مبدل حرارتی گاز اگزوز برای بویلرهای زیست توده
در مقایسه با دیگهای بخار سوخت فسیلی سنتی، ویژگیهای سوخت دیگهای زیست توده مشخص میکند که خاصیت تصفیه گازهای خروجی آنها مشخص میشود. سوختهای زیست توده دارای رطوبت و خاکستر بالایی هستند و گاز خروجی که پس از احتراق تولید میشود حاوی مقدار زیادی گرد و غبار، فلزات قلیایی، فلزات سنگین و تجهیزات ضد خوردگی و مقاومت در برابر خورندگی بالاتری است که باعث ایجاد مقاومت در برابر خورندگی میشود. مبدل های حرارتی سنتی اغلب دارای مشکلاتی مانند راندمان انتقال حرارت پایین، جرم گیری و مسدود شدن آسان و عمر کوتاه هستند که نمی توانند با شرایط کاری پیچیده دیگ های زیست توده سازگار شوند. مبدل حرارتی گاز اگزوز دیگ های زیست توده اختصاصی، از طریق طراحی ساختاری هدفمند و بهینه سازی مواد، دستیابی به اهداف دوگانه بازیابی کارآمد گرمای تلف شده از گازهای خروجی و عملکرد پایدار درازمدت تجهیزات، و تبدیل شدن به یک هسته اصلی تجهیزات پشتیبانی کننده ضروری در سیستم های دیگ توده، به طور دقیق نقاط درد را در این صنعت حل کرده است.
اصل کار مبدل حرارتی گازهای خروجی دیگ بیومس مبتنی بر فناوری تبادل حرارتی غیرمستقیم گاز یا گاز{0}مایع است که انتقال حرارت بین گاز خروجی با دمای بالا و محیط سرد (هوا، آب و غیره) را بدون تماس مستقیم با محیط انجام میدهد و بازیابی و استفاده مجدد از گرمای زباله از اگزوز را تکمیل میکند. گردش کار را می توان به سادگی به عنوان یک چرخه حلقه بسته -«تبادل حرارتی گازهای زائد → بازیافت گرمای اتلاف → استفاده ثانویه» خلاصه کرد:-گاز زباله با دمای بالا تولید شده توسط احتراق دیگ بیومس وارد کانال جریان جانبی داغ مبدل حرارتی گاز زائد از طریق کانال مبدل حرارتی فلزی سرد می شود و گرما را از طریق کانال دودکش سرد به سطح انتقال می دهد. مبدل حرارتی (مانند هوای سرد ورودی به دیگ، تولید آب در گردش و غیره)؛ پس از تکمیل انتقال حرارت، دمای گاز خروجی به طور قابل توجهی به حدود 150 درجه کاهش می یابد و پس از برآوردن الزامات انتشار محیطی تخلیه می شود. محیط سردی که گرما را جذب می کند می تواند برای پیش گرم کردن هوای احتراق دیگ بخار، گرمایش فرآیند تولید، گرمایش و سایر سناریوها، تحقق استفاده از منابع گرمای هدر رفته و تشکیل یک چرخه فضیلت مند از "حفظ انرژی و کاهش مصرف → حفاظت از محیط زیست و کاهش انتشار" استفاده شود.
بر اساس ویژگی های عملیاتی دیگ های زیست توده، مبدل های حرارتی گاز پسماند رایج در صنعت به طور عمده به سه دسته تقسیم می شوند. هر نوع محصول با بویلرهای زیست توده در مقیاسها و شرایط عملیاتی مختلف با مزایای ساختاری متفاوت سازگار است و نیازهای بازیابی گرمای زبالههای مختلف را برآورده میکند.
مبدل حرارتی گاز زباله نوع صفحه ای راه حل ترجیحی برای دیگهای{0}}زیست توده کوچک و متوسط است. هسته آن از مجموعه های متعددی از صفحات موجدار فلزی تشکیل شده است و رسانه های سرد و گرم در دو طرف صفحات جریان دارند و تبادل حرارتی کارآمد را از طریق صفحات نازک به دست می آورند. ساختار ویژه صفحات موجدار باعث ایجاد تلاطم اجباری در کانال جریان می شود و ضریب انتقال حرارت را تا حد زیادی بهبود می بخشد. راندمان انتقال حرارت بسیار بالاتر از مبدل های حرارتی معمولی دودکش است، با ضریب انتقال حرارت 30-50W/(m² · K). ساختار فشرده است و حجم آن تحت همان راندمان انتقال حرارت کمتر است. ساختار خاکستر ضد گرفتگی را می توان با توجه به شرایط کاری سفارشی کرد تا نیازهای چیدمان فضایی دیگ های زیست توده کوچک و متوسط را برآورده کند. در عین حال، مبدل حرارتی صفحه ای طراحی جداشدنی را اتخاذ می کند که برای تمیز کردن و نگهداری روزانه راحت است و می تواند به طور موثر با مشکل محتوای گرد و غبار زیاد در گازهای زائد زیست توده مقابله کند و از پوسته پوسته شدن و انسداد که بر راندمان عملیاتی تأثیر می گذارد جلوگیری کند.
مبدلهای حرارتی گاز زباله نوع لولهای برای سناریوهای گاز دودکش با دمای بالا و حجم هوای بالا مانند دیگهای بزرگ زیست توده و نیروگاههای زیست توده مناسبتر هستند. آنها از بستههای لولههای فولادی تشکیل شدهاند، با گازهای زائد با دمای بالا که در خارج از لولهها جریان دارد و محیط سردی که در داخل لولهها جریان دارد، انتقال گرما را از طریق دیوارههای لوله فلزی انجام میدهند. مبدل حرارتی لوله به طور قابل اعتماد عمل می کند، دارای مقاومت فشار قوی است و می تواند با شرایط دمای بالای گاز خروجی دیگ بخار زیست توده سازگار شود. ساختار دسته لوله به راحتی با یک دستگاه تمیز کننده تجهیز می شود که می تواند به طور موثر گاز خروجی با گرد و غبار بالا را درمان کند. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، بستههای لوله مبدلهای حرارتی لولهای اغلب از موادی مانند فولاد ضد زنگ 304، 316L، فولاد مقاوم در برابر حرارت و غیره ساخته میشوند که میتوانند در برابر فرسایش اجزای خورنده در گازهای زائد زیست توده مقاومت کنند و عمر مفید تجهیزات را افزایش دهند.
در سالهای اخیر، مبدلهای حرارتی گاز خروجی دو فازی بهطور گسترده بهعنوان نوع جدیدی از تجهیزات تبادل حرارتی در زمینه بویلرهای زیست توده مورد استفاده قرار گرفتهاند. این یک ساختار تقسیم شده را اتخاذ می کند، متشکل از یک انتهای جذب کننده گرما و یک انتهای آزاد کننده گرما، که توسط یک خط لوله بسته به هم متصل شده و یک سیستم گردش خون را تشکیل می دهد. یک محیط اختصاصی تبادل حرارت به داخل تزریق می شود و محیط گرمای گاز خروجی را در انتهای جذب گرما جذب می کند و به بخار اشباع تبخیر می شود. پس از ورود به انتهای آزاد کننده گرما برای آزاد کردن گرما، به حالت مایع متراکم می شود و چرخه برای انتقال کامل گرما تکرار می شود. مزیت اصلی آن در توانایی کنترل همیشه دمای دیواره مبدل حرارتی بالاتر از دمای نقطه شبنم گاز خروجی است، و اساساً از خوردگی{5}}درجه حرارت پایین و مشکلات انسداد پوسته پوسته شدن جلوگیری می کند. در عین حال، دمای دیوار قابل کنترل و قابل تنظیم را به دست می آورد که می تواند با شرایط کاری انواع سوخت زیست توده متغیر و نوسانات بار سازگار شود. عمر مفید آن بسیار طولانی تر از مبدل های حرارتی سنتی لوله حرارتی است و راندمان بازیابی حرارت اتلاف در بیش از 80٪ پایدار است.
استفاده از مبدلهای حرارتی گاز خروجی از دیگهای زیست توده به پیشرفتی سهگانه در حفظ انرژی، حفاظت از محیط زیست و مزایای اقتصادی دست یافته است و به پشتوانه مهمی برای ارتقای-توسعه با کیفیت بالا انرژی زیست توده تبدیل شده است. از نظر صرفه جویی در انرژی و کاهش مصرف، با بازیابی گرمای تلف شده از گازهای خروجی برای پیش گرم کردن هوای احتراق دیگ، راندمان احتراق دیگ را می توان به ازای هر 100 درجه افزایش دمای هوا حدود 2% -3% بهبود بخشید. با همان ظرفیت تبخیر، مصرف سوخت را می توان 5٪ -15٪ کاهش داد و دوره بازگشت سرمایه معمولاً بین 1-2 سال است. پس از نصب مبدل حرارتی گاز اگزوز از نوع صفحه فولادی ضد زنگ همراه با دیگ گلوله خاک اره، دمای گاز خروجی از 320 درجه به 160 درجه کاهش یافت و دمای هوای ورودی به 180 درجه افزایش یافت. راندمان حرارتی دیگ بخار نزدیک به 6 درصد افزایش یافت و مصرف سوخت حدود 12 درصد کاهش یافت که اثرات قابل توجهی در صرفه جویی در انرژی داشت.
از نظر حفاظت از محیط زیست و کاهش انتشار، مبدلهای حرارتی گازهای خروجی میتوانند دمای خروجی دیگهای زیست توده را از بالای 300 درجه به حدود 150 درجه کاهش دهند، که نه تنها آلودگی حرارتی گازهای دودکش با دمای بالا را به اتمسفر کاهش میدهد، بلکه تولید آلایندههایی مانند آلایندههایی مانند NOx را به دلیل انتشار آلایندههای بیشتر کاهش میدهد. از آنجایی که CO و NOx به میزان قابل توجهی کاهش مییابد، به شرکتها کمک میکند تا استانداردهای آلایندگی بسیار{4}}را رعایت کنند. در عین حال، کاهش دمای گاز دودکش می تواند بار حرارتی روی سطح گرمایش و تجهیزات حذف گرد و غبار را در انتهای دیگ کاهش دهد، عمر مفید دیگ و سیستم دودکش را افزایش دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری تجهیزات را کاهش دهد. علاوه بر این، غلظت گرد و غبار و اجزای خورنده در گازهای زائد پس از بازیابی گرمای زباله بیشتر کاهش مییابد و آلودگی محیط اتمسفر را کاهش میدهد و با موقعیت توسعه انرژی زیست توده خالص و کم{7}کربن همسو میشود.
با توسعه مداوم صنعت انرژی زیست توده و سیاستهای زیستمحیطی سختگیرانه، سرعت تکرار فنآوری مبدلهای حرارتی گازهای خروجی از دیگتوده به شتاب ادامه میدهد. در آینده، صنعت بر سه جهت عمده تمرکز خواهد کرد: نوآوری مواد، ارتقاء هوشمند و یکپارچه سازی سیستم. از نظر مواد، مواد جدیدی مانند پوششهای نانو و مواد کامپوزیتی تقویتشده با گرافن برای کاهش مقاومت حرارتی رسوب، بهبود مقاومت در برابر خوردگی تجهیزات و هدایت حرارتی، و افزایش عمر مفید تجهیزات ارتقا خواهند یافت. از نظر کنترل هوشمند، یکپارچهسازی فناوری تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده دوقلوی دیجیتال و هوش مصنوعی،-پایش واقعی وضعیت عملکرد تجهیزات، دستیابی به هشدار خطا و تعمیر و نگهداری دقیق، کاهش زمان توقف برنامهریزی نشده، و کاهش هزینههای عملیاتی و نگهداری؛ از نظر یکپارچه سازی سیستم، ما جفت مبدل های حرارتی گازهای خروجی را با تولید برق ORC، پمپ های حرارتی جذبی و سایر فناوری ها برای دستیابی به بازیابی گرمای اتلاف در محدوده دمایی کامل 80-600 درجه، به حداکثر رساندن راندمان استفاده از گرمای زباله و ادغام با نیترات زدایی، گوگرد زدایی و سایر سیستم های تصفیه چندگانه گرد و غبار را ترویج خواهیم کرد.
مبدلهای حرارتی گازهای زائد بهعنوان «نگهبان بازیابی گرمای زباله» برای دیگهایهای زیست توده، نه تنها مشکلات صنعت انرژی حرارتی زباله و انتشار آلایندههای گازهای زائد دیگتوده را حل میکنند، بلکه توسعه انرژی زیستتوده را به سمت راندمان بالا، پاکیزگی و هوشمندی ارتقا میدهند. با نوآوری مداوم فناوری و گسترش مستمر سناریوهای کاربردی، مبدلهای حرارتی گازهای خروجی دیگهای زیست توده نقش مهمتری در استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف "کربن دوگانه" ایفا میکنند و به شرکتها کمک میکنند تا به توسعه هماهنگ حفاظت از انرژی، حفاظت از محیط زیست، کاهش انتشار، و مزایای اقتصادی، در تزریق انرژیهای با کیفیت بالا{1} در چین برسند.
