УДК 662.613

Бергенжанова Г.Р. – к.т.н., доцент АУЭС

 

ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В КОНДЕНСАЦИОННЫХ ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРАХ

Ключевые слова: теплогенерирующие  установки, коэффициент использования топлива, глубокое охлаждение продуктов сгорания,  энергосбережение, конденсационные  тепло утилизаторы.

Современное развитие энергетики характеризуется значительно возросшей стоимостью энергоносителей и всех видов природных ресурсов, а также постоянно увеличивающимися трудностями охраны окружающей среды от воздействия теплогенерирующих установок и промышленных пред­приятий. Совершенствование энерготехнологии, энергосбережение, экономия топлива и других природных ресурсов, охрана окружающей среды являются приоритетными направлениями развития фундаментальных исследований в области энергетики.Одним из путей существенного повышения коэффициента ис­пользования топлива является глубокое охлаждение продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах. В этом случае повышение коэффициента ис­пользования топлива установки на 1 % осуществляется за счет снижения температуры уходящих газов на 2÷40С. Вконденсационныхтеплоутилизаторах наряду с охлаждением продуктов сгорания происходит снижение содержания в уходящих газах оксидов азота.

Снижение температуры уходящих газов - главный путь повышения топливоиспользования.С этой целью все большее распространение получают конденсационные теплоутилизаторы. Они позволяютохлаждать уходящие дымовые газы ниже точки росы и дополнительно по­лезно использовать скрытую теплоту конденсации содержащихся в продуктах сгорания водяных паров. Эффективность применения конденсационных теплоутилизаторов для ути­лизации теплоты продуктов сгорания природного газа объясняется повышенным содержанием в них водяных паров и высоким качеством выделяю­щегося из продуктов сгорания конденсата (обессоленной воды)[1].

Глубокое охлаждение продуктов сгорания природного газа в промыш­ленных топливоиспользующих установках и особенно в энергетике — наиболее эффективный путь экономии газа.

Для глубокого охлаждения дымовых газов ниже точки росы ранее использовались теплообменники контактного типа (насадочные, пенные, барботажные, форсуночные и тарельчатые). Последние 10-15 лет внедряются и получают распространение конденсационные поверхностные экономайзеры, позволяющие также охлаждать уходящие дымовые газы ниже температуры точки росы. Конденсационные котлы и экономайзеры изготовляют из разных материалов. Общим для них является высокая коррозийная стойкость, поскольку выделяющийся из продуктов сгорания конденсат имеет кислую реакцию. Для изготовления конденсационных теплообменников применяют нержавеющую сталь, чугун, медь, биметаллические трубы (сталь-алюминий), полимерные материалы и даже керамику. Применение коррозионно-стойкихматериалов позволило создать конденсационные теплообменники также и для утилизации теплоты уходящих газов жидкого топлива.

Установка конденсационных поверхностных экономайзеров повышает к.и.т. на 9-13 % при отсутствии за котлом обычных хвостовых поверхностей и на 5-8 % - при их наличии [2].

Выделяющийся в КТУ конденсат при контакте с продуктами сгорания природного газа поглощает О2и CO2. Конденсат продуктов сго­рания природного газа лишен взвешенных веществ карбонатной жесткости и имеет сухой остаток менее 5 мг/л. Он практически является бессолевой водой и превосходит в этом смысле воду, умягченную в водоподготовительных установках промышленных котельных. Конденсат продуктов сгорания природного газа после дегазации вполне может быть использован для питания котлов низкого давления [3].

При работе установки воздух в контактном воздухоподогревателе насыщается водяными парами до допустимого по условиям горения влагосодержания. Дымовые газы, проходя через контактный экономайзер, охлаждаются, избыточная влага конденсируется и сливается через декорбанизатор в бак, откуда через деаэратор подается в котел или внешнему потре­бителю. Установка позволяет значительно увеличить производство собст­венного конденсата и работать без химводоочистки для подпитки системы теплоснабжения при возврате из нее более 66 % конденсата. Дополнительным эффектом является сниженный в несколько раз выброс из дымовой трубы в атмосферу оксидов азота [4].

Широкое распространение контактных и поверхностных конденсационных экономайзеров к традиционным котлам обусловлено, наряду с энерго­сбережением, также и уменьшением вредных выбросов в атмосферу, вызванным при использовании поверхностных конденсационных экономайзеров растворением в конденсате продуктов сгорания определенного количества оксидов углерода, азота и серы (если она содержится в топливе). Именно благодаря этому и снижается рН конденсата. Снижение вредных выбросов достигается также и за счет уменьшения расхода топлива.

Утилизация теплоты уходящих дымовых газов в газифицированных ко­тельных позволяет сделать следующие основные выводы.

1)    Глубокое охлаждение уходящих дымовых газов получает все более широкое распространение, что обусловлено энергосбережением и снижением вредных выбросов в атмосферу. Для этой цели используют контактные и контактно-поверхностные теплоутилизаторы-экономайзеры, контактные теплообменники с активной насадкой (КТАНы) и конденсационные поверхностные теплообменники.

2)    По простоте конструкции и изготовления преимущество имеют конденсационные поверхностные теплообменники. По интенсивности теплооб­мена, компактности, аэродинамическому сопротивлению оба типа теплооб­менников (поверхностные и контактные) примерно равноценны. С точкизрения экологической контактные экономайзеры имеют преимущества перед конденсационными       поверхностными теплообменниками.

3)    По качеству нагретой воды                     преимущество за поверхностными теплообменниками и КТАНами, поскольку нагретая вода и газы в них не контактируют друг с другом. В связи с этим они могут быть применены для нагрева воды в низкотемпературных системах отопления (t0 =30-40°С).

4)    Охлаждение дымовых газов в конденсационных теплоутилизаторах ниже точки росы резко снижает их влагосодержание, но не исключает возможности конденсации остаточных водяных паров в газоходах и дымовой трубе, особенно в холодное время года. Имеются два приемлемых пути обеспечения надежной работы газового тракта после конденсационного теплоутилизатора: покрытие внутренних поверхностей газоходов и дымовой трубы защитной гидроизоляцией; предотвращение конденсатообразования за счет подогрева продуктов сгорания после теплоутилизатора.

5)         Наличие в таких котельных контактных воздухоподогревателей и контактных экономайзеров позволяет одновременно уменьшить расход топлива и отказаться от применения химводоочистки при возврате из системы теплоснабжения более 66 % конденсата.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.       Аронов И.З. Использование тепла уходящих газов в газифицированных котельных. М.: Энергия, 1967. 191с.

2. Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. Л.: Недра, 1990. 280 с.

3.    Рациональное   использование   газа в   энергетических   установках/Ахмедов Р.Б., Брюханов О.Н., Иссерлин А.С. и др. Л.: Недра, 1990. 423 с.

4. Кудинов А.А. Повышение эффективности работы конденсационныхтеплоутилизаторов поверхностного типа // Промышленная энергетика. 1999. №7. С. 30-34.

 

Аннотация

 

Рассмотрено пути повышения коэффицента использования топлива на промышленных предприятиях.

 

Өндірістік кәсіпорындарда отынды қолдану коэффициентін арттыру жолы қарастырылды.

 

Discussed ways to improve the coefficient of fuel used in the industry.