Výmenník tepla výfukových plynov pre kotly na biomasu
V porovnaní s tradičnými kotlami na fosílne palivá určujú palivové charakteristiky kotlov na biomasu špecifickosť ich spracovania výfukových plynov - palivá z biomasy majú vysoký obsah vlhkosti a popola a výfukové plyny vznikajúce po spaľovaní obsahujú veľké množstvo prachu, alkalických kovov, ťažkých kovov a korozívnych zložiek, čo kladie vyššie požiadavky na odolnosť proti korózii a proti blokovaniu zariadení na výmenu tepla. Tradičné výmenníky tepla majú často problémy, ako je nízka účinnosť prenosu tepla, ľahké usádzanie a upchávanie a krátka životnosť, ktorá sa nedokáže prispôsobiť zložitým pracovným podmienkam kotlov na biomasu. Špeciálny výmenník tepla spalín kotla na biomasu precízne vyriešil problémové miesta v tomto odvetví prostredníctvom cieleného konštrukčného návrhu a optimalizácie materiálov, dosiahol dvojité ciele efektívneho získavania odpadového tepla z výfukových plynov a dlhodobo-stabilnej prevádzky zariadenia, čím sa stal nevyhnutným podporným zariadením v systémoch kotlov na biomasu.
Základný pracovný princíp výmenníka tepla spalín kotla na biomasu je založený na technológii nepriamej výmeny tepla plynového plynu alebo plynu-kvapaliny, ktorá dosahuje prenos tepla medzi vysoko-teplotným výfukovým plynom a studeným médiom (vzduch, voda atď.) bez priameho kontaktu s médiom a dokončuje spätné získavanie a opätovné využitie odpadového tepla z výfukových plynov. Pracovný tok možno jednoducho zhrnúť ako uzavretý-cyklus „výmeny tepla odpadových plynov → spätné získavanie odpadového tepla → sekundárne využitie“: odpadový plyn vysokej{5}}teploty, ktorý vzniká spaľovaním kotla na biomasu, vstupuje do horúceho kanála výmenníka tepla odpadového plynu cez dymovod a odovzdáva teplo studenému médiu v kanáli studeného povrchového prúdenia, pričom chladný vzduch vstupuje do tepelného výmenníka cez kovový výmenník tepla kotla atď.); Po dokončení prenosu tepla sa teplota výfukových plynov výrazne zníži na približne 150 stupňov a po splnení environmentálnych emisných požiadaviek sa vypúšťa; Studené médium, ktoré absorbuje teplo, je možné použiť na predohrev spaľovacieho vzduchu kotla, ohrev výrobného procesu, vykurovanie a iné scenáre, realizovanie využitia zdrojov odpadového tepla a vytvorenie účinného cyklu „úspory energie a znižovania spotreby → ochrana životného prostredia a znižovanie emisií“.
Na základe prevádzkových charakteristík kotlov na biomasu sa bežne používané výmenníky tepla na odpadové plyny v priemysle delia najmä do troch kategórií. Každý typ produktu je prispôsobený kotlom na biomasu rôznych rozmerov a prevádzkových podmienok s rôznymi konštrukčnými výhodami, ktoré spĺňajú rôzne potreby spätného získavania odpadového tepla.
Doskový výmenník tepla na odpadový plyn je preferovaným riešením pre malé a stredné{0}}kotly na biomasu. Jeho jadro pozostáva z viacerých sád kovových vlnitých dosiek a studené a horúce médium prúdi po oboch stranách dosiek, čím sa dosahuje efektívna výmena tepla cez tenké dosky. Špeciálna štruktúra vlnitých dosiek vytvára nútenú turbulenciu v prietokovom kanáli, čo výrazne zlepšuje koeficient prestupu tepla. Účinnosť prenosu tepla je oveľa vyššia ako u tradičných výmenníkov tepla typu dymovodu s koeficientom prestupu tepla 30-50W/(m² · K). Štruktúra je kompaktná a objem je menší pri rovnakej účinnosti prenosu tepla. Štruktúru popola proti upchávaniu je možné prispôsobiť podľa pracovných podmienok tak, aby vyhovovala priestorovým požiadavkám malých a stredných kotlov na biomasu. Súčasne má doskový výmenník tepla odnímateľnú konštrukciu, ktorá je vhodná na každodenné čistenie a údržbu a dokáže efektívne riešiť problém vysokého obsahu prachu v odpadovom plyne z biomasy, čím sa zabráni tvorbe vodného kameňa a blokovaniu, ktoré ovplyvňuje prevádzkovú účinnosť.
Rúrkové výmenníky tepla na odpadový plyn sú vhodnejšie pre scenáre s vysokou{0}}teplotou spalín a vysokým objemom vzduchu, ako sú veľké kotly na biomasu a elektrárne na biomasu. Pozostávajú zo zväzkov oceľových rúrok, pričom vysokoteplotný odpadový plyn prúdi mimo rúr a studené médium prúdi vnútri rúrok, čím sa dosahuje prenos tepla cez kovové steny rúrok. Rúrkový výmenník pracuje spoľahlivo, má silnú tlakovú odolnosť a dokáže sa prispôsobiť vysokým teplotným podmienkam výfukových plynov kotlov na biomasu. Konštrukcia zväzku rúrok sa dá ľahko vybaviť čistiacim zariadením, ktoré dokáže efektívne spracovať výfukové plyny s vysokým obsahom prachu. Na zvýšenie odolnosti voči korózii sú zväzky rúrok rúrkových výmenníkov tepla často vyrobené z materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ 304, 316L, žiaruvzdorná oceľ- atď., ktoré dokážu odolať erózii korozívnych zložiek v odpadovom plyne z biomasy a predĺžiť životnosť zariadenia.
V posledných rokoch sa ako nový typ zariadenia na výmenu tepla v oblasti kotlov na biomasu široko používajú dvojfázové{0}}výmenníky tepla pre výfukové plyny. Má delenú štruktúru pozostávajúcu z konca absorbujúceho teplo a konca uvoľňujúceho teplo, ktoré sú spojené uzavretým potrubím, aby vytvorili cirkulačný systém. Vnútri sa vstrekuje jednoúčelové médium na výmenu tepla, ktoré absorbuje teplo výfukových plynov na konci absorbujúcom teplo a odparuje sa na nasýtenú paru. Po vstupe do konca uvoľňujúceho teplo, aby sa uvoľnilo teplo, kondenzuje do kvapalného stavu a cyklus sa opakuje, aby sa dokončil prenos tepla. Jeho hlavná výhoda spočíva v schopnosti vždy kontrolovať teplotu steny výmenníka tepla nad teplotou rosného bodu výfukových plynov, čím sa zásadne predíde nízkoteplotnej-korózii a problémom s upchávaním vodného kameňa. Zároveň dosahuje regulovateľnú a nastaviteľnú teplotu steny, ktorá sa dokáže prispôsobiť pracovným podmienkam rôznych druhov palív z biomasy a kolísaniu zaťaženia. Jeho životnosť je oveľa dlhšia ako u tradičných tepelných výmenníkov tepla a účinnosť rekuperácie odpadového tepla je stabilná nad 80 %.
Aplikáciou výmenníkov tepla odpadových plynov z kotlov na biomasu sa dosiahol trojitý prelom v úspore energie, ochrane životného prostredia a ekonomických výhodách a stala sa dôležitou podporou pri presadzovaní-kvalitného rozvoja energie z biomasy. Pokiaľ ide o úsporu energie a zníženie spotreby, rekuperáciou odpadového tepla z výfukových plynov na predhriatie spaľovacieho vzduchu kotla sa účinnosť spaľovania kotla môže zvýšiť približne o 2 % -3 % na každých 100 stupňov zvýšenie teploty vzduchu. Pri rovnakej odparovacej kapacite je možné znížiť spotrebu paliva o 5% -15% a návratnosť investície je zvyčajne 1-2 roky. Po inštalácii doskového výmenníka tepla výfukových plynov z nehrdzavejúcej ocele v spojení s kotlom na pelety na piliny sa teplota výfukových plynov znížila z 320 stupňov na 160 stupňov a teplota vstupného vzduchu sa zvýšila na 180 stupňov. Tepelná účinnosť kotla sa zvýšila takmer o 6% a spotreba paliva klesla o približne 12%, čo má výrazné účinky na úsporu energie.
Pokiaľ ide o ochranu životného prostredia a znižovanie emisií, výmenníky tepla výfukových plynov dokážu znížiť teplotu spalín kotlov na biomasu z viac ako 300 stupňov na približne 150 stupňov , čo nielen znižuje tepelné znečistenie ovzdušia spalín s vysokou teplotou, ale tiež znižuje tvorbu znečisťujúcich látok, ako sú NOx - vďaka dokonalejšiemu spaľovaniu, emisiám CO{4} výrazne pomáhajú, ako sú napríklad emisie NOx{4} emisných noriem. Pokles teploty spalín zároveň môže znížiť tepelné zaťaženie vykurovacej plochy a odprašovacieho zariadenia na konci kotla, predĺžiť životnosť kotla a dymovodu a znížiť náklady na údržbu zariadenia. Okrem toho sa ďalej znižuje koncentrácia prachu a korozívnych zložiek v odpadovom plyne po spätnom získavaní odpadového tepla, čím sa znižuje znečistenie atmosférického prostredia a je v súlade s vývojom čistej a nízkouhlíkovej energie z biomasy.
S neustálym rozvojom energetického priemyslu na biomasu a čoraz prísnejšou environmentálnou politikou sa rýchlosť technologickej iterácie výmenníkov tepla spalín kotlov na biomasu neustále zrýchľuje. V budúcnosti sa toto odvetvie zameria na tri hlavné smery: materiálové inovácie, inteligentná modernizácia a systémová integrácia. Pokiaľ ide o materiály, budú sa podporovať nové materiály, ako sú nano povlaky a kompozitné materiály vystužené grafénom, aby sa znížila tepelná odolnosť proti znečisteniu, zlepšila sa odolnosť zariadenia proti korózii a tepelná vodivosť a aby sa ďalej predĺžila životnosť zariadenia; Pokiaľ ide o inteligentné riadenie, integráciu digitálneho dvojčaťa a technológie prediktívnej údržby AI, monitorovanie-prevádzkového stavu zariadenia v reálnom čase, dosahovanie varovania pri poruchách a presnú údržbu, skracovanie neplánovaných prestojov a znižovanie nákladov na prevádzku a údržbu; Pokiaľ ide o integráciu systému, budeme podporovať prepojenie výmenníkov tepla výfukových plynov s výrobou energie ORC, absorpčnými tepelnými čerpadlami a ďalšími technológiami, aby sme dosiahli rekuperáciu odpadového tepla v plnom rozsahu teplôt 80-600 stupňov, maximalizovali efektivitu využitia odpadového tepla a integrovali sa s denitrifikáciou, odsírením, odstraňovaním prachu a inými systémami, aby sme dosiahli integrované spracovanie viacerých znečisťujúcich látok.
Ako „strážca spätného získavania odpadového tepla“ pre kotly na biomasu, výmenníky tepla odpadového plynu riešia nielen priemyselné problémy s energiou odpadového tepla a emisiami znečistenia z odpadového plynu z kotlov na biomasu, ale podporujú aj rozvoj energie z biomasy smerom k vysokej účinnosti, čistote a inteligencii. Vďaka neustálej inovácii technológie a neustálemu rozširovaniu aplikačných scenárov budú tepelné výmenníky odpadových plynov z kotlov na biomasu hrať dôležitejšiu úlohu pri využívaní obnoviteľnej energie a dosahovaní cieľov „dvojitého uhlíka“, čím pomôžu podnikom dosiahnuť koordinovaný rozvoj úspor energie, ochrany životného prostredia, znižovania emisií a ekonomických výhod, čím vnesú silný impulz do vysoko{1}}kvalitného rozvoja čínskeho priemyslu čistej energie.
