Výměník tepla spalin pro kotle na biomasu
Ve srovnání s tradičními kotli na fosilní paliva určují palivové charakteristiky kotlů na biomasu specifičnost jejich zpracování spalin - paliva z biomasy mají vysoký obsah vlhkosti a popela a spaliny produkované po spalování obsahují velké množství prachu, alkalických kovů, těžkých kovů a korozivních složek, což klade vyšší požadavky na odolnost proti korozi a zablokování zařízení pro výměnu tepla. Tradiční výměníky tepla mají často problémy, jako je nízká účinnost přenosu tepla, snadné vytváření kotelního kamene a ucpávání a krátká životnost, která se nedokáže přizpůsobit složitým pracovním podmínkám kotlů na biomasu. Dedikovaný výměník tepla spalin kotle na biomasu precizně vyřešil problémy v tomto odvětví prostřednictvím cíleného konstrukčního návrhu a optimalizace materiálů, dosáhl dvojího cíle efektivního získávání odpadního tepla z výfukových plynů a dlouhodobě-stabilního provozu zařízení a stal se nepostradatelným podpůrným zařízením jádra v systémech kotlů na biomasu.
Základní princip činnosti tepelného výměníku spalin kotle na biomasu je založen na technologii nepřímé výměny tepla plynem nebo -kapalinou, která zajišťuje přenos tepla mezi vysokoteplotními výfukovými plyny a studeným médiem (vzduchem, vodou atd.) bez přímého kontaktu s médiem a dokončuje rekuperaci a opětovné využití odpadního tepla z výfukových plynů. Pracovní postup lze jednoduše shrnout jako uzavřený-cyklus „výměny tepla odpadních plynů → rekuperace odpadního tepla → druhotné využití“: vysokoteplotní odpadní plyn generovaný spalováním kotle na biomasu vstupuje do horkého kanálu výměníku tepla spalinového výměníku kouřem a předává teplo studenému médiu v kanálu studeného povrchového toku, přičemž chladný vzduch vstupuje do tepelného výměníku vody přes kovový výměník tepla atd.); Po dokončení přenosu tepla se teplota výfukových plynů výrazně sníží na přibližně 150 stupňů a po splnění požadavků na emise do životního prostředí se vypustí; Studené médium pohlcující teplo lze využít pro předehřev spalovacího vzduchu kotlů, ohřev výrobního procesu, vytápění a další scénáře, realizaci využití zdrojů odpadního tepla a vytvoření účinného cyklu „úspora energie a snižování spotřeby → ochrana životního prostředí a snižování emisí“.
Na základě provozních vlastností kotlů na biomasu se běžně používané spalinové výměníky tepla v průmyslu dělí především do tří kategorií. Každý typ produktu je přizpůsoben kotlům na biomasu různých velikostí a provozních podmínek s různými konstrukčními výhodami, které splňují různé potřeby rekuperace odpadního tepla.
Deskový odpadní plynový výměník tepla je preferovaným řešením pro malé a střední{0}}kotle na biomasu. Jeho jádro se skládá z několika sad kovových vlnitých desek a studené a horké médium proudí po obou stranách desek, čímž se dosahuje účinné výměny tepla přes tenké desky. Speciální struktura vlnitých desek vytváří nucenou turbulenci v průtokovém kanálu, což výrazně zlepšuje koeficient přenosu tepla. Účinnost přenosu tepla je mnohem vyšší než u tradičních výměníků tepla spalinového typu s koeficientem prostupu tepla 30-50W/(m² · K). Konstrukce je kompaktní a objem je při stejné účinnosti přenosu tepla menší. Strukturu popela proti zanášení lze upravit podle pracovních podmínek tak, aby vyhovovala prostorovým požadavkům malých a středních kotlů na biomasu. Současně má deskový výměník tepla odnímatelnou konstrukci, která je vhodná pro každodenní čištění a údržbu a dokáže účinně řešit problém vysokého obsahu prachu v odpadním plynu z biomasy, čímž se zabrání usazování vodního kamene a zablokování, které ovlivňuje provozní účinnost.
Trubkové výměníky tepla na odpadní plyny jsou vhodnější pro scénáře s vysokou-teplotou spalin a velkým objemem vzduchu, jako jsou velké kotle na biomasu a elektrárny na biomasu. Skládají se ze svazků ocelových trubek, přičemž vysokoteplotní odpadní plyn proudí vně trubek a studené médium proudí uvnitř trubek, čímž se dosahuje přenosu tepla skrz kovové stěny trubek. Trubkový výměník funguje spolehlivě, má vysokou tlakovou odolnost a dokáže se přizpůsobit podmínkám vysoké teploty spalin z kotle na biomasu. Strukturu svazku trubek lze snadno vybavit čisticím zařízením, které dokáže účinně ošetřit výfukové plyny s vysokým obsahem prachu. Pro zvýšení odolnosti proti korozi jsou svazky trubek trubkových výměníků tepla často vyrobeny z materiálů, jako je nerezová ocel 304, 316L, žáru{8}}odolná ocel atd., které mohou odolat erozi korozivních složek v odpadních plynech z biomasy a prodloužit životnost zařízení.
V posledních letech se jako nový typ zařízení pro výměnu tepla v oblasti kotlů na biomasu široce používají dvoufázové{0}}výměníky tepla pro spaliny. Přijímá rozdělenou strukturu sestávající z konce absorbujícího teplo a konce uvolňujícího teplo, které jsou spojeny uzavřeným potrubím, aby vytvořily cirkulační systém. Uvnitř je vstřikováno vyhrazené teplosměnné médium, které absorbuje teplo výfukových plynů na konci absorbujícím teplo a odpařuje se na sytou páru. Po vstupu do konce uvolňujícího teplo, aby se uvolnilo teplo, kondenzuje do kapalného stavu a cyklus se opakuje, aby se dokončil přenos tepla. Jeho hlavní výhoda spočívá ve schopnosti vždy řídit teplotu stěn výměníku tepla nad teplotou rosného bodu výfukových plynů, čímž se zásadně zabrání nízkoteplotní korozi a problémům s ucpáváním vodního kamene. Zároveň dosahuje regulovatelné a nastavitelné teploty stěny, která se dokáže přizpůsobit pracovním podmínkám různých druhů paliv z biomasy a kolísání zatížení. Jeho životnost je mnohem delší než u tradičních tepelných výměníků s tepelnými trubicemi a účinnost rekuperace odpadního tepla je stabilní nad 80 %.
Použití výměníků tepla spalin z kotlů na biomasu dosáhlo trojitého průlomu v úsporách energie, ochraně životního prostředí a ekonomických výhodách a stalo se důležitou podporou pro prosazování vysoce-kvalitního rozvoje energie z biomasy. Pokud jde o úsporu energie a snížení spotřeby, rekuperací odpadního tepla z výfukových plynů k předehřátí spalovacího vzduchu kotle lze účinnost spalování kotle zlepšit asi o 2 % -3 % na každých 100 stupňů zvýšení teploty vzduchu. Při stejné odpařovací kapacitě lze spotřebu paliva snížit o 5 % -15 % a doba návratnosti investice je obvykle 1-2 roky. Po instalaci deskového výměníku tepla výfukových plynů z nerezové oceli ve spojení s kotlem na pelety na piliny se teplota výfukových plynů snížila z 320 stupňů na 160 stupňů a teplota vstupního vzduchu se zvýšila na 180 stupňů. Tepelná účinnost kotle se zvýšila o téměř 6 % a spotřeba paliva se snížila asi o 12 %, s výraznými efekty úspory energie.
Pokud jde o ochranu životního prostředí a snížení emisí, tepelné výměníky výfukových plynů mohou snížit teplotu výfukových plynů z kotlů na biomasu z více než 300 stupňů na přibližně 150 stupňů, což nejen snižuje tepelné znečištění vysokoteplotních spalin do atmosféry, ale také snižuje tvorbu znečišťujících látek, jako jsou NOx - díky dokonalejšímu spalování, emise CO{4} výrazně pomáhají snížit emise CO{4} jako jsou emisní normy. Pokles teploty spalin zároveň může snížit tepelné zatížení otopné plochy a odprašovacího zařízení na konci kotle, prodloužit životnost kotle a kouřovodu a snížit náklady na údržbu zařízení. Kromě toho se dále snižuje koncentrace prachu a korozivních složek v odpadním plynu po rekuperaci odpadního tepla, čímž se snižuje znečištění atmosférického prostředí a je v souladu s vývojem čisté a nízkouhlíkové energie z biomasy.
S neustálým rozvojem energetického průmyslu na biomasu a stále přísnějšími environmentálními politikami se technologická rychlost výměníků tepla spalin kotlů na biomasu stále zrychluje. V budoucnu se průmysl zaměří na tři hlavní směry: materiálové inovace, inteligentní modernizace a systémová integrace. Pokud jde o materiály, budou podporovány nové materiály, jako jsou nano povlaky a kompozitní materiály vyztužené grafenem, aby se snížila tepelná odolnost proti znečištění, zlepšila se odolnost zařízení proti korozi a tepelná vodivost a dále se prodloužila životnost zařízení; Pokud jde o inteligentní řízení, integraci digitálního dvojčete a technologie prediktivní údržby AI, sledování-provozního stavu zařízení v reálném čase, dosažení varování před chybami a přesné údržby, snížení neplánovaných prostojů a snížení nákladů na provoz a údržbu; Pokud jde o systémovou integraci, budeme podporovat propojení výměníků tepla výfukových plynů s výrobou energie ORC, absorpčními tepelnými čerpadly a dalšími technologiemi, abychom dosáhli rekuperace odpadního tepla v plném teplotním rozsahu 80-600 stupňů, maximalizovali efektivitu využití odpadního tepla a integrovali se s denitrifikací, odsířením, odstraňováním prachu a dalšími systémy pro dosažení integrovaného zpracování více znečišťujících látek.
Jako „strážce zpětného získávání tepla“ u kotlů na biomasu řeší výměníky tepla odpadního plynu nejen průmyslové problémy s energií odpadního tepla a emisemi znečištění z odpadního plynu kotlů na biomasu, ale také podporují rozvoj energie z biomasy směrem k vysoké účinnosti, čistotě a inteligenci. Díky neustálým inovacím technologií a neustálému rozšiřování aplikačních scénářů budou hrát výměníky tepla spalin z kotlů na biomasu důležitější roli při využívání obnovitelné energie a dosahování cílů „dvou uhlíku“ a pomáhají podnikům dosáhnout koordinovaného rozvoje úspor energie, ochrany životního prostředí, snižování emisí a ekonomických výhod, což vnáší silný impuls do vysoce-kvalitního rozvoje čínského průmyslu čisté energie.
