Методи утилізації тепла.Димові гази, що залишають робочий простір печей, мають дуже високу температуруі тому забирають із собою значну кількість тепла. У мартенівських печах, наприклад, з робочого простору з димовими газами виноситься близько 80% всього тепла, поданого в робочий простір, в нагрівальних печах близько 60%. З робочого простору печей димові гази несуть із собою тим більше тепла, що вища їх температура і що нижчий коефіцієнт використання тепла печі. У зв'язку з цим доцільно забезпечувати утилізацію тепла димових газів, що відходять, яка може бути виконана принципово двома методами: з поверненням частини тепла, відібраного у димових газів, назад у піч і без повернення цього тепла в піч. Для здійснення першого методу необхідно тепло, відібране у диму, передати тим, хто йде в піч газу і повітрі (або тільки повітрі). Для досягнення цієї мети широко використовують теплообмінники рекуперативного і регенеративного типів, застосування яких дозволяє підвищити к. п. д. температуру горіння та заощадити паливо. При другому методі утилізації тепло димових газів, що відходять, використовується в теплосилових котельних і турбінних установках, чим досягається істотна економія палива.

В окремих випадках обидва описані методи утилізації тепла димових газів, що відходять, використовуються одночасно Це робиться тоді, коли температура димових газів поеле теплообмінників регенеративного або рекуперативного типу залишається досить високою і доцільна подальша утилізація тепла в теплосилових установках. Так, наприклад, у мартенських печах температура димових газів після регенераторів вставляє 750-800 °С, тому їх повторно використовують у котлах-утилізаторах.

Розглянемо докладніше питання утилізації тепла димових газів, що відходять, з поверненням частини їх тепла в піч.

Слід передусім зазначити, що одиниця тепла, відібрана у диму і вносима в піч повітрям або газом (одиниця фізичного тепла), виявляється значно ціннішою за одиниці тепла, отриманої в печі в результаті згоряння палива (одиниці хімічного тепла), так як тепло підігрітого повітря ( газу) не спричиняє втрат тепла з димовими газами. Цінність одиниці фізичного тепла тим більша, чим нижчий коефіцієнт використання палива і чим вища температура відпрацьованих газів.

Для нормальної роботи печі слід щогодини в робочий простір подавати необхідна кількістьтепла. У це кількість тепла входить не тільки тепло палива Q х, але і тепло підігрітого повітря або газу Q Ф, тобто Q Σ = Q х + Q ф

Зрозуміло, що за Q Σ = сопstзбільшення Q ф дозволить Зменшити Q х. Іншими словами, утилізація тепла димових газів, що відходять, дозволяє досягти економії палива, яка залежить від ступеня утилізації тепла димових газів.

R = Н в / Н д

де Н в і Н д - відповідно ентальпія підігрітого повітря і димових газів, що відходять з робочого простору, кВт або

кДж/період.

Ступінь утилізації тепла може бути названа КРД рекуператора (регенератора), %

ккд р = (Н в / Н д) 100%.

Знаючи величину ступеня утилізації тепла, можна визначити економію палива за таким виразом:

де Н "д і Н д - відповідно ентальпія димових газів при температурі горіння і піч, що залишають.

Зниження витрати палива в результаті використання тепла відпрацьованих газів зазвичай дає значний економічний ефект і є одним зі шляхів зниження витрат на нагрівання металу в промислових печах.

Крім економії палива, застосування підігріву повітря (газу) супроводжується збільшенням калориметричної температури горіння Т до,що може бути основною метою рекуперації при опаленні печей паливом з низькою теплотою згоряння.

Підвищення Q Ф при призводить до підвищення температури горіння. Якщо необхідно забезпечити певну величину Т до,то підвищення температури підігріву повітря (газу), що призводить до зменшення величини , тобто до зниження частки паливної суміші газу з високою теплотою згоряння.

Оскільки утилізація тепла дозволяє значно економити паливо, доцільно прагнути максимально можливого, економічно виправданого ступеня утилізації. Однак необхідно відразу помітити, що утилізація не може бути повною, тобто завжди R< 1. Это объясняется тем, что увеличение поверхности нагрева рационально только до определенных пределов, после которых оно уже приводит кочень незначительному выигрышу в экономии тепла.

Характеристика теплообмінних пристроївЯк уже зазначалося, утилізацію тепла димових газів, що відходять, з поверненням їх у піч можна здійснити в теплообмінних пристроях регенеративного і рекуперативного типів. Регенеративні теплообмінники працюють при нестаціонарному тепловому стані, рекуперативні – при стаціонарному.

Теплообмінники регенеративного типу мають такі основні недоліки:

1) не можуть забезпечити постійну температуру підігріву повітря або газу, що падає в міру остигання цегли насадки, що обмежує можливість застосування автоматичного регулюванняпечі;

2) припинення живлення печі теплом при перекиданні клапанів;

3) при підігріві палива має місце винос газу через димову трубу, величина якого досягає 5-6 % повної витрати;

4) дуже великі обсяг та маса регенераторів;

5) незручно розташовані - мають керамічні регенератори завжди під печами. Виняток становлять лише каупери, які розміщуються біля доменних печей.

Однак, незважаючи на дуже серйозні недоліки, регенеративні теплообмінники іноді ще застосовують на високотемпературних печах (мартенівських та доменних печах, нагрівальних колодязях). Це пояснюється тим, що регенератори можуть працювати за дуже високої температури димових газів (1500-1600 °С). За такої температури рекуператори працювати стійко поки що не можуть.

Рекуперативний принцип утилізації тепла димових газів, що відходять, більш прогресивний і досконалий. Рекуператори забезпечують постійну температуру підігріву повітря або газу і не вимагають жодних перекидних пристроїв - це забезпечує більш рівний хід печі та більшу можливість для автоматизації та контролю її теплової роботи. У рекуператорах відсутня винос газу димар, вони меншого обсягу і маси. Однак рекуператорам властиві деякі недоліки, основними з яких є низька вогнестійкість (металевих рекуператорів) і низька газощільність (керамічних рекуператорів).

Загальна характеристика теплообміну у рекуператорах.Розглянемо загальну характеристикутеплообміну у рекуператорі. Рекуператор являє собою теплообмінний апарат, що працює в умовах стаціонарного теплового стану, коли тепло постійно передається від остигаючих димових газів до повітря, що нагрівається (газу) через розділову стінку.

Повну кількість тепла, переданого в рекуператорі, визначають за рівнянням

Q = КΔ t ср F ,

де До- сумарний коефіцієнт теплопередачі від диму до повітря (газу), що характеризує загальний рівень теплопередачі в рекуператорі, Вт/(м2-К);

Δ t ср- середня (по всій поверхні нагріву) різниця температур між димовими газами та повітрям (газом), К;

F -поверхню нагріву, через яку відбувається передача тепла від димових газів до повітря (газу), м 2 .

Теплопередача в рекуператорах включає три основні ступені передачі тепла: а) від димових газів до стінок рекуперативних елементів; б) через розділювальну стінку; в) від стінки до повітря, що нагрівається, або газу.

На димарі рекуператора тепло від димових газів до стінки передається не тільки конвекцією, але і випромінюванням. Отже, локальний коефіцієнт тепловіддачі на димарі дорівнює

де - коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до стінки

конвекцією, Вт/(м 2 ·°С);

Коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до стінки

шляхом випромінювання, Вт/(м 2 ·°С).

Передача тепла через роздільну стінку залежить від теплового опору стінки та стану її поверхні.

На повітряному боці рекуператора при нагріванні повітря тепло від стінки до повітря передається лише конвекцією, при нагріванні газу - конвекцією та випромінюванням. Таким чином, при нагріванні повітря тепловіддача визначається локальним коефіцієнтом тепловіддачі конвекцією; якщо нагрівається газ, то коефіцієнт тепловіддачі

Усі зазначені локальні коефіцієнти тепловіддачі поєднані у сумарному коефіцієнті теплопередачі

, Вт / (м 2 · ° С).

У трубчастих рекуператорах сумарний коефіцієнт теплопередачі слід визначити для циліндричної стінки (лінійний коефіцієнт теплопередачі)

, Вт/(м·°С)

Коефіцієнт Доназивається коефіцієнтом теплопередачі труби. Якщо необхідно віднести кількість тепла до площі внутрішньої чи зовнішньої поверхні труби, то сумарні коефіцієнти теплопередачі можна визначити так:

,

де a 1 - коефіцієнт тепловіддачі на внутрішній стороні

труби, Вт/(м 2 ·°С);

a 2 - те саме, на зовнішній стороні труби, Вт/(м 2 ·°С);

r 1 і r 2 - відповідно радіуси внутрішньої та зовнішньої

поверхонь труби, м. У металевих рекуператорах можна знехтувати величиною теплового опору стінки , і тоді сумарний коефіцієнт теплопередачі можна записати у такому вигляді:

Вт/(м 2 ·°С)

Усі локальні коефіцієнти тепловіддачі, необхідні визначення величини До,можна отримати на підставі законів тепловіддачі конвекцією та випромінюванням.

Оскільки між повітряною та димовою сторонами рекуператора завжди є перепад тисків, наявність нещільностей у рекуперативній насадці призводить до витоку повітря, що досягає іноді 40-50%. Прососи різко знижують ефективність рекуперативних установок; чим більше просмоктаного повітря, тим менша частка тепла, корисно використаного в керамічному рекуператорі (див. нижче):

Витік, % 0 25 60

Кінцева температура димових газів,

°С 660 615 570

Температура підігріву повітря, °С 895 820 770

ККД рекуператора (без урахування по-

тер), % 100 84 73,5

Витік повітря впливає на величину локальних коефіцієнтів тепловіддачі, причому повітря, що потрапило в димові гази, не тільки

Мал. 4. Схеми руху газових середовищ у теплообмінниках рекуперативного типу

знижує їх температуру, але й зменшує відсотковий вміст С02 і Н20, внаслідок чого погіршується випромінювальна здатність газів.

Як при абсолютно газощільному рекуператорі, так і при витоку локальні коефіцієнти тепловіддачі змінюються поверхнею нагріву, тому при розрахунку рекуператорів визначають окремо величини локальних коефіцієнтів тепловіддачі для верху і низу і потім вже за усередненим значенням знаходять сумарний коефіцієнт теплопередачі.

ЛІТЕРАТУРА

1. Б.А.Арутюнов, В.І. Міткалінний, С.Б. Старк. Металургійна теплотехніка, т.1, М, Металургія, 1974, с.672
2. В.А.Кривандин та ін. Металургійна теплотехніка, М, Металургія, 1986, с.591
3. В.А.Крівандін, Б.Л. Марків. Металургійні печі, М, Металургія, 1977, с.463
4. В.А.Кривандін, А.В.Єгоров. Теплова роботата конструкції печей чорної металургії, М, Металургія, 1989, с.463

Утилізація тепла відпрацьованих газів

Димові гази, що залишають робочий простір печей, мають дуже високу температуру і тому забирають із собою значну кількість тепла. У мартенівських печах, наприклад, з робочого простору з димовими газами виноситься близько 80% всього тепла, поданого в робочий простір, в нагрівальних печах близько 60%. З робочого простору печей димові гази несуть із собою тим більше тепла, що вища їх температура і що нижчий коефіцієнт використання тепла печі. У зв'язку з цим доцільно забезпечувати утилізацію тепла димових газів, що відходять, яка може бути виконана принципово двома методами: з поверненням частини тепла, відібраного у димових газів, назад у піч і без повернення цього тепла в піч. Для здійснення першого методу необхідно тепло, відібране у диму, передати тим, хто йде в піч газу і повітря (або тільки повітря). Для досягнення цієї мети широко використовують теплообмінники рекуперативного та регенеративного типів, застосування яких дозволяє підвищити к. п. д. пічного агрегату, збільшити температуру горіння та заощадити паливо. При другому методі утилізації тепло димових газів, що відходять, використовується в теплосилових котельних і турбінних установках, чим досягається істотна економія палива.

В окремих випадках обидва описані методи утилізації тепла відпрацьованих газів використовуються одночасно. Це робиться тоді, коли температура димових газів після теплообмінників регенеративного або рекуперативного типу залишається досить високою і доцільною є подальша утилізація тепла в теплосилових установках. Так, наприклад, у мартенівських печах температура димових газів після регенераторів становить 750-800 °С, тому їх повторно використовують у котлах-утилізаторах.

Розглянемо докладніше питання утилізації тепла димових газів, що відходять, з поверненням частини їх тепла в піч.

Слід, перш за все, відзначити, що одиниця тепла, відібрана у диму і вноситься в піч повітрям або газом (одиниця фізичного тепла), виявляється значно ціннішою за одиницю тепла, отриману в печі в результаті згоряння палива (одиниці хімічного тепла), так як тепло підігрітого повітря (газу) не спричиняє втрат тепла з димовими газами. Цінність одиниці фізичного тепла тим більша, чим нижчий коефіцієнт використання палива і чим вище температура відпрацьованих газів.

Для нормальної роботи печі слід щогодини в робочий простір подавати необхідну кількість тепла. У цю кількість тепла входить як тепло палива , а й тепло підігрітого повітря чи газу , т. е. .

Зрозуміло, що за = const збільшення дозволить зменшити . Іншими словами, утилізація тепла димових газів, що відходять, дозволяє досягти економії палива, яка залежить від ступеня утилізації тепла димових газів.

де - відповідно ентальпія підігрітого повітря і димових газів, що відходять з робочого простору, кВт, або кДж/період.

Ступінь утилізації тепла може бути названа к.п.д. рекуператора (регенератора), %

Знаючи величину ступеня утилізації тепла, можна визначити економію палива за таким виразом:

де I"д, Iд - відповідно ентальпія димових газів при температурі горіння і піч, що залишають.

Зниження витрати палива в результаті використання тепла відпрацьованих газів зазвичай дає значний економічний ефект і є одним зі шляхів зниження витрат на нагрівання металу в промислових печах.

Крім економії палива застосування підігріву повітря (газу) супроводжується збільшенням калориметричної температури горіння , що може бути основною метою рекуперації при опаленні печей паливом з низькою теплотою згоряння.

Підвищення призводить до збільшення температури горіння. Якщо необхідно забезпечити певну величину, то підвищення температури підігріву повітря (газу), призводить до зменшення величини, тобто до зниження частки паливної суміші газу з високою теплотою згоряння.

Оскільки утилізація тепла дозволяє значно економити паливо доцільно прагнути максимально можливого, економічно виправданого ступеня утилізації. Проте необхідно відразу помітити, що утилізація може бути повної, т. е. завжди . Це пояснюється тим, що збільшення поверхні нагріву раціонально лише до певних меж, після яких воно призводить до дуже незначного виграшу в економії тепла.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Державне освітня установавищої професійної освіти

Пермський національний дослідницький політехнічний університет

Березниківська філія

Контрольна робота

з дисципліни "Ресурозбереження"

на тему "Використання тепла відпрацьованих газів"

Роботу виконала студентка

групи ЕіУ-10з(2)

Пауельс Ю.С.

Роботу перевірив викладач

Нечаєв Н.П.

Березники 2014 р.

Вступ

1. Загальні відомості

3. Котли-утилізатори

Висновок

Вступ

Гази в техніці застосовуються головним чином як паливо; сировини для хімічної промисловості: хімічних агентів при зварюванні, газовій хіміко-термічній обробці металів, створенні інертної або спеціальної атмосфери, в деяких біохімічних процесах та ін; теплоносіїв; робочого тіла для виконання механічної роботи(Вогнепальна зброя, реактивні двигуни та снаряди, газові турбіни, парогазові установки, пневмотранспорт та ін.): фізичного середовища для газового розряду (у газорозрядних трубках та ін. приладах).

Розглянемо ближче застосування димових газів, що відходять.

газ димовий теплорекуператор

1. Загальні відомості

Димові гази - продукти горіння палива органічного походження, що відходять з робочого простору опалювальних металургійних агрегатів

Гази, що відходять (вторинні енергетичні ресурси) - гази, що утворюються в результаті спалювання палива, а також технологічних процесів, що залишають піч або агрегат.

Використання фізичного тепла газами, що відходять, визначається їх кількістю, складом, теплоємністю і температурою. Найбільш висока температура газів, що відходять, кисневих конвертерів (1600-1800 °С), найнижча - температура газів, що відходять, повітронагрівачів доменних печей (250-400 °С). Використання тепла газів, що відходять, організується різними способами. При регенеративному або замкнутому охолодженні тепло газів, що відходять використовується для безпосереднього підвищення економічності технологічного процесу (нагрів регенераторів або рекуператорів, шихти або технологічного продукту і т. п.). Якщо в результаті регенеративного охолодження використовується не все тепло газів, що відходять, то застосовують котли-утилізатори. Фізичне тепло гази, що відходять, використовують також для вироблення електроенергії у вбудованих газотурбінних установках. Колошниковий пил доменного газу, що містяться в відхідних газах, оксиди заліза в газах мартенівських печей і кисневих конвертерів вловлюються на установках газоочищення і як оборотний продукт повертаються в технологічний процес.

2. Регенератори та рекуператори для нагрівання повітря та газу

Як було зазначено вище, підігрів повітря та газу здійснюється в регенераторах або рекуператорах шляхом використання тепла димових газів, що виходять з робочих камер печей. Регенератори застосовуються в мартенівських сталеплавильних печах, у яких підігрів повітря та газу доходить до 1000 – 1200°. Принцип роботи регенераторів полягає в поперемінному нагріванні двох теплоємних цегляних насадок (решіток) газами, що виходять з робочої камери печі, з наступним пропуском через нагріту насадку газу, що підігрівається або повітря. Підігрів газу чи повітря в регенераторах пов'язані з перемиканням останніх то нагрівання, то охолодження. Це вимагає періодичних змін напрямку руху полум'я в робочій камері печі, що викликає необхідність перемикання топкових пристроїв; отже, весь процес роботи печі стає реверсивним. Це ускладнює конструкцію печі та подорожчає її експлуатацію, але сприяє рівномірному розподілу температур у робочому просторі печі.

Принцип роботи рекуператора являє собою поверхневий теплообмінник, полягає в безперервній передачі тепла, димових газів, що йдуть з робочої камери печі, повітря, що нагрівається або газоподібного палива.

Рекуператор характеризується безперервним рухом газів в одному напрямку, що спрощує конструкцію печей і здешевлює будівництво та експлуатацію.

На рис. 1 показаний поширений керамічний рекуператор, в якому труби складаються з восьмигранних керамічних елементів, а простір між трубами перекрито фасонними плитками. Усередині труб рухаються димові гази, а зовні (у поперечному напрямку) - повітря, що нагрівається. Товщина стінок труб становить 13 - 16 мм і становить значний термічний опір. Коефіцієнт теплопередачі (віднесений до повітряної поверхні) становить 6 – 8 вт/(м 2 град). Елементи керамічних рекуператорів виготовляються з шамотної або будь-якої іншої більш теплопровідної вогнетривкої маси з подальшим випалом. Перевагами керамічних рекуператорів є їхня висока вогнетривкість і хороша термічна стійкість - матеріал не псується при пропуску через рекуператор димових газів з дуже високою температурою.

Мал. 1. Трубчастий керамічний рекуператор.

1 – нагріте повітря; 2 – димові гази; 3 – холодне повітря; 4 – керамічні труби; 5 – перегородки.

До недоліків керамічних рекуператорів відносяться їх мала щільність, велика теплоємність, погана теплопередача від димових газів до повітря та розлад з'єднань елементів від струсу та перекосів. Ці недоліки сильно обмежують поширення керамічних рекуператорів, і вони застосовуються лише в печах, що безперервно діють, встановлених у цехах, де немає механізмів ударної дії (наприклад, парових молотів).

Найбільшого поширення набули металеві рекуператори, мають найбільш сприятливі перспективи розвитку. Економічна доцільністьустановки таких рекуператорів підтверджується швидкою окупністю витрат за спорудження (0,25 - 0,35 років).

Металеві рекуператори відрізняються ефективною теплопередачею, малою теплоємністю, а отже, швидкою готовністю до нормальної роботи та великою щільністю. Елементи металевих рекуператорів виготовляються з різних металівзалежно від робочої температури матеріалу та складу димових газів, що проходять через рекуператор. Прості чорні метали - вуглецева сталь та ливарний сірий чавун - починають інтенсивно окислюватися при невисоких температурах (500 °С), і тому для виготовлення рекуператорів застосовуються жаростійкі чавун і сталь, до складу яких входять як легуючі добавки нікель, хром, кремній, алюміній титан та ін., які підвищують опір металу окалиноутворення.

Конструктивне рішення низькотемпературного рекуператора з підігрівом повітря до 300 - 400 ° С щодо просто. Створення високотемпературного рекуператора для підігріву повітря і газоподібного палива до 700 - 900 ° С представляє серйозне технічне завдання, поки що повністю не вирішене. Складність її полягає у забезпеченні надійної роботирекуператорів протягом тривалої експлуатації при використанні димових газів з високою температурою, що несуть зважені тверді частинки золи, сажистого вуглецю, шихти і т. д., що викликає абразивне зношування. При випаданні цих частинок з потоку поверхня нагрівання рекуператора газів забруднюється. При запиленому повітрі поверхня нагрівання забруднюється з боку повітря. Окремі трубки трубних пучків рекуператорів, закріплені в трубні дошки, працюють по ходу газів у різних температурних умовах, по-різному нагріваються та розширюються.

Ця відмінність у розширенні труб потребує різної їх компенсації, що важко здійснити. На рис. 2 показана вдала конструкція трубчастого рекуператора, поверхня нагріву якого складається з петель, що вільно висять, вварених в колектори (коробки). Рекуператор складається з двох секцій, через які послідовно проходить повітря назустріч димовим газам, що рухаються поперек трубних пучків. Петлеподібний рекуператор має хорошу компенсацію теплових розширень, що дуже важливою умовоюнадійної роботи

Мал. 2. Трубчастий петлеподібний рекуператор для установки на борові (може бути встановлений і на печі).

На рис. 3 зображена принципова схема високотемпературного радіаційного щілинного рекуператора, що складається з двох сталевих циліндрів, що утворюють концентричний зазор, по якому проганяється з великою швидкістю повітря, що нагрівається. Усередині циліндра рухаються розжарені димові гази, що променевипускають на поверхню внутрішнього циліндра. Трубчастий рекуператор надійніший у роботі, ніж щілинний. Перевагами радіаційних рекуператорів є: менша витрата жаростійкої сталі за рахунок інтенсивного променистого теплообміну в умовах високих температур газів (800 – 1200 °С) та менша чутливість поверхні нагріву до забруднення. Після радіаційного рекуператора має бути встановлений конвективний рекуператор, оскільки температура газів після радіаційного рекуператора ще дуже висока.

Мал. 3. Схеми радіаційних сталевих рекуператорів.

а - кільцевий (щілинний); б – трубчастий з однорядним екраном.

На рис. 4 показаний рекуператор із трубами подвійної циркуляції. Холодне повітря спочатку проходить через внутрішні труби, а потім через концентричний простір труб надходить у колектор гарячого повітря. Внутрішні трубиграють роль непрямої поверхні нагрівання.

Трубчасті рекуператори відрізняються великою густиною і тому можуть застосовуватися також для підігріву газоподібного палива. Коефіцієнт теплопередачі може сягати 25 - 40 вт/(м 2 град). Пластинчасті рекуператори складніші у виготовленні, менш щільні та довговічні та застосовуються рідко. Рекуператори, встановлені окремо від печі, займають деяке додаткове місце в приміщенні цеху, у багатьох випадках це перешкоджає їх застосуванню, проте часто вдало вдається розташувати рекуператори на печі або під піччю.

Мал. 4. Сталевий трубчастий рекуператор із подвійною циркуляцією.

3. Котли-утилізатори

Тепло димових газів, що виходять із печей, крім підігріву повітря та газоподібного палива, може бути використане в котлах-утилізаторах для вироблення водяної пари. У той час як підігріті газ і повітря використовуються в самому пічному агрегаті, пара направляється зовнішнім споживачам (для виробничих та енергетичних потреб).

У всіх випадках слід прагнути до найбільшої регенерації тепла, тобто повернення його в робочий простір печі у вигляді тепла нагрітих компонентів горіння (газоподібного палива та повітря). Справді, збільшення регенерації тепла веде до скорочення витрати палива та до інтенсифікації та покращення технологічного процесу. Однак наявність рекуператорів або регенераторів не завжди унеможливлює встановлення котлів-утилізаторів. У першу чергу котли-утилізатори знайшли застосування у великих печах з відносно високою температурою димових газів, що відходять: в мартенівських сталеплавильних печах, в мідеплавильних відбивних печах, в печах, що обертаються для випалу цементного клінкеру, при сухому способі виробництва цементу і т. д.

Мал. 5. Газотрубний котел-утилізатор ТКЗ типу КУ-40.

1 - пароперегрівач; 2 – трубна поверхня; 3 – димосос.

Тепло димових газів, що відходять від регенераторів мартенівських печей із температурою 500 - 650 °С, використовується в газотрубних котлах-утилізаторах із природною циркуляцією робочого тіла. Поверхня нагріву газотрубних котлів складається з димогарних труб, усередині яких проходять димові гази зі швидкістю приблизно 20 м/с. Тепло від газів до поверхні нагріву передається шляхом конвекції, тому збільшення швидкості підвищує теплопередачу. Газотрубні котли прості в експлуатації, при монтажі не вимагають обмурівки і каркасів і мають високу газощільність.

На рис. 5 показаний газотрубний котел Таганрозького заводу середньої продуктивності D ср = 5,2 т/год з розрахунком на пропуск димових газів до 40000 м 3 /год. Тиск пари, що виробляється котлом, дорівнює 0,8 Мн/м 2; температура 250 °С. Температура газів до казана 600 °С, за казаном 200 - 250 °С.

У котлах з примусовою циркуляцією поверхня нагріву складається з змійовиків, розташування яких не обмежується умовами природної циркуляції, тому такі котли компактні. Зміїві поверхні виготовляються з труб малого діаметра, наприклад d = 32Ч3 мм, що полегшує вагу котла. При багаторазовій циркуляції, коли кратність циркуляції становить 5 - 18, швидкість води в трубках значна, не менше 1 м/сек, внаслідок чого в змійовиках зменшується випадання з води розчинених солей, а кристалічний накип змивається. Тим не менш, котли повинні харчуватися водою, хімічно очищеною за допомогою катіонітових фільтрів та інших способів водопідготовки, що відповідає нормам поживної води для звичайних парових котлів.

Мал. 6. Схема котла-утилізатора з багаторазовою примусовою циркуляцією.

1 – економайзерна поверхня; 2 - випарна поверхня; 3 - пароперегрівач; 4 - барабан-колектор; 5 – циркуляційний насос; 6 - шламовловлювач; 7 - димосос.

На рис. 6 дана схема розміщення змійникових поверхонь нагріву у вертикальних димарях. Рух пароводяної суміші здійснюється циркуляційним насосом. Конструкції котлів подібного типу розроблені Центроенергочерметом та Гіпромезом та виготовляються на витрати димових газів до 50 - 125 тис. м 3 /год із середньою паропродуктивністю від 5 до 18 т/год.

Вартість пари становить 0,4 - 0,5 руб/т замість 1,2 - 2 руб/т у пари, відібраної з парових турбін ТЕЦ і 2 - 3 руб/т у пари від промислових котелень. Вартість пари складається з витрат на енергію для приводу димососів, витрат на приготування води, амортизацію, ремонт та обслуговування. Швидкість газів у казані становить від 5 до 10 м/сек, що забезпечує хорошу теплопередачу. Аеродинамічний опір газового тракту становить 0,5 - 1,5 кн/м 2 тому агрегат повинен мати штучну тягу від димососа. Посилення тяги, яким супроводжується встановлення котлів-утилізаторів, як правило, покращує роботу мартенівських печей. Подібні котли набули поширення на заводах, але для їх гарної роботи потрібен захист поверхонь нагріву від занесення пилом і частинками шлаку і систематичне очищення поверхонь нагріву від винесення за допомогою обдування перегрітою парою, промивання водою (при зупинках котла), вібраційним шляхом та ін.

Мал. 7. Поперечний розріз утилізатора котла КУ-80. 1 - випарна поверхня; 2 - пароперегрівач; 3 - барабан; 4 – циркуляційний насос.

Для використання тепла димових газів, що відходять від мідеплавильних печей відбивних, встановлюються водотрубні котли з природною циркуляцією (рис. 7). Димові гази в цьому випадку мають дуже високу температуру (1100 - 1250 °С) і забруднені пилом у кількості до 100 - 200 г/м 3 , причому частина пилу має високі абразивні (стираючі) властивості, інша частина знаходиться в розм'якшеному стані і може шлакувати поверхню нагріву котла. Саме велика запиленість газів і змушує поки що відмовлятися від регенерації тепла в цих печах та обмежуватися використанням димових газів у котлах-утилізаторах.

Передача тепла від газів до екранних випарних поверхонь протікає дуже інтенсивно, завдяки чому забезпечується інтенсивне пароутворення частинки шлаку, охолоджуючись, гранулюються і випадають у шлакову вирву, чим виключається шлакування конвективної поверхні нагрівання котла. Встановлення подібних котлів для використання газів із відносно невисокою температурою (500 - 700 °С) недоцільне через слабку теплопередачу променевипусканням.

У разі обладнання високотемпературних печей металевими рекуператорами котли-утилізатори доцільно встановлювати безпосередньо за робочими камерами печей. В цьому випадку в котлі температура димових газів знижується до 1000 – 1100 °С. З такою температурою вони вже можуть бути направлені в жарозривку секцію рекуператора. Якщо гази несуть багато пилу, котел-утилізатор влаштовується у вигляді екранного котла-шлакогранулятора, що забезпечує сепарацію винесення з газів і полегшує роботу рекуператора.

Висновок

У міру збільшення витрат на видобуток палива та виробництва енергії зростає необхідність більш повному використанніїх при перетворенні у вигляді горючих газів, тепла нагрітого повітря та води. Хоча утилізація вторинних енергетичних ресурсів нерідко пов'язана з додатковими капітальними вкладеннями та збільшенням чисельності обслуговуючого персоналу, досвід передових підприємств підтверджує, що використання вторинних енергетичних ресурсів є економічно вельми вигідним.

Список використаної литературы

1. Розенгарт Ю.І. Вторинні енергетичні ресурси чорної металургії та їх використання. - К.: " вища школа", 2008р. - 328с."

2. Щукін А. А. Промислові печі та газове господарствозаводів. Підручник для вишів. Вид. 2-ге, перероб. М., "Енергія", 1973. 224 с. з іл.

3. Хараз Д. І. Шляхи використання вторинних енергоресурсів у хімічних виробництвах/ Д. І. Хараз, Б. І. Псахіс. - М: Хімія, 1984. - 224 с.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Опис процесу підготовки твердого палива камерного спалювання. Створення технологічної схеми виробництва енергії та тепла. Проведення розрахунків матеріального та теплового балансукотлоагрегату. Методи очищення димових газів від оксидів сірки та азоту.

курсова робота , доданий 16.04.2014


Проектування рекуператора. Розрахунок опорів по дорозі руху повітря, сумарні втрати. Підбір вентилятора. Розрахунок втрат напору по дорозі руху димових газів. Проектування бору. Визначення кількості димових газів. Розрахунок димової труби.

курсова робота , доданий 17.07.2010


Теоретичні основиабсорбції. Розчини газів у рідинах. Огляд і характеристика абсорбційних методів очищення газів, що відходять від домішок кислого характеру, оцінка їх переваг і недоліків. Технологічний розрахунок апаратів із очищення газів.

курсова робота , доданий 02.04.2015


Розрахунок установки для утилізації тепла газів від клінкерної печі цементного заводу. Скрубери комплексної обробки газів. Параметри теплоутилізаторів першого та другого ступенів. Визначення економічних параметрів проектованої системи.

курсова робота , доданий 15.06.2011


Характеристика димових газів Розробка контуру регулювання. Газоаналізатор: призначення та сфера застосування, умови експлуатації, функціональні можливості. Електропневматичний перетворювач серії 8007. Регулюючий клапан із пневмоприводом.

курсова робота , доданий 22.07.2011


Види та склад газів, що утворюються під час розкладання вуглеводнів нафти у процесах її переробки. Використання установок для поділу граничних та ненасичених газів та мобільних газобензинових заводів. Промислове застосування газів переробки.

реферат, доданий 11.02.2014


Система управління якістю Новокузнецького алюмінієвого заводу. Утворення газів при електролітичному виробництві алюмінію. Особливості технології сухого очищення газів, що відходять, типи реакторів, пристрої для уловлювання фторованого глинозему.

звіт з практики, доданий 19.07.2015


Виконує розрахунок горіння палива з метою визначення кількості необхідного для горіння повітря. Відсотковий склад продуктів згоряння. Визначення розмірів робочого простору печі. Вибір вогнетривкої футеровки та способу утилізації димових газів.

курсова робота , доданий 03.05.2009


Опис технологічної схеми встановлення утилізації теплоти газів, що відходять, технологічної печі. Розрахунок процесу горіння, склад палива та середні питомі теплоємності газів. Розрахунок теплового балансу печі та її ККД. Устаткування котла-утилізатора.

курсова робота , доданий 07.10.2010


Розрахунок горіння суміші коксового та природного газівза заданими складами. Теплота згоряння палива. Процес нагрівання металу в печах, розміри робочого простору. Коефіцієнт випромінювання від продуктів згоряння металу з урахуванням тепла, відбитого від кладки.

Власники патенту UA 2606296:

Винахід відноситься до теплоенергетики і може знайти застосування на будь-якому підприємстві, що експлуатує казани на вуглеводневому паливі.

Відомі серійно випускаються Костромським калориферним заводом калорифери типу КСк (Кудінов А.А. Енергозбереження в теплогенеруючих установках. - Ульяновськ: УлГТУ, 2000. - 139, стор. 33), що складаються з газоводяного поверхневого теплоутилізатора, поверхня теплообміну сітчастого фільтра, розподільного клапана, краплеуловлювача та гідропневматичного обдувного пристрою.

Калорифери типу КСк працюють наступним чином. Димові гази потрапляють на розподільний клапан, який ділить їх на два потоки, основний потік газу прямує через сітковий фільтру теплоутилізатор, другий - по обвідній лінії газоходу. У теплоутилізаторі водяні пари, які у димових газах, конденсуються на оребренных трубках, нагріваючи поточну у яких воду. Конденсат, що утворюється, збирається в піддоні і подається насосами в схему підживлення тепломережі. Нагріта у теплоутилізаторі вода подається споживачеві. На виході з теплоутилізатора осушені димові гази змішуються з вихідними газами з обвідної лінії газоходу і направляються через димосос в димову трубу.

Для роботи теплоутилізатора в режимі конденсації всієї конвективної частини потрібно, щоб температура нагрівання води в конвективному пакеті не перевищувала 50°С. Для використання такої води в системах опалення потрібно додатково догрівати.

Для запобігання конденсації залишкових водяних парів димових газів у газоходах і димарі, частина вихідних газів через обвідний канал підмішуються до осушених димових газів, підвищуючи їх температуру. При такому підміші збільшується і вміст водяної пари в димових газах, що йдуть, знижуючи ефективність утилізації тепла.

Відомий теплоутилізатор (UA 2323384 С1, МПК F22B 1/18 (2006.01), опубл. 27.04.2008), що містить контактний теплообмінник, краплеуловлювач, газо-газовий теплообмінник, включений за схемою прямотока, газоходи, регулятори. По ходу оборотної води контактного теплообмінника послідовно розташовані водо-водяний теплообмінник та водоповітряний теплообмінник з обвідним каналом по ходу повітря.

Відомий спосіб роботи цього теплоутилізатора. Гази, що йдуть, по газоходу надходять на вхід газо-газового теплообмінника, послідовно проходячи три його секції, потім на вхід контактного теплообмінника, де, проходячи через насадку, що омивається оборотною водою, охолоджуються нижче точки роси, віддаючи явне і приховане тепло оборотній воді. Далі охолоджені та вологі гази звільняються від більшої частини віднесеної потоком рідкої води в краплеуловлювачі, нагріваються і підсушуються щонайменше в одній секції газо-газового теплообмінника, димососом направляються в трубу і викидаються в атмосферу. Одночасно нагріта оборотна вода з піддону контактного теплообмінника насосом подається до водо-водяного теплообмінника, де нагріває холодну водуіз трубопроводу. Нагріта в теплообміннику вода надходить на потреби технологічного та побутового гарячого водопостачання або низькотемпературний опалювальний контур.

Далі оборотна вода надходить у водоповітряний теплообмінник, нагріває щонайменше частину дутьового повітря, що надходить з-за меж приміщення по повітроводу, охолоджуючись до мінімально можливої ​​температури, і надходить у контактний теплообмінник через водорозподільник, де відбирає тепло від газів, попутно промиваючи їх від зважених частинок, і поглинає частину оксидів азоту та сірки. Нагріте повітря з теплообмінника дуттьовим вентилятором подається в штатний повітропідігрівач або безпосередньо в топку. Оборотна вода за необхідності фільтрується та обробляється відомими способами.

Для здійснення такого способу необхідна система регулювання внаслідок використання тепла, що утилізується, для цілей гарячого водопостачання через мінливість добового графіка споживання гарячої води.

Нагріта в теплообміннику вода, що надходить на потреби гарячого водопостачання або низькотемпературний опалювальний контур, вимагає її доведення до необхідної температури, так як не може бути нагріта в теплообміннику вище температури води зворотного контуру, яка визначається температурою насичення водяної пари в димових газах. Низький нагрів повітря у водоповітряному теплообміннику не дозволяє використовувати це повітря для опалення приміщень.

Найбільш близькими до винаходу є пристрій і спосіб утилізації тепла димових газів (UA 2436011 С1, МПК F22B 1/18 (2006.01), опубл. 10.12.2011).

Пристрій утилізації тепла димових газів містить газо-газовий поверхневий пластинчастий теплообмінник, виконаний за схемою протитечії, поверхневий газоповітряний пластинчастий конденсатор, інерційний краплеуловлювач, газоходи, димосос, повітропроводи, вентилятори та трубопровід.

Вихідні димові гази охолоджуються в газогазовому поверхневому пластинчастому теплообміннику, нагріваючи осушені димові гази. Гріюче і нагрівається середовище рухаються протитечією. При цьому відбувається глибоке охолодження вологих димових газів до температури, близької до точки роси водяної пари. Далі водяні пари, що містяться в димових газах, конденсуються в газоповітряному поверхневому пластинчастому теплообміннику - конденсаторі, нагріваючи повітря. Нагріте повітря використовується для опалення приміщень та покриття потреби процесу горіння. Конденсат після додаткової обробки використовують для поповнення втрат у тепломережі або паротурбінному циклі. Для виключення конденсації залишкових водяних парів, що відносяться потоком з конденсатора, перед додатковим димососом підмішується частина підігрітих осушених димових газів. Осушені димові гази подаються димососом в описаний вище підігрівач, де нагріваються для запобігання можливої ​​конденсації водяної пари в газоходах та димарі і направляються в димову трубу.

Недоліками цього способу є те, що утилізується переважно прихована теплота конденсації водяної пари, що містяться в димових газах. Якщо рекуперативний теплообмінник охолоджує вихідні димові гази до температури, близької до точки роси водяної пари, то нагрівання осушених димових газів, що йде, буде надлишковим, що знижує ефективність утилізації. Недоліком є ​​використання для нагрівання тільки одного середовища - повітря.

Завданням винаходу є підвищення ефективності утилізації тепла димових газів за рахунок використання прихованого тепла конденсації водяної пари та підвищеної температури самих димових газів.

У запропонованому способі глибокої утилізації тепла димових газів, також як у прототипі, димові гази попередньо охолоджують у газо-газовому поверхневому пластинчастому теплообміннику, нагріваючи осушені димові гази, конденсують водяні пари, що містяться в димових газах в конденсаторі, нагріваючи.

Згідно винаходу між теплообмінником і конденсатором димові гази доохолоджують до температури, близької до точки роси водяної пари, нагріваючи воду.

Газові котли мають високу температуру димових газів (130°С для великих енергетичних котлів, 150°С-170°С для малих котлів). Для охолодження димових газів перед конденсацією використовують два пристрої: рекуперативний газогазовий теплообмінник і утилізаційний водопідігрівач.

Вихідні димові гази попередньо охолоджують у газо-газовому поверхневому пластинчастому теплообміннику, нагріваючи осушені димові гази на 30-40°С вище, ніж температура насичення водяної пари, що містяться в них, для створення запасу за температурою при можливому охолодженні димових газів у трубі. Це дозволяє зменшити площу теплообміну рекуперативного теплообмінника в порівнянні з прототипом і корисно використовувати тепло димових газів, що залишилося.

Істотною відмінністю є використання контактного газоводяного водопідігрівача для остаточного охолодження вологих димових газів до температури близької до точки роси водяної пари. На вході у водопідігрівач димові гази мають досить високу температуру (130°С-90°С), що дозволяє нагрівати воду до 50°С-65°З частковим її випаром. На виході з контактного газоводяного водопідігрівача димові гази мають температуру близьку до точки роси водяної пари, що містяться в них, що підвищує ефективність використання поверхні теплообміну в конденсаторі, виключає утворення сухих зон конденсатора і підвищує коефіцієнт теплопередачі.

Спосіб утилізації тепла димових газів зображено на фіг.1.

У таблиці 1 наведено результати перевірочного розрахунку варіанта установки котла на природному газі потужністю 11 МВт.

Спосіб глибокої утилізації тепла димових газів здійснюють наступним чином. Вихідні димові гази попередньо охолоджують 1 в газо-газовому поверхневому пластинчастому теплообміннику 2, нагріваючи осушені димові гази. Далі димові гази 3 остаточно охолоджують в контактному газоводяному водопідігрівачі 4 до температури, близької до точки роси водяної пари, розбризкуючи воду, як доцільно використовувати отриманий в конденсаторі конденсат. При цьому частина води випаровується, підвищуючи вміст димових газів, а решта нагрівається до цієї ж температури. Водяні пари, що містяться в димових газах 5, конденсують в газоповітряному поверхневому пластинчастому теплообміннику - конденсаторі 6 з краплеуловителем 7, нагріваючи повітря. Конденсат 8 подається для підігріву контактний газоводяний водопідігрівач 4. Теплота конденсації використовується для підігріву холодного повітря, який подають вентиляторами 9 з довкілляпо повітроводу 10. Нагріте повітря 11 направляють у виробниче приміщення котельного цеху для вентиляції і опалення. З цього приміщення повітря подають у казан для забезпечення процесу горіння. Осушені димові гази 12 димососом 13 подають газо-газовий поверхневий пластинчастий теплообмінник 2 для підігріву і направляють в димову трубу 14.

Для виключення конденсації залишкових водяних парів, що несуть потоком з конденсатора, перед димососом 13 підмішують частину підігрітих осушених димових газів 15 (10%), величина якої спочатку налаштовується заслінкою 16.

Регулювання температури повітря, що нагрівається 11 здійснюють зміною витрати осушуваних димових газів 1 або зміною витрати повітря, за допомогою регулювання числа оборотів димососа 13 або вентиляторів 9 в залежності від температури зовнішнього повітря.

Теплообмінник 2 і конденсатор 6 являють собою поверхневі пластинчасті теплообмінники, виконані з уніфікованих модульних пакетів, які скомпоновані таким чином, щоб рух теплоносіїв здійснювався протитечією. Залежно від обсягу осушуваних димових газів, підігрівач і конденсатор формуються з кількості пакетів, що розраховується. Водопідігрівач 4 являє собою контактний газоводяний теплообмінник, що забезпечує додаткове охолодження димових газів та нагрівання води. Нагріта вода 17 після додаткової обробки використовується для поповнення втрат у тепломережі або паротурбінному циклі. Блок 9 формується з декількох вентиляторів для зміни витрати повітря, що підігрівається.

У таблиці 1 наведено результати перевірочного розрахунку варіанта виконання установки котла на природному газі потужністю 11 МВт. Розрахунки проводилися температури зовнішнього повітря -20°С. Розрахунок показує, що використання контактного газоводяного водопідігрівача 4 призводить до зникнення сухої зони в конденсаторі 6 інтенсифікує теплообмін і збільшує потужність установки. Відсоток утилізованого тепла збільшується з 14,52 до 15,4%, при цьому температура точки роси водяної пари в осушених димових газах знижується до 17°С. Приблизно 2% теплової потужності не утилізується, а використовується для рекуперації - нагрівання осушених димових газів до 70°С.

Спосіб глибокої утилізації тепла димових газів, по якому димові гази попередньо охолоджують в газо-газовому поверхневому пластинчастому теплообміннику, нагріваючи осушені димові гази, доохолоджують у водопідігрівачі до температури, близької до точки роси водяних парів, нагріваючи воду, конденсують у конденсаторі, нагріваючи повітря, яке відрізняється тим, що між теплообмінником і конденсатором встановлений поверхневий трубчастий газоводяний водопідігрівач для охолодження вологих димових газів і нагрівання води, при цьому основна утилізація тепла відбувається в конденсаторі при нагріванні повітря, а додаткова - у водопідігрівачі.

Схожі патенти:

Винахід відноситься до нафтохімічного машинобудування і може бути використане для крекінгу мазуту, а також для нагрівання технологічних середовищ (наприклад, нафти, нафтової емульсії, газу, їх сумішей) та інших технологічних процесів, що вимагають інтенсивного підведення тепла.

Винахід відноситься до галузі теплоенергетики і може бути використане в системах підігріву та кондиціювання повітря. Винахід полягає в тому, що з'єднання теплообмінних оребрених трубок в ряду і рядів між собою виконано послідовно по одній трубці в ходу в одну гілка, причому суміжні теплообмінні трубки в ряду з'єднані між собою послідовно міжтрубними переходами у формі крутогнутих відводів і забезпечені легкознімними ремонтно-захисними , кількість послідовно підключених трубок у ряді та загальна кількість ходів у всіх рядах вибрано залежно від фактичних параметрів існуючої теплової мережі та визначено гідравлічною характеристикою водяного калорифера.

Електричний радіатор, що використовує обчислювальні процесори як джерело тепла. Цей радіатор для побутових і виробничих приміщень, що використовує обчислювальні процесори як джерела тепла, містить корпус, що нагрівається, який здійснює теплопередачу між джерелом тепла і навколишнім повітрям, кількість Q процесорів, розподілених на кількості Р друкованих плат, що утворюють джерело тепла радіатора та потужний засіб, що виконує обчислення за допомогою зовнішніх інформаційних систем, інтерфейс людина-машина, що дозволяє контролювати обчислювальну та теплову потужність, що видається радіатором, стабілізоване джерело живлення для різних електронних компонентів, мережевий інтерфейс, що дозволяє з'єднувати радіатор із зовнішніми мережами.

Винахід призначений для здійснення реакцій парового риформінгу і може бути використаний у хімічній промисловості. Теплообмінний реактор містить безліч байонетних труб (4), підвішених до верхнього склепіння (2), що сягають рівня нижнього дна (3) і укладених в кожух (1), що містить впускний (Е) і випускний (S) патрубки для димових газів.

Винахід пропонує систему та спосіб парогазової конверсії. Спосіб парогазової когенерації на основі газифікації та метанування біомаси включає: 1) газифікацію біомаси шляхом змішування кисню і водяної пари, отриманих з повітророзподільної установки, з біомасою, транспортування утворюється в результаті суміші через сопло в газифікатор, газифікацію біомаси0°0 при температур тиск 1-3 МПа з отриманням неочищеного газифікованого газу та транспортування перегрітої пари, що має тиск 5-6 МПа, отриманого в результаті доцільної утилізації тепла, до парової турбіни; 2) конверсію та очищення: відповідно до вимог реакції метанування коригування відношення водень/вуглець неочищеного газифікованого газу, утвореного на стадії 1), до 3:1 з використанням реакції конверсії та вилучення при низькій температурі неочищеного газифікованого газу з використанням метанолу для десульфуризації та декарбонізації , внаслідок чого отримують очищений сингаз; 3) проведення метанування: введення очищеного сінгазу стадії 2) у секцію метанування, що складається з секції первинного метанування та секції вторинного метанування, причому секція первинного метанування містить перший реактор первинного метанування та другий реактор первинного метанування, з'єднані послідовно; надання можливості частини технологічного газу з другого реактора первинного метанування повернутися до входу першого реактора первинного метанування для зменшення змішування і температура шару каталізатора регулюється газом; введення сингазу після первинного метанування в секцію вторинного метанування, що містить перший реактор вторинного метанування і другий реактор вторинного метанування, з'єднані послідовно, де невелика кількість непрореагував СО і велика кількість CO2 перетворюється на CH4, і транспортування перегрітої пари проміжного тиску, утвореного в секції парової турбіни; і 4) концентрування метану: концентрування метану синтетичного природного газу, що містить слідові кількості азоту та водяної пари, отриманого на стадії 3), за допомогою адсорбції при змінному тиску, так що молярна концентрація метану досягає 96% і теплотворна здатністьсинтетичного газу досягає 8256 ккал/Nм3.

Винахід відноситься до теплоенергетики Спосіб глибокої утилізації тепла димових газів включає попереднє охолодження димових газів у газо-газовому поверхневому пластинчастому теплообміннику, нагріваючи протитечією осушені димові гази, для створення температурного запасу, що запобігає конденсації залишкових водяних парів у димарі. Подальше охолодження димових газів до температури, близької до точки роси водяної пари, здійснюється в контактному газоводяному водопідігрівачі, який нагріває воду. Охолоджені вологі димові гази подають у газоповітряний поверхневий пластинчастий теплообмінник - конденсатор, де конденсуються водяні пари, що містяться в димових газах, нагріваючи повітря. Осушені димові гази подають додатковим димососом газо-газовий поверхневий пластинчастий теплообмінник, де нагрівають для запобігання можливої ​​конденсації водяної пари в газоходах і димарі і направляються в димову трубу. Технічний результат: підвищення ефективності утилізації тепла димових газів за рахунок використання прихованого тепла конденсації водяної пари та підвищеної температури самих димових газів. 1 іл., 1 табл.

В даний час температуру димових газів, що йдуть, за котлом приймають не нижче 120-130°С з двох причин: для виключення конденсації водяної пари на килимах, газоходах і димових трубах і збільшення природної тяги, що знижує напір димососа. При цьому теплоту газів і приховану теплоту пароутворення водяної пари можна корисно використовувати. Використання теплоти димових газів і прихованої теплоти пароутворення водяної пари називається методом глибокої утилізації теплоти димових газів. В даний час існують різні технології реалізації даного методу, апробовані в Російській Федерації і які знайшли масове застосування за кордоном. Метод глибокої утилізації теплоти димових газів дозволяє збільшити ККД паливної установки на 2-3%, що відповідає зниженню витрати палива на 4-5 кг у. на 1 Гкал виробленого тепла. При впровадженні даного методу, існують технічні складності та обмеження пов'язані в основному зі складністю розрахунку процесу тепломассобмена при глибокій утилізації тепла димових газів, що йдуть, і необхідністю автоматизації процесу, проте ці складності вирішуються при сучасному рівні технологій.

Для повсюдного застосування даного методу необхідна розробка методичних вказівокз розрахунку та встановлення систем глибокої утилізації тепла димових газів та прийняття правових актів, що забороняють введення в експлуатацію паливовикористовувальних установок на природному газі без застосування глибокої утилізації тепла димових газів.

1. Формулювання проблеми за розглянутим методом (технологією) підвищення енергоефективності; прогноз перевитрати енергоресурсів, або опис інших можливих наслідківу масштабах країни за збереження існуючого становища

В даний час температуру димових газів, що йдуть, за котлом приймають не нижче 120-130°С з двох причин: для виключення конденсації водяної пари на боровах, газоходах і димових трубах і для збільшення природної тяги, що знижує напір димососа. При цьому температура димових газів безпосередньо впливає на значення q2 - втрати тепла з газами, що йдуть, однією з основних складових теплового балансу котла. Наприклад зниження температури димових газів на 40°С при роботі котла на природному газі і коефіцієнті надлишку повітря 1,2 підвищує ККД котла брутто на 1,9%. При цьому не враховується прихована теплота пароутворення продуктів згоряння. На сьогоднішній день переважна більшість водогрійних і парових котельних агрегатів у нашій країні, що спалюють природний газ, не оснащені установками, що використовують приховану теплоту пароутворення водяної пари. Це тепло втрачається разом із газами, що йдуть.

2. Наявність методів, методів, технологій тощо. для вирішення зазначеної проблеми

В даний час застосовуються методи глибокої утилізації тепла газів, що йдуть (ВЕР) шляхом використання рекуперативних, змішувальних, комбінованих апаратів, що працюють при різних прийомах використання теплоти, що міститься в газах, що йдуть. При цьому дані технології використовуються на більшості котлів, що вводяться в експлуатацію за кордоном, що спалюють природний газ і біомасу.

3. Короткий описзапропонованого методу, його новизна та поінформованість про нього, наявність програм розвитку; результат при масовому впровадженні у масштабах країни

Найбільш часто використовуваний метод глибокої утилізації тепла димових газів полягає в тому, що продукти згоряння природного газу після котла (або водяного економайзера) з температурою 130-150°С поділяються на два потоки. Приблизно 70-80% газів направляються головним газоходом і надходять у конденсаційний теплоутилізатор поверхневого типу, решта газів направляється в байпасний газохід. У теплоутилізаторі продукти згоряння охолоджуються до 40-50°С, при цьому відбувається конденсація частини водяної пари, що дозволяє корисно використовувати як фізичну теплоту димових газів, так і приховану теплоту конденсації частини водяної пари, що містяться в них. Охолоджені продукти згоряння після краплеотделителя змішуються з неохолодженими продуктами згорання, що проходять по байпасному газоходу і при температурі 65-70°С відводяться димососом через димову трубу в атмосферу. Як нагрівається в теплоутилізаторі може використовуватися вихідна вода для потреб хімводопідготовки або повітря, що надходить потім на горіння. Для інтенсифікації теплообміну в теплоутилізаторі можливе подання випару атмосферного деаератора в основний газохід. Необхідно також відзначити можливість використання знесолених водяних пар, що сконденсувалися, в якості вихідної води. Результатом впровадження даного методу є підвищення ККД котла брутто на 2-3%, з урахуванням використання прихованої теплоти пароутворення водяної пари.

4. Прогноз ефективності методу в перспективі з урахуванням:
- зростання цін на енергоресурси;
- зростання добробуту населення;
- запровадженням нових екологічних вимог;
- Інших факторів.

Даний метод підвищує ефективність спалювання природного газу і знижує викиди оксидів азоту в атмосферу за рахунок їх розчинення в водяних парах, що конденсуються.

5. Перелік груп абонентів та об'єктів, де можливе застосування даної технології з максимальною ефективністю; необхідність проведення додаткових досліджень для розширення переліку

Даний метод, можливо, використовувати в парових і водогрійних котельнях, що використовують як паливо природний і зріджений газ, біопаливо. Для розширення переліку об'єктів, на яких можливе використання даного методу, необхідно провести дослідження процесів тепломасообміну продуктів згоряння мазуту, легкого дизпалива та різних марок вугілля.

6. Позначити причини, через які запропоновані енергоефективні технології не застосовуються в масовому масштабі; намітити план дій для зняття існуючих бар'єрів

Масове застосування даного методу в Російській Федерації не проводиться як правило з трьох причин:

• Недостатня поінформованість про метод;
• Наявність технічних обмежень та складнощів при впровадженні методу;
• Відсутність фінансування.

7. Наявність технічних та інших обмежень застосування методу різних об'єктах; за відсутності відомостей щодо можливих обмежень необхідно їх визначити проведенням випробувань

До технічних обмежень та складнощів при впровадженні методу можна віднести:

• Складність розрахунку процесу утилізації вологих газів, оскільки процес теплообміну супроводжується процесами масобміну;
• Необхідність підтримки заданих значень температури і вологості димових газів, що йдуть, щоб уникнути конденсації парів у газоходах і димової трубі;
• Необхідність уникати обмерзання поверхонь теплообміну під час нагрівання холодних газів;
• При цьому необхідно проведення випробувань газоходів і димових труб оброблених сучасними антикорозійними покриттями на предмет можливості зниження обмежень за температурою і вологістю димових газів, що йдуть після теплоутилізаційної установки.

8. Необхідність проведення НДДКР та додаткових випробувань; теми та цілі робіт

Необхідність проведення НДДКР та додаткових випробувань наведена у пунктах 5 та 7.

9. Існуючі заходи заохочення, примусу, стимулювання для впровадження запропонованого методу та необхідність їх удосконалення

Існуючі заходи заохочення та примусу застосування цього способу відсутні. Стимулювати використання цього методу може зацікавленість у зниженні споживання палива та викидів оксидів азоту в атмосферу.

10. Необхідність розробки нових або зміни існуючих законів та нормативно-правових актів

Необхідна розробка методичних вказівок щодо розрахунку та встановлення систем глибокої утилізації тепла димових газів. Можливо, необхідне прийняття правових актів, що забороняють введення в експлуатацію паливних установок на природному газі без застосування глибокої утилізації тепла димових газів.

11. Наявність постанов, правил, інструкцій, нормативів, вимог, заборонних заходів та інших документів, що регламентують застосування цього методу та обов'язкових для виконання; необхідність внесення змін до них або необхідність зміни самих принципів формування цих документів; наявність раніше існуючих нормативних документів, регламентів та потреба в їх відновленні

Питання застосування даного методу у існуючій нормативно-правової базивідсутні.

12. Наявність впроваджених пілотних проектів, аналіз їх реальної ефективності, виявлені недоліки та пропозиції щодо вдосконалення технології з урахуванням накопиченого досвіду

Дані про масштабне впровадження в Російській Федерації цього методу відсутні, є досвід впровадження на ТЕЦ РАТ ЄЕС і як було зазначено вище, накопичено великий досвід з глибокої утилізації димових газів за кордоном. Всеросійським теплотехнічним інститутом виконані конструкторські опрацювання установок глибокої утилізації тепла продуктів згоряння для водогрійних котлів ПТВМ (КВГМ). Недоліки цього методу та пропозиції щодо вдосконалення наведені у пункті 7.

13. Можливість впливу на інші процеси при масовому впровадженні даної технології (зміна екологічної обстановки, можливий вплив на здоров'я людей, підвищення надійності енергопостачання, зміна добових або сезонних графіків завантаження енергетичного обладнання, зміна економічних показників вироблення та передачі енергії тощо)

Масове впровадження цього методу дозволить знизити витрату палива на 4-5 кг у. на одну Гкал виробленого тепла та вплине на екологічну обстановку шляхом зниження викидів оксидів азоту.

14. Наявність та достатність виробничих потужностей у Росії та інших країнах для масового впровадження методу

Профільні виробничі потужності в Російській Федерації в змозі забезпечити використання цього методу, але не в моноблочному виконанні, при використанні зарубіжних технологій можливе моноблочне виконання.

15. Необхідність спеціальної підготовки кваліфікованих кадрів для експлуатації впроваджуваної технології та розвитку виробництва

Для застосування цього методу необхідна існуюча профільна підготовка фахівців. Можлива організація спеціалізованих семінарів з питань застосування цього методу.

16. Передбачувані методи застосування:
1) комерційне фінансування (при окупності витрат);
2) конкурс на здійснення інвестиційних проектів, розроблених внаслідок виконання робіт з енергетичного планування розвитку регіону, міста, поселення;
3) бюджетне фінансування для ефективних енергозберігаючих проектів з більшими термінами окупності;
4) запровадження заборон та обов'язкових вимог щодо застосування, нагляд за їх дотриманням;
5) інші пропозиції.

Передбачуваними методами застосування є:

• бюджетне фінансування;
• залучення інвестицій (термін окупності 5-7 років);
• запровадження вимог до введення в експлуатацію нових паливних установок.

Для того щоб додати опис енергозберігаючої технологіїв Каталог, заповніть опитувальник і надішліть його на з позначкою «в Каталог».