ПРИМЕНЕНИЕ КОНДЕНСЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ В КОТЕЛЬНОЙ

Глубокое охлаждение продуктов сгорания природного газа в промышленных топливоиспользующих установках и особенно в энергетике - наиболее эффективный путь экономии газа. Одним из энергоэффективных мероприятий является утилизация низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов ТЭЦ за счет применения конденсерных технологий. Сущность конденсерной технологии заключается в конденсации части водяных паров продуктов сгорания.

Большую часть тепловых потерь составляют потери с уходящими газами q_2. Согласно статистике, в России температура уходящих дымовых газов паровых и водогрейных котлов составляет 130-200°С, что существенно выше точки росы водяных паров. В связи с этим при снижении температуры уходящих дымовых газов до 35-50°С возможно уменьшить расход топлива на единицу вырабатываемой тепловой энергии[1]. Наибольшая доля этой экономии достигается за счет конденсации водяных паров.

Технология утилизации теплоты уходящих газов может быть реализована в трех вариантах исполнения установки [2]:

1. Схема «конденсер»;
2. Схема «конденсер и увлажнитель»;
3. Схема «конденсер и тепловой насос».

Общее решение заключается в том, что теплота уходящих дымовых газов используется для частичного нагрева обратной сетевой воды.

На рисунке 1 представлена схема работы конденсерной установки.

Рисунок 1. Схема установки «конденсер»

1 – охладитель, 2 – рассекатель, 3 – сепаратор, 4 – теплообменник, 5 – накопительный бак, 6 – раздающее устройство.

Утилизация теплоты уходящих газов осуществляется за счет нагрева обратной сетевой воды, следовательно, чем ниже эта температура, тем больший эффект рекуперации тепла можно достигнуть.

Наиболее простым и дешевым является схема «конденсер». Принцип работы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Принцип работы схемы «конденсер»

Температура уходящих газов за данной установкой будет несколько выше температуры обратной сетевой воды. Высокая эффективность работы схемы может быть получена при температуре обратной сетевой воды не выше 50°С. При превышении температуры, доля конденсирующихся водяных паров существенно уменьшается, что снижает эффективность рекуперации тепла.

Схема «конденсер и увлажнитель» позволяет получить больший топливный эффект и может быть применена при большей температуре обратной сетевой воды (рис. 3). Предварительное увлажнение воздуха, перед подачей в котельный агрегат, обеспечивает следующие эффекты:

• увеличение точки росы уходящих дымовых газов, и как следствие, увеличение температуры сетевой воды на выходе из установки;
• снижение температуры горения, что приводит к снижению выбросов оксидов азота на 40-60%;
• температуры обратной сетевой воды выше температуры уходящих газов.

Рисунок 3. Принцип работы схемы «конденсер и увлажнитель»

Еще больший топливный эффект позволяет получить схема «конденсер и тепловой насос» представленная на рисунке 4. Она обеспечивает высокую эффективность во всем диапазоне температур, однако, более целесообразно применять данную схему при повышенной температуре обратной сетевой воды. В данной схеме дополнительно к варианту «конденсер и увлажнитель» добавлен тепловой насос, который дополнительно охлаждает уходящие газы. В то же время теплонасосная установка усложняет процесс, так как требует дополнительных затрат электроэнергии на привод компрессора.

Рисунок 4. Схема установки «конденсер и тепловой насос»

Использование конденсерной технологии позволяет достигнуть следующих результатов представленных в таблице 1. Расчет выполнен для котла КВ-ГМ-116,3-150

Таблица 1.

Сводная таблица результатов

Суммарная теплообменная поверхность в схемах «конденсер и увлажнитель» и «конденсер и тепловой насос» меньше, чем в схеме «конденсер», но наиболее высокие показатели теплообменной поверхности имеет последняя. Схема «конденсер и тепловой насос» отличается более высокими эксплуатационными затратами на привод компрессора теплонасосной установки.

Список литературы:

1. Луннинг Б., Ионкин И.Л., Рагуткин А.В., Сверчков П.М. Конденсерная технология утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов // Труды Второй Всероссийской науно-практической конференции «повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем». – Москва: НИУ «МЭИ», 2012. - С. 213 – 216. 
2. Конденсерная технология утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов / Б. Лунинг [и др.] // Энерго 2012 : тр. Всерос. науч.-практ. конф. «Повышение надежности и эксплуатации электрических подстанций и энергетических систем». – М. : Изд-во МЭИ, 2012. –Т.2. – С. 213–216.