna cev dimnih plinov iz reaktorja, ki vsebuje dodatno sistem za rekuperacijo toplote dimnih plinov in vsaj en odvod dima
Izum se nanaša na področje ladijskega kotlovništva in se lahko uporablja v stacionarnih kotlih na odpadno toploto, ki delujejo skupaj z dizelskimi motorji ali plinskimi turbinami. Tehnični problem, ki ga izum rešuje, je ustvariti izkoriščno napravo z izboljšano zmogljivostjo, katere grelne površine parnega kotla bi lahko očistili brez zaustavitve glavnega motorja, zmanjšali porabo sveže vode ter izboljšali okoljsko učinkovitost in učinkovitost prenosa toplote. Naloga je dosežena s tem, da utilizacijska naprava s parnim kotlom vključuje parni kotel z prisilna cirkulacija, ki je izdelan v obliki ohišja, v katerem so nameščene grelne površine v obliki cevnih paketov, in naprava za čiščenje grelnih površin, izdelana iz posamezne elementečiščenje, kot tudi dovodne in odvodne plinovode z vrati. Hkrati je vstopni plinovod z zapornico povezan z zgornjim delom telesa, izhodni plinovod z zapornico pa je povezan s spodnjim delom telesa, inštalacija dodatno vsebuje komoro za mokro čiščenje plina in rezervoar, med grelnimi površinami so nameščeni elementi za čiščenje grelnih površin, ki so na rezervoar povezane s cevovodom s črpalko, komora za mokro čiščenje plinov je nameščena v ohišju in je z rezervoarjem povezana z odtočnim cevovodom z zapornim ventilom. 2 t.p. f-ly, 1 ilustr.
Izum se nanaša na energetiko in se lahko uporablja v toplotnih izmenjevalnikih izpušnih plinov, zlasti hladilnikih izpušnih plinov za recirkulacijo izpušnih plinov v vozilih, s pretočnimi kanali toplotnega izmenjevalnika izpušnih plinov in hladilne tekočine, ki se zaključijo v razdelilni in/ali zbiralni komori, z nameščeno v razdelilni in/ali zbiralni komori s kanalsko napravo, pri čemer ima kanalska naprava vstopno območje za izpušne pline, izstopno območje za izpušne pline in množico pretočnih kanalov, ki se raztezajo od vstopnega območja za izpušne pline do izstopnega območja za izpušne pline , ki so nagnjeni drug k drugemu glede na prijatelja. Prečna koncentracija pretočnih kanalov je 100-600 enot/kvadratni palec, dolžina pretočnih kanalov pa 15-100 mm. S takšno izvedbo vplivamo na pretok izpušnih plinov v smeri, na hitrost pretoka, na površino prečni prerez, na porazdelitev pretoka in na druge parametre pretoka. 14 w.p. f-ly, 7 ilustr.
Izum se nanaša na energetiko in se lahko uporablja v enopretočnih uparjalnikih. Generator pare vsebuje izmenjevalnik toplote, zbiralnike tekočine in pare. Toplotni izmenjevalnik vsebuje več enot za izmenjavo toplote iste konstrukcije. Enota za izmenjavo toplote vsebuje snop spiralnih cevi za prenos toplote, osrednji valj in rokave. Spiralne cevi za prenos toplote z različnimi radiji ukrivljenosti so nameščene v koncentrični spirali v obročastem prostoru med osrednjim valjem in tulcem, ki tvori enega ali več stolpcev za izmenjavo toplote. En iztok tekočinskega zbiralnika je povezan z glavnim vodovodnim cevovodom, drugi izstop tekočinskega zbiralnika pa je povezan s spiralnim cevnim snopom za prenos toplote. En izhod parnega zbiralnika je povezan z glavnim parovodom, drugi izhod parnega zbiralnika pa je povezan s snopom vijačnih cevi za prenos toplote. Znotraj priključnega dela zbiralnika tekočine je vsaka spiralna cev za prenos toplote opremljena s fiksno in odstranljivo membrano. 6 w.p. f-ly., 6 ilustr.
Izum se nanaša na termoenergetiko in se lahko uporablja za rekuperacijo toplote dimnih plinov kotlovskih enot, industrijske peči, emisije iz prezračevanja pri segrevanju zraka s sočasno proizvodnjo električne energije. Kompleksni toplotni izmenjevalnik izpušnih plinov obsega ohišje, opremljeno s plinskimi in zračnimi šobami, znotraj katerega je nameščen paket, sestavljen iz perforiranih plošč, ki med seboj tvorijo plinske in zračne kanale, perforacija plošč pa je izdelana v obliki vodoravnih rež, nameščenih v šahovnica drug glede na drugega, v kateri so nameščene termoelektrične povezave, sestavljene iz ovalnih vložkov iz elastičnega dielektričnega materiala, odpornega proti koroziji, znotraj katerih so nameščene cikcakaste vrste, sestavljene iz termoelektričnih pretvornikov, od katerih je vsak par golih žičnih segmentov izdelani iz različnih kovin M1 in M2, spajkani na koncih med seboj, same cikcakaste vrstice pa so med seboj povezane zaporedno s povezovalnimi žicami, ki tvorijo termoelektrične odseke, povezane z električnimi zbiralniki in sponkami. Takšna izvedba utilizatorja poveča njegovo zanesljivost in učinkovitost. 5 bolnih. .
Predloženi izum se nanaša na izmenjevalnik toplote za hlajenje vročih plinov s pomočjo hladilne tekočine, pri čemer omenjeni izmenjevalnik toplote obsega: vsaj eno navpično usmerjeno posodo, ki vsebuje kopel hladilne tekočine in ima prostor za zbiranje parne faze, ki nastaja nad omenjeno kopeljo hladilna tekočina, ena je navpični cevni element, vstavljen znotraj omenjene posode, odprt na koncih in koaksialen z omenjeno posodo, en spiralni kanal, ki se ovija okoli osi posode, vstavljen v omenjeni koaksialni cevni element, en izhod za parno fazo, ki nastaja v zgornji del omenjene posode, poleg tega je v spodnji del navpične posode vstavljena vsaj ena transportna linija, ki je odprta na dveh koncih, od katerih je eden povezan z navpično posodo, drugi pa je prost in se nahaja izven omenjene posode. vsebnik, pri čemer je omenjena transportna linija cevasta in štrlina stransko zunaj omenjenega toplotnega izmenjevalnika, vsebuje vsaj en osrednji notranji kanal, ki je fluidno povezan s spiralnim kanalom in poteka navpično vzdolž cevastega elementa, vstavljenega v navpični vsebnik, kanal pa ima zunanji plašč, v katerem kroži hladilna tekočina. tekoči medij. Tehnični rezultat je povečanje varnosti in učinkovitosti sistema za izmenjavo toplote. 3 n. in 17 z.p. f-ly, 1 ilustr.
Izum se nanaša na termoenergetiko in se lahko uporablja v katerem koli podjetju, ki uporablja kotle na ogljikovodikovo gorivo
Toploto dimnih plinov, ki zapuščajo peči, je mogoče poleg ogrevanja zraka in plinastega goriva uporabiti v kotlih na odpadno toploto za pridobivanje pare. Medtem ko se ogret plin in zrak uporabljata v sami kurilni enoti, se para pošilja zunanjim porabnikom (za proizvodne in energetske potrebe).
V vseh primerih je treba stremeti k največji rekuperaciji toplote, to je, da jo vrnemo v delovni prostor peči v obliki toplote segretih komponent zgorevanja (plinasto gorivo in zrak). Dejansko povečanje rekuperacije toplote vodi do zmanjšanja porabe goriva ter do intenzifikacije in izboljšave tehnološki proces. Vendar pa prisotnost rekuperatorjev ali regeneratorjev ne izključuje vedno možnosti vgradnje kotlov na odpadno toploto. Prvič, kotli na odpadno toploto so našli uporabo v velikih pečeh z relativno visoko temperaturo dimnih plinov: v odprtih pečeh za taljenje jekla, v reverberacijskih pečeh za taljenje bakra, v rotacijskih pečeh za žganje cementnega klinkerja, pri suhi metodi. proizvodnje cementa itd.
riž. 5.
1 - pregrevalec; 2 - površina cevi; 3 - odvod dima.
Toplota dimnih plinov iz regeneratorjev odprtih peči s temperaturo 500 - 650 ° C se uporablja v plinskih kotlih na odpadno toploto z naravno cirkulacijo delovne tekočine. Grelno površino plinocevnih kotlov sestavljajo ognjevarne cevi, znotraj katerih prehajajo dimni plini s hitrostjo približno 20 m/s. Toplota iz plinov na grelno površino se prenaša s konvekcijo, zato povečanje hitrosti poveča prenos toplote. Plinski kotli so enostavni za uporabo, med namestitvijo ne potrebujejo oblog in okvirjev ter imajo visoko gostoto plina.
Na sl. 5 prikazuje plinskocevni kotel tovarne Taganrog s povprečno produktivnostjo D cf = 5,2 t / h s pričakovanjem prehajanja dimnih plinov do 40.000 m 3 / h. Parni tlak, ki ga ustvari kotel, je 0,8 MN/m 2 ; temperatura 250 °C. Temperatura plinov pred kotlom je 600 °C, za kotlom 200 - 250 °C.
Pri kotlih s prisilnim kroženjem je grelna površina sestavljena iz tuljav, katerih lokacija ni omejena s pogoji naravnega kroženja, zato so takšni kotli kompaktni. Površine tuljav so izdelane iz cevi majhnega premera, npr. d = 32×3 mm, kar olajša težo kotla. Pri večkratni cirkulaciji, ko je razmerje cirkulacije 5 - 18, je hitrost vode v ceveh pomembna, vsaj 1 m / s, zaradi česar se padavina raztopljenih soli iz vode v tuljavah zmanjša in kristalni vodni kamen se spere. Vendar je treba kotle napajati z vodo, ki je kemično prečiščena s kationskimi filtri in drugimi metodami obdelave vode, ki ustrezajo standardom za napajalno vodo za običajne parne kotle.
riž. 6.
1 - površina ekonomizatorja; 2 - površina izhlapevanja; 3 - pregrevalec; 4 - zbiralnik bobna; 5 - obtočna črpalka; 6 - lovilec blata; 7 - odvod dima.
Na sl. 6 prikazuje postavitev grelnih površin tuljave v vertikalnih dimnikih. Gibanje mešanice pare in vode izvaja obtočna črpalka. Zasnove tovrstnih kotlov so razvili Tsentroenergochermet in Gipromez in so izdelani za pretok dimnih plinov do 50 - 125 tisoč m 3 / h s povprečno proizvodnjo pare od 5 do 18 t / h.
Cena pare je 0,4 - 0,5 RUR/t namesto 1,2 - 2 RUR/t za paro, pridobljeno iz parnih turbin SPTE, in 2 - 3 RUR/t za paro iz industrijskih kotlov. Strošek pare je sestavljen iz stroškov energije za pogon dimnikov, stroškov priprave vode, amortizacije, popravil in vzdrževanja. Hitrost plinov v kotlu je od 5 do 10 m/s, kar zagotavlja dober prenos toplote. Aerodinamični upor plinske poti je 0,5 - 1,5 kN / m 2, zato mora imeti enota umetni vlek iz dimnika. Povečanje vleka, ki spremlja vgradnjo kotlov na odpadno toploto, praviloma izboljša delovanje odprtih kurišč. Takšni kotli so v tovarnah zelo razširjeni, vendar je za njihovo dobro delovanje potrebna zaščita grelnih površin pred vnosom prahu in žlindre ter sistematično čiščenje grelnih površin pred vnašanjem z vpihovanjem s pregreto paro, pranjem z vodo (ko se kotel ustavi). ), z vibracijami itd.
riž. 7.
Za izkoriščanje toplote dimnih plinov iz odbojnih peči za taljenje bakra so nameščeni vodocevni kotli z naravno cirkulacijo (slika 7). Dimni plini imajo v tem primeru zelo visoko temperaturo (1100 - 1250 ° C) in so onesnaženi s prahom v količini do 100 - 200 g / m 3, del prahu pa ima visoke abrazivne (abrazivne) lastnosti, drugi del je v zmehčanem stanju in lahko žlindra ogrevalno površino kotla. Prav zaradi visoke prašnosti plinov je treba zaenkrat opustiti rekuperacijo toplote v teh pečeh in omejiti uporabo dimnih plinov v kotlih na odpadno toploto.
Prenos toplote iz plinov na izparilne površine zaslona poteka zelo intenzivno, kar zagotavlja intenzivno uparjanje delcev žlindre, hlajenje, granulacijo in padanje v lijak žlindre, kar odpravlja žlindranje konvektivne grelne površine kotla. Namestitev takšnih kotlov za uporabo plinov z relativno nizko temperaturo (500 - 700 ° C) je nepraktična zaradi šibkega prenosa toplote s sevanjem.
V primeru opremljanja visokotemperaturnih peči s kovinskimi rekuperatorji je priporočljivo kotle na odpadno toploto vgraditi neposredno za delovne komore peči. V tem primeru temperatura dimnih plinov v kotlu pade na 1000 - 1100 °C. S to temperaturo jih je že mogoče usmeriti v toplotno odporen del izmenjevalnika toplote. Če plini nosijo veliko prahu, potem je kotel za odpadno toploto urejen v obliki kotla z granulatorjem žlindre, ki zagotavlja ločevanje vnosa od plinov in olajša delo izmenjevalnika toplote.
Uporaba: energija, rekuperacija odpadne toplote. Bistvo izuma: tok plina se navlaži s prehajanjem skozi kondenzatni film, oblikovan na diedrični perforirani plošči 4, kjer so plini nasičeni z vodno paro. V komori 2 nad listom 4 pride do volumetrične kondenzacije vodne pare na prašnih delcih in drobnih kapljicah parno-plinastega toka. Pripravljena mešanica plina in hlapov se ohladi na temperaturo rosišča s prenosom toplote toka segretega medija skozi steno elementov za izmenjavo toplote 8. Kondenzat iz toka pade na nagnjene predelne stene 5 s koriti 10 in nato vstopi v ploščo 4. skupaj odtočna cev 9. 1 ilustr.
Predloženi izum se nanaša na področje kotlovske tehnike, natančneje na področje rekuperacije toplote izpušnih plinov. Znana metoda za izkoriščanje toplote izpušnih plinov (ZSSR izd. St. N 1359556, MKI F 22 B 33/18, 1986), ki je najbližji analog, v katerem se produkti zgorevanja zaporedno prisilno navlažijo, stisnejo v kompresorju. , ohlajeni na temperaturo pod temperaturo rosišča skupaj s kondenzacijo vodne pare pri tlaku nad atmosferskim, se ločijo v separatorju, ekspandirajo ob hkratnem znižanju temperature v turboekspanderju in odstranijo v atmosfero. Znan način izrabe toplote odpadnih plinov (GDR, Pat. N 156197, MKI F 28 D 3/00, 1982) dosežemo s protitočnim gibanjem v izmenjevalniku toplote odpadnih plinov in vmesnega tekočega medija, segretega na temperaturo nad rosiščem. temperaturo izpušnih plinov, ki se ohladijo na temperaturo pod rosiščem. Znan je način nizkotemperaturnega ogrevanja z uporabo bruto kalorične vrednosti goriva (Nemčija, prijava N OS 3151418, MKI F 23 J 11/00, 1983), ki je sestavljen iz dejstva, da gorivo zgoreva v kurilni napravi z nastajanje vročih plinov, ki vstopajo v grelno napravo naprej in vstran. Na delu pretočne poti so gorivni plini usmerjeni navzdol s tvorbo kondenzata. Gorivni plini na izhodu imajo temperaturo 40 45 o C. Znana metoda omogoča hlajenje izpušnih plinov pod temperaturo rosišča, kar nekoliko poveča toplotni izkoristek naprave. Vendar pa v tem primeru kondenzat razprši skozi šobe, kar povzroči dodatno porabo energije za lastne potrebe in poveča vsebnost vodne pare v produktih izgorevanja. Vključitev kompresorja in turbo ekspanderja v tokokrog, ki stisne in razširi produkte izgorevanja, ne izboljša učinkovitosti, poleg tega pa vodi do dodatne porabe energije, povezane z izgubami v kompresorju in turbo ekspanderju. Cilj izuma je intenzivirati prenos toplote z globokim izkoriščanjem toplote izpušnih plinov. Problem je rešen zaradi dejstva, da se vlaženje toka plina izvede s prehodom skozi kondenzatni film z nasičenjem toka z vodno paro, čemur sledi kondenzacija slednjega, pa tudi kondenzat, ki pade na omenjeni film. in odvajanje neuparjenega dela. Predlagano metodo je mogoče izvesti v napravi, prikazani na risbi, kjer: 1 zbiralnik kondenzata, 2 komora, 3 ohišje, 4 diedrična neenakomerno nagnjena perforirana plošča, 5 nagnjene predelne stene, 6 - stožčasti dvodimenzionalni difuzor, 7 razširljivi difuzor, 8 površina za izmenjavo toplote, 9 odtočna cev, 10 žleb, 11 spojna površina, 12 - separator, 13 toplotni izmenjevalnik pregretja, 14 odvod dima, 15 dimnik, 16 vodno tesnilo, 17 vodoravna os. Delovanje naprave po predlagani metodi izkoriščanja toplote produktov zgorevanja je podobno kot pri toplovodu atmosferskega tipa. Njegov izhlapevalni del se nahaja v spodnjem delu komore 2, iz katerega se dviga pripravljena parno-plinska zmes, kondenzacijski del pa na površinah za izmenjavo toplote 3, iz katerih kondenzat teče po nagnjenih predelih 5 z žlebovi 10 skozi odtok. cevi 9 na diedrično neenako nagnjeno perforirano ploščo 4, presežek pa v zbiralnik kondenzata 1. Produkti zgorevanja, ki prihajajo iz pregrevalnega toplotnega izmenjevalnika 13, mehurčijo kondenzni film na diedrično neenakomerno nagnjeno perforirano ploščo 4. Kondenzat se razprši, segreje in izhlapi. , njegov presežek pa se steka v zbiralnik kondenzata 1. Dimni plini so nasičeni z vodno paro pod tlakom, ki je približno enak atmosferskemu. Odvisno je od načina skupnega delovanja ventilatorja in odvoda dima 14. V komori 2 je vodna para v prenasičenem stanju, saj je parni tlak v mešanici plinov večji od nasičenega parnega tlaka. Najmanjše kapljice, prašni delci produktov zgorevanja postanejo kondenzacijski centri, na katerih v komori 2 brez izmenjave toplote z okolju obstaja proces volumetrična kondenzacija vodne pare. Pripravljena zmes plina in pare kondenzira na površinah za izmenjavo toplote 8. Ko je površinska temperatura teh elementov za izmenjavo toplote 8 bistveno nižja od temperature rosišča, je vsebnost vlage produktov zgorevanja po izmenjevalniku toplote nižja od začetne. . Končna faza tega neprekinjenega procesa je izguba kondenzata na poševnih predelnih stenah 5 z reklamacijami 10 in njegov vstop na perforirano pločevino 4 skozi odtočno cev 9. Doseganje naloge potrjuje naslednje: 1. Vrednost koeficient prenosa toplote se je povečal na 180 250 W / m 2 o C, kar močno zmanjša površino površine za izmenjavo toplote in s tem zmanjša parametre teže in velikosti. 2. Zmanjšanje začetne vsebnosti vlage vodne pare v izpušnih plinih za 2,5-3 krat zmanjša intenzivnost korozijskih procesov v plinski poti in dimniku. 3. Nihanje obremenitve uparjalnika ne vpliva na učinkovitost kotlovnice.
Zahtevek
1. Metoda za izkoriščanje toplote izpušnih plinov, ki je sestavljena iz tega, da se tok plina navlaži in ohladi na temperaturo rosišča s prenosom toplote toka na segreti medij skozi steno, označen s tem, da je tok plina navlažimo s prehajanjem skozi kondenzni film z nasičenjem toka z vodno paro, čemur sledi kondenzacija slednje, kot tudi obarjanje kondenzata na omenjenem filmu in odtekanje njegovega neuparjenega dela.