Schimbător de căldură cu gaze de eșapament pentru cazane pe biomasă
În comparație cu cazanele tradiționale pe combustibili fosili, caracteristicile combustibilului cazanelor pe biomasă determină particularitatea tratării gazelor de eșapament ale acestora - combustibilii din biomasă au un conținut ridicat de umiditate și un conținut de cenușă, iar gazele de evacuare produse după ardere conțin o cantitate mare de praf, metale alcaline, metale grele și componente corozive, ceea ce impune cerințe mai mari pentru rezistența la coroziune și echipamentele de schimb de căldură anti-blocare. Schimbătoarele de căldură tradiționale au adesea probleme precum eficiența scăzută a transferului de căldură, scalarea și blocarea ușoară și durata de viață scurtă, care nu se pot adapta la condițiile complexe de lucru ale cazanelor pe biomasă. Schimbătorul de căldură dedicat gazelor de evacuare a cazanului cu biomasă a rezolvat cu precizie punctele dureroase din această industrie prin proiectarea structurală țintită și optimizarea materialelor, atingând obiectivele duble de recuperare eficientă a căldurii reziduale din gazele de evacuare și funcționarea stabilă pe termen lung a echipamentelor, devenind un nucleu indispensabil pentru echipamentele de susținere a sistemelor de cazane pe biomasă.
Principiul de bază al schimbătorului de căldură pentru gazele de evacuare a cazanului pe biomasă se bazează pe tehnologia de schimb indirect de căldură cu gaz gazos sau gaz-lichide, care realizează transferul de căldură între gazele de evacuare la temperatură înaltă-și mediul rece (aer, apă etc.) fără contact direct cu mediul și completează recuperarea și reutilizarea căldurii reziduale din gazele de evacuare. Fluxul de lucru poate fi rezumat simplu ca un ciclu închis-de „schimb de căldură gaz rezidual → recuperarea căldurii reziduale → utilizare secundară”: gazul rezidual la temperatură înaltă-generat de arderea cazanului de biomasă intră în canalul de curgere din partea fierbinte al schimbătorului de căldură cu gaze reziduale prin coș și transferă căldura către mediul rece prin schimbul de căldură rece din suprafața metalică (cum ar fi schimbul de căldură rece din partea rece). intrarea aerului în cazan, apă de circulație de producție etc.); După finalizarea transferului de căldură, temperatura gazelor de eșapament este redusă semnificativ la aproximativ 150 de grade și este descărcată după îndeplinirea cerințelor privind emisiile de mediu; Mediul rece care absoarbe căldura poate fi folosit pentru preîncălzirea aerului de ardere a cazanului, încălzirea procesului de producție, încălzirea și alte scenarii, realizând utilizarea resurselor de căldură reziduală și formând un ciclu virtuos de „conservare a energiei și reducerea consumului → protecția mediului și reducerea emisiilor”.
Pe baza caracteristicilor de funcționare ale cazanelor pe biomasă, schimbătoarele de căldură cu gaz rezidual utilizate în mod obișnuit în industrie sunt împărțite în principal în trei categorii. Fiecare tip de produs este adaptat cazanelor pe biomasă de diferite scări și condiții de funcționare cu avantaje structurale diferite, satisfacând diverse nevoi de recuperare a căldurii reziduale.
Schimbătorul de căldură cu gaz rezidual de tip plăci este soluția preferată pentru cazanele cu biomasă de dimensiuni mici și mijlocii{0}}. Miezul său este format din mai multe seturi de plăci ondulate metalice, iar mediile reci și fierbinți curg pe ambele părți ale plăcilor, realizând un schimb eficient de căldură prin plăci subțiri. Structura specială a plăcilor ondulate creează turbulențe forțate în canalul de curgere, îmbunătățind foarte mult coeficientul de transfer de căldură. Eficiența transferului de căldură este mult mai mare decât cea a schimbătoarelor de căldură tradiționale de tip coș, cu un coeficient de transfer de căldură de 30-50W/(m² · K). Structura este compactă, iar volumul este mai mic sub aceeași eficiență a transferului de căldură. Structura de cenușă anti-înfundare poate fi personalizată în funcție de condițiile de lucru pentru a îndeplini cerințele de amenajare spațială a cazanelor de biomasă de dimensiuni mici și mijlocii. În același timp, schimbătorul de căldură cu plăci adoptă un design detașabil, care este convenabil pentru curățarea și întreținerea zilnică și poate face față în mod eficient problemei conținutului ridicat de praf din gazul rezidual din biomasă, evitând detartrarea și blocarea care afectează eficiența operațională.
Schimbătoarele de căldură cu gaze reziduale de tip tub sunt mai potrivite pentru scenarii de gaze arse la temperatură înaltă-și volum mare de aer, cum ar fi cazane mari pe biomasă și centrale electrice pe biomasă. Sunt compuse din fascicule de țevi de oțel, cu gaz rezidual la temperatură înaltă-în afara tuburilor și mediu rece care curge în interiorul tuburilor, realizând transferul de căldură prin pereții tubului metalic. Schimbătorul de căldură cu tuburi funcționează în mod fiabil, are o rezistență puternică la presiune și se poate adapta la condițiile de temperatură ridicată ale gazelor de eșapament ale cazanului de biomasă. Structura fasciculului de tuburi este ușor de echipat cu un dispozitiv de curățare, care poate trata eficient gazele de eșapament cu mult praf. Pentru a spori rezistența la coroziune, fasciculele de tuburi ale schimbătoarelor de căldură tubulare sunt adesea realizate din materiale precum oțel inoxidabil 304, 316L, oțel rezistent la căldură, etc., care pot rezista la eroziunea componentelor corozive din gazele reziduale din biomasă și pot prelungi durata de viață a echipamentului.
În ultimii ani, schimbătoarele de căldură pentru gaze de eșapament cu flux în două faze au fost utilizate pe scară largă ca un nou tip de echipament de schimb de căldură în domeniul cazanelor pe biomasă. Adoptă o structură divizată, constând dintr-un capăt de absorbție a căldurii și un capăt de eliberare a căldurii, conectat printr-o conductă închisă pentru a forma un sistem de circulație. Un mediu dedicat de schimb de căldură este injectat în interior, iar mediul absoarbe căldura gazelor de eșapament la capătul de absorbție a căldurii și se evaporă în abur saturat. După ce intră în capătul de eliberare a căldurii pentru a elibera căldură, se condensează în stare lichidă, iar ciclul se repetă pentru a finaliza transferul de căldură. Avantajul său principal constă în capacitatea de a controla întotdeauna temperatura peretelui schimbătorului de căldură peste temperatura punctului de rouă a gazelor de eșapament, evitând în mod fundamental coroziunea la temperatură joasă-și problemele de blocare a detartrajului. În același timp, atinge o temperatură controlabilă și reglabilă a peretelui, care se poate adapta la condițiile de lucru ale soiurilor variabile de combustibil din biomasă și fluctuațiilor de sarcină. Durata sa de viață este mult mai lungă decât schimbătoarele de căldură tradiționale, iar eficiența de recuperare a căldurii reziduale este stabilă la peste 80%.
Aplicarea schimbătoarelor de căldură cu gaz de eșapament din cazan pe biomasă a realizat un progres triplu în conservarea energiei, protecția mediului și beneficii economice, devenind un sprijin important pentru promovarea dezvoltării de înaltă-calitate a energiei din biomasă. În ceea ce privește conservarea energiei și reducerea consumului, prin recuperarea căldurii reziduale din gazele de evacuare pentru a preîncălzi aerul de ardere al cazanului, eficiența de ardere a cazanului poate fi îmbunătățită cu aproximativ 2% -3% pentru fiecare creștere cu 100 de grade a temperaturii aerului. Sub aceeasi capacitate de evaporare, consumul de combustibil poate fi redus cu 5% -15%, iar perioada de returnare a investitiei este de obicei intre 1-2 ani. După instalarea unui schimbător de căldură pentru gaze de eșapament tip plăci din oțel inoxidabil împreună cu un cazan pe peleți de rumeguș, temperatura gazelor de eșapament a scăzut de la 320 de grade la 160 de grade, iar temperatura aerului de admisie a crescut la 180 de grade. Randamentul termic al cazanului a crescut cu aproape 6%, iar consumul de combustibil a scăzut cu aproximativ 12%, cu efecte semnificative de economisire a energiei.
În ceea ce privește protecția mediului și reducerea emisiilor, schimbătoarele de căldură pentru gaze de eșapament pot reduce temperatura de evacuare a cazanelor pe biomasă de la peste 300 de grade la aproximativ 150 de grade, ceea ce nu numai că reduce poluarea termică a gazelor de ardere la temperatură înaltă în atmosferă, dar și generarea de poluanți, cum ar fi NOx, cum ar fi emisiile mai complete de CO și CO2. NOx sunt reduse semnificativ, ajutând întreprinderile să îndeplinească standardele de emisii ultra-scăzute. În același timp, scăderea temperaturii gazelor arse poate reduce sarcina termică pe suprafața de încălzire și echipamentul de îndepărtare a prafului de la coada cazanului, poate prelungi durata de viață a cazanului și a sistemului de evacuare a gazelor arse și poate reduce costurile de întreținere a echipamentelor. În plus, concentrația de praf și componente corozive în gazul rezidual după recuperarea căldurii reziduale este redusă și mai mult, reducând poluarea mediului atmosferic și aliniindu-se la poziționarea de dezvoltare a energiei cu biomasă curată și cu-carbon redus.
Odată cu dezvoltarea continuă a industriei energetice din biomasă și politicile de mediu din ce în ce mai stricte, viteza de iterație tehnologică a schimbătoarelor de căldură pentru gazele de evacuare a cazanelor din biomasă continuă să se accelereze. În viitor, industria se va concentra pe trei direcții majore: inovarea materialelor, modernizarea inteligentă și integrarea sistemului. În ceea ce privește materialele, vor fi promovate noi materiale, cum ar fi nanoacoperirile și materialele compozite ranforsate cu grafen, pentru a reduce rezistența termică la murdărie, pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune a echipamentului și conductibilitatea termică și pentru a extinde și mai mult durata de viață a echipamentului; În ceea ce privește controlul inteligent, integrarea gemenelor digitale și a tehnologiei de întreținere predictivă AI, monitorizarea-în timp real a stării de funcționare a echipamentelor, obținerea avertismentelor de defecțiune și întreținere precisă, reducerea timpului de oprire neplanificat și reducerea costurilor de operare și întreținere; În ceea ce privește integrarea sistemului, vom promova cuplarea schimbătoarelor de căldură cu gaze de eșapament cu generarea de energie ORC, pompe de căldură cu absorbție și alte tehnologii pentru a obține recuperarea căldurii reziduale în intervalul complet de temperatură de 80-600 de grade, a maximiza eficiența utilizării căldurii reziduale și a integra cu denitrificare, desulfurare, îndepărtare a prafului și alte sisteme integrate pentru a obține mai multe sisteme de tratare a poluanților.
În calitate de „gardian al recuperării căldurii reziduale” pentru cazanele cu biomasă, schimbătoarele de căldură cu gaze reziduale nu numai că rezolvă problemele industriei de energie termică reziduală și emisiile de poluare din gazele reziduale ale cazanelor cu biomasă, dar promovează și dezvoltarea energiei din biomasă spre eficiență ridicată, curățenie și inteligență. Odată cu inovarea continuă a tehnologiei și extinderea continuă a scenariilor de aplicare, schimbătoarele de căldură cu gaz de eșapament din cazane de biomasă vor juca un rol mai important în utilizarea energiei regenerabile și în atingerea obiectivelor „dual carbon”, ajutând întreprinderile să atingă dezvoltarea coordonată a conservarii energiei, protecției mediului, reducerii emisiilor și beneficiilor economice, injectând un impuls puternic în dezvoltarea energiei curate de înaltă calitate a Chinei.
