مبدل حرارتی گاز دودکش با مقاومت کم-برای یک سیستم بازیابی حرارت زائد مبتنی بر ORC{1}}
بازیابی گرمای تلف شده از جریان های اگزوز صنعتی به یکی از کارآمدترین راه ها برای بهبود عملکرد انرژی، کاهش مصرف سوخت و کاهش انتشار CO2 تبدیل شده است. در میان فناوریهایی که برای تبدیل- به{2}}گرمای اتلاف درجه پایین-به توان مفید استفاده میشوند، چرخه رانکین آلی (ORC) به دلیل قابلیت اطمینان و توانایی کارکرد در دماهای پایینتر نسبت به سیستمهای بخار سنتی متمایز است.
یک جزء حیاتی در هر سیستم بازیابی مبتنی بر ORC، مبدل حرارتی گاز دودکش است که وظیفه انتقال انرژی حرارتی از گازهای داغ خروجی به سیال کار ORC را بر عهده دارد. برای بسیاری از تأسیسات-مانند موتورها، دیگها، کورهها و فرآیندهای صنعتی-مقاومت کم-مبدل حرارتی گاز دودکش برای حفظ پیش ران مناسب، به حداقل رساندن مصرف برق فن و اطمینان از عملکرد پایدار سیستم ضروری است.
این مقاله توضیح میدهد که مبدل حرارتی با مقاومت کم-گاز دودکش چیست، چرا برای سیستمهای ORC مهم است و چگونه میتوان یکی را برای-راندمان بالا و{2}}عملکرد تعمیر و نگهداری پایین انتخاب کرد.
مبدل حرارتی گاز دودکش با مقاومت کم- چیست؟
یک مبدل حرارتی با مقاومت کم-برای استخراج حداکثر گرما از گازهای دودکش بدون ایجاد افت فشار قابل توجه در سیستم اگزوز طراحی شده است. افت فشار بسیار مهم است زیرا:
مقاومت بیش از حد فن ها یا سیستم های درایو را مجبور می کند تا سخت تر کار کنند.
افزایش بار فن به معنای مصرف برق بیشتر است.
تلفات بیش از حد پیش نویس می تواند پایداری احتراق را مختل کند یا عملکرد موتور/دیگ را کاهش دهد.
مقاومت بالا خطر فشار برگشتی را افزایش می دهد که می تواند به تجهیزات آسیب برساند.
این مبدل های حرارتی با به حداقل رساندن مقاومت جریان، شرایط پیشرانه ایمن را حفظ می کنند و در عین حال انرژی حرارتی مورد نیاز اواپراتور ORC را ارائه می دهند.
چرا طراحی مقاومت کم-برای سیستمهای ORC اهمیت دارد
برای اینکه یک ORC کارآمد کار کند، نیاز به تامین گرمای پایدار و قابل پیش بینی دارد. مبدل حرارتی گاز دودکش باید دارای قابلیت های زیر باشد:
جابجایی حجم گاز زیاد با سرعت متوسط
تحمل دمای بالا
ارائه وظیفه حرارتی ثابت در شرایط بار متغیر
جلوگیری از رسوب و تجمع دوده
عملیات بدون به خطر انداختن پیش نویس
اگر مبدل افت فشار زیادی را القا کند، سیستم ORC ممکن است گرمای ناکافی دریافت کند و بازده تولید برق را کاهش دهد. در برخی موارد، اپراتورها بار ORC را کاهش می دهند یا مبدل را دور می زنند تا از تجهیزات بالادستی محافظت کنند{1} که منجر به هدر رفتن گرما و از دست دادن درآمد می شود.
ویژگیهای اصلی طراحی مبدلهای حرارتی با مقاومت کم{{0}
1. معابر جریان بزرگ
گذرگاههای گاز بزرگ به گازهای دودکش اجازه میدهند با سرعت کمتری عبور کنند و تلفات اصطکاک و افت فشار را کاهش دهند. این امر به ویژه برای سیستم هایی با بارگذاری ذرات مهم است، مانند موتورهای دیزل یا بویلرهای زیست توده.
2. هندسه باله بهینه شده (یا اصلاً بدون باله)
چگالی باله کم
زمین باله پهن
استحکام مکانیکی بالا
اینها خطر تشکیل دوده{0}}را کاهش میدهند و تمیز کردن مبدل را آسانتر میکنند.
3. سطح انتقال حرارت بزرگ
از آنجایی که کاهش مقاومت معمولاً باعث کاهش{0}}انتقال حرارت جانبی گاز میشود، طراحان با افزایش سطح کل برای حفظ وظیفه گرمایی، آن را جبران میکنند.
4. مواد مقاوم در برابر خوردگی و رسوب
بسته به ترکیب گاز دودکش، مواد ممکن است شامل موارد زیر باشد:
فولاد ضد زنگ (304، 316L)
فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فوق دوبلکس
آلیاژهای مبتنی بر نیکل{0}}برای کاربردهای متراکم خورنده
5. دسترسی آسان به تعمیر و نگهداری
برای سیستمهای تشکیلدهنده دوده، درگاههای دسترسی، پانلهای قابل جابجایی، و لنزهای دمنده دوده برای حفظ عملکرد انتقال حرارت ضروری هستند.
برنامه های کاربردی معمولی
مبدل های حرارتی گاز دودکش با مقاومت پایین-برای موارد زیر ایده آل هستند:
موتورهای گازی و دیزلی
توربین های گازی
بویلرهای زیست توده
کوره و کوره های صنعتی
زباله سوز
سیستم های ترکیبی حرارت و برق (CHP).
در بسیاری از این سیستمها، حفظ بادکش پایدار یا محافظت از توربوشارژرها و محفظههای احتراق مهمتر از به حداکثر رساندن فشردگی است-به همین دلیل طراحی با مقاومت کم- ترجیح داده میشود.
چگونه گرما بازیابی از چرخه ORC پشتیبانی می کند
در یک سیستم مبتنی بر ORC{0}}، مبدل حرارتی گاز دودکش به عنوان تبخیر کننده یا پیش گرم کننده برای سیال کار می کند. انرژی حرارتی بازیابی شده از اگزوز به یک سیال آلی تخصصی (مانند R245fa، R1233zd، پنتان یا تولوئن) منتقل میشود که سپس تبخیر شده و توربین را برای تولید برق به حرکت در میآورد.
هر چه مقدار گرمای قابل بازیافت بیشتر باشد و عرضه آن پایدارتر باشد، خروجی الکتریکی ORC بالاتر خواهد بود. به همین دلیل است که یک مبدل حرارتی با-عملکرد بالا و مقاومت-پایین، مستقیماً بر سودآوری سیستم ORC تأثیر میگذارد.
مبدلهای حرارتی با مقاومت کم-گاز دودکش جزء حیاتی سیستمهای بازیابی حرارت هدر رفته مبتنی بر ORC{1}}کارآمد هستند. آنها با به حداقل رساندن افت فشار، بهبود قابلیت اطمینان و اطمینان از انتقال حرارت ثابت، توان خروجی ORC را به حداکثر میرسانند و در عین حال از تجهیزات بالادستی در برابر فشار معکوس مضر محافظت میکنند.
