Hluboké využití tepla spalin. Využití tepla z odpadních plynů v průmyslových plynových kotelnách

V současné době se teplota spalin opouštějících kotel považuje za minimálně 120-130 ° C ze dvou důvodů: vyloučit kondenzaci vodní páry na prasatech, plynových potrubích a komínech a zvýšit přirozený tah, který snižuje hlava odsavače kouře. V tomto případě lze výhodně použít teplo spalin a latentní teplo odpařování vodní páry. Využití tepla spalin a latentního tepla odpařování vodní páry se nazývá metoda hlubokého využití tepla spalin. V současné době existují různé technologie implementace této metody testovány v Ruská Federace a našel široké využití v zahraničí. Metoda hlubokého využití tepla spalin umožňuje zvýšit účinnost zařízení spotřebovávajícího palivo o 2–3%, což odpovídá snížení spotřeby paliva o 4–5 kg ekvivalentu paliva. na 1 Gcal generovaného tepla. Při zavádění této metody dochází k technickým obtížím a omezením, spojeným zejména se složitostí výpočtu procesu přenosu tepla a hmoty s hlubokým využitím tepla z výfukových spalin a s potřebou automatizace procesu, nicméně tyto potíže lze vyřešit pomocí moderní úroveň technologie.

Pro rozsáhlé zavedení této metody je nutné vyvinout pokyny pro výpočet a instalaci systémů pro hluboké využití tepla spalin a přijetí právních aktů zakazujících zprovoznění zařízení na zemní plyn využívajících palivo bez použití hlubokého využití spalného tepla.

1. Formulace problému podle uvažované metody (technologie) zvyšování energetické účinnosti; předpověď nadměrné spotřeby energetických zdrojů, nebo popis dalších možných důsledků v národním měřítku, při zachování současného stavu

V současné době se teplota spalin opouštějících kotel považuje za minimálně 120-130 ° C ze dvou důvodů: vyloučit kondenzaci vodní páry na prasatech, plynových potrubích a komínech a zvýšit přirozený tah, který snižuje hlava odsavače kouře. V tomto případě teplota spalin přímo ovlivňuje hodnotu q2 - tepelné ztráty spalinami, jednou z hlavních složek tepelné bilance kotle. Například pokles teploty spalin o 40 ° C při provozu kotle na zemní plyn a poměr přebytečného vzduchu o 1,2 zvyšuje celkovou účinnost kotle o 1,9%. To nebere v úvahu latentní teplo odpařování produktů spalování. K dnešnímu dni drtivá většina teplovodních a parních kotlových jednotek, které u nás spalují zemní plyn, není vybavena instalacemi, které využívají latentní teplo odpařování vodní páry. Toto teplo se ztrácí spolu se spalinami.

2. Dostupnost metod, metod, technologií atd. k vyřešení uvedeného problému

V současné době se používají metody hlubokého využití tepla z odpadních plynů (VER) pomocí rekuperačních, směšovacích a kombinovaných zařízení pracujících na různé techniky využití tepla obsaženého ve spalinách. Tyto technologie jsou přitom využívány ve většině kotlů uváděných do provozu v zahraničí, spalujících zemní plyn a biomasu.

3. Stručný popis navrhovaná metoda, její novost a povědomí o ní, dostupnost rozvojových programů; vést k masové implementaci po celé zemi

Nejčastěji používanou metodou pro hluboké využití spalného tepla je, že produkty spalování zemního plynu za kotlem (nebo za ekonomizérem vody) o teplotě 130-150 ° C jsou rozděleny do dvou proudů. Přibližně 70-80% plynů je vedeno hlavním kouřovodem a vstupuje do povrchového kondenzačního výměníku tepla, zbývající plyny jsou směrovány do obtokového kouřovodu. Ve výměníku tepla se produkty spalování ochlazují na 40-50 ° C, přičemž část vodní páry kondenzuje, což umožňuje účelně využít jak fyzikální teplo spalin, tak latentní kondenzační teplo části vody pára v nich obsažená. Ochlazené produkty spalování po odlučovači kapek se mísí s nechlazenými produkty spalování procházejícími obtokovým kouřovodem a při teplotě 65-70 ° C jsou odváděny odtahem kouře komínem do atmosféry. Počáteční vodu pro potřeby chemického čištění vody nebo vzduch dodávaný ke spalování lze použít jako ohřáté médium ve výměníku tepla. Pro zesílení výměny tepla ve výměníku tepla je možné dodávat páru atmosférický odvzdušňovač do hlavního plynového potrubí. Je třeba také poznamenat možnost použití kondenzované demineralizované vodní páry jako zdrojové vody. Výsledkem zavedení této metody je zvýšení hrubé účinnosti kotle o 2–3%s přihlédnutím k využití latentního tepla odpařování vodní páry.

4. Předpověď účinnosti metody v dlouhodobém horizontu s přihlédnutím k:
- růst cen energetických zdrojů;
- růst blahobytu populace;
- zavedení nových environmentálních požadavků;
- další faktory.

Tato metoda zvyšuje účinnost spalování zemního plynu a snižuje emise oxidů dusíku do atmosféry v důsledku jejich rozpouštění v kondenzující vodní páře.

5. Seznam skupin předplatitelů a objektů, kde je možné použít tuto technologii s maximální účinností; potřeba dalšího výzkumu pro rozšíření seznamu

Tuto metodu lze použít v parních a horkovodních kotlích využívajících jako palivo přírodní a zkapalněný plyn, biopalivo. Chcete -li rozšířit seznam objektů, kde lze tuto metodu použít, je nutné studovat procesy přenosu tepla a hmoty spalovacích produktů topného oleje, lehké motorové nafty a různých druhů uhlí.

6. nastínit důvody, proč se navrhované energeticky účinné technologie neuplatňují v masovém měřítku; načrtnout akční plán na odstranění stávajících překážek

Tato metoda není v Ruské federaci široce používána ze tří důvodů:

• Nedostatek povědomí o metodě;
• Přítomnost technických omezení a obtíží při provádění metody;
• Nedostatek financí.

7. Přítomnost technických a jiných omezení při aplikaci metody na různé objekty; při absenci informací o možných omezeních musí být stanovena testováním

Technická omezení a potíže při zavádění metody zahrnují:

• Složitost výpočtu způsobu využití mokrých plynů, protože proces přenosu tepla je doprovázen procesy přenosu hmoty;
• Potřeba udržovat nastavené hodnoty teploty a vlhkosti spalin, aby se zabránilo kondenzaci par v potrubích a komíně;
• Potřeba zabránit zamrznutí povrchů pro výměnu tepla při zahřívání studených plynů;
• Současně je nutné provést zkoušky plynových potrubí a komínů ošetřených moderními antikorozními nátěry pro možnost snížení omezení teploty a vlhkosti spalin opouštějících jednotku rekuperace tepla.

8. Potřeba výzkumu a vývoje a dodatečného testování; témata a cíle práce

Potřeba výzkumu a vývoje a dodatečného testování je uvedena v článcích 5 a 7.

9. Stávající opatření podpory, donucování, pobídky k implementaci navrhované metody a potřeba jejich zlepšení

Neexistují žádná opatření, která by podporovala a přinutila zavedení této metody. Zájem o snížení spotřeby paliva a emisí oxidů dusíku do atmosféry může stimulovat zavedení této metody.

10. Potřeba vyvinout nové nebo změnit stávající zákony a předpisy

Je nutné vypracovat pokyny pro výpočet a instalaci systémů pro hluboké využití tepla ze spalin. Možná je nutné přijmout právní akty zakazující uvádění do provozu zařízení využívajících palivo na zemní plyn bez použití hlubokého využití tepla spalin.

11. Dostupnost vyhlášek, pravidel, pokynů, norem, požadavků, zakazujících opatření a dalších dokumentů upravujících používání této metody a povinných pro provádění; nutnost jejich změny nebo potřeba změnit samotné zásady tvorby těchto dokumentů; přítomnost již existujících normativních dokumentů, předpisů a potřeba jejich obnovy

Neexistují žádné dotazy ohledně aplikace této metody ve stávajícím regulačním rámci.

12. Dostupnost realizovaných pilotních projektů, analýza jejich skutečné účinnosti, zjištěné nedostatky a návrhy na zlepšení technologie s přihlédnutím k nashromážděným zkušenostem

Neexistují žádné údaje o rozsáhlé implementaci této metody v Ruské federaci, existují zkušenosti s implementací v CHPP RAO UES a, jak již bylo uvedeno výše, bylo nashromážděno mnoho zkušeností s hlubokým využitím spalin v zahraničí. Všeruský institut tepelného inženýrství provedl projektové studie zařízení pro hluboké využití tepla ze spalin pro teplovodní kotle PTVM (KVGM). Nevýhody této metody a návrhy na zlepšení jsou uvedeny v kapitole 7.

13. Možnost ovlivnění dalších procesů při masivním zavádění této technologie (změny v environmentální situaci, možný dopad na lidské zdraví, zvýšení spolehlivosti dodávek energie, změna denních nebo sezónních plánů nakládky energetických zařízení, měnící se ekonomické ukazatele energetiky generování a přenos atd.)

Hromadné zavedení této metody sníží spotřebu paliva o 4-5 kg ​​ekvivalentu paliva. na jeden Gcal generovaného tepla a ovlivní environmentální situaci snížením emisí oxidů dusíku.

14. Dostupnost a dostatečnost výrobních zařízení v Rusku a dalších zemích pro masovou implementaci metody

Specializovaná výrobní zařízení v Ruské federaci jsou schopna zajistit implementaci této metody, ale ne v monoblokové verzi, při použití cizích technologií je možná monobloková verze.

15. Potřeba zvláštního školení kvalifikovaného personálu pro provoz zavedené technologie a vývoj výroby

K implementaci této metody je zapotřebí stávající specializované školení specialistů. K implementaci této metody je možné organizovat specializované semináře.

16. Perspektivní způsoby implementace:
1) komerční financování (s náhradou nákladů);
2) soutěž na realizaci investičních projektů vypracovaných v důsledku výkonu prací na energetickém plánování pro rozvoj regionu, města, sídla;
3) rozpočtové financování efektivních projektů úspory energie s dlouhou dobou návratnosti;
4) zavedení zákazů a závazných požadavků pro aplikaci, dohled nad jejich dodržováním;
5) další návrhy.

Navrhované implementační metody jsou:

• rozpočtové financování;
• přilákání investic (doba návratnosti 5-7 let);
• zavedení požadavků na zprovoznění nových závodů na spotřebu paliva.

Na přidat popis technologie pro úsporu energie do Katalogu, vyplňte dotazník a odešlete jej označené "do katalogu".

Navrhuji k uvážení činnosti pro využití spalin. Spaliny jsou hojné v každé vesnici a městě. Většina výrobců kouře jsou parní a horkovodní kotle a spalovací motory. V této myšlence nebudu uvažovat spaliny motorů (i když jsou také vhodné ve složení), ale podrobněji se budu zabývat spalinami kotelen.

Nejjednodušší způsob využití kouře plynových kotelen (průmyslových nebo soukromých domů) je nejčistší druh spalin, který obsahuje minimální množství škodlivých nečistot. Můžete také použít kouř kotelen spalujících uhlí nebo kapalné palivo, ale v tomto případě budete muset vyčistit spaliny od nečistot (to není tak obtížné, ale stále další náklady).

Hlavními složkami spalin jsou dusík, oxid uhličitý a vodní pára. Vodní pára nemá žádnou hodnotu a lze ji snadno odstranit ze spalin kontaktováním plynu se studeným povrchem. Zbývající komponenty již mají cenu.

Plynný dusík se používá při hašení požárů, k přepravě a skladování hořlavých a výbušných médií, jako ochranný plyn k prevenci oxidace snadno oxidovaných látek a materiálů, k prevenci koroze nádrží, proplachovacích potrubí a nádrží, k vytváření inertních médií v silech . Ochrana dusíkem brání růstu bakterií, slouží k čištění prostředí od hmyzu a mikrobů. V Potravinářský průmysl k dusíkové atmosféře se často uchyluje jako ke způsobu prodloužení trvanlivosti potravin podléhajících zkáze. Plynný dusík se široce používá k získání kapalného dusíku z něj.

K získání dusíku stačí oddělit vodní páry a oxid uhličitý ze spalin. Pokud jde o další složku kouře - oxid uhličitý (CO2, oxid uhličitý, oxid uhličitý), rozsah jeho použití je ještě větší a jeho cena je mnohem vyšší.

Navrhuji získat o něm úplnější informace. Oxid uhličitý se obvykle skladuje ve 40litrových válcích natřených černou barvou se žlutým štítkem „oxid uhličitý“. Správnější název pro СО2, „oxid uhličitý“, ale každý je již zvyklý na název „oxid uhličitý“, u СО2 se zasekl a proto je nápis „oxid uhličitý“ na válcích stále zachován. Ve válcích je v kapalné formě oxid uhličitý. Oxid uhličitý je bez zápachu, netoxický, nehořlavý a nevýbušný. Je to látka přirozeně se tvořící v lidském těle. Ve vzduchu vydechovaném osobou obvykle obsahuje 4,5%. Hlavní aplikace oxidu uhličitého je při karbonizaci a prodeji v lahvových nápojích, používá se jako ochranný plyn při svařování s použitím poloautomatických svařovacích zařízení, používá se ke zvýšení výnosu (2krát) zemědělských plodin ve sklenících zvýšením koncentrace CO2 ve vzduchu a zvýšení (4-6krát při nasycení vodou oxidem uhličitým) produkce mikrořas při jejich umělém pěstování, k udržení a zlepšení kvality krmiv a produktů, k výrobě suchého ledu a jeho použití při kryoblastování instalace (čištění povrchů před kontaminací) a dosažení nízkých teplot během skladování a přepravy potravinářských výrobků atd.

Oxid uhličitý je všude oblíbeným zbožím a poptávka po něm neustále roste. V domácnostech a malých podnicích lze oxid uhličitý získat jeho extrakcí ze spalin v nízkokapacitních závodech na oxid uhličitý. Pro osoby související s technologií není obtížné takovou instalaci provést sami. S výhradou norem technologického postupu kvalita vyrobeného oxidu uhličitého splňuje všechny požadavky GOST 8050-85.
Oxid uhličitý lze získat jak ze spalin kotelen (nebo topných kotlů soukromých domácností), tak pomocí speciálního spalování paliva v samotném zařízení.

Nyní ekonomická stránka věci. Jednotka může pracovat na jakýkoli druh paliva. Při spalování paliva (konkrétně za účelem získání oxidu uhličitého) se uvolní následující množství CO2:
zemní plyn (metan) - 1,9 kg CO2 ze spalování 1 metr krychlový m plynu;
bituminózní uhlí, různá ložiska - 2,1-2,7 kg СО2 ze spalování 1 kg paliva;
propan, butan, motorová nafta, topný olej - 3,0 kg CO2 ze spalování 1 kg paliva.

Nebude možné extrahovat úplně veškerý emitovaný oxid uhličitý a až 90% (je možné dosáhnout 95% extrakce) je docela možné. Standardní náplň 40litrového válce je 24-25 kg, takže můžete nezávisle vypočítat měrnou spotřebu paliva a získat tak jeden válec oxidu uhličitého.

Není tak velký, například v případě získávání oxidu uhličitého ze spalování zemního plynu stačí spálit 15 m3 plynu.

Při nejvyšším tarifu (Moskva) je to 60 rublů. 40 litrů. válec s oxidem uhličitým. V případě těžby CO2 ze spalin kotelen se snižují náklady na výrobu oxidu uhličitého, protože náklady na palivo se snižují a zisk z instalace roste. Instalace může fungovat nepřetržitě, v automatickém režimu s minimálním zapojením člověka do procesu získávání oxidu uhličitého. Produktivita instalace závisí na množství CO2 obsaženého ve spalinách, konstrukci zařízení a může dosáhnout 25 lahví oxidu uhličitého denně nebo více.

Cena 1 válce s oxidem uhličitým ve většině regionů Ruska přesahuje 500 rublů (prosinec 2008). Měsíční výnosy z prodeje oxidu uhličitého v tomto případě dosahují: 500 rublů / míč. x 25 bodů / den x 30 dní = 375 000 rublů. Teplo uvolněné při spalování lze současně použít k vytápění prostor a v tomto případě nedojde k plýtvání palivem. Je třeba mít na paměti, že environmentální situace v místě těžby oxidu uhličitého ze spalin se pouze zlepšuje, protože emise CO2 do atmosféry klesají.

Velmi dobře se doporučuje i způsob získávání oxidu uhličitého ze spalin získaných ze spalování dřevního odpadu (odpad ze těžby a zpracování dřeva, tesařské dílny atd.). V tomto případě je stejná továrna na oxid uhličitý doplněna generátorem dřevoplynu (továrna nebo vlastní výroba) k získání dřevoplynu. Dřevní odpad (dřevní štěpka, dřevní štěpka, hobliny, piliny atd.) Se sype do bunkru generátoru plynu 1–2krát denně, jinak jednotka pracuje ve stejném režimu jako výše.
Produkce oxidu uhličitého z 1 tuny dřevního odpadu je 66 lahví. Výtěžek z jedné tuny odpadu je (za cenu válce s oxidem uhličitým 500 rublů): 500 rublů / míč. x 66 bodů. = 33 000 rublů.

Při průměrném množství dřevního odpadu z jednoho dřevozpracujícího obchodu 0,5 tuny odpadu denně může výtěžek z prodeje oxidu uhličitého dosáhnout 500 tisíc rublů. za měsíc a v případě dodávky odpadu z jiných dřevozpracujících a tesařských obchodů se výnosy ještě zvýší.

Je také možné získat oxid uhličitý ze spalování pneumatiky, což také prospívá pouze naší ekologii.

V případě výroby oxidu uhličitého v množství větším, než může spotřebovat místní prodejní trh, lze vyrobený oxid uhličitý samostatně použít k jiným činnostem, jakož i zpracovat na jiné chemické látky a činidla (například pomocí jednoduché technologie do ekologicky šetrných hnojiv obsahujících uhlík, prášek do pečiva atd. atd.) až po výrobu benzínu z oxidu uhličitého.

Instorfský sborník 11 (64)

UDC 622.73.002.5

Gorfin O.S. Gorfin O.S.

Gorfin Oleg Semenovich, Ph.D., prof. Katedra rašelinných strojů a zařízení, Státní technická univerzita v Tveru (TvSTU). Tver, akademický, 12. [chráněno emailem] Gorfin Oleg S., PhD, profesor katedry strojů a zařízení na rašelinu Státní technické univerzity v Tveru. Tver, Academicheskaya, 12

Zyuzin B.F. Zyuzin B.F.

Zyuzin Boris Fedorovich, doktor technických věd, prof., Vedoucí. Katedra rašelinných strojů a zařízení, TvSTU [chráněno emailem] Zyuzin Boris F., Dr. Sc., Profesor, vedoucí katedry rašelinových strojů a zařízení státní technické univerzity v Tveru

Mikhailov A.V. Mikhailov A.V.

Mikhailov Alexander Viktorovich, doktor technických věd, profesor katedry strojního inženýrství, Univerzita národních nerostných zdrojů „Mining“, St. Petersburg, Leninsky Prospect, 55, bldg. 1, apt. 635. [chráněno emailem] Michajlov Alexander V., Dr. Sc., Profesor katedry strojírenství Národní báňské univerzity, St. Petersburg, Leninsky pr., 55, budova 1, Apt. 635

ZAŘÍZENÍ PRO HLUBOKÉ

PRO Hluboké VYUŽITÍ TEPLA

ZÍSKÁVÁNÍ TEPLA SPALOVACÍCH PLYNŮ

TYP POVRCHU DUCHOVÉHO PLYNU SUPERFICIÁLNÍHO TYPU

Anotace. Článek pojednává o konstrukci výměníku tepla, u kterého se mění způsob přenosu rekuperované tepelné energie z tepelného nosiče do média přijímajícího teplo, což umožňuje využít teplo odpařování vlhkosti paliva při hlubokém chlazení kouřovodu plyny a plně ji využívat k ohřevu chladicí vody, směřující bez dalšího zpracování pro potřeby cyklu parní turbíny. Konstrukce umožňuje v procesu rekuperace tepla čistit spaliny od kyselin sírových a siřičitých a vyčištěný kondenzát lze použít jako horká voda... Abstraktní. Článek popisuje konstrukci výměníku tepla, ve kterém je použita nová metoda pro přenos recyklovaného tepla z tepelného nosiče do tepelného přijímače. Konstrukce umožňuje využít teplo odpařování vlhkosti paliva při hlubokém chlazení spalin a plně ho využít k ohřevu chladicí vody přidělené bez dalšího zpracování potřebám cyklu parní turbíny. Konstrukce umožňuje čištění odpadních spalin ze síry a kyseliny sírové a použití vyčištěného kondenzátu jako horké vody.

Klíčová slova: CHP; kotelny; povrchový výměník tepla; hluboké chlazení spalin; využití odpařovacího tepla vlhkosti paliva. Klíčová slova: Kogenerační jednotka; instalace kotlů; povrchový utilizátor tepla; hluboké chlazení spalin; využití tepla páry tvorba vlhkosti paliva.

Instorfský sborník 11 (64)

V kotelnách tepelných elektráren je energie odpařování vlhkosti a paliva spolu se spalinami emitována do atmosféry.

V zplyňovaných kotelnách mohou tepelné ztráty se spalinami dosáhnout 25%. V kotelnách provozujících pevná paliva jsou tepelné ztráty ještě vyšší.

Pro technologické potřeby TBZ v kotelnách se spaluje mletá rašelina s vlhkostí až 50%. To znamená, že polovinu hmotnosti paliva tvoří voda, která se při spalování mění na páru a ztráta energie pro odpaření vlhkosti v palivu dosahuje 50%.

Snížení tepelných ztrát není jen otázkou úspory paliva, ale také snížení škodlivých emisí do atmosféry.

Snížení ztrát tepelné energie je možné při použití rekuperačních jednotek různých provedení.

Kondenzační výměníky tepla, ve kterých jsou spaliny ochlazovány pod rosným bodem, umožňují využít latentní teplo kondenzace vodní páry palivové vlhkosti.

Nejrozšířenější jsou kontaktní a povrchové rekuperační jednotky. Kontaktní výměníky tepla jsou široce používány v průmyslu a energetice díky své jednoduché konstrukci, nízké spotřebě kovů a vysoké rychlosti výměny tepla (pračky, chladicí věže). Mají však významnou nevýhodu: chladicí voda se znečišťuje v důsledku svého kontaktu se spalinami - spalinami.

V tomto ohledu jsou atraktivnější povrchové výměníky tepla, které nemají přímý kontakt mezi produkty spalování a chladivem, jehož nevýhodou je relativně nízká teplota jeho ohřevu, která se rovná teplotě vlhkého teploměru (50 .. (60 ° C).

Výhody a nevýhody stávajících rekuperačních jednotek jsou široce popsány ve speciální literatuře.

Účinnost povrchových výměníků tepla lze výrazně zvýšit změnou způsobu výměny tepla mezi médiem, které teplo vydává a přijímá, jak se to děje v navrhovaném provedení výměníku tepla.

Je ukázáno schéma výměníku tepla pro hluboké využití tepla spalin

na obrázku. Těleso 1 výměníku tepla spočívá na základně 2. Ve střední části tělesa je izolovaný zásobník 3 ve tvaru hranolu naplněný předem vyčištěnou tekoucí vodou. Voda vstupuje shora tryskou 4 a je odebírána ve spodní části skříně 1 čerpadlem 5 skrz bránu 6.

Na dvou koncových stranách nádrže 3 jsou umístěny izolovaně od střední části pláště 7 a 8, jejichž dutiny jsou prostřednictvím objemu nádrže 3 propojeny řadami horizontálních rovnoběžných trubek, tvořících svazky trubek 9, v kterým se plyny pohybují v jednom směru. Tričko 7 je rozděleno do sekcí: spodní a horní jednobarevné 10 (výška h) a zbývajících 11 - dvojité (výška 2h); plášť 8 má pouze dvojité sekce 11. Spodní jednoduchá sekce 10 pláště 7 je spojena svazkem trubek 9 se spodní částí dvojité sekce 11 pláště 8. Dále horní část této dvojité sekce 11 pláště 8 je spojen svazkem trubek 9 se spodní částí dalšího dvojitého úseku 11 pláště 7 a atd. Postupně je horní část úseku jednoho pláště spojena se spodní částí úseku druhého pláště a horní část tohoto úseku je spojena svazkem trubek 9 se spodní částí dalšího úseku pláště první plášť, čímž se tvoří cívka proměnlivého průřezu: svazky trubek 9 se periodicky střídají s objemy úseků pláště. Ve spodní části cívky je odbočná trubka 12 pro přívod spalin, v horní části je odbočná trubka 13 pro odsávání plynů. Odbočné trubky 12 a 13 jsou propojeny obtokovým plynovodem 4, ve kterém je instalována brána 15, určená k redistribuci části horkých spalin obcházejících výměník tepla do komína (na obrázku není znázorněn).

Spaliny vstupují do výměníku tepla a jsou rozděleny do dvou proudů: hlavní část (asi 80%) produktů spalování vstupuje do spodní jednotlivé sekce 10 (výška h) pláště 7 a je vedena trubkami svazku 9 do výměníku tepla. Zbytek (asi 20%) vstupuje do obtokového kouřovodu 14. Redistribuce plynu se provádí za účelem zvýšení teploty ochlazených spalin za výměníkem tepla na 60–70 ° C, aby se zabránilo možné kondenzaci zbytků par páry vlhkosti v koncových sekcích systému.

Spaliny jsou přiváděny do výměníku tepla zespodu odbočnou trubkou 12 a jsou odváděny dovnitř

Instorfský sborník 11 (64)

Výkres. Schéma výměníku tepla (pohled A - spojení trubek s plášti) Obrázek. Schéma tepelného hnojiva (pohled A - spojení trubek s košilemi)

v horní části jednotky - odbočka 13. Předem připravená studená voda plní nádrž shora skrz odbočku 4 a je odstraněna čerpadlem 5 a bránou 6 umístěnou ve spodní části skříně 1. Protiproud vody a kouřovodu plyny zvyšují účinnost výměny tepla.

Pohyb spalin přes výměník tepla zajišťuje technologický odsavač kouře kotelny. K překonání dodatečného odporu vytvářeného výměníkem tepla je možné nainstalovat výkonnější odtahový ventilátor. Je třeba mít na paměti, že dodatečný hydraulický odpor je částečně překonán snížením objemu spalin v důsledku kondenzace vodní páry spalin.

Konstrukce výměníku tepla zajišťuje nejen efektivní využití tepla odpařování vlhkosti paliva, ale také odstranění vznikajícího kondenzátu z proudu spalin.

Objem úseků 7 a 8 pláště je větší než objem trubek, které je spojují, takže rychlost plynu v nich klesá.

Spaliny vstupující do výměníku tepla mají teplotu 150 - 160 ° C. Kyseliny sírové a sírové kondenzují při teplotě 130-140 ° C, proto v počáteční části cívky dochází ke kondenzaci kyselin. S poklesem průtoku plynu v expandujících částech částí cívky a pláště a zvýšením hustoty kondenzátu sírových a siřičitých kyselin v kapalném stavu ve srovnání s hustotou v plynném stavu dochází k mnohonásobným změnám směru proud spalin (setrvačná separace), kyselý kondenzát se vysráží a je vyplaven z plynů část kondenzátu vodní páry do sběrače kondenzátu kyselin 16, odkud je při spuštění uzávěru 17 odstraněn do průmyslové kanalizační systém.

Většina kondenzátu - kondenzát vodní páry se uvolňuje s dalším poklesem teploty plynu na 60-70 ° С v horní části spirály a vstupuje do sběrače vlhkosti kondenzátu 18, odkud jej lze použít jako horkou vodu bez dalšího zpracovává se.

Instorfský sborník 11 (64)

Trubkové spirály musí být vyrobeny z antikorozního materiálu nebo s vnitřním antikorozním nátěrem. Aby se zabránilo korozi, měly by být všechny povrchy výměníku tepla a spojovacích potrubí pogumovány.

V tomto provedení výměníku tepla se spaliny obsahující páry vlhkosti paliva pohybují trubkami cívky. V tomto případě není součinitel prostupu tepla větší než 10 000 W / (m2 ° C), díky čemuž se účinnost přenosu tepla prudce zvyšuje. Trubky cívky jsou umístěny přímo v objemu chladicí kapaliny, proto dochází k výměně tepla konstantním kontaktním způsobem. To umožňuje hluboké chlazení spalin na teplotu 40-45 ° C a veškeré zpětně získané teplo odpařování vlhkosti paliva se přenáší do chladicí vody. Chladicí voda nepřichází do styku se spalinami, proto ji lze použít bez dodatečné úpravy v cyklu parních turbín a spotřebiteli horké vody (v systému zásobování teplou vodou, ohřev vody zpětné sítě, technologické potřeby podniků , ve sklenících a skleníkových farmách atd.). To je hlavní výhoda navrhované konstrukce výměníku tepla.

Výhodou navrhovaného zařízení je, že výměník tepla reguluje dobu přenosu tepla z prostředí horkých spalin chladicí kapaliny, a tím i její teplotu, změnou rychlosti toku kapaliny pomocí šoupátka.

Ke kontrole výsledků použití výměníku tepla byly provedeny tepelné a technické výpočty pro kotelnu s výkonem páry kotle 30 t páry / h (teplota 425 ° C, tlak 3,8 MPa). Pec spaluje 17,2 t / h mleté ​​rašeliny s vlhkostí 50%.

Rašelina s obsahem vlhkosti 50% obsahuje 8,6 t / h vlhkosti, která se při spalování rašeliny mění na spaliny.

Spotřeba suchého vzduchu (spalin)

Gfl. g = a x L x G, ^^ = 1,365 x 3,25 x 17200 = 76300 kg d. / h,

kde L = 3,25 kg suché. g / kg rašeliny je teoreticky potřebné množství vzduchu pro spalování; a = 1,365 - průměrný koeficient úniku vzduchu.

1. Teplo využití spalin Entalpie spalin

J = ccm x t + 2,5 d, ^ w / kG. suchý plyn,

kde ccm je tepelná kapacita spalin (tepelná kapacita směsi), w / kg ° K, t je teplota plynů, ° K, d je obsah vlhkosti spalin, G. vlhkost / kg . d. g.

Tepelná kapacita směsi

ssM = sr + 0,001 dc,

kde cr, cn - tepelná kapacita suchého plynu (spalin) a páry.

1.1. Spaliny na vstupu do výměníku tepla o teplotě 150 - 160 ° С, odebíráme Ts.y. = 150 ° С; cn = 1,93 - tepelná kapacita páry; cg = 1,017 je tepelná kapacita suchých spalin při teplotě 150 ° C; d150, G / kg. suchý d - obsah vlhkosti při 150 ° C.

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

112,7 g / kg. suchý G,

kde Gvl. = 8600 kg / h - hmotnost vlhkosti v palivu. ccm = 1,017 + 0,001 x 112,7 x 1,93 = 1,2345 ^ m / kg.

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

1.2. Spaliny na výstupu z výměníku tepla o teplotě 40 ° С

ccm = 1,017 + 0,001 x 50 x 1,93 = 1,103 ^ m / kG ° C

d40 = 50 g / kg sušiny g.

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

1.3. Ve výměníku tepla prochází 20% plynů potrubím obtokového plynu a 80% - cívkou.

Hmotnost plynů procházejících cívkou a účastnících se výměny tepla

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

1.4. Rekuperace tepla

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

61 040 = 18,26 x 106, ^ f / h.

Toto teplo se spotřebovává na ohřev chladicí vody.

Qx ™ = W x sv x (t2 - t4),

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

Instorfský sborník 11 (64)

respektive na výstupu a vstupu do výměníku tepla; bereme tx = 8 ° С.

2. Spotřeba chladicí vody, kg / s

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

Pomocí získané závislosti je možné určit průtok chladicí vody požadované teploty, například:

^, ° С 25 50 75

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

3. Spotřeba kondenzátu G ^^ je:

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

4. Kontrola možnosti kondenzace odpařování zbytkové vlhkosti paliva v koncových prvcích systému.

Průměrný obsah vlhkosti ve spalinách na výstupu z výměníku tepla

^ p = (d150 x 0,2 Gd.y. + d40 x 0,8 Gd.y.) / GA r1 =

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

V diagramu J-d tento obsah vlhkosti odpovídá teplotě rosného bodu tp. R. = 56 ° C

Skutečná teplota spalin na výstupu z výměníku tepla je

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

Protože je skutečná teplota spalin za rekuperační jednotkou vyšší než rosný bod, nedochází ke kondenzaci vodní páry v palivu v koncových prvcích systému.

5. Koeficient účinnosti

5.1. Účinnost využití tepla odpařování vlhkosti v palivu.

Množství tepla dodávaného do výměníku tepla

Q ^ h = J150 x Gft r = 466,9 x 76 300 =

35,6 x 106, M Dzh / h.

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

kde 18,26 x 106, MJ / h je teplo z využití odpařování vlhkosti paliva.

5.2. Účinnost rekuperace vlhkosti paliva

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

Navrhovaný výměník tepla a jeho způsob provozu tedy zajišťují hluboké chlazení spalin. Díky kondenzaci vlhkých par v palivu se účinnost výměny tepla mezi spalinami a chladicí kapalinou prudce zvyšuje. V tomto případě je veškeré získané latentní teplo odpařování přeneseno k ohřevu chladicí kapaliny, kterou lze použít v cyklu parní turbíny bez dalšího zpracování.

Během provozu výměníku tepla jsou spaliny čištěny od kyselin sírových a siřičitých, a proto lze kondenzát páry použít pro zásobování teplým teplem.

Výpočty ukazují, že účinnost je:

Při využití odpařovacího tepla

vlhkost paliva - 51,3%

Vlhkost paliva - 44,5%.

Bibliografie

1. Aronov, I.Z. Kontaktní ohřev vody produkty spalování zemního plynu. - L.: Nedra, 1990 .-- 280 s.

2. Kudinov, A.A. Úspora energie v tepelné energetice a tepelných technologiích. - M.: Mashinostroenie, 2011 .-- 373 s.

3. Pat. 2555919 (RU). (51) IPC F22B 1 | 18 (20006.01). Výměník tepla pro hluboké využití tepla ze spalin povrchového typu a způsobu jeho provozu /

O.S. Gorfin, B.F. Zyuzin // Objev. Vynálezy. - 2015. - č. 19.

4. Gorfin, O.S., Mikhailov, A.V. Stroje a zařízení na zpracování rašeliny. Část 1. Výroba rašelinových briket. - Tver: TvGTU 2013.- 250 s.

V. V. Getman, N. V. Lezhneva ZPŮSOBY ZÍSKÁVÁNÍ TEPLA VÝSTUPNÍCH PLYNŮ Z ELEKTRÁREN

Klíčová slova: plynové turbíny, kombinované cykly

Článek pojednává o různých způsobech využití tepla výfukových plynů z elektrárny s cílem zvýšit jejich účinnost, šetřit fosilní paliva a zvyšovat energetické kapacity.

Klíčová slova: zařízení s plynovou turbínou, paroplynová zařízení

V práci jsou zvažovány různé způsoby využití tepla odcházejících plynů z energetických zařízení za účelem zvýšení jejich účinnosti, hospodárnosti organického paliva a akumulace energetických kapacit.

Se zahájením hospodářských a politických reforem v Rusku je v první řadě nutné provést řadu zásadních změn v odvětví elektrické energie v zemi. Nová energetická politika by měla vyřešit řadu problémů, včetně vývoje moderních vysoce účinných technologií pro výrobu elektrické a tepelné energie.

Jedním z těchto úkolů je zlepšit účinnost elektráren za účelem úspory fosilních paliv a zvýšení energetické kapacity. Většina

slibné jsou v tomto ohledu elektrárny s plynovými turbínami, jejichž výfukové plyny vydávají až 20% tepla.

Existuje několik způsobů, jak zlepšit účinnost motorů s plynovou turbínou, včetně:

Zvýšení teploty plynu před turbínou u plynové turbíny s jednoduchým termodynamickým cyklem,

Aplikace rekuperace tepla,

Využití tepla spalin v binárních cyklech,

Vytvoření závodu na plynové turbíny podle složitého termodynamického schématu atd.

Za nejslibnější směr je považováno společné využívání jednotek plynových a parních turbín (GTU a STU) za účelem zlepšení jejich ekonomických a environmentálních charakteristik.

Plynové turbíny a kombinovaná zařízení vytvořená s jejich využitím, s technicky dosažitelnými parametry v současnosti, zajišťují významné zvýšení efektivity výroby tepla a elektřiny.

Rozšířené používání binárních jednotek CCGT a různých kombinovaných schémat při technickém opětovném vybavení TPP ušetří až 20% paliva ve srovnání s tradičními parními turbínovými jednotkami.

Podle odborníků se účinnost kombinovaného paroplynového cyklu zvyšuje se zvýšením počáteční teploty plynu před jednotkou plynové turbíny a zvýšením podílu kapacity plynové turbíny. Důležitá hodnota

Má také skutečnost, že kromě zvýšení účinnosti vyžadují takové systémy výrazně nižší kapitálové náklady, jejich jednotkové náklady jsou 1,5–2krát nižší než náklady na parní turbíny na plynový topný olej a jednotky CCGT s minimem plynové turbíny kapacita.

Podle údajů lze rozlišit tři hlavní směry využití GTU a CCGT v energetice.

První, široce používanou v průmyslových zemích, je použití CCGT ve velkých kondenzačních tepelných elektrárnách provozujících plyn. V tomto případě je nejefektivnější použít CCGT typu využití s ​​velkým podílem kapacity plynové turbíny (obr. 1).

Použití jednotky CCGT umožňuje zvýšit účinnost spalování paliva na TPP o ~ 11-15% (jednotka CCGT s odvodem plynu do kotle), o ~ 25-30% (binární jednotky CCGT).

Až donedávna nebyly rozsáhlé práce na zavedení CCGT v Rusku prováděny. Přesto jsou jednotlivé vzorky takových instalací používány dlouhodobě a úspěšně byly použity například jednotka CCGT s vysokotlakým parním generátorem (HPG) typu VPG-50 hlavní napájecí jednotky CCGT-120 a 3 modernizované pohonné jednotky s VPG-120 na větvi CHPP-2 OAO TGK-1 "; CCGT-200 (150) s VPG-450 na pobočce Nevinnomysskaya SDPP. Krasnodarskaya GRES má tři kombinované energetické bloky o výkonu 450 MW. Energetická jednotka obsahuje dvě plynové turbíny o výkonu 150 MW, dva kotle na odpadní teplo a parní turbínu o výkonu 170 MW, účinnost takové instalace je 52,5%. Dále

zvýšení účinnosti jednotky CCGT typu využití je možné zlepšením

elektrárna s plynovou turbínou a komplikace schématu parního procesu.

Rýže. 1 - Schéma jednotky CCGT s kotlem na odpadní teplo

Zařízení s kombinovaným cyklem s kotlem

utilizátor (obr. 1) obsahuje: 1-

kompresor; 2 - spalovací komora; 3 - plyn

turbína; 4 - elektrický generátor; 5 - kotel

utilizátor; 6 - parní turbína; 7 - kondenzátor; osm

Čerpadlo a 9 - odvzdušňovač. V kotli na odpadní teplo se nespaluje palivo a vytvořená přehřátá pára se používá v parní turbíně.

Druhým směrem je využití plynových turbín pro tvorbu CCGT - CHPP a GTU - CHPP. V posledních letech bylo navrženo mnoho možností pro technologická schémata CCGT-CHPP. Doporučuje se používat kombinované teplárny a elektrárny v kogeneračních zařízeních na plyn.

druh využití. Typický příklad

velký CCGT - CHPP tohoto typu je Severo -Zapadnaya CHPP v Petrohradě. Jedna jednotka CCGT v této CHPP obsahuje: dvě plynové turbíny o výkonu 150 MW, dva kotle na odpadní teplo a parní turbínu. Hlavní indikátory jednotky: elektrická energie - 450 MW, tepelná energie- 407 MW, měrná spotřeba ekvivalentního paliva pro dodávku elektřiny - 154,5 g. tun / (kWh), měrná spotřeba ekvivalentního paliva pro zásobování teplem - 40,6 kg c.u. t / GJ, účinnost KVET na dodávku elektřiny - 79,6%, tepelná energie - 84,1%.

Třetím směrem je využití plynových turbín pro tvorbu CCGT - CHPP a GTU - CHPP malé a střední kapacity na bázi kotelen. CCGT - CHP a GTU - CHP nejlepší možnosti, vytvořené na základě kotelen, poskytují účinnost dodávky elektřiny v režimu vytápění na úrovni 76 - 79%.

Typický závod s kombinovaným cyklem se skládá ze dvou GTU, z nichž každý má vlastní kotel na odpadní teplo, který dodává generovanou páru do jedné společné parní turbíny.

Instalace tohoto typu byla vyvinuta pro Shchekinskaya GRES. CCGT-490 byl navržen tak, aby generoval elektrickou energii v základních a dílčích provozních režimech elektrárny s dodávkou tepla spotřebiteli třetí strany až do 90 MW v zimě teplotní graf. Schematický diagram jednotka CCGT-490 byla nucena soustředit se na nedostatek místa při umístění kotle na odpadní teplo a

parní turbína v budovách elektrárny, což způsobilo určité potíže pro dosažení optimálních režimů kombinované výroby tepla a elektřiny.

Při absenci omezení umístění zařízení a při použití vylepšené jednotky s plynovou turbínou lze účinnost jednotky výrazně zvýšit. Jako takto vylepšená jednotka CCGT je navržen jednohřídelový CCGT-320 s výkonem 300 MW. Kompletní GTU pro CCGT-320 je jednohřídelový GTE-200, jehož vytvoření má být provedeno přepnutím na

dvou ložiskový rotor, modernizace chladicí soustavy a dalších jednotek jednotky plynové turbíny za účelem zvýšení počáteční teploty plynu. Kromě GTE-200 obsahuje monoblok CCGT-320 parní turbínu K-120-13 s tříválcovou turbínou, čerpadlo kondenzátu, kondenzátor pro parní těsnění, ohřívač napájený topnou párou dodávanou z odvzdušňovače před poslední stupeň PF, stejně jako dvoutlakový kotel na odpadní teplo obsahující osm oblastí výměny tepla, včetně přechodného přehřívače páry.

Pro posouzení účinnosti instalace byl proveden termodynamický výpočet, v jehož důsledku byl vyvozen závěr, že při provozu v kondenzačním režimu CCGT-490 ShchGRES lze jeho elektrickou účinnost zvýšit o 2,5% a snížit na 50,1% .

Výzkum vytápění

kombinované cykly závodů ukázaly, že ekonomická výkonnost jednotky CCGT výrazně závisí na struktuře jejich tepelného okruhu, jehož výběr se provádí ve prospěch jednotky, která poskytuje minimální teplota spaliny. To je způsobeno skutečností, že výfukové plyny jsou hlavním zdrojem energetických ztrát a aby se zvýšila účinnost obvodu, musí být snížena jejich teplota.

Model jednokruhové kogenerační jednotky CCGT zobrazený na obr. 2, zahrnuje kotel na odpadní teplo bubnového typu s přirozenou cirkulací média v odpařovacím okruhu. V průběhu plynů v kotli zespoda nahoru jsou postupně umístěny topné plochy:

parní přehřívač PP, výparník I, ekonomizér E a plynový přehřívač síťové vody GSP.

Rýže. 2 - Tepelné schéma jednokruhového CCGT

Výpočty systému ukázaly, že při změně parametrů živé páry se výkon generovaný jednotkou CCGT přerozdělí mezi tepelné a elektrické zátěže. S nárůstem parametrů páry se zvyšuje výroba elektrické energie a klesá produkce tepelné energie. To je způsobeno skutečností, že s nárůstem parametrů živé páry klesá její produkce. Současně v důsledku poklesu spotřeby páry s malou změnou jejích parametrů v odtahu klesá tepelné zatížení ohřívače topné vody.

Dvouokruhová jednotka CCGT, stejně jako jednokruhová, se skládá ze dvou plynových turbín, dvou kotlů na odpadní teplo a jedné parní turbíny (obr. 3). Ohřev síťové vody se provádí ve dvou ohřívačích PGS a (je -li to nutné) ve špičkovém síťovém ohřívači.

V průběhu plynů v kotli na odpadní teplo

následující

topné plochy: přehřívač vysoký tlak PPVD, vysokotlaký výparník IVD, vysokotlaký ekonomizér EVD, nízkotlaký parní přehřívač PPND,

nízkotlaký výparník IND, plynový ohřívač nízkého tlaku GPND, plynový ohřívač síťové vody GSP.

Rýže. 3 - Základní teplotní diagram

dvouokruhový CCGT

Rýže. 4 - Schéma využití tepla výfukových plynů GTU

Součástí tepelného okruhu je kromě kotle na odpadní teplo parní turbína se třemi válci, dvěma ohřívači na ohřev vody PSG1 a PSG2, odvzdušňovačem D a napájecími čerpadly PEN. Odpadní pára turbíny byla odeslána do PSG1. Pára ze vzletu turbíny je dodávána do ohřívače PSG2. Veškerá síťová voda prochází PSG1, poté je část vody směrována do PSG2 a druhá část, po prvním topném stupni, jde do GSP, umístěného na konci plynové dráhy kotle na odpadní teplo. Kondenzát topné páry PSG2 je odváděn do PSG1 a poté vstupuje do LPHG a dále do odvzdušňovače. Napájecí voda za odvzdušňovačem částečně vstupuje do ekonomizéru vysokotlakého okruhu a částečně do bubnu B nízkotlakého okruhu. Pára z nízkotlakého přehřívače se mísí s hlavním proudem páry za vysokotlakým válcem (HPC) turbíny.

Jak ukazuje srovnávací analýza, při použití plynu jako hlavního paliva je použití schémat využití vhodné, pokud je poměr tepla a elektrické energie 0,5 - 1,0, s poměry 1,5 a více, upřednostňuje se CCGT podle „Odpadové“ schéma.

Kromě úpravy cyklu parní turbíny na cyklus GTU, rekuperace odpadního tepla

GTU lze provádět dodáním páry generované kotlem na odpadní teplo do spalovací komory GTU, jakož i zavedením regeneračního cyklu.

Realizace regeneračního cyklu (obr. 4) zajišťuje výrazné zvýšení účinnosti zařízení, a to 1,33krát, pokud je při vytváření jednotky s plynovou turbínou zvolen stupeň zvýšení tlaku v souladu s plánovaným stupněm regenerace . Tento obvod obsahuje K-kompresor; Р - regenerátor; КС - spalovací komora; ТК - kompresorová turbína; ST - výkonová turbína; CC - odstředivý kompresor. Pokud se jednotka plynové turbíny provádí bez regenerace a stupeň zvýšení tlaku l se blíží optimální hodnotě, potom vybavení takové jednotky plynovou turbínou regenerátorem nevede ke zvýšení její účinnosti.

Účinnost jednotky dodávající páru do spalovací komory je 1,18krát vyšší než u jednotky s plynovou turbínou, což umožňuje snížit spotřebu topného plynu spotřebovaného jednotkou s plynovou turbínou.

Srovnávací analýza ukázala, že největší úspora paliva je možná, když regenerační cyklus GTU s vysokým stupněm regenerace, relativně nízkou hodnotou stupně zvýšení tlaku v kompresoru l = 3 as malými ztrátami produktů spalování. Ve většině domácích TKA se však jako pohon používají letecké a lodní motory s plynovými turbínami s vysokým stupněm zvýšení tlaku a v tomto případě je využití tepla spalin účinnější v jednotce parní turbíny. Instalace s přívodem páry do spalovací komory je konstrukčně nejjednodušší, ale méně efektivní.

Jedním ze způsobů, jak dosáhnout úspor plynu a vyřešit problémy s životním prostředím, je použití zařízení s kombinovaným cyklem na kompresorové stanici. Vývoj výzkumu řeší dva alternativní možnosti použití páry získané při využití tepla výfukových plynů z jednotky plynové turbíny: jednotka CCGT poháněná parní turbínou dmychadla na zemní plyn a z parní turbíny elektrického generátoru. Zásadní rozdíl mezi těmito možnostmi je v tom, že v případě jednotky CCGT s kompresorem se využívá nejen teplo výfukových plynů GPU, ale také jeden GPU je nahrazen čerpací jednotkou parní turbíny a Jednotka CCGT s elektrickým generátorem, počet jednotek GPU. Provedená analýza ukázala, že jednotky CCGT s pohonem dmychadla na zemní plyn poskytovaly nejlepší technické a ekonomické ukazatele.

Pokud je na základě kompresorové stanice vytvořeno zařízení s kombinovaným cyklem s kotlem na odpadní teplo, jednotka plynové turbíny se používá k pohonu dmychadla a parní elektrárna (PSU) se používá k výrobě elektřiny, přičemž teplota výfukové plyny za kotlem na odpadní teplo jsou 1400 ° C.

Aby se zvýšila účinnost využívání fosilních paliv v decentralizovaných systémech zásobování teplem, je možné rekonstruovat kotelny s umístěním jednotek s malou kapacitou plynových turbín (GTU) a využitím produktů spalování v pecích stávajících kotlů . Elektrický výkon jednotky plynové turbíny přitom závisí na provozních režimech teplotních nebo elektrických harmonogramů zatížení a také na ekonomických faktorech.

Efektivitu rekonstrukce kotelny lze posoudit porovnáním dvou možností: 1 - původní (stávající kotelna), 2 - alternativní, pomocí plynové turbíny. Největšího účinku bylo dosaženo, když byl elektrický výkon plynové turbíny stejný

maximální zatížení oblasti spotřeby.

Srovnávací analýza jednotky plynové turbíny s kotlovou jednotkou produkující páru v množství 0,144 kg / kg s. g, kondenzující TU a GTU bez KU a s výměnou TU suchého tepla ukázaly následující: užitečné

elektrická energie - 1,29, spotřeba zemního plynu - 1,27, dodávka tepla - 1,29 (resp. 12650 a 9780 kJ / m3 zemního plynu). Relativní nárůst kapacity jednotky plynové turbíny se vstřikováním páry z WHB byl tedy 29%a spotřeba dalšího zemního plynu - 27%.

Podle údajů provozních zkoušek je teplota spalin v teplovodních kotlích 180 - 2300C, což vytváří příznivé podmínky pro využití tepla plynů pomocí kondenzačních rekuperačních jednotek tepla (TU). V TU, které

se používají k předehřátí topné vody předtím teplovodní kotle, výměna tepla probíhá kondenzací vodní páry obsažené ve spalinách a k ohřevu vody v samotném kotli dochází již v režimu „suché“ výměny tepla.

Podle údajů spolu s úsporou paliva přináší použití TC také úspory energie. To je vysvětleno skutečností, že když je do kotle zaveden další proud cirkulující vody, aby se zachoval konstrukční průtok kotlem, část vratná voda obejít topnou síť v množství odpovídajícím recirkulačnímu toku ze zpětného potrubí do přívodního potrubí.

Při dostavbě elektráren ze samostatných pohonných jednotek s pohonem plynové turbíny

elektrických generátorů, existuje několik možností, jak využít teplo výfukových plynů, například pomocí využití

výměník tepla (UTO) pro ohřev vody, nebo pomocí kotle na odpadní teplo a

generátor parní turbíny pro zvýšení výroby energie. Analýza provozu zařízení s přihlédnutím k využití tepla pomocí UHT ukázala významné zvýšení faktoru využití tepla, v některých případech 2krát nebo více, a experimentální studie energetické jednotky EM-25/11 s motorem NK-37 umožnil vyvodit následující závěr. V závislosti na konkrétních podmínkách se roční dodávka rekuperovaného tepla může pohybovat od 210 do 480 tisíc GJ a skutečná úspora plynu činila 7 až 17 tisíc m3.

Literatura

1. V.M. Maslennikov, Heat Power Engineering, 3, 39-41 (2000).

2. V.I. Romanov, V.A. Krivutsa, Teploenergetika, 4, 27-30 (1996).

3. L.V. Arseniev, V.G. Tyryshkin, kombinované jednotky s plynovými turbínami. L.: Mashinostroenie, 1982, 407 s.

4. V.I. Dlugoselsky, A.S. Zemtsov, Heat Power Engineering, 12, 3-7 (2000).

5. B.M. Troyanovsky, A.D. Trukhny, V.G. Gribin, Teploenergetika, 8, 9-13 (1998).

6. A. D. Tsoi, Industrial Energy, 4, 50-52 (2000).

7. n. L. Tsoi, A.V. A. V. Klevtsov Koryagin, Industrial Energy, 12, 25-32 (1997).

8. V.I. Eveno, Teploenergetika, 12, 48-50 (1998).

9. N.I. Serebryannikov, E.I. Tapelev, A.K. Makhankov, Energy Saving and Water Treatment, 2, 3-11 (1998).

10. G.D. Barinberg, V.I. Dlugoselsky, Heat Power Engineering, 1, 16-20 (1998)

11. A.P. Bersenev, Thermal Power Engineering, 5, 51-53 (1998).

12. E. N. Bukharkin, Industrial Energy, 7, 34-37 (1998).

13. V.I. Dobrokhotov, Tepelná energetika, 1, 2-8 (2000).

14. A.S. Popov, E.E. Novgorodsky, B.A. Permyakov, Industrial Energy, 1, 34-35 (1997).

15. I.V. Belousenko, Industrial Energy, 5, 53-55 (2000).

16. V.V. Getman, N.V. Lezhnev, Bulletin Kazaň. technol. University, 18, 174-179 (2011).

17. N.V. Lezhnev, V.I. Elizarov, V.V. Hejtman, Bulletin Kazaň. technol. University, 17, 162-167 (2012).

© V.V. Getman - Cand. tech. Sciences, Doc. oddělení. automatizace technologických procesů a výroby FGBOU VPO "KNITU", 1ga [chráněno emailem] yaMech; N.V. Lezhneva - Cand. tech. Sciences, Doc. oddělení. automatizace technologických procesů a výroby FGBOU VPO "KNITU", [chráněno emailem]

Teplo spalin opouštějících pece lze kromě topného vzduchu a plynného paliva využít v kotlích na odpadní teplo k výrobě páry. Ohřátý plyn a vzduch se používají v samotné peci, ale pára je odesílána externím spotřebitelům (pro výrobu a energetické potřeby).

Ve všech případech je třeba usilovat o co největší rekuperaci tepla, tj. O její návrat do pracovního prostoru pece ve formě tepla ze zahřátých spalovacích složek (plynné palivo a vzduch). Zvýšení zpětného získávání tepla skutečně vede ke snížení spotřeby paliva a zintenzivnění a zlepšení technologického postupu. Přítomnost rekuperátorů nebo regenerátorů však vždy nevylučuje možnost instalace kotlů na odpadní teplo. Především kotle na odpadní teplo našly uplatnění ve velkých pecích s relativně vysokou teplotou spalin: v ocelových pecích s otevřeným ohništěm, v dozvukových pecích s tavením mědi, v rotačních pecích na spalování cementového slínku, suchou metodou výroby cementu atd.

Rýže. Pět.

1 - přehřívač; 2 - trubkovitý povrch; 3 - kouřový odsavač.

Teplo spalin opouštějících regenerátory otevřených nístějových pecí o teplotě 500-650 ° C se využívá v plynových trubkových kotlích na odpadní teplo s přirozenou cirkulací pracovní tekutiny. Topná plocha plynových trubkových kotlů se skládá z kouřových trubek, uvnitř kterých procházejí spaliny rychlostí asi 20 m / s. Teplo se přenáší z plynů na topnou plochu konvekcí, a proto zvýšení rychlosti zvyšuje přenos tepla. Plynové trubkové kotle se snadno obsluhují, během instalace nevyžadují obložení a rámy a mají vysokou hustotu plynu.

Na obr. 5 ukazuje plynový trubkový kotel závodu Taganrog s průměrnou produktivitou D avg = 5,2 t / h, počítáno pro průchod spalin až do 40 000 m 3 / h. Tlak páry generovaný kotlem je 0,8 MN / m 2; teplota 250 ° C Teplota plynu před kotlem je 600 ° С, za kotlem 200 - 250 ° С.

U kotlů s nuceným oběhem je topná plocha tvořena cívkami, jejichž umístění není omezeno přirozenými oběhovými podmínkami, a proto jsou takové kotle kompaktní. Povrchy cívek jsou vyrobeny z trubek malého průměru, například d = 32 × 3 mm, což usnadňuje hmotnost kotle. Při vícenásobné cirkulaci, kdy je rychlost cirkulace 5 - 18, je rychlost vody v trubkách významná, ne menší než 1 m / s, v důsledku čehož klesá srážení rozpuštěných solí z vody v cívkách a krystalický vodní kámen se smyje. Kotle však musí být poháněny vodou chemicky upravenou pomocí katexových filtrů a dalších metod úpravy vody, které splňují standardy napájecí vody pro konvenční parní kotle.

Rýže. 6.

1 - povrch ekonomizéru; 2 - odpařovací povrch; 3 - přehřívač; 4 - bubnový kolektor; 5 - oběhové čerpadlo; 6 - lapač kalu; 7 - kouřový odsavač.

Na obr. 6 ukazuje rozložení topných ploch cívek ve svislých komínech. Pohyb směsi páry a vody se provádí oběhovým čerpadlem. Konstrukce kotlů tohoto typu byly vyvinuty společnostmi Tsentroenergochermet a Gipromez a jsou vyráběny pro průtoky spalin do 50 - 125 tisíc m 3 / h s průměrnou kapacitou páry 5 až 18 t / h.

Náklady na páru jsou 0,4 - 0,5 rublů / t místo 1,2 - 2 rublů / t za páru odebíranou z parních turbín kogenerační jednotky a 2 - 3 rubly / t za páru z průmyslových kotelen. Náklady na páru se skládají z nákladů na energii pro pohon odsavačů kouře, nákladů na přípravu vody, odpisů, oprav a údržby. Rychlost plynu v kotli je 5 až 10 m / s, což zajišťuje dobrý přenos tepla. Aerodynamický odpor dráhy plynu je 0,5 - 1,5 kn / m 2, takže jednotka musí mít umělý tah z odsavače. Posílení tahu, který doprovází instalaci kotlů na odpadní teplo, zpravidla zlepšuje provoz pecí s otevřeným ohništěm. Takové kotle se rozšířily v továrnách, ale pro jejich dobrý provoz, ochrana topných ploch před unášením částicemi prachu a strusky a systematické čištění topných ploch před unášením foukáním přehřáté páry, oplach vodou (když se kotel zastaví), vibrace atd. jsou povinné.

Rýže. 7.

Aby se využilo teplo spalin pocházejících z dozvukových pecí tavících měď, jsou instalovány vodní trubkové kotle s přirozenou cirkulací (obr. 7). Spaliny jsou v tomto případě velmi vysoká teplota(1100 - 1250 ° C) a jsou kontaminovány prachem v množství až 100 - 200 g / m 3 a část prachu má vysoké abrazivní (abrazivní) vlastnosti, druhá část je ve změkčeném stavu a může struskovat topnou plochu kotle. Je to díky vysokému obsahu prachu v plynech, který dosud vedl k opuštění rekuperace tepla v těchto pecích a omezení používání spalin v kotlích na odpadní teplo.

Přenos tepla z plynů na odpařovací plochy síta je velmi intenzivní, díky čemuž je zajištěna intenzivní vaporizace částic strusky, ochlazování, granulace a pád do struskové nálevky, což vylučuje struskování konvekční topné plochy kotle. Instalace takových kotlů pro použití plynů s relativně nízkou teplotou (500 - 700 ° C) je nepraktická kvůli špatnému přenosu tepla sáláním.

V případě vybavení vysokoteplotní pece Přímo za pracovní komory pecí je vhodné instalovat kotle na odpadní teplo s kovovými rekuperátory. V tomto případě teplota spalin v kotli klesne na 1 000 - 1 100 ° C. Při této teplotě již mohou být směrovány do žáruvzdorné části rekuperátoru. Pokud plyny nesou hodně prachu, pak je kotel na odpadní teplo uspořádán ve formě sítového kotlového granulátoru strusky, který zajišťuje oddělení strhávání od plynů a usnadňuje práci rekuperátoru.