В настоящее время в отрасли теплоэнергетики сложилась напряженная ситуация, обусловленная, с одной стороны, дороговизной топлива (природный газ, мазут, дизельное топливо), с другой – неудовлетворительным техническим состоянием оборудования, в частности, котельных установок, эксплуатируемых с низкими значениями КПД. В соответствии с этим проблема энергосбережения становится важным стратегическим направлением энергетической политики страны. Одним из эффективных средств экономии топлива и защиты окружающей среды является использование низкотемпературных вторичных источников тепловой энергии.
Учитывая принципы и положения энергосбережения, приводящие к сокращению потребления газа, инженерами компании ООО «ЕВРОТЕРМ ТЕХНОЛОДЖИ» и ведущими специалистами европейских партнеров было разработано и запатентовано новое поколение газовых жаротрубных котлов с утилизацией тепла дымовых газов.
Такая конструкция позволяет максимально снизить потери тепла в окружающую среду с учетом условия надежной работы дымовой трубы (температура внутренней стенке дымовых труб должна быть на 5-10 ºС выше точки росы уходящих газов на всех режимах работы котельной) и как следствие – повысить КПД установки. Основой теплоутилизационной части такой системы является специально разработанные рекуперативные теплообменники, изготовленные с применением биметаллического спирально-накатного оребрения теплообменных элементов. Использование развитой теплопередающей поверхности этих элементов позволяет конструировать компактные теплообменники, которые могут быть размещены в ограниченных объемах существующих котельных. Что касается выбора утилизационной схемы, то он существенно зависит от стабильности годовой потребности предприятия в определенном виде низкопотенциального теплоносителя, полученного в процессе утилизации.
Внедрение таких технологий позволяет существенно (на 10-15%) повысить эффективность использования теплового потенциала газообразного топлива и обеспечить его экономию, а также улучшить экологическую обстановку в районе расположения котельной за счет снижения выбросов в окружающую среду теплоты, оксидов азота и углекислоты.
Для подтверждения эффективности работы котла и утилизатора были проведены испытания котла Колві-1500 с горелкой Cuenod C210 GX507 мощностью 1490 кВт. Технико-экономические показатели работы котла определялись согласно методике испытаний котлоагрегатов и методичному пособию «Проведение комплексных эколого-теплотехнических испытаний котлов, работающих на газе и мазуте». При этом определено, что КПД котла без утилизатора тепла – 92,17%, с утилизатором – 97, 05%. Таким образом, при данной тепловой нагрузке утилизатор повышает КПД котла на 4,9%. Результаты испытаний котла приведены в табл. 1.
| № п/п | Наименование | Обозначение | Единица измерения | Значение при нагрузке котла 99,5% |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Номинальная теплопродуктивность | Qном | кВт | 1500 |
| 2 | Фактическая теплопродуктивность | Qк | кВт | 1490 |
| 3 | Расход топлива (20 град С, 760 мм рт.ст.) | Vг пр | м3/ч | 170,9 |
| 4 | Давление топлива перед котлом | Р г кот | мм в. ст. | 400 |
| 5 | Температура воздуха перед горелкой | t в | град С | 21 |
| 6 | Температура дымовых газов за котлом | t д г | град С | 176 |
| 7 | Температура дымовых газов за утилизатором | t д гут | град С | 110 |
| 8 | Разрежение за экономайзером | Sek | мм в.ст. | 2 |
| 9 | Содержание в дымовых газах за утилизатором | |||
| СО2 | VCO2 | % | 9,9 | |
| О2 | VO2 | % | 3,4 | |
| СО | VCO | ppm | 5 | |
| NOx | VNOx | ppm | 51 | |
| 10 | Массовая концентрация | |||
| СО | CCO | мг/м3 | 6 | |
| NOx | CNOx | мг/м3 | 105 | |
| 11 | Коэффициент избытка воздуха | α | – | 1,17 |
| 12 | Коэффициент разбавления продуктов сгорания | h | – | 1,19 |
| 13 | Потери тепла | |||
| С уходящими газами без утилизатора | q2k | % | 7,43 | |
| С уходящими газами с утилизатором | q2 | % | 2,55 | |
| С химическим недожогом | q4 | % | 0 | |
| В окружающую среду | q5 | % | 0,4 | |
| 14 | КПД котла брутто без утилизатора | – | % | 92,17 |
| 15 | КПД котла брутто с утилизатором | – | % | 97,05 |
| 16 | КПД утилизатора | – | % | 4,89 |
Проведенные испытания подтвердили эффективность применения утилизаторов тепла уходящих газов, внедрение их в промышленность позволит:
— Повысить КПД не менее чем на 4 %;
— Снизить потребление топлива (или увеличить тепловую мощность котельной);
— Снизить выбросы в окружающую среду;
— Модернизировать существующие котельные с небольшими капиталовложениями.