Dalam mencari cara untuk meningkatkan efisiensi perusahaan di sektor energi, serta fasilitas industri lainnya yang menggunakan peralatan yang membakar bahan bakar fosil (uap, ketel uap air panas, tungku proses, dll.), Pertanyaan tentang penggunaan potensi gas buang tidak muncul di tempat pertama.
Sementara itu, berdasarkan pada standar perhitungan yang ada dikembangkan beberapa dekade yang lalu, dan standar yang ditetapkan untuk memilih indikator kinerja utama untuk peralatan tersebut, organisasi yang beroperasi kehilangan uang dengan secara harfiah membiarkannya masuk ke dalam pipa, secara bersamaan memperburuk situasi lingkungan dalam skala global.
Jika, seperti tim
Insinyur Pertama , Anda merasa salah melewatkan kesempatan untuk menjaga lingkungan dan kesehatan penduduk kota Anda demi kepentingan anggaran perusahaan, bacalah artikel tentang cara mengubah gas buang menjadi energi.
Standar Pembelajaran
Parameter kunci yang menentukan efisiensi unit boiler adalah suhu gas buang. Kehilangan panas dengan gas buang merupakan bagian yang signifikan dari semua kehilangan panas (bersama dengan kehilangan panas dari bahan kimia dan mekanik underburning bahan bakar, kehilangan dari panas fisik terak, dan kebocoran panas ke lingkungan karena pendinginan eksternal). Kerugian ini memiliki pengaruh yang menentukan pada efisiensi boiler, mengurangi efisiensinya. Dengan demikian, kami memahami bahwa semakin rendah suhu gas buang, semakin tinggi efisiensi boiler.
Suhu optimal gas buang untuk berbagai jenis bahan bakar dan parameter operasi boiler ditentukan berdasarkan perhitungan teknis dan ekonomi pada tahap awal pembuatannya. Pada saat yang sama, penggunaan maksimum yang bermanfaat dari panas gas buang secara tradisional dicapai dengan meningkatkan ukuran permukaan pemanasan konvektif, serta pengembangan permukaan ekor - ekonom air, pemanas udara regeneratif.
Tetapi meskipun teknologi dan peralatan telah diperkenalkan untuk pemulihan panas paling lengkap, suhu gas buang menurut dokumentasi peraturan saat ini harus dalam kisaran:
- 120-180 ° for untuk boiler bahan bakar padat (tergantung pada kelembaban bahan bakar dan parameter operasi boiler),
- 120-160 ° for untuk boiler bahan bakar minyak (tergantung pada kandungan sulfurnya),
- 120-130 ° P untuk boiler untuk gas alam.
Nilai-nilai yang ditunjukkan ditentukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor keamanan lingkungan, tetapi pertama-tama, berdasarkan persyaratan untuk pengoperasian dan daya tahan peralatan.
Jadi, ambang minimum ditetapkan sedemikian rupa untuk menghilangkan risiko kondensasi di bagian konvektif boiler dan lebih jauh di sepanjang jalan (di cerobong asap dan cerobong asap). Namun, untuk mencegah korosi, sama sekali tidak perlu mengorbankan panas yang dipancarkan ke atmosfer alih-alih melakukan pekerjaan yang bermanfaat.
Korosi Hilangkan Risiko
Kami tidak berpendapat bahwa korosi adalah fenomena yang tidak menyenangkan yang dapat membahayakan operasi yang aman dari pabrik boiler dan secara signifikan mengurangi harapan hidupnya.
Ketika gas buang didinginkan ke suhu titik embun atau lebih rendah, terjadi kondensasi uap air, yang dengannya NOx, senyawa SOx, yang, ketika bereaksi dengan air, membentuk asam, secara destruktif mempengaruhi permukaan internal boiler. Tergantung pada jenis bahan bakar yang dibakar, suhu titik embun asam mungkin berbeda, serta komposisi asam yang mengendap dalam bentuk kondensat. Namun hasilnya adalah satu korosi.
Gas buang dari boiler gas alam terutama terdiri dari produk-produk pembakaran berikut: uap air (H
2 O), karbon dioksida (CO
2 ), karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon yang tidak terbakar yang mudah terbakar nHm (dua yang terakhir muncul selama pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna ketika mode pembakaran tidak debugged).
Karena udara atmosfer mengandung sejumlah besar nitrogen, antara lain, nitrogen oksida NO dan NO
2 , secara umum disebut sebagai NOx, tampaknya berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia dalam produk pembakaran. Digabungkan dengan air, nitrogen oksida membentuk asam nitrat korosif.
Saat membakar bahan bakar minyak dan batu bara, sulfur oksida yang disebut SOx muncul dalam produk pembakaran. Dampak negatifnya terhadap lingkungan juga dipelajari secara luas dan tidak dipertanyakan. Kondensat asam yang terbentuk selama interaksi dengan air menyebabkan korosi sulfur pada permukaan pemanas.
Secara tradisional, suhu gas buang, seperti yang ditunjukkan di atas, dipilih sedemikian rupa untuk melindungi peralatan dari presipitasi asam pada permukaan pemanas boiler. Selain itu, suhu gas harus memastikan kondensasi NOx dan SOx di luar jalur gas untuk melindungi tidak hanya boiler itu sendiri, tetapi juga cerobong asap cerobong asap dari proses korosi. Tentu saja, ada standar tertentu yang membatasi konsentrasi emisi nitrogen dan sulfur oksida yang diizinkan, tetapi ini sama sekali tidak membatalkan fakta akumulasi produk-produk pembakaran ini di atmosfer Bumi dan presipitasi mereka dalam bentuk presipitasi asam di permukaannya.
Belerang yang terkandung dalam bahan bakar minyak dan batubara, serta entrainment partikel padat dari bahan bakar padat (termasuk abu) membebankan kondisi tambahan untuk pemurnian gas buang. Penggunaan sistem pemurnian gas secara signifikan meningkatkan biaya dan mempersulit proses pemanfaatan panas gas buang, membuat peristiwa semacam itu menjadi sangat menarik dari sudut pandang ekonomi, dan seringkali praktis tidak dapat dikembalikan.
Dalam beberapa kasus, pemerintah daerah menetapkan suhu gas buang minimum di mulut pipa untuk memastikan dispersi gas buang yang memadai dan tidak adanya asap asap. Selain itu, beberapa perusahaan dapat, atas inisiatif mereka sendiri, menerapkan praktik ini untuk meningkatkan citra mereka, karena masyarakat umum sering menginterpretasikan keberadaan asap yang terlihat sebagai tanda pencemaran lingkungan, sedangkan tidak adanya asap yang dapat dianggap sebagai tanda produksi bersih.
Semua ini mengarah pada fakta bahwa, dalam kondisi cuaca tertentu, perusahaan dapat secara khusus memanaskan gas buang sebelum melepaskannya ke atmosfer. Meskipun, memahami komposisi gas buang boiler gas alam (dijelaskan lebih rinci di atas), menjadi jelas bahwa "asap" putih yang berasal dari pipa (dengan pengaturan yang benar dari mode pembakaran) adalah untuk sebagian besar uap air yang dihasilkan dalam hasil dari reaksi pembakaran gas alam di tungku boiler.
Kontrol korosi memerlukan penggunaan bahan yang tahan terhadap efek negatifnya (bahan tersebut ada dan dapat digunakan di pabrik yang menggunakan gas, produk minyak dan bahkan limbah), serta organisasi pengumpulan, pemrosesan kondensat asam dan pembuangannya.
Teknologi
Implementasi serangkaian tindakan untuk mengurangi suhu gas buang di belakang boiler di perusahaan yang ada memberikan peningkatan efisiensi seluruh instalasi, yang meliputi unit boiler, menggunakan, pertama-tama, boiler itu sendiri (panas yang dihasilkan di dalamnya).
Konsep solusi tersebut, pada dasarnya, bermuara pada satu hal: penukar panas dipasang pada saluran gas ke cerobong, yang menerima panas gas buang dari media pendingin (misalnya, air). Air ini dapat secara langsung menjadi pembawa panas akhir, yang harus dipanaskan, atau zat perantara, yang mentransfer panas melalui peralatan penukar panas tambahan ke sirkuit lain.
Diagram skematis disajikan pada gambar:
Pengumpulan kondensat terjadi langsung dalam volume penukar panas baru, yang terbuat dari bahan tahan korosi. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa ambang suhu titik embun untuk kelembaban yang terkandung dalam volume gas buang diatasi tepat di dalam penukar panas. Dengan demikian, berguna untuk tidak hanya menggunakan panas fisik gas buang, tetapi juga panas laten dari kondensasi uap air yang terkandung di dalamnya. Perangkat itu sendiri harus dihitung sedemikian rupa sehingga konstruksinya tidak memberikan gaya aerodinamis yang berlebihan dan, sebagai akibatnya, memburuknya kondisi operasi unit boiler.
Desain penukar panas dapat berupa penukar panas recuperative konvensional, di mana panas ditransfer dari gas ke cairan melalui dinding pembagi, atau penukar panas kontak di mana gas buang bersentuhan langsung dengan air yang disemprotkan oleh nozel dalam alirannya.
Untuk penukar panas penyembuhan, menyelesaikan masalah kondensat asam turun ke mengatur pengumpulan dan netralisasi. Dalam kasus penukar panas kontak, pendekatan yang sedikit berbeda digunakan, agak mirip dengan pembersihan berkala dari sistem pasokan air yang beredar: ketika keasaman cairan yang beredar meningkat, sejumlah tertentu akan dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan, di mana ia diperlakukan dengan reagen dan kemudian dibuang air ke dalam sistem drainase, atau dengan mengirimkannya ke siklus teknologi.
Aplikasi gas buang individual mungkin terbatas karena perbedaan antara suhu gas dan kebutuhan suhu spesifik pada saluran masuk proses konsumsi energi. Namun, untuk situasi yang tampaknya seperti jalan buntu, suatu pendekatan telah dikembangkan yang bergantung pada teknologi dan peralatan baru yang berkualitas.
Untuk meningkatkan efisiensi proses pemulihan panas gas buang dalam praktik dunia, solusi inovatif berbasis pompa panas semakin banyak digunakan sebagai elemen kunci sistem. Dalam sektor industri individu (misalnya, dalam bioenergi), solusi tersebut digunakan pada sebagian besar boiler yang dioperasikan. Penghematan tambahan sumber daya energi primer dalam hal ini dicapai melalui penggunaan mesin listrik kompresi uap tidak tradisional, tetapi pompa panas bromida penyerapan lithium bromida (ABTN) yang lebih andal dan berteknologi maju, yang tidak memerlukan listrik tetapi panas untuk bekerja (seringkali dapat digunakan limbah panas yang tidak digunakan) , yang hadir berlimpah di hampir semua perusahaan). Panas seperti itu dari sumber pemanas eksternal mengaktifkan siklus ABTN internal, yang memungkinkan Anda untuk mengubah potensi suhu yang tersedia dari gas buang dan memindahkannya ke lingkungan yang lebih panas.
Hasil
Pendinginan gas buang ketel menggunakan solusi semacam itu bisa sangat dalam - hingga 30 dan bahkan 20 ° C dari 120-130 ° C awal. Panas yang diterima cukup untuk memanaskan air untuk kebutuhan pengolahan air kimia, make-up, pasokan air panas dan bahkan sistem pemanas.
Dalam hal ini, penghematan bahan bakar dapat mencapai 5 ÷ 10%, dan peningkatan efisiensi unit boiler - 2 ÷ 3%.
Dengan demikian, pengenalan teknologi yang dijelaskan memungkinkan kita untuk menyelesaikan beberapa masalah sekaligus. Ini adalah:
- penggunaan panas gas buang yang paling lengkap dan bermanfaat (serta panas laten kondensasi uap air),
- pengurangan emisi NOx dan SOx ke atmosfer,
- memperoleh sumber daya tambahan - air murni (yang dapat berguna untuk perusahaan apa pun, misalnya, sebagai umpan untuk sistem pemanas dan sirkuit air lainnya),
- penghapusan obor asap (menjadi nyaris tidak terlihat atau hilang sama sekali).
Praktek menunjukkan bahwa kesesuaian menggunakan solusi tersebut terutama tergantung pada:
- kemungkinan pemanfaatan yang bermanfaat dari panas gas buang yang ada,
- durasi penggunaan panas yang diterima dalam setahun,
- biaya energi di perusahaan,
- kehadiran melebihi konsentrasi maksimum yang diizinkan dari emisi NOx dan SOx (serta tingkat keparahan undang-undang lingkungan setempat),
- metode penetralan kondensat dan opsi untuk penggunaan selanjutnya.