Schemata der Anlage zur Rauchgaswärmerückgewinnung. Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Rauchgasen

Ich schlage Maßnahmen zur Entsorgung von Rauchgasen vor. Rauchgase sind in jeder Stadt im Überfluss vorhanden. Der Hauptteil der Raucherzeuger sind Dampf- und Heißwasserkessel sowie Verbrennungsmotoren. Ich werde in dieser Idee nicht auf die Rauchgase von Motoren eingehen (obwohl sie in ihrer Zusammensetzung auch geeignet sind), sondern näher auf die Rauchgase von Kesselhäusern eingehen.

Am einfachsten ist es, Rauch aus Gaskesselhäusern (Industrie- oder Privathäusern) zu verwenden; dies ist die sauberste Art von Rauchgas, das die minimale Menge an schädlichen Verunreinigungen enthält. Sie können auch Rauch aus Kesselhäusern verwenden, die Kohle oder flüssige Brennstoffe verbrennen. In diesem Fall müssen Sie jedoch die Rauchgase von Verunreinigungen reinigen (dies ist nicht so schwierig, verursacht jedoch zusätzliche Kosten).

Die Hauptbestandteile des Rauchgases sind Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf. Wasserdampf ist wertlos und kann leicht aus dem Rauchgas entfernt werden, indem man das Gas mit einer kühlen Oberfläche in Kontakt bringt. Die restlichen Komponenten haben bereits einen Preis.

Stickstoffgas wird bei der Brandbekämpfung, für den Transport und die Lagerung von brennbaren und explosiven Medien, als Schutzgas zum Schutz leicht oxidierbarer Substanzen und Materialien vor Oxidation, zur Verhinderung von Korrosion von Tanks, zum Spülen von Rohrleitungen und Behältern sowie zur Schaffung inerter Umgebungen verwendet Getreidespeicher. Stickstoffschutz verhindert das Wachstum von Bakterien und wird verwendet, um Umgebungen von Insekten und Mikroben zu reinigen. In der Lebensmittelindustrie wird häufig eine Stickstoffatmosphäre eingesetzt, um die Haltbarkeit verderblicher Produkte zu verlängern. Stickstoffgas wird häufig verwendet, um daraus flüssigen Stickstoff herzustellen.

Um Stickstoff zu gewinnen, reicht es aus, Wasserdampf und Kohlendioxid aus dem Rauchgas abzutrennen. Was den nächsten Bestandteil von Rauch betrifft – Kohlendioxid (CO2, Kohlendioxid, Kohlendioxid), ist sein Anwendungsspektrum noch größer und sein Preis viel höher.

Ich schlage vor, dass Sie sich umfassender über ihn informieren. Normalerweise wird Kohlendioxid in schwarz lackierten 40-Liter-Flaschen mit der gelben Aufschrift „Kohlendioxid“ gespeichert. Mehr korrekter Name CO2, „Kohlendioxid“, aber an den Namen „Kohlendioxid“ hat sich jeder bereits gewöhnt, er wird CO2 zugeordnet und daher ist die Aufschrift „Kohlendioxid“ auf den Zylindern noch erhalten. Kohlendioxid liegt in flüssiger Form in Zylindern vor. Kohlendioxid ist geruchlos, ungiftig, nicht brennbar und nicht explosiv. Es handelt sich um eine Substanz, die auf natürliche Weise im menschlichen Körper gebildet wird. Die von einem Menschen ausgeatmete Luft enthält in der Regel 4,5 %. Die Hauptverwendung von Kohlendioxid liegt in der Karbonisierung und dem Verkauf von Getränken in Flaschen, es wird als Schutzgas bei Schweißarbeiten mit halbautomatischen Schweißmaschinen verwendet und dient zur Ertragssteigerung (2-fach) landwirtschaftlicher Nutzpflanzen Gewächshäuser durch Erhöhung der CO2-Konzentration in der Luft und Erhöhung (4-6 mal, wenn das Wasser mit Kohlendioxid gesättigt ist) zur Produktion von Mikroalgen während ihrer künstlichen Kultivierung, zur Erhaltung und Verbesserung der Qualität von Futtermitteln und Produkten, zur Herstellung von Trockeneis und seine Verwendung in Kryostrahlanlagen (Reinigung von Oberflächen von Verunreinigungen) und zur Erzielung niedriger Temperaturen bei der Lagerung und dem Transport von Lebensmitteln usw.

Kohlendioxid ist ein überall gefragter Rohstoff und der Bedarf daran steigt stetig. In Haushalten und Kleinbetrieben kann Kohlendioxid durch die Extraktion aus Rauchgas in Kohlendioxidanlagen mit geringer Kapazität gewonnen werden. Für Technikbeteiligte ist es einfach, eine solche Installation selbst durchzuführen. Bei Einhaltung der technologischen Prozessstandards erfüllt die Qualität des entstehenden Kohlendioxids alle Anforderungen von GOST 8050-85.
Kohlendioxid kann sowohl aus den Rauchgasen von Kesselhäusern (oder Heizkesseln privater Haushalte) als auch durch spezielle Brennstoffverbrennung in der Anlage selbst gewonnen werden.

Nun zur wirtschaftlichen Seite der Sache. Die Anlage kann mit jeder Art von Kraftstoff betrieben werden. Bei der Verbrennung von Kraftstoff (insbesondere zur Herstellung von Kohlendioxid) wird folgende Menge CO2 freigesetzt:
Erdgas (Methan) – 1,9 kg CO2 aus der Verbrennung von 1 Kubikmeter. m Gas;
Steinkohle, verschiedene Vorkommen – 2,1–2,7 kg CO2 aus der Verbrennung von 1 kg Brennstoff;
Propan, Butan, Dieselkraftstoff, Heizöl – 3,0 kg CO2 aus der Verbrennung von 1 kg Kraftstoff.

Es wird nicht möglich sein, das gesamte freigesetzte Kohlendioxid vollständig zu extrahieren, aber bis zu 90 % (95 % Extraktion sind erreichbar) sind durchaus möglich. Die Standardfüllung einer 40-Liter-Flasche beträgt 24-25 kg, Sie können sie also selbst berechnen spezifischer Verbrauch Treibstoff, um einen Zylinder Kohlendioxid zu erhalten.

Bei der Gewinnung von Kohlendioxid aus der Verbrennung ist es beispielsweise nicht so groß Erdgas Es reicht aus, um 15 m3 Gas zu verbrennen.

Beim höchsten Tarif (Moskau) sind es 60 Rubel. für 40 Liter. Kohlendioxid-Zylinder. Bei der Gewinnung von CO2 aus den Rauchgasen von Kesselhäusern sinken die Kosten für die Herstellung von Kohlendioxid, da die Brennstoffkosten sinken und der Gewinn aus der Anlage steigt. Die Anlage kann rund um die Uhr im Automatikmodus betrieben werden, wobei der menschliche Eingriff in den Prozess der Kohlendioxidproduktion minimal ist. Die Produktivität der Anlage hängt von der im Rauchgas enthaltenen CO2-Menge und der Konstruktion der Anlage ab und kann 25 Kohlendioxidflaschen pro Tag oder mehr erreichen.

Der Preis für eine Flasche Kohlendioxid übersteigt in den meisten Regionen Russlands 500 Rubel (Dezember 2008). Der monatliche Umsatz aus dem Verkauf von Kohlendioxid beträgt in diesem Fall: 500 Rubel/Kugel. x 25 Punkte/Tag. x 30 Tage. = 375.000 Rubel. Die bei der Verbrennung freigesetzte Wärme kann gleichzeitig zur Raumheizung genutzt werden, und in diesem Fall entsteht kein verschwenderischer Brennstoffverbrauch. Es ist zu berücksichtigen, dass sich die Umweltsituation am Standort, an dem Kohlendioxid aus Rauchgasen gewonnen wird, nur verbessert, da die CO2-Emissionen in die Atmosphäre sinken.

Auch die Methode, Kohlendioxid aus den bei der Verbrennung entstehenden Rauchgasen zu extrahieren, funktioniert gut. Holzabfälle(Abfälle aus Holzeinschlag und Holzverarbeitung, Schreinereien usw.). In diesem Fall wird dieselbe Kohlendioxidanlage mit einem Holzgasgenerator (fabrikgefertigt oder selbstgebaut) zur Erzeugung von Holzgas ergänzt. Holzabfälle (Holzscheite, Holzspäne, Sägespäne usw.) werden 1-2 Mal am Tag in den Gasgeneratorbehälter geschüttet, ansonsten arbeitet die Anlage im gleichen Modus wie oben.
Die Ausbeute an Kohlendioxid aus 1 Tonne Holzabfällen beträgt 66 Flaschen. Der Erlös aus einer Tonne Abfall beträgt (bei einem Kohlendioxidflaschenpreis von 500 Rubel): 500 Rubel/Kugel. x 66 Punkte = 33.000 Rubel.

Da die durchschnittliche Menge an Holzabfällen aus einem Holzverarbeitungsbetrieb 0,5 Tonnen Abfall pro Tag beträgt, können die Einnahmen aus dem Verkauf von Kohlendioxid 500.000 Rubel erreichen. pro Monat, und bei der Einfuhr von Abfällen aus anderen Holzverarbeitungs- und Schreinereibetrieben werden die Einnahmen sogar noch höher.

Es ist möglich, Kohlendioxid durch Verbrennung zu gewinnen Autoreifen, was auch unserer Umwelt nur zugute kommt.

Im Falle der Produktion von Kohlendioxid in Mengen, die größer sind, als der lokale Markt verbrauchen kann, kann das produzierte Kohlendioxid unabhängig für andere Aktivitäten verwendet und zu anderen Chemikalien und Reagenzien verarbeitet werden (z. B. mithilfe einfacher Technologie zu umweltfreundlichem Kohlendioxid). (mit Düngemitteln, Backpulver usw.) bis hin zur Herstellung von Motorenbenzin aus Kohlendioxid.

Rauchgaskondensationssystem für die Kessel des Unternehmens “ AprotechMaschinenbauAB" (Schweden)

Das System der Rauchgaskondensation ermöglicht die Gewinnung und Rückgewinnung großer Mengen an thermischer Energie, die im feuchten Kesselrauchgas enthalten ist, das üblicherweise über den Kessel abgeführt wird Schornstein in der Atmosphäre.

Das Wärmerückgewinnungs-/Rauchgaskondensationssystem ermöglicht es, die Wärmeversorgung der Verbraucher um 6–35 % zu erhöhen (abhängig von der Art des verbrannten Brennstoffs und den Installationsparametern) oder den Erdgasverbrauch um 6–35 % zu senken.

Hauptvorteile:

• Brennstoffeinsparung (Erdgas) – gleiche oder erhöhte Wärmebelastung des Kessels bei geringerer Brennstoffverbrennung
• Reduzierung der Emissionen – CO2, NOx und SOx (bei der Verbrennung von Kohle oder flüssigen Brennstoffen)
• Gewinnung von Kondensat für das Kesselnachspeisesystem

Arbeitsprinzip:

Das Wärmerückgewinnungs-/Rauchgaskondensationssystem kann in zwei Stufen arbeiten: mit oder ohne Verwendung eines Luftbefeuchtungssystems, das den Kesselbrennern zugeführt wird. Bei Bedarf wird vor der Kondensation ein Wäscher installiert.

Im Kondensator werden die Abgase mit Rücklaufwasser aus dem Heizungsnetz gekühlt. Wenn die Temperatur der Rauchgase sinkt, kondensiert eine große Menge des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfs. Wärmeenergie Die Brüdenkondensation wird zur Erwärmung des Rücklaufwärmenetzes genutzt.

Im Luftbefeuchter kommt es zu einer weiteren Abkühlung des Gases und zur Kondensation von Wasserdampf. Das Kühlmedium im Luftbefeuchter ist die Blasluft, die den Kesselbrennern zugeführt wird. Da die Blasluft im Luftbefeuchter erhitzt wird und vor den Brennern warmes Kondensat in den Luftstrom eingedüst wird, kommt es zu einem zusätzlichen Verdampfungsprozess im Abgas des Kessels.

Die den Kesselbrennern zugeführte Blasluft enthält aufgrund der erhöhten Temperatur und Luftfeuchtigkeit eine erhöhte Menge an Wärmeenergie.

Dies führt zu einer Erhöhung der Energiemenge im in den Kondensator eintretenden Abgas, was wiederum zu mehr Energie führt effektiver Einsatz Wärme aus einer Zentralheizung.

In der Rauchgaskondensationsanlage entsteht außerdem Kondensat, das je nach Zusammensetzung der Rauchgase vor der Einspeisung in die Kesselanlage weiter gereinigt wird.

Wirtschaftlicher Effekt.

Vergleich der Wärmeleistung unter folgenden Bedingungen:

1. Keine Kondensation
2. Rauchgaskondensation
3. Kondensation und gleichzeitige Befeuchtung der der Verbrennung zugeführten Luft

Das Rauchgaskondensationssystem ermöglicht dem bestehenden Kesselhaus:

• Steigerung der Wärmeproduktion um 6,8 % bzw
• Reduzierung des Gasverbrauchs um 6,8 % sowie Steigerung der Einnahmen aus dem Verkauf von CO,NO-Quoten
• Die Investitionssumme beträgt etwa 1 Million Euro (für ein Kesselhaus mit einer Leistung von 20 MW).
• Die Amortisationszeit beträgt 1-2 Jahre.

Einsparung abhängig von der Kühlmitteltemperatur im Rücklauf:

V. V. Getman, N. V. Lezhneva METHODEN ZUR RECYCLINGWÄRME VON ABGASEN VON KRAFTANLAGEN

Stichworte: Gasturbinenanlagen, Gas-Kombikraftwerke

Die Arbeit berücksichtigt verschiedene Methoden Recycling der Wärme der Abgase von Kraftwerken, um deren Effizienz zu steigern, organischen Brennstoff einzusparen und die Energiekapazität zu erhöhen.

Schlüsselwörter: Gasturbinenanlagen, Dampf-Gas-Anlagen

In der Arbeit werden verschiedene Methoden der Nutzung der Wärme der austretenden Gase von Kraftwerken mit dem Ziel der Steigerung ihrer Effizienz, der Einsparung organischer Brennstoffe und der Akkumulation von Energiekapazitäten betrachtet.

Mit Beginn der wirtschaftlichen und politischen Reformen in Russland müssen zunächst einige grundlegende Veränderungen in der Elektrizitätswirtschaft des Landes vorgenommen werden. Die neue Energiepolitik muss eine Reihe von Problemen lösen, darunter die Entwicklung moderner hocheffizienter Technologien zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie.

Eine dieser Aufgaben besteht darin, den Wirkungsgrad von Kraftwerken zu steigern, um fossile Brennstoffe einzusparen und die Energiekapazität zu erhöhen. Am meisten

Vielversprechend hierfür sind Gasturbinenanlagen, deren Rauchgase bis zu 20 % der Wärme abgeben.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Effizienz von Gasturbinentriebwerken zu steigern, darunter:

Erhöhung der Gastemperatur vor der Turbine für eine Gasturbineneinheit eines einfachen thermodynamischen Kreisprozesses,

Anwendung der Wärmerückgewinnung,

Nutzung der Rauchgaswärme in binären Kreisläufen,

Erstellung einer Gasturbineneinheit unter Verwendung eines komplexen thermodynamischen Schemas usw.

Als vielversprechendste Richtung gilt die gemeinsame Nutzung von Gasturbinen- und Dampfturbineneinheiten (GTU und STU) zur Verbesserung ihrer wirtschaftlichen und ökologischen Eigenschaften.

Gasturbinen und daraus erstellte kombinierte Anlagen sorgen mit derzeit technisch erreichbaren Parametern für eine deutliche Effizienzsteigerung bei der Wärme- und Stromerzeugung.

Weit verbreitete Verwendung binärer Netzteile sowie verschiedener kombinierter Schemata für technische Umrüstung Das Wärmekraftwerk ermöglicht eine Brennstoffeinsparung von bis zu 20 % im Vergleich zu herkömmlichen Dampfturbinenanlagen.

Experten zufolge steigt der Wirkungsgrad des kombinierten Dampf-Gas-Kreislaufs mit einer Erhöhung der Anfangstemperatur der Gase vor der Gasturbinenanlage und einem Anstieg des Anteils der Gasturbinenleistung. Von nicht geringer Bedeutung

Hinzu kommt, dass solche Systeme neben dem Effizienzgewinn deutlich geringere Kapitalkosten erfordern, ihre spezifischen Kosten sind 1,5- bis 2-mal geringer als die Kosten von Gas-Heizöl-Dampfturbineneinheiten und GuD-Einheiten mit minimaler Gasturbinenleistung .

Basierend auf den Daten lassen sich drei Hauptbereiche des Einsatzes von Gasturbinen und GuD-Gasturbinen im Energiesektor identifizieren.

Das erste, weit verbreitet in der Industrie Industrieländer, - der Einsatz von GuD-Einheiten in großen Brennwertkraftwerken, die mit Gas betrieben werden. In diesem Fall ist es am effektivsten, ein rückgewinnendes GuD-Aggregat mit einem großen Anteil an Gasturbinenleistung zu verwenden (Abb. 1).

Durch den Einsatz von GuD lässt sich der Wirkungsgrad der Brennstoffverbrennung in Wärmekraftwerken um ~ 11–15 % (CCP mit Gasaustritt in den Kessel), um ~ 25–30 % (binäres GuD) steigern.

Bis vor kurzem wurden keine umfangreichen Arbeiten zur Implementierung von GuD-Systemen in Russland durchgeführt. Einzelne Muster solcher Anlagen sind jedoch schon seit längerem im Einsatz und wurden erfolgreich eingesetzt, beispielsweise GuD-Anlagen mit einem Hochdruckdampferzeuger (HSG) vom Typ VPG-50 des Hauptaggregats PGU-120 und 3 modernisierte Aggregate mit HPG-120 in der TPP-2-Filiale der OJSC TGK-1“; PGU-200 (150) mit VPG-450 in der Zweigstelle des staatlichen Bezirkskraftwerks Nevinnomyssk. Im Krasnodar State District Power Plant sind drei GuD-Kraftwerke mit einer Leistung von jeweils 450 MW installiert. Das Kraftwerk umfasst zwei Gasturbinen mit einer Leistung von 150 MW, zwei Abhitzekessel und eine Dampfturbine mit einer Leistung von 170 MW, der Wirkungsgrad einer solchen Anlage beträgt 52,5 %. Weiter

Eine Steigerung der Effizienz von GuD-Anlagen vom Nutzungstyp ist durch Verbesserung möglich

Gasturbineninstallation und Komplikation des Dampfprozesskreislaufs.

Reis. 1 - Schema einer GuD-Einheit mit Abhitzekessel

GuD-Anlage mit Kessel -

Der Recycler (Abb. 1) umfasst: 1-

Kompressor; 2 - Brennkammer; 3 - Gas

Turbine; 4 - elektrischer Generator; 5 - Kessel-

Recycler; 6 - Dampfturbine; 7 - Kondensator; 8

Pumpe und 9 - Entlüfter. Der Brennstoff wird nicht im Abhitzekessel verbrannt, sondern der erzeugte überhitzte Dampf wird in einer Dampfturbineneinheit genutzt.

Die zweite Richtung ist der Einsatz von Gasturbinen zur Erzeugung von GuD-KWK und GTU-KWK. Hinter letzten Jahren Es wurden viele Optionen für technologische Schemata von GuD-KWK vorgeschlagen. Bei mit Gas betriebenen BHKWs empfiehlt sich der Einsatz von Blockheizkraftwerken

Recyclingtyp. Ein typisches Beispiel

Ein großes GuD-BHKW dieser Art ist das Nordwest-BHKW in St. Petersburg. Eine GuD-Einheit dieses Wärmekraftwerks umfasst: zwei Gasturbinen mit einer Leistung von jeweils 150 MW, zwei Abhitzekessel und eine Dampfturbine. Die Hauptindikatoren der Einheit: elektrische Leistung – 450 MW, thermische Leistung – 407 MW, spezifischer Verbrauch an Standardbrennstoff für die Stromversorgung – 154,5 g. t./(kW.h), spezifischer Verbrauch des äquivalenten Brennstoffs für die Wärmeversorgung - 40,6 kg. t./GJ, Effizienz des Wärmekraftwerks nach Angebot elektrische Energie- 79,6 %, Wärmeenergie - 84,1 %.

Die dritte Richtung ist der Einsatz von Gasturbinen zur Erzeugung von GuD-KWK und GTU-KWK mit niedriger und mittlerer Leistung auf Basis von Kesselhäusern. GuD-KWK und GTU-KWK der besten Optionen, erstellt auf Basis von Kesselhäusern, bieten einen Wirkungsgrad für die Bereitstellung elektrischer Energie im Kraft-Wärme-Kopplungsbetrieb von 76 - 79 %.

Ein typisches Kombikraftwerk besteht aus zwei Gasturbineneinheiten mit jeweils einem eigenen Abhitzekessel, der den erzeugten Dampf einer gemeinsamen Dampfturbine zuführt.

Eine solche Anlage wurde für das Kraftwerk des Staatsbezirks Shchekinskaya entwickelt. PGU-490 wurde für die Erzeugung elektrischer Energie im Grund- und Teilbetriebsmodus des Kraftwerks mit Wärmeversorgung von Drittverbrauchern bis zu 90 MW im Winter konzipiert Temperaturdiagramm. Beim schematischen Diagramm der PGU-490-Einheit musste man sich auf den Platzmangel bei der Platzierung des Abhitzekessels konzentrieren

Die Installation von Dampfturbinen in den Kraftwerksgebäuden führte zu gewissen Schwierigkeiten bei der Schaffung optimaler Bedingungen für die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom.

Ohne Einschränkungen bei der Platzierung der Anlage sowie beim Einsatz einer verbesserten Gasturbineneinheit kann der Wirkungsgrad der Anlage deutlich gesteigert werden. Als ein solches verbessertes GuD-Kraftwerk wird ein Einwellen-GuD-320 mit einer Leistung von 300 MW vorgeschlagen. Die komplette Gasturbineneinheit für PGU-320 ist die Einwellen-GTE-200, deren Herstellung voraussichtlich durch den Übergang zu erfolgen wird

Doppelstützrotor, Modernisierung des Kühlsystems und anderer Komponenten der Gasturbinenanlage, um die anfängliche Gastemperatur zu erhöhen. Zusätzlich zum GTE-200 enthält der PGU-320-Monoblock eine K-120-13-Dampfturbine mit einer Dreizylinderturbine, eine Kondensatpumpe, einen Sperrdampfkondensator und eine Heizung, die mit Heizdampf aus der Entnahme gespeist wird letzte Stufe der Dampfturbine sowie ein Zweidruck-Abhitzekessel mit acht Wärmeaustauschbereichen, darunter ein Zwischendampfüberhitzer.

Um den Wirkungsgrad der Anlage zu beurteilen, wurde eine thermodynamische Berechnung durchgeführt, die zu dem Schluss führte, dass beim Betrieb im Kondensationsmodus des PGU-490 ShchGRES der elektrische Wirkungsgrad um 2,5 % gesteigert und auf 50,1 gebracht werden kann %.

Fernwärmeforschung

Kombikraftwerke haben gezeigt, dass die wirtschaftlichen Kennzahlen von Gas-Kombikraftwerken maßgeblich von der Struktur ihres Wärmekreislaufs abhängen, dessen Wahl zugunsten einer Anlage getroffen wird, die die Mindesttemperatur der Rauchgase gewährleistet. Dies liegt daran, dass Rauchgase die Hauptquelle für Energieverluste sind und zur Steigerung der Effizienz des Kreislaufs ihre Temperatur gesenkt werden muss.

Das in Abb. dargestellte Modell einer Einkreis-Heiz-CCGT-Einheit. 2, inklusive Abhitzekessel Trommeltyp mit natürlicher Zirkulation des Mediums im Verdampfungskreislauf. Entlang des Gasstroms im Kessel sind die Heizflächen nacheinander von unten nach oben angeordnet:

Überhitzer PP, Verdampfer I, Economizer E und Gasüberhitzer für Netzwasser GSP.

Reis. 2 - Wärmediagramm eines einkreisigen GuD-Kraftwerks

Berechnungen des Systems zeigten, dass bei einer Änderung der Frischdampfparameter die vom GuD-Aggregat erzeugte Leistung zwischen thermischen und elektrischen Verbrauchern umverteilt wird. Mit steigenden Dampfparametern nimmt die Erzeugung elektrischer Energie zu und die Erzeugung thermischer Energie ab. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass mit steigenden Parametern des Frischdampfs dessen Produktion abnimmt. Gleichzeitig wird durch eine Verringerung des Dampfverbrauchs bei geringfügiger Änderung seiner Parameter in den Entnahmestellen die thermische Belastung des Warmwasserbereiters reduziert.

Ein zweikreisiges GuD-Aggregat besteht wie ein einkreisiges aus zwei Gasturbinen, zwei Abhitzekesseln und einer Dampfturbine (Abb. 3). Die Erwärmung des Netzwassers erfolgt in zwei ASG-Heizgeräten und (falls erforderlich) in einem Spitzennetzheizgerät.

Entlang der Gasströmung im Abhitzekessel

Die folgenden sind nacheinander angeordnet

Heizflächen: Hochdrucküberhitzer PPHP, Hochdruckverdampfer IVD, Hochdruck-Economizer EHP, Dampfüberhitzer niedriger Druck PPND,

Niederdruckverdampfer IND, Niederdruck-Gaserhitzer GPND, Gaserhitzer für Netzwerkwasser GSP.

Reis. 3 - Prinzipielles thermisches Diagramm

Zweikreis-GuD

Reis. 4 – Schema der Wärmerückgewinnung aus Gasturbinenabgasen

Der Wärmekreislauf umfasst neben dem Abhitzekessel eine Dampfturbine mit drei Zylindern, zwei Netzwassererhitzer PSG1 und PSG2, einen Entgaser D und Speisepumpen PEN. Der Abgasdampf der Turbine wurde zum PSG1 geleitet. Dampf aus dem Turbinenabgas wird der PSG2-Heizung zugeführt. Das gesamte Netzwasser fließt durch PSG1, dann wird ein Teil des Wassers zu PSG2 geleitet, und der andere Teil wird nach der ersten Heizstufe zum GSP geleitet, das sich am Ende des Gaswegs des Abhitzekessels befindet. Das Kondensat des Heizdampfes PSG2 wird in PSG1 abgeleitet und gelangt dann in das HPPG und dann in den Entgaser. Das Speisewasser nach dem Entgaser fließt teilweise in den Economizer des Hochdruckkreislaufs und teilweise in Trommel B des Niederdruckkreislaufs. Dampf aus dem Überhitzer des Niederdruckkreislaufs wird nach dem Hochdruckzylinder (HPC) der Turbine mit dem Hauptdampfstrom gemischt.

Wie eine vergleichende Analyse gezeigt hat, ist bei der Verwendung von Gas als Hauptbrennstoff der Einsatz von Nutzungsschemata sinnvoll, wenn das Verhältnis von thermischer und elektrischer Energie 0,5 – 1,0 beträgt, bei Verhältnissen von 1,5 oder mehr werden GuD-Anlagen mit a bevorzugt „Entladungs“-Schema.

Neben der Anpassung des Dampfturbinenkreislaufs an den Gasturbinenkreislauf erfolgt auch die Rückführung der Abgaswärme

Die GTU kann durch die Zufuhr von Dampf, der von einem Abhitzekessel erzeugt wird, zur Brennkammer der GTU sowie durch die Implementierung eines regenerativen Zyklus implementiert werden.

Die Umsetzung des Regenerationskreislaufs (Abb. 4) führt zu einer deutlichen Steigerung der Anlageneffizienz um das 1,33-fache, wenn bei der Erstellung einer Gasturbineneinheit der Grad der Druckerhöhung entsprechend dem angestrebten Regenerationsgrad gewählt wird . Diese Schaltung umfasst einen K-Kompressor; R – Regenerator; KS - Brennkammer; ТК - Kompressorturbine; ST – Kraftturbine; CC – Radialkompressor. Wenn eine Gasturbineneinheit ohne Regeneration ausgelegt ist und der Druckanstiegsgrad l nahe am optimalen Wert liegt, führt die Ausstattung einer solchen Gasturbineneinheit mit einem Regenerator nicht zu einer Steigerung ihres Wirkungsgrades.

Der Wirkungsgrad der Anlage, die der Brennkammer Dampf zuführt, ist im Vergleich zu einer Gasturbineneinheit um das 1,18-fache erhöht, was eine Reduzierung des Brenngasverbrauchs der Gasturbineneinheit ermöglicht.

Eine vergleichende Analyse zeigte, dass die größten Kraftstoffeinsparungen möglich sind, wenn der regenerative Zyklus einer Gasturbineneinheit implementiert wird hochgradig Regeneration, ein relativ niedriges Druckanstiegsverhältnis im Kompressor l = 3 und mit geringen Verlusten an Verbrennungsprodukten. In den meisten Haushalts-TKAs werden jedoch Flug- und Schiffsgasturbinentriebwerke mit hohem Druckanstieg als Antrieb eingesetzt, wobei in diesem Fall die Wärmerückgewinnung aus Abgasen in einer Dampfturbineneinheit effizienter ist. Der Einbau mit Dampfzufuhr zur Brennkammer ist konstruktiv am einfachsten, aber weniger effektiv.

Eine der Möglichkeiten, Gaseinsparungen und Lösungen zu erzielen Umweltprobleme ist der Einsatz von GuD-Anlagen an Verdichterstationen. IN Forschungsentwicklungen Zwei alternative Optionen für die Nutzung von Dampf, der durch die Rückführung der Wärme von Gasturbinenabgasen gewonnen wird, werden in Betracht gezogen: eine Gasturbine mit kombiniertem Kreislauf, die von einer Dampfturbine eines Erdgasverdichters angetrieben wird, und von einer Dampfturbine eines elektrischen Generators. Der grundlegende Unterschied zwischen diesen Optionen besteht darin, dass bei einem CCGT mit Kompressor nicht nur die Wärme der Abgase der GPU zurückgewonnen wird, sondern auch eine GPU durch eine Dampfturbinen-Pumpeinheit ersetzt wird, und im Fall von Bei einem GuD-Kraftwerk mit elektrischem Generator bleibt die Anzahl der GPUs erhalten und aufgrund der rückgewonnenen Wärme wird Strom durch eine spezielle Dampfturbineneinheit erzeugt. Die Analyse zeigte, dass GuD-Anlagen mit Erdgas-Kompressorantrieb die besten technischen und wirtschaftlichen Kennzahlen lieferten.

Bei der Errichtung eines GuD-Gas-Kombikraftwerks mit Abhitzekessel auf Basis einer Verdichterstation dient die Gasturbineneinheit dem Antrieb des Kompressors und das Dampfkraftwerk (SPU) der Stromerzeugung, während die Die Temperatur der Abgase hinter dem Abhitzekessel beträgt 1400 °C.

Um die Effizienz der Nutzung organischer Brennstoffe in dezentralen Wärmeversorgungssystemen zu steigern, ist es möglich, Heizkesselhäuser durch den Einbau von Gasturbineneinheiten (GTUs) kleiner Leistung und die Nutzung von Verbrennungsprodukten in den Öfen bestehender Kessel zu rekonstruieren. Dabei ist die elektrische Leistung der Gasturbine von den Betriebsarten nach thermischen oder elektrischen Lastplänen sowie von wirtschaftlichen Faktoren abhängig.

Die Wirksamkeit der Rekonstruktion des Kesselhauses kann durch den Vergleich zweier Optionen beurteilt werden: 1 – Original (bestehendes Kesselhaus), 2 – Alternative, Verwendung einer Gasturbineneinheit. Der größte Effekt wurde mit einer elektrischen Leistung der Gasturbine erzielt

maximale Belastung des Verbrauchsbereiches.

Vergleichsanalyse einer Gasturbineneinheit mit einem HRSG, die Dampf in einer Menge von 0,144 kg/kg s erzeugt. B. kondensierende TU und GTU ohne HRSG und mit TU des trockenen Wärmeaustauschs zeigten Folgendes: nützlich

Strom – 1,29, Erdgasverbrauch – 1,27, Wärmeversorgung – 1,29 (12650 bzw. 9780 kJ/m3 Erdgas). Somit betrug die relative Steigerung der Gasturbinenleistung bei der Einspeisung von Dampf aus dem HRSG 29 % und der Verbrauch von zusätzlichem Erdgas 27 %.

Laut Betriebstestdaten beträgt die Temperatur der Rauchgase in Warmwasserkesseln 180 - 2300 °C, was günstige Bedingungen für die Wärmerückführung der Gase mithilfe von Kondensationswärmetauschern (HU) schafft. In TU, was

dienen der Vorwärmung des Netzwassers Warmwasserkessel Der Wärmeaustausch erfolgt durch Kondensation des in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdampfs und die Erwärmung des Wassers im Kessel selbst erfolgt im „trockenen“ Wärmeaustauschmodus.

Den Daten zufolge führt die Verwendung technischer Spezifikationen neben Kraftstoffeinsparungen auch zu Energieeinsparungen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass, wenn ein zusätzlicher Umlaufwasserstrom in den Kessel eingeleitet wird, um die berechnete Durchflussrate durch den Kessel aufrechtzuerhalten, teilweise Wasser zurückgebenÜbertragen Sie das Wärmenetz in einer Menge, die dem Rezirkulationsdurchfluss von der Rücklaufleitung zur Vorlaufleitung entspricht.

Bei der Komplettierung von Kraftwerken aus separaten Aggregaten mit Gasturbinenantrieb

Bei elektrischen Generatoren gibt es mehrere Möglichkeiten, die Wärme der Abgase zu recyceln, beispielsweise durch eine Rückgewinnung

Wärmetauscher (HTE) zum Erhitzen von Wasser oder Verwendung eines Abhitzekessels und

Dampfturbinengenerator zur Steigerung der Stromerzeugung. Eine Analyse des Stationsbetriebs unter Berücksichtigung der Wärmerückgewinnung mittels Wärmebehandlung ergab eine deutliche Steigerung des Wärmenutzungskoeffizienten, teilweise um das Zweifache oder mehr, sowie experimentelle Untersuchungen des EM-25/11-Aggregats mit dem NK-37 Der Motor erlaubte uns, die folgende Schlussfolgerung zu ziehen. Abhängig von den spezifischen Bedingungen kann die jährliche Versorgung mit rückgewonnener Wärme zwischen 210.000 und 480.000 GJ liegen, und die tatsächlichen Gaseinsparungen liegen zwischen 7.000 und 17.000 m3.

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© V.V. Getman - Ph.D. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor Abteilung Automatisierung technologischer Prozesse und Produktion FSBEI HPE „KNRTU“, 1ega151@uaMech; N.V. Lezhneva - Ph.D. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor Abteilung Automatisierung technologischer Prozesse und Produktion von FSBEI HPE „KNRTU“, [email protected].

Nutzung: Energie, Abwärmenutzung. Das Wesentliche der Erfindung: Der Gasstrom wird befeuchtet, indem er durch einen Kondensatfilm geleitet wird, der sich auf einem dihedralen Lochblech 4 bildet, wo die Gase mit Wasserdampf gesättigt werden. In Kammer 2 über Blatt 4 kommt es zur volumetrischen Kondensation von Wasserdampf an Staubpartikeln und winzigen Tröpfchen des Dampf-Gas-Stroms. Das vorbereitete Dampf-Gas-Gemisch wird auf die Taupunkttemperatur abgekühlt, indem die Wärme der Strömung des erhitzten Mediums durch die Wand der Wärmetauscherelemente 8 übertragen wird. Kondensat aus der Strömung fällt auf geneigte Trennwände 5 mit Rinnen 10 und tritt dann in das Blech ein 4 durch das Abflussrohr 9. 1 il.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kesseltechnik und insbesondere auf das Gebiet der Abgaswärmerückgewinnung. Es gibt ein bekanntes Verfahren zur Rückführung der Wärme von Abgasen (UdSSR Aut.St. N 1359556, MKI F 22 V 33/18, 1986), das dem nächsten Analogon entspricht und bei dem die Verbrennungsprodukte nacheinander zwangsweise befeuchtet und komprimiert werden Durch einen Kompressor werden sie unter Kondensation von Wasserdampf bei einem Druck über dem Atmosphärendruck auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur abgekühlt, in einem Abscheider getrennt, bei gleichzeitiger Temperaturabsenkung in einem Turboexpander entspannt und in die Atmosphäre abgeführt. Es gibt ein bekanntes Verfahren zur Rückführung der Wärme von Abgasen (DDR, Pat. N 156197, MKI F 28 D 3/00, 1982), das durch Gegenstrombewegung in einem Wärmetauscher von Abgasen und einem flüssigen Zwischenmedium erreicht wird, das auf a erhitzt wird Temperatur größer als die Taupunkttemperatur der Abgase, die auf eine Temperatur unter dem Taupunkt abgekühlt werden. Es gibt ein bekanntes Verfahren zur Niedertemperaturheizung unter Ausnutzung des höheren Heizwertes von Brennstoff (Deutschland, Anmeldung Nr. 3151418, MKI F 23 J 11/00, 1983), das darin besteht, dass Brennstoff in einer Heizeinrichtung mit verbrannt wird die Bildung heißer Gase, die nach vorne und zur Seite in das Heizgerät gelangen. In einem Teil des Strömungswegs werden Brenngase nach unten geleitet, um Kondensat zu bilden. Die Brenngase am Austritt haben eine Temperatur von 40–45 °C. Das bekannte Verfahren ermöglicht eine Abkühlung der Abgase unter die Taupunkttemperatur, was den thermischen Wirkungsgrad der Anlage etwas erhöht. Allerdings wird in diesem Fall Kondensat durch die Düsen versprüht, was zu einem zusätzlichen Energieverbrauch für den Eigenbedarf führt und den Wasserdampfgehalt in den Verbrennungsprodukten erhöht. Die Einbeziehung eines Kompressors und eines Turboexpanders in den Kreislauf, die die Verbrennungsprodukte komprimieren bzw. expandieren, erhöht den Wirkungsgrad nicht und führt darüber hinaus zu einem zusätzlichen Energieverbrauch, der mit Verlusten im Kompressor und Turboexpander verbunden ist. Ziel der Erfindung ist die Intensivierung des Wärmeaustausches durch umfassende Nutzung der Wärme der Abgase. Das Problem wird dadurch gelöst, dass der Gasstrom dadurch befeuchtet wird, dass er durch einen Kondensatfilm geleitet wird, wobei der Strom mit Wasserdampf gesättigt wird, dieser anschließend kondensiert und das Kondensat auf den Film fällt und abfließt der unverdampfte Teil. Das vorgeschlagene Verfahren kann in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung umgesetzt werden, wobei: 1 Kondensatsammler, 2 Kammer, 3 Gehäuse, 4 Dieder-ungleich geneigtes Lochblech, 5 geneigte Trennwände, 6 sich verjüngender zweidimensionaler Diffusor, 7 expandierender Diffusor, 8 Wärme Austauschfläche, 9 Abflussrohr, 10 Dachrinne, 11 Gegenfläche, 12 - Abscheider, 13 Überhitzungswärmetauscher, 14 Rauchabzug, 15 Schornstein, 16 Wassersperre, 17 horizontale Achse. Der Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorgeschlagenen Methode zur Nutzung der Wärme von Verbrennungsprodukten ähnelt einem atmosphärischen Wärmerohr. Sein Verdunstungsteil befindet sich im unteren Teil der Kammer 2, aus dem das aufbereitete Dampf-Gas-Gemisch aufsteigt, und der Kondensationsteil an den Wärmeaustauschflächen 3, von denen Kondensat entlang geneigter Trennwände 5 mit Rinnen 10 durch Abflussrohre 9 abfließt ein dihedral ungleichseitiges perforiertes Blech 4 und der Überschuss in den Kondensatsammler 1. Verbrennungsprodukte, die vom Überhitzungswärmetauscher 13 kommen, bilden eine Kondensatschicht auf einem dihedral ungleichwinkligen perforierten Blech 4. Das Kondensat wird versprüht, erhitzt und verdampft sein Überschuss fließt in den Kondensatsammler 1. Rauchgase sind bei einem Druck, der etwa dem Atmosphärendruck entspricht, mit Wasserdampf gesättigt. Dies hängt von der Art der gemeinsamen Funktionsweise von Ventilator und Rauchabzug 14 ab. In Kammer 2 befindet sich Wasserdampf in einem übersättigten Zustand, da der Dampfdruck im Gasgemisch größer ist als der Sättigungsdampfdruck. Kleinste Tröpfchen, Staubpartikel von Verbrennungsprodukten werden zu Kondensationszentren, an denen in Kammer 2 kein Wärmeaustausch stattfindet Umfeld der Prozess ist im Gange volumetrische Kondensation von Wasserdampf. Das aufbereitete Dampf-Gas-Gemisch kondensiert an den Wärmeaustauschflächen 8. Bei einer Oberflächentemperatur dieser Wärmeaustauschelemente 8 deutlich unterhalb der Taupunkttemperatur ist der Feuchtigkeitsgehalt der Verbrennungsprodukte nach der Wärmerückgewinnungsvorrichtung niedriger als der anfängliche. Die letzte Phase dieses kontinuierlichen Prozesses ist die Niederschlagung des Kondensats an den geneigten Trennwänden 5 mit Beschwerden 10 und sein Eintritt in das Lochblech 4 durch das Abflussrohr 9. Die Erfüllung der Aufgabe wird durch Folgendes bestätigt: 1. Der Wert von Der Wärmeübertragungskoeffizient stieg auf 180–250 W/m 2 o C, was die Wärmeübertragungsoberfläche stark reduziert und dementsprechend die Gewichts- und Größenindikatoren verringert. 2. Eine 2,5- bis 3-fache Reduzierung des anfänglichen Feuchtigkeitsgehalts des Wasserdampfs in den Rauchgasen verringert die Intensität von Korrosionsprozessen im Gasweg und im Schornstein. 3. Schwankungen in der Dampferzeugerlast beeinträchtigen nicht den Wirkungsgrad der Kesselanlage.

Beanspruchen

Ein Verfahren zur Nutzung der Wärme von Abgasen, das darin besteht, dass der Gasstrom befeuchtet und auf die Taupunkttemperatur abgekühlt wird, indem die Wärme des Stroms durch die Wand auf das erhitzte Medium übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ist Befeuchtet durch Durchleiten durch einen Kondensatfilm mit Sättigung des Stroms mit Wasserdampf, gefolgt von der Kondensation des letzteren sowie der Ausfällung des Kondensats auf dem genannten Film und der Ableitung seines nicht verdampften Teils.

Proceedings of Instorf 11 (64)

UDC 622.73.002.5

Gorfin O.S. Gorfin O.S.

Gorfin Oleg Semenovich, Ph.D., Prof. Abteilung für Torfmaschinen und -ausrüstung der Staatlichen Technischen Universität Tver (TvGTU). Twer, Akademicheskaya, 12. [email protected] Gorfin Oleg S., PhD, Professor am Lehrstuhl für Torfmaschinen und -ausrüstung der Staatlichen Technischen Universität Tver. Twer, Academicheskaya, 12

Zyuzin B.F. Zyuzin B.F.

Zyuzin Boris Fedorovich, Doktor der technischen Wissenschaften, Prof., Leiter. Abteilung für Torfmaschinen und -geräte TvSTU [email protected] Zyuzin Boris F., Dr. Sc., Professor, Leiter des Lehrstuhls für Torfmaschinen und -ausrüstung der Staatlichen Technischen Universität Tver

Mikhailov A.V. Mikhailov A.V.

Mikhailov Alexander Viktorovich, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Fakultät für Maschinenbau, National Mineral Resources University „Mining“, St. Petersburg, Leninsky Prospekt, 55, Geb. 1, App. 635. [email protected] Mikhailov Alexander V., Dr. Sc., Professor am Lehrstuhl für Maschinenbau der National Mining University, St. Petersburg, Leninsky pr., 55, Gebäude 1, Apt. 635

DAS GERÄT FÜR TIEF

ZUR TIEFENWÄRMENUTZUNG

Wärmerückgewinnung von Verbrennungsgasen

Rauchgase oberflächlicher Art

Anmerkung. Der Artikel befasst sich mit der Konstruktion eines Wärmetauschers, bei dem die Methode der Übertragung der rückgewonnenen Wärmeenergie vom Kühlmittel in eine wärmeaufnehmende Umgebung geändert wurde, wodurch die Verdampfungswärme der Brennstofffeuchtigkeit bei der Tiefenkühlung von Rauchgasen genutzt werden kann und es vollständig zur Erwärmung von Kühlwasser nutzen, das ohne zusätzliche Aufbereitung an die Bedürfnisse des Dampfturbinenkreislaufs angepasst wird. Die Konstruktion ermöglicht es, im Rahmen der Wärmerückgewinnung Rauchgase von schwefelhaltiger und schwefliger Säure zu reinigen und das gereinigte Kondensat als zu verwenden heißes Wasser. Abstrakt. Der Artikel beschreibt die Konstruktion eines Wärmetauschers, bei dem eine neue Methode zur Übertragung der recycelten Wärme vom Wärmeträger zum Wärmeempfänger verwendet wird. Die Konstruktion ermöglicht es, die Wärme der Verdampfung der Brennstofffeuchtigkeit bei der Tiefenkühlung der Rauchgase zu nutzen und sie vollständig zur Erwärmung des Kühlwassers zu nutzen, das ohne weitere Verarbeitung für die Bedürfnisse des Dampfturbinenkreislaufs bereitgestellt wird. Das Design ermöglicht die Reinigung von Abgasen von Schwefel und schwefliger Säure und die Verwendung des gereinigten Kondensats als Warmwasser.

Schlüsselwörter: KWK; Kesselanlagen; Oberflächenwärmetauscher; Tiefenkühlung von Rauchgasen; Rückgewinnung der Verdampfungswärme der Kraftstofffeuchtigkeit. Schlüsselwörter: Blockheizkraftwerk; Kesselanlagen; Heizung vom oberflächlichen Typ; Tiefenkühlung von Verbrennungsgasen; Nutzung der Dampfwärme Bildung von Brennstofffeuchtigkeit.

Proceedings of Instorf 11 (64)

In Kesselhäusern von Wärmekraftwerken wird die Energie der Verdampfung von Feuchtigkeit und Brennstoff zusammen mit Rauchgasen an die Atmosphäre abgegeben.

In vergasten Kesselhäusern können die Wärmeverluste durch Abgase bis zu 25 % betragen. In Kesselhäusern, die mit festen Brennstoffen betrieben werden, ist der Wärmeverlust sogar noch höher.

Für den technologischen Bedarf des TBZ wird in Kesselräumen gemahlener Torf mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 50 % verbrannt. Dies bedeutet, dass die Hälfte der Masse des Kraftstoffs aus Wasser besteht, das bei der Verbrennung in Dampf umgewandelt wird und die Energieverluste durch Verdampfung der Kraftstofffeuchtigkeit 50 % erreichen.

Bei der Reduzierung thermischer Energieverluste geht es nicht nur um die Einsparung von Kraftstoff, sondern auch um die Reduzierung schädlicher Emissionen in die Atmosphäre.

Die Reduzierung thermischer Energieverluste ist durch den Einsatz von Wärmetauschern unterschiedlicher Bauart möglich.

Kondensationswärmetauscher, bei denen die Rauchgase unter den Taupunkt abgekühlt werden, ermöglichen die Nutzung der latenten Kondensationswärme von Wasserdampf und Brennstofffeuchte.

Am weitesten verbreitet sind Kontakt- und Oberflächenwärmetauscher. Kontaktwärmetauscher werden aufgrund ihrer einfachen Konstruktion, ihres geringen Metallverbrauchs und ihrer hohen Wärmeaustauschintensität (Wäscher, Kühltürme) häufig in der Industrie und im Energiebereich eingesetzt. Sie haben jedoch einen erheblichen Nachteil: Das Kühlwasser wird durch den Kontakt mit Verbrennungsprodukten – Rauchgasen – verunreinigt.

Attraktiver sind in dieser Hinsicht Oberflächenwärmetauscher, die keinen direkten Kontakt zwischen Verbrennungsprodukten und Kühlmittel haben, deren Nachteil relativ ist niedrige Temperatur seine Erwärmung, gleich der Temperatur des Nassthermometers (50...60 °C).

Die Vor- und Nachteile bestehender Wärmetauscher werden in der Fachliteratur ausführlich behandelt.

Die Effizienz von Oberflächenwärmetauschern kann erheblich gesteigert werden, indem die Art des Wärmeaustauschs zwischen dem Medium, das Wärme abgibt und sie aufnimmt, geändert wird, wie dies bei der vorgeschlagenen Wärmetauscherkonstruktion der Fall ist.

Dargestellt ist das Schema eines Wärmetauschers zur Tiefennutzung der Wärme aus Rauchgasen

auf dem Bild. Der Körper 1 des Wärmetauschers ruht auf der Basis 2. Im mittleren Teil des Körpers befindet sich ein isolierter Tank 3 in Form eines Prismas, gefüllt mit vorgereinigtem fließendes Wasser. Das Wasser tritt von oben durch das Rohr 4 ein und wird am Boden des Gehäuses 1 durch die Pumpe 5 durch den Schieber 6 entfernt.

An den beiden Endseiten des Tanks 3 befinden sich vom Mittelteil isolierte Mäntel 7 und 8, deren Hohlräume über das Volumen des Tanks 3 durch Reihen horizontaler paralleler Rohre miteinander verbunden sind, die Rohrbündel 9 bilden welche Gase sich in eine Richtung bewegen. Hemd 7 ist in Abschnitte unterteilt: unteres und oberes Einzelstück 10 (Höhe h) und die restlichen 11 - doppelt (Höhe 2h); Das Hemd 8 hat nur Doppelabschnitte 11. Der untere Einzelabschnitt 10 des Hemdes 7 ist durch ein Rohrbündel 9 mit der Unterseite des Doppelabschnitts 11 des Hemdes 8 verbunden. Weiter Oberer Teil dieser Doppelabschnitt 11 des Mantels 8 ist durch ein Rohrbündel 9 mit dem Boden des nächsten Doppelabschnitts 11 des Mantels 7 verbunden und so weiter. Konsequenterweise ist der obere Teil des Abschnitts eines Mantels mit dem unteren Teil des Abschnitts des zweiten Mantels verbunden, und der obere Teil dieses Abschnitts ist durch ein Rohrbündel 9 mit dem Boden des nächsten Abschnitts des ersten verbunden Mantel und bildet so eine Spule mit variablem Querschnitt: Die Rohrbündel 9 wechseln sich periodisch mit den Volumina der Abschnitte der Mäntel ab. Im unteren Teil der Spule befindet sich ein Rohr 12 zur Zufuhr von Rauchgasen, im oberen Teil ein Rohr 13 zum Austritt von Gasen. Die Abzweigrohre 12 und 13 sind durch einen Bypass-Kamin 4 miteinander verbunden, in dem eine Klappe 15 installiert ist, die dazu dient, einen Teil der heißen Rauchgase unter Umgehung des Wärmetauschers in den Schornstein umzuverteilen (in der Abbildung nicht dargestellt).

Die Rauchgase treten in den Wärmetauscher ein und werden in zwei Ströme aufgeteilt: Der Hauptteil (ca. 80 %) der Verbrennungsprodukte gelangt in den unteren Einzelabschnitt 10 (Höhe h) des Mantels 7 und wird durch die Rohre des Bündels 9 geleitet zur Wärmetauscherschlange. Der Rest (ca. 20 %) gelangt in den Bypass-Rauchzug 14. Durch die Umverteilung der Gase wird die Temperatur der gekühlten Rauchgase hinter dem Wärmetauscher auf 60–70 °C erhöht, um eine mögliche Kondensation von restlichem Feuchtigkeitsdampf des Brennstoffs im Wärmetauscher zu verhindern Endabschnitte des Systems.

Rauchgase werden dem Wärmetauscher von unten durch Rohr 12 zugeführt und nach abgeführt

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Zeichnung. Schema des Wärmetauschers (Typ A – Verbindung von Rohren mit Mänteln) Abbildung. Das Schema des Wärmeverbrauchers (Ansicht A - Verbindung von Rohren mit Hemden)

oberer Teil der Installation - Rohr 13. Vorbereitet kaltes Wasser füllt den Tank von oben durch Rohr 4 und wird durch Pumpe 5 und Schieber 6, die sich im unteren Teil des Gehäuses 1 befinden, entfernt. Der Gegenstrom von Wasser und Rauchgasen erhöht die Effizienz des Wärmeaustauschs.

Die Bewegung der Rauchgase durch den Wärmetauscher erfolgt durch einen technologischen Rauchabzug des Heizraums. Um den durch den Wärmetauscher erzeugten zusätzlichen Widerstand zu überwinden, besteht die Möglichkeit, einen leistungsstärkeren Rauchabzug zu installieren. Es ist zu berücksichtigen, dass der zusätzliche hydraulische Widerstand teilweise durch eine Verringerung des Volumens der Verbrennungsprodukte aufgrund der Kondensation von Wasserdampf in den Rauchgasen überwunden wird.

Die Konstruktion des Wärmetauschers gewährleistet nicht nur eine effektive Nutzung der Verdampfungswärme der Brennstofffeuchtigkeit, sondern auch die Entfernung des entstehenden Kondensats aus dem Rauchgasstrom.

Das Volumen der Abschnitte der Mäntel 7 und 8 ist größer als das Volumen der sie verbindenden Rohre, sodass die Geschwindigkeit der Gase in ihnen verringert wird.

Die in den Wärmetauscher eintretenden Rauchgase haben eine Temperatur von 150–160 °C. Schwefelige und schwefelige Säuren kondensieren bei einer Temperatur von 130–140 °C, sodass die Kondensation der Säuren im Anfangsteil der Spule erfolgt. Mit einer Abnahme der Gasströmungsgeschwindigkeit in den expandierenden Teilen der Spule – Abschnitten des Mantels und einer Zunahme der Dichte des Kondensats von Schwefelsäure und schwefeliger Säure in flüssigen Zustand im Vergleich zur Dichte in Gaszustand Durch wiederholte Änderung der Bewegungsrichtung des Rauchgasstroms (Trägheitsabscheidung) fällt das Säurekondensat aus und wird durch einen Teil des Wasserdampfkondensats aus den Gasen in den Säurekondensatsammler 16 ausgewaschen, von wo aus der Verschluss 17 geschlossen wird aktiviert wird, wird es in die Industriekanalisation abgeleitet.

Der größte Teil des Kondensats – Kondensat aus Wasserdampf – wird bei einem weiteren Absinken der Gastemperatur auf 60–70 °C im oberen Teil der Spule freigesetzt und gelangt in den Feuchtigkeitskondensatsammler 18, von wo aus es als verwendet werden kann Warmwasser ohne zusätzliche Aufbereitung.

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Rohrschlangen müssen aus korrosionsbeständigem Material oder mit einer inneren Korrosionsschutzbeschichtung bestehen. Um Korrosion vorzubeugen, sollten alle Oberflächen des Wärmetauschers und der Anschlussleitungen gummiert werden.

Bei dieser Wärmetauscherkonstruktion bewegen sich Rauchgase, die Kraftstofffeuchtigkeitsdampf enthalten, durch die Rohrschlangen. Der Wärmeübergangskoeffizient beträgt in diesem Fall nicht mehr als 10.000 W/(m2 °C), wodurch die Effizienz der Wärmeübertragung stark ansteigt. Die Rohrschlangen befinden sich direkt im Kühlmittelvolumen, sodass ein ständiger Wärmeaustausch stattfindet Kontaktmöglichkeit. Dies ermöglicht eine Tiefenkühlung der Rauchgase auf eine Temperatur von 40–45 °C und die gesamte zurückgewonnene Verdampfungswärme der Brennstofffeuchtigkeit wird an das Kühlwasser übertragen. Kühlwasser kommt nicht mit Rauchgasen in Kontakt und kann daher ohne zusätzliche Behandlung im Dampfturbinenkreislauf und von Warmwasserverbrauchern (im Warmwasserversorgungssystem, Erwärmung des Rücklaufwassers, technologischer Bedarf von Unternehmen, in Gewächshäusern) verwendet werden und Gewächshausfarmen usw.). Dies ist der Hauptvorteil der vorgeschlagenen Wärmetauscherkonstruktion.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht auch darin, dass im Wärmetauscher der Zeitpunkt der Wärmeübertragung von der Umgebung heißer Rauchgase auf das Kühlmittel und damit dessen Temperatur durch Änderung des Flüssigkeitsdurchflusses mithilfe eines Schiebers reguliert wird.

Zur Überprüfung der Ergebnisse des Einsatzes eines Wärmetauschers wurden thermische und technische Berechnungen für eine Kesselanlage mit einer Kesseldampfleistung von 30 Tonnen Dampf/h (Temperatur 425 °C, Druck 3,8 MPa) durchgeführt. Im Feuerraum werden 17,2 t/h gemahlener Torf mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 50 % verbrannt.

Torf mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 50 % enthält 8,6 t/h Feuchtigkeit, die bei der Torfverbrennung in Rauchgase umgewandelt wird.

Verbrauch trockener Luft (Rauchgas).

Gfl. g. = a x L x G,^^ = 1,365 x 3,25 x 17.200 = 76.300 kg d.g./h,

wobei L = 3,25 kg trocken. g/kg Torf – theoretisch erforderliche Menge Verbrennungsluft; a =1,365 – durchschnittlicher Luftleckkoeffizient.

1. Wärme der Rauchgasrückgewinnung. Rauchgasenthalpie

J = cm x t + 2,5 d, ^zh/kgG. trocken Gas,

Dabei ist ccm die Wärmekapazität der Rauchgase (Wärmekapazität des Gemisches), ^l/kg °K, t die Temperatur der Gase, °K, d der Feuchtigkeitsgehalt der Rauchgase, G. Feuchtigkeit/ kg. d.g.

Wärmekapazität der Mischung

ссМ = сг + 0,001dcn,

wobei sg, cn die Wärmekapazität von Trockengas (Rauchgasen) bzw. Dampf sind.

1.1. Rauchgase haben am Eintritt in den Wärmetauscher eine Temperatur von 150 - 160 °C, wir nehmen C. g = 150 °C an; cn = 1,93 - Wärmekapazität von Dampf; сг = 1,017 – Wärmekapazität trockener Rauchgase bei einer Temperatur von 150 °C; d150, G/kg. trocken d – Feuchtigkeitsgehalt bei 150 °C.

d150 = GM./Gfl. B. = 8600 /76 300 x 103 =

112,7 g/kg. trocken G,

wo Gvl. = 8600 kg/h – Feuchtigkeitsmasse im Kraftstoff. scm = 1,017 + 0,001 x 112,7 x 1,93 = 1,2345 ^f/kg.

Rauchgasenthalpie J150 = 1,2345 x 150 + 2,5 x 112,7 = 466,9 ^l/kg.

1.2. Rauchgase am Ausgang des Wärmetauschers mit einer Temperatur von 40 °C

scm = 1,017 + 0,001 x 50 x 1,93 = 1,103 ^f/kg °C.

d40 =50 G/kg trocken g.

J40 = 1,103 x 40 + 2,5 x 50 = 167,6 ^f/kg.

1.3. Im Wärmetauscher strömen 20 % der Gase durch den Bypass-Rauchzug und 80 % durch die Rohrschlange.

Die Masse der Gase, die durch die Spule strömen und am Wärmeaustausch teilnehmen

GzM = 0,8Gfl. g = 0,8 x 76.300 = 61.040 kg/h.

1.4. Wärmerückgewinnung

exc = (J150 - J40) x ^m = (466,9 - 167,68) x

61.040 = 18,26 x 106, ^f/h.

Diese Wärme wird zur Erwärmung des Kühlwassers aufgewendet

Qx™= B x b x (t2 - t4),

wobei W der Wasserverbrauch in kg/h ist; sv = 4,19 ^l/kg °C – Wärmekapazität von Wasser; t 2, t4 - Wassertemperatur

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jeweils am Auslass und Einlass des Wärmetauschers; wir nehmen tx = 8 °C.

2. Kühlwasserdurchfluss, kg/s

W=Qyra /(st x (t2 - 8) = (18,26 / 4,19) x 106 / (t2 - 8)/3600 = 4,36 x 106/ (t2 -8) x 3600.

Anhand der erhaltenen Abhängigkeit können Sie beispielsweise den Kühlwasserdurchfluss bei der erforderlichen Temperatur bestimmen:

^, °C 25 50 75

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

3. Der Kondensatdurchfluss G^^ beträgt:

^ond = GBM(d150 - d40) = 61,0 x (112,7 - 50) =

4. Prüfung der Möglichkeit der Kondensation von Restfeuchtigkeit aus der Kraftstoffverdampfung in den Heckelementen des Systems.

Durchschnittlicher Feuchtigkeitsgehalt der Rauchgase am Ausgang des Wärmetauschers

^ð = (d150 x 0,2 Gd.g. + d40 x 0,8 Gd.g.) / GA g1 =

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

Gemäß dem J-d-Diagramm entspricht dieser Feuchtigkeitsgehalt einer Taupunkttemperatur von tp. R. = 56 °C.

Die tatsächliche Temperatur der Rauchgase am Austritt des Wärmetauschers beträgt

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

Da die tatsächliche Temperatur der Rauchgase hinter dem Wärmetauscher über dem Taupunkt liegt, kommt es nicht zu einer Kondensation von Kraftstofffeuchtigkeitsdampf in den Endelementen des Systems.

5. Koeffizient nützliche Aktion

5.1. Effizienz der Nutzung der Verdampfungswärme der Kraftstofffeuchtigkeit.

Die dem Wärmetauscher zugeführte Wärmemenge

Q^h = J150 x Gft g = 466,9 x 76.300 =

35,6 x 106, M Dj/h.

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

wobei 18,26 x 106, МDj/h die Nutzungswärme der Verdampfung der Kraftstofffeuchtigkeit ist.

5.2. Effizienz der Kraftstofffeuchtigkeitsnutzung

Effizienz W = ^cond / W) x 100 = (3825 / 8600) x 100 = 44,5 %.

Somit sorgen der vorgeschlagene Wärmetauscher und seine Funktionsweise für eine Tiefenkühlung der Rauchgase. Durch die Kondensation des Kraftstofffeuchtigkeitsdampfes erhöht sich die Effizienz des Wärmeaustauschs zwischen Rauchgasen und Kühlmittel erheblich. In diesem Fall wird die gesamte zurückgewonnene latente Verdampfungswärme auf die Erwärmung des Kühlmittels übertragen, das ohne zusätzliche Verarbeitung im Dampfturbinenkreislauf genutzt werden kann.

Während des Betriebs des Wärmetauschers werden die Rauchgase von schwefelhaltiger und schwefliger Säure gereinigt, sodass das Brüdenkondensat zur Warmwärmeversorgung genutzt werden kann.

Berechnungen zeigen, dass der Wirkungsgrad beträgt:

Bei der Nutzung der Verdampfungswärme

Kraftstofffeuchtigkeit - 51,3 %

Kraftstofffeuchtigkeit - 44,5 %.

Referenzliste

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2. Kudinov, A.A. Energieeinsparung in der Wärmekrafttechnik und Wärmetechnik. - M.: Maschinenbau, 2011. - 373 S.

3. Pat. 2555919 (RU).(51) IPC F22B 1|18 (20006.01). Wärmetauscher zur Tiefenwärmerückgewinnung von oberflächennahen Rauchgasen und seine Funktionsweise /

O.S. Gorfin, B.F. Zyuzin // Entdeckungen. Erfindungen. - 2015. - Nr. 19.

4. Gorfin, O.S., Mikhailov, A.V. Maschinen und Geräte zur Torfverarbeitung. Teil 1. Herstellung von Torfbriketts. - Twer: TvSTU 2013. - 250 S.