Technologia EWHR odzysku ciepła i redukcji emisji w kotłach

• Autorzy: Ostrowski Piotr , Pronobis Marek , Szelejewski Filip

Warianty tytułu

EN

EWHR technology for heat recovery and reduction of emissions in boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysoka temperatura i zawilżenie spalin generują powstanie znacznych strat w kotle. Zachęca to do poszukiwania sposobów zmniejszenia tych strat i osiągnięcia poprawy sprawności kotła. Najbardziej skuteczną metodą zwiększenia wydajności kotła jest odzyskanie utajonego ciepła spalin. W takim przypadku zmodernizowany kocioł staje się kotłem kondensacyjnym. W prezentowanej pracy zaproponowano technologię EWHR (Ecological Waste Heat Recovery) odzysku ciepła połączonego z jednoczesną redukcją emisji składników spalin. W pierwszej części przedstawiono instalację EWHR zainstalowaną na obejściu kanału spalinowego za trzema opalanymi węglem, parowymi kotłami płomienicowo-płomieniówkowymi o wydajności 3 Mg/h każdy. Druga część opisuje modernizację dotyczącą dwóch kotłów gazowych VKK Standardkessel GmbH opalanych gazem ziemnym, o wydajności pary 30 Mg/h. Dla obu instalacji podano wskaźniki charakteryzujące wydajność energetyczną (w tym poprawę sprawności instalacji), redukcję emisji i ocenę finansową zmodernizowanych instalacji. Uzyskane wyniki potwierdzają, że technologia EWHR znacznie zwiększa efektywność energetyczną systemu i zmniejsza emisję pyłu oraz szkodliwych gazów, w tym SO2 i CO2. Ocenę efektywności energetycznej instalacji EWHR zintegrowanej z kotłem przeprowadzono w oparciu o zalecenia rekomendowane w [1]. Artykuł przywołuje również arkusze kalkulacyjne do wstępnej samooceny redukcji kosztów eksploatacji i opłat emisyjnych kotłów zmodernizowanych zgodnie z opisaną technologią EWHR.

EN

High temperature and moisture of the exhaust gas cause significant losses in boiler operation. This encourages the search for ways to increase the efficiency by reducing these losses. The most effective method to increase boiler efficiency is to recover latent flue gas heat. In this case, the modernized boiler becomes a condensing boiler. The paper presents the EWHR (Ecological Waste Heat Recovery) technology. The first part presents an industrial application of EWHR installed on the bypass of the flue gas duct behind three coal-fired flame-tube steam boilers with a capacity of 3 Mg/h each. The second part describes modernization concerned two natural gas-fired flame-tube steam boilers with a capacity of 30 Mg/h steam. Indicators characterizing energy performance (including improvement of installation efficiency), reduction of emissions and financial assessment of the modernized installations are given. The obtained results prove that EWHR technology significantly increases the energy efficiency of the system and reduces the emissions of dust and harmful gases, including SO 2 and CO 2 . The parameters characterizing the energy performance were calculated on the basis of the relevant indicator for assessing the improvement of energy efficiency. The paper also presents spreadsheets for the initial self-assessment of the reduction of costs incurred for the operation and emission fees of boilers modernized according to the described technology.

Słowa kluczowe

PL

odzysk ciepła; WEHR

EN

heat recovery; EWHR

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 6
• Strony: 28--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ostrowski Piotr

• Politechnika Śląska ul. Konarskiego 20, 44-100 Gliwice

autor

Pronobis Marek

• Politechnika Śląska ul. Konarskiego 20, 44-100 Gliwice

autor

Szelejewski Filip

• N-ERGIA Sp. z o.o. Konarskiego 19C, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Ostrowski P, Szelejewski F, Zymelka P. Assessment of improvement in the energy and exergy efficiency of the gas heat plant after the exhaust gas cooled down below the dew point and the use of recovered heat. Energy, Volume 190, 1 January 2020, 116179
• [2] Szargut J, Sama D. Practical rules of the reduction of exergy losses caused by the thermodynamic imperfection of thermal processes. The 2nd International Thermal Energy Congress, Agadir, 1995.
• [3] Terhan M, Comakli K. Design and economic analysis of a flue gas condenser to recover latent heat from exhaust flue gas. Appl. Therm. Eng. 2016;100:1007–1015.
• [4] Suntivarakorn R, Treedet W. Improvement of boiler's efficiency using heat recovery and automatic combustion control system. Energy Procedia 2016;100:193–7.
• [5] Sheng S, Xianting L, Wei C, Baolong W, Wenxing S. A total heat recovery system between the flue gas and oxidizing air of a gas-fired boiler using a non-contact total heat exchanger. (Elsevier) Applied Energy. 2017;613-623
• [6] Wei C, Wenxing S, Baolong W, Sheng S, Xianting L. A Deep Heat Recovery Device between Flue Gas and Supply Air of Gas-fired Boiler by Using Non-contact Total Heat Exchanger. Energy Procedia. 2017;4976-4982
• [7] Pronobis M. Environmentally - oriented modernization of power boilers. Elsevier 2020.
• [8] Pronobis M, Ostrowski P, Gramatyka F, Kalisz S, Wejkowski R, Wojnar W. Instalacje odzysku i zagospodarowania ciepła niskotemperaturowych spalin kotłowych. International Conference on Boiler Technology ICBT 2015. Poland, Szczyrk, 26 - 28.10.2015.
• [9] Prawo energetyczne DU RP z 06.02.2017 poz. 220 (jednolity tekst ustawy) Energy Law DU RP of 06.02.2017 item 220 (uniform text of the Act)
• [10] Ustawa o efektywności energetycznej DU RP z 11.06.2016 poz. 832 Act on energy efficiency DU RP of 11.06.2016 item 832
• [11] PN-EN 16247- 3:2014 Energy audits – Part 3: Processes.
• [12] Rozporządzenie MŚ. z 06.04.2018 DU poz. 680 w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów. Regulation of the Ministry of Environment from 06/04/2018 DU item 680 on emission standards...
• [13] Patent PL 217784 Sposób oraz instalacja odzysku ciepła i mokrego oczyszczania niskotemperaturowych spalin odprowadzanych do otoczenia zwłaszcza z komór spalania.Method and installation for heat recovery and wet purification of low-temperature flue gas discharged to environment partic. from the combustion chambers.
• [14] Patent PL 216645 Sposób i instalacja zgazowania biomasy przed procesem współspalania, zwłaszcza w kotłach energetycznych. Method and installation for using the heat recovered in installations for cooling low-temperature flue gas discharged to the environment particularly from the combustion chambers.
• [15] Patent PL229912 Sposób intensyfikacji wykorzystania ciepła odzyskanego w układach schładzania niskotemperaturowych spalin odprowadzanych do otoczenia. Method to intensify the use of heat recovered in the cooling systems of low-temperature combustion gases carried away to the environment, preferably from the combustion chambers of the heating water boilers.
• [16] Patent PL231478 Sposób i instalacja przejęcia ciepła odzyskanego ze spalin w obiegach chłodzenia wodnego zwłaszcza w kotłach parowych. Method and the installation to take over heat recovered from waste gases in water cooling, preferably in the steam boilers.
• [17] Patent PL223565 Sposób i instalacja do zwiększenia odzyskiwanej mocy cieplnej w układach schładzania spalin odprowadzanych do otoczenia zwłaszcza z komór spalania kotłów i urządzeń przemysłowych. Method and the installation for increasing of heat power recovery in the cooling systems of combustion gases, carried away to the environment, preferably from the combustion chambers of boilers and industrial devices.
• [18] Patent appl.P.419635 Sposób zobojętniania odcieku z instalacji do odzysku ciepła i mokrego oczyszczania niskotemperaturowych spalin zwłaszcza w wodnorurowych kotłach energetycznych. Method for neutralization of the installation leachate for recovery of heat and for scrubbing of low-temperature combustion gases, preferably in the water-tube power boilers.
• [19] Patent PL234424 Instalacja odzysku ciepła i mokrego oczyszczania niskotemperaturowych spalin zwłaszcza w wodnorurowych kotłach energetycznych. System for heat recovery and wet scrubbing of low-temperature combustion gases, preferably in the water-tube power boilers.
• [20] Patent PL234425 Trójfazowy wymiennik kondensacyjny do odzysku ciepła i mokrego oczyszczania niskotemperaturowych spalin zwłaszcza w kotłach energetycznych. Three-phase condenser exchanger for heat recovery and wet scrubbing of low-temperature combustion gases, preferably in power boilers.
• [21] [21] PN-EN 12953-11:2006 Shell boilers -Part 11: Acceptance tests.
• [22] [22] PN-EN 12952-15:2003 Water-tube boilers and auxiliary installations -Part 15: Acceptance tests.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).