Утилізація теплоти димових газів котельних агрегатів. Теорія та практика.

Високий вміст водяної пари в димових газах, при спалюванні органічних палив у котельних агрегатах визначає високий потенціал вироблення додаткової теплової енергії, економії палива. Проте технічна реалізація даного теплового потенціалу пов'язана з низкою труднощів, а саме утворення конденсату в газоходах та димових трубах. Залежно від конструкції димової труби нашим підприємством розроблено дві схеми побудови системи утилізації та осушення димових газів.

При експлуатації цегляних димових труб важливим критерієм надійності роботи труби є різниця між температурою димових газів в основі труби та температурою точкою роси газів. Для кліматичної зони України ця різниця становить 10-15 °С, що забезпечує відсутність конденсату на стінках труби. У той же час, при роботі теплообмінника-утилізатора в конденсаційному режимі ця різниця температур знижується до 4-7 °С, що неприпустимо. Для вирішення цього завдання нами запропонована схема, яка дозволяє утилізувати теплоту димових газів у режимі конденсації, і підігріти гази, що відходять, на 10-15 °С вище точки роси (Схема1).

На Схемі 1 представлена система утилізації теплоти та осушення димових газів за паровим котлом ДВКР-6,5. Димові гази в утилізаторі охолоджуються від 130 °С до 60 °С, при цьому в результаті конденсації вологи від 130 гр./м3 до 103 гр./м3 точка роси знижується з 56 °С до 51 °С. Далі, за рахунок змішування димових газів з сухим нагрітим повітрям питома вологість димових газів падає до 85 гр./м3 відповідно точка роси до 47 °С, при цьому температура газів, що видаляються, зростає до 62 °С, тим самим забезпечується безпечна для експлуатації труби різниця в 15 °С.

Теплова енергія в 130 кВт отримана в утилізаторі передається насосом за допомогою проміжного теплоносія (вода) до калорифера для підігріву повітря на горіння - 100 кВт та в калорифер для підігріву повітря на осушування 30кВт.

Корисний ефект отриманий при підігріві повітря на горіння еквівалентний зниженню витрати на 10 м3/годину. Термін окупності обладнання 6-7 місяців експлуатації.

При експлуатації сучасних газощільних корозійностійких металевих труб різниця між температурою димових газів і температурою точки роси газів не є критичною, у цьому випадку нами випробувана схема утилізації представлена на Схемі 2.

За водогрійним котлом Vitomax 200, було встановлено конденсаційний блок БУК-500 утилізації теплоти газів з метою підігріву мережевої води. До складу установки входить конденсаційний теплообмінник-утилізатор підігріву води, сепаратор конденсату, димосос, заслінка з приводом, насос, прилади, шафа автоматичного керування. Установка підключена за байпасною схемою до газоходів та водяної мережі. Всі конструктивні елементи БУК-500 виконані з нержавіючої сталі, теплообмінні труби мідь-алюміній.

Узгодження теплового навантаження котла та утилізатора відбувається за рахунок підтримки постійного «нульового» рівня розрядження димових газів на вході в утилізатор за рахунок частотного керування приводом димососа. При цьому заслінка на основному газоході прикрита на 50-90%.

При тепловому навантаженні котла 5 МВт установка БУК-500 показала наступні параметри

Економія палива становить 50 м3 газу на годину. Окупність обладнання – один опалювальний сезон.

В травні 2022 року, на Бориспільський тепломережі впроваджується проект конденсаційного блока утилізації з підігрівом осушених димових газів на 30 °С вище точки роси, що дозволяє експлуатувати БУК-500М зі стандартними цегловими трубами.

Колоріфер-повітрянагрівач

Конденсаційний блок утилізації теплоти відхідних газів БУК-500