ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Брянские тепловые сети совместно с проектным институтом ООО «ВКТИстройдормаш-Проект» разработали, изготовили и внедрили в двух котельных г. Брянска установки утилизации тепла дымовых газов (УУТГ), отходящих от водогрейных котлов. Получены высокие технико-экономические результаты и это объясняется серьезными доработками проблемы утилизации тепла дымовых газов непосредственно на рабочих объектах.

Бытует мнение, что коэффициент полезного действия лучших отечественных котлов тепловой мощностью от 0.5 МВт и выше достигает 93 %. В действительности он не превышает 83 %, и вот почему.

Различают низшую и высшую теплоту сгорания топлива. Низшая теплота сгорания меньше высшей на то количество тепла, которое затрачивается на испарение воды, образующейся при сгорании топлива, а также влаги, содержащейся в нем. Как пример, для наиболее дешевого топлива - природного газа: в ДГ, образуемых при его сжигании, содержатся пары воды, занимающие в ДГ объем до 19%; высшая теплота его сгорания превышает низшую ориентировочно на 10%.

Для повышения работоспособности дымов ых труб, через которые ДГ выбрасываются в атмосферу, необходимо, чтобы пары воды, находящиеся в ДГ, не начали конденсироваться в дымовых трубах при самых низких температурах окружающей среды.

В результате принято выбрасывать в атмо­сферу ДГ вместе с парами воды при температуре выше 100°С, а теплоту парообразования, так как она не используется в теплообменных процессах, считать паразитной. Поэтому длительное время для упрощения тепловых расчетов всевозможных термических печей, в том числе водогрейных и паровых котлов, учитывается только низшая теплота сгорания топлива.

Проектами УУТГ реанимированы и улучшены давно забытые технические решения, направленные на утилизацию тепла ДГ.

Схема устройства УУТГ:

1 -контактный теплообменник; 2 - насос для перекачки оборотной воды; 3 - пластинчатый теплообменник для передачи утилизированного тепла ДГ от оборотной воды расходной воды; 4 - вентиль с электромеханическим приводом для автоматического слива излишка оборотной воды, образуемого при конденсации паров воды ДГ; 5 - бак накопительный для оборотной воды, нагретой утилизированным теплом ДГ; В и Н-датчики верхнего и нижнего уровней оборотной воды в баке накопительном, поз. 5, 6-ДГ, отходящие от котла; 7-часть ДГ, направляемая на утилизацию их тепла; 8 - труба дымовая; 9 - часть ДГ, продолжающая движение по существующему борову в дымовую трубу 8; 10 - задвижка, регулирующая расход части ДГ, поз. 7; 11- задвижка, регулирующая расход части ДГ поз. 9: 12 - охлажденная и осушенная часть ДГ, вышедшего из контактного теплообменника, поз. /; 13 - смесь ДГ, поз. 12 и поз. 9, имеющая перепад температур ДГ и его точки росы, равный 15 - 20єС; 14 - распылитель оборотной воды; 15 - насадка специальная с развитой поверхностью; 16 - декарбонизатор, в котором за счет продувки воздуха через оборотную воду из нее удаляется ранее растворенная двуокись углерода; 17- продувочный воздух: 18 - каплеуловитель; 19 - система подачи холодной воды: 20 - оборотная вода, нагретая утилизированным теплом; 21 - охлажденная оборотная вода, направляемая в распылитель, поз. 14, и на слив ее излишка через вентиль с электромеханическим приводом, поз. 4; 22 - расходная вода, нагретая утилизированным теплом ДГ

Принципы работы установки следующие.

В контактном теплообменнике в вертикальном противотоке движутся ДГ и распыленная оборотная вода, т. е. ДГ и вода напрямую контактируют» друг с другом. Для поддержания равномерного распыления оборотной воды используются форсунки и специальная керамическая насадка.

Нагретая оборотная вода, перекачиваемая в своем водном контуре самостоятельным насосом, отдает тепло, приобретенное в контактном теплообменнике, расходной воде в пластинчатом теплообменнике.

Для требуемого охлаждения оборотной воды должна быть использована только холодная водопроводная вода, которая после нагрева в УУТГ доводится до кондиционной температуры в бойлерах существующих котельных и используется далее для горячего водоснабжения жилья.

В контактном теплообменнике охлажденные ДГ дополнительно проходят каплеуловитель и, потеряв в итоге более 70 % влаги в виде конденсата паров воды, соединяются с частью горячих ДГ (10- 20 % от объема ДГ, отходящих от котла), направленных сразу от котла в дымовую трубу, образуя при этом смесь ДГ с низким влагосодержанием и с температурой, достаточной для прохождения дымовой трубы без конденсации остатка паров воды.

Объем оборотной воды непрерывно увеличивается за счет конденсата паров воды, находившихся в ДГ. Образуемый излишек автоматически сливается через вентиль с электромеханическим приводом и может без дополнительной подготовки использоваться в качестве подпиточной воды в отопительной системе котельной. Удельный расход сливаемой воды на 1 Гкал утилизированного тепла составляет около 1,2 т. Слив конденсата контролируется уровнемерами В и Н.

Описанные способ и оборудование утилизации тепла ДГ способны работать с чистыми от пыли продуктами сжигания топлива, имеющими не ограниченную по максимуму температуру, при этом чем будет выше температура ДГ, тем до более высокой температуры будет нагреваться расходная вода. Более того, в этом случае есть возможность оборотную воду частично использовать на нагрев отопительной воды.

Установку УУТГ можно использовать в более сложных случаях, например, в промышленности при утилизации тепла ДГ, отходящих от:

§термических печей, работающих на природ­ном газе (при нагреве слитков перед их прокаткой, заготовок перед ковкой, при термообработке, прокалке ряда изделий и т. д.). При этом ДГ имеют температуру перед УУТГ, равную 300 - 500 °С, и их можно перед утилизацией охладить за счет увеличения их же влагосодержания пу­тем смешения с оборотной водой. Повышение влагосодержания ДГ даст преимущество, заключающееся в том, что поднимется температура точки росы ДГ и, следовательно, значительно повысится температура нагреваемой расходной воды. Для снижения температуры ДГ возможно использовать любой известный теплообменник типа «ДГ - вода», в котором можно нагревать как отопительную воду, так и перегревать расходную воду, предварительно нагретую утилизированным теплом;

§оборудования, работающего на жидком топливе (мартеновские печи - температура отходящих газов 5oo- 6oo°С и т. д.). на твердом топливе (вагранки - температура отходящих газов после дожигания СО доходит до 900°С; другие топки). В этих случаях однозначно необходимо промыть ДГ оборотной водой, очистить ее от пыли и других вредных веществ и уже после этого пропустить её через пластинчатый теплообменник;

УУТГ можно также использовать в стекловаренных печах, при прокалке, например, кирпича, керамики; при нагреве слитков перед прокаткой и т. д., решая одновременно вопросы экологии.

Расчетные показатели одной из внедренных УУТГ приведены в таблице.

Расчетные показатели внедренной УУТГ

В результате внедрения УУТГ получены следующие результаты:

*дополнительные капитальные вложения на 1 Гкал/ч утилизированного тепла более чем в два раза ниже в сравнении, если бы строилась новая котельная, и окупаются приблизительно за 0,6 года;

*ввиду того, что используемое оборудование чрезвычайно простое для обслуживания и используется бесплатный теплоноситель, т. е. дымовой газ (ДГ), ранее выбрасывавшийся в атмосферу, стоимость 1 Гкал тепла оказывается в 6 - 7 раз ниже стоимости тепла, вырабатываемого котельными;

*коэффициент полезного действия котлов повышен на 10%.

Так, все затраты в ценах марта 2002 г. на внедрение первой установки утилизации тепла ДГ, мощностью 1 Гкал тепла в час составили 830 тыс. руб., а ожидаемая экономия в год составит 1.5 млн. руб.