Рекуперативные и регенеративные горелки
Потери энергии являются серьезной проблемой при эксплуатации промышленных печей. При использовании традиционных технологий около 70% получаемой тепловой энергии теряется с отходящими газами (при рабочей температуре процесса около 1300°C). Поэтому меры по энергосбережению в данной области имеют большое значение, в особенности в случае высокотемпературных процессов (температура 400-1600°C).
Общая характеристика
Рекуперативные и регенеративные горелки были разработаны с целью непосредственного использования тепла дымовых газов для подогрева воздуха горения. Рекуператор представляет собой теплообменник, обеспечивающий подогрев поступающего воздуха горения за счет тепловой энергии отходящих газов. Рекуператор может обеспечить экономию около 30% энергии по сравнению с системой, использующей холодный воздух горения. Однако рекуператор, как правило, неспособен обеспечить подогрев воздуха до температуры, превышающей 550-600°C. Рекуперативные горелки могут использоваться при высокой рабочей температуре технологического процесса (700-1100°C).
Регенеративные горелки устанавливаются парами и работают по принципу краткосрочной аккумуляции энергии дымовых газов в керамических регенераторах тепла (см. рис.). Такие горелки позволяют утилизировать 85-90% тепла отходящих газов печи, обеспечивая подогрев поступающего воздуха горения до очень высоких температур, которые могут достигать величины всего на 100-150°C меньше, чем рабочая температура печи. Горелки подобного типа могут использоваться в диапазоне рабочих температур 800-1500°C. При этом потребление топлива может быть снижено на величину до 60%.
Рис. Принцип работы регенеративных горелок
Рекуперативные и регенеративные горелки (технология HiTAC) используются в современных технологиях «беспламенного сжигания», характеризующихся значительно увеличенной зоной горения с относительно однородными температурными характеристиками (в отличие от резкого пика температуры, характерного для традиционного пламени). На рис. показаны области на графике «температура воздуха горения – концентрация кислорода», соответствующие различным режимам сгорания.
Рис. Различные режимы сжигания
Экологические преимущества
Энергосбережение.
Воздействие на различные компоненты окружающей среды
Важным ограничением для современных технологий рекуперативных/регенеративных горелок является противоречие между требованиями энергоэффективности и сокращения выбросов. Объемы образования NOx при использовании топлив, не содержащих азота, зависят, главным образом, от температуры сжигания, концентрации кислорода, а также времени пребывания газов в зоне горения. При сжигании в традиционном пламени результатом подогрева воздуха до значительных температур является высокая пиковая температура пламени, которая, в сочетании со значительным временем пребывания, приводит к существенному увеличению интенсивности образования NOx.
Производственная информация
В промышленных печах использование высокоэффективных регенеративных горелок может обеспечить температуру воздуха горения, достигающую 800–1350ºC. Современные горелки подобного типа с высокой частотой переключения позволяют добиться утилизации 90% отходящего тепла и, как следствие, значительного энергосбережения.
Применимость
Широко применяется.
Экономические аспекты
Недостатком горелок подобного типа являются значительные капитальные затраты на их внедрение. В большинстве случаев одна лишь экономия энергоресурсов неспособна окупить эти затраты. Поэтому при анализе ожидаемого экономического эффекта следует учитывать такие факторы, как возможное повышение производительности печи и снижение образования оксидов азота.
Мотивы внедрения
Важными факторами являются повышение производительности печей и сокращение выбросов оксидов азота.
Источник: Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности
Строительная Корпорация Гефест
Гефест Девелопмент
Торговый дом Гефест
Инвестиционная компания Гефест
Управляющая компания Гефест (ЖКХ)