Сегодня потребителям предлагаются различные виды рекуператоров: оребрённо-пластинчатые, роторные, камерные, тепловые трубки. Самыми эффективными приборами считаются модели типа ОПТ. Уникальная конструкция этих теплообменников позволяет им быть намного продуктивнее и рентабельнее своих собратьев.
Оребрённо-пластинчатый рекуператор – характеристики
Теплообменники моделей ОПТ – приборы, выполненные из нержавеющей тонколистовой стали. Толщина теплообменной поверхности составляет 1,5 мм. Специфическое конструктивное исполнение обеспечивает фактор равномерного распределения входящих потоков. Коэффициент эффективности рекуператоров зависит от главных преимущество оборудования. Достоинства оребрённо-пластинчатых приборов заключены в:
наличии внутренней компенсации термических расширений;
низких аэродинамических сопротивлениях, обеспечивающих высокие скорости.
Индивидуальные технические характеристики рекуператоров ОПТ подбираются исходя из требований заказчика. Могут меняться в зависимости от ряда параметров.
Основные характеристики газовоздушных теплообменников
Газовоздушные теплообменники — это устройства, предназначенные для передачи тепла между газовой и воздушной средами. Они состоят из трубчатых элементов или пластинчатых структур, через которые протекают газы и воздух. Основным принципом работы таких теплообменников является теплообмен между двумя средами без их смешивания, что позволяет эффективно переносить тепловую энергию.
Газовоздушные теплообменники имеют ряд ключевых характеристик, определяющих их производительность и эффективность. Среди них можно выделить теплопроводность материалов, из которых изготовлены теплообменники, коэффициент теплоотдачи, гидравлическое сопротивление и геометрические параметры конструкции.
Применение газовоздушных теплообменников в промышленности
Газовоздушные теплообменники широко применяются в различных областях промышленности. Они используются в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, в производстве пищевых продуктов, в химической промышленности, а также в энергетике для охлаждения газовых турбин и других установок. Благодаря своей эффективности и надежности они позволяют обеспечить оптимальные условия работы оборудования и снизить энергопотребление.
Газовоздушные теплообменники являются важным звеном в инженерных и конструкторских решениях, где необходимо эффективно передавать тепло и обеспечивать оптимальные условия работы технических систем. Их применение позволяет повысить производительность оборудования, улучшить его энергетическую эффективность и продлить срок его службы.
Газовоздушные теплообменники являются неотъемлемой частью современной инженерии и конструирования, обеспечивая эффективную передачу тепла в различных технических системах. Их применение позволяет повысить эффективность работы оборудования и обеспечить комфортные условия в зданиях и производственных помещениях.
В итоге, газовоздушные теплообменники играют важную роль в современной инженерии и конструкции, обеспечивая эффективную передачу тепла и обеспечивая оптимальные условия работы технических систем. Их применение позволяет значительно улучшить энергетическую эффективность оборудования и снизить потребление энергии, что делает их необходимыми элементами в различных областях промышленности.
Россия богата природными ресурсами: запасов нефти, газа и угля у нас достаточно. Однако существует еще один ресурс – энергоэффективность. Запасы этого ресурса в нашей стране огромны – в общей сложности Россия может сэкономить 45% своего первичного потребления энергии, что примерно равно общему объему энергопотребления Франции.
Зачем экономить энергоресурсы? Во-первых, очевидно, это прямая экономия денежных средств на закупку энергоносителей. Во-вторых, энергоэффективность – это признанное во всем мире лекарство для оздоровления экологии, и в том числе предотвращения глобального изменения климата. Чем меньше энергоресурсов используется, тем, например, меньше парниковых газов попадает в атмосферу. Поэтому политика экономии энергоресурсов выгодна и государству, и бизнесу, и каждому отдельно взятому человеку.
Энергосберегающие мероприятия позволяют значительно сократить затраты на энергоносители и тем самым положительно влиять на техническо-экономические показатели работы предприятия или производства. Это ведёт к увеличению рентабельности и улучшению конкурентоспособности выпускаемой продукции за счет снижения её себестоимости.
Энергосбережение на предприятиях может идти по следующим направлениям:
экономия энергоресурсов;
увеличение энергетической эффективности производственных процессов;
вторичное использование энергии процессов.
Мероприятия по экономии энергоресурсов, в основном, заключаются в сокращении времени «тёплых» простоев оборудования, сокращении количества и времени режимов пуска-останова и т.п.
Увеличение энергетической эффективности производственных процессов – это, в первую очередь, сокращение потерь энергии. Например, применение оборудования с наиболее высоким КПД, устранение утечек энергоносителей, а также сокращение утечек энергии, в частности, тепловой.
Предприятие «Термо-Северный поток» предлагает оборудование для, пожалуй, самого эффективного направления энергосбережения – вторичного использования тепловой энергии процессов.
Тепло газа, нагретого в процессе того или иного производства, зачастую либо используется неэффективно, либо не используется вообще, и нагретый газ выбрасывается в атмосферу. Это приводит к колоссальным энергетическим потерям в объемах предприятия, а также определяет различные проблемы экологического характера. Плюсом рекуперации является экономия энергии, и, как следствие, экономия средств на эксплуатацию системы, в которую внедряется рекуперативное оборудование. Иногда, когда имеется ограничение в возможном объеме потребляемой энергии и установить мощную обогревательную систему невозможно, использование рекуператора является хорошим решением задачи.
Основным элементом системы рекуперации тепла является оребрённо-пластинчатый теплообменник, через который проходит горячий и холодный теплоносители. В качестве горячего теплоносителя могут выступать как продукты сгорания (природный газ, дизельное топливо, мазут, кокс, уголь и т.п.), так и газы различной конфигурации и состава, используемые в технологических процессах газового, нефтяного, химического производства и т.д. Теплота отходящих газов непрерывно передаётся нагреваемому холодному теплоносителю через стенку, разделяющую среды, обеспечивая, в среднем, рекуперацию тепла от 15 до 60%. В случае установки нескольких теплообменников, общая эффективность системы может составить до 85%.
В процессе рекуперации, за счет конструкции предлагаемого оборудования, взаимодействующие теплоносители не смешиваются, поэтому молекулярный состав теплоносителей не изменяется, что позволяет исключить дополнительные затраты на оборудование по осушке и очистке газов от нежелательных примесей.
Инженерная составляющая таких систем достаточно простая и позволяет реализовать рекуперацию тепла, как на проектируемых объектах, так и на уже смонтированных и запущенных в эксплуатацию.
Возможны следующие варианты вторичного использования теплоты процессов, в зависимости от фазового состояния «горячего» теплоносителя:
Использование тепла отходящих газов:
возвращение тепла в рабочий процесс (рекуперация),
нагрев воздуха или рабочих газов для использования в технологических процессах,
подогрев приточного воздуха в системе вентиляции или теплофикационной воды (отопление),
нагрев приточного воздуха в сушилки, камеры полимеризации окрасочных линий и пр.,
нагрев воды для горячего водоснабжения (ГВС),
подогрев воды в системе водоподготовки – перед очисткой, обессоливанием и т.п.,
для генерации пара – для использования в тех. процессах предприятия, в системах отопления или генерации энергии с помощью паровых турбин,
нагрева рабочего тела газотурбинных установок ГТУ (генерация электроэнергии, компрессорные установки).
Использование тепла сбросной воды, «мятого» пара:
нагрев воздуха или рабочих газов для использования в технологических процессах,
подогрев приточного воздуха в системе вентиляции (отопление),
нагрев сыпучих материалов перед их обработкой (например, пластиковых гранул);
Использование тепла остужаемых сыпучих материалов (литейного песка, строительных материалов, гранул удобрений, пищевых материалов):
подогрев теплофикационной воды (отопление),
подогрев воды для горячего водоснабжения (ГВС),
генерация пара низкого давления – для использования в тех. процессах предприятия, в системах отопления.
При этом необходимо понимать, что применение отдельных вариантов вторичного использования теплоты зачастую ограничено, например, тепла на обогрев помещений не требуется больше, чем нужно, поэтому максимально эффективным способом является совместное применение нескольких вариантов. При этом, теплоиспользующее оборудование может применяться как последовательно, так и параллельно друг другу.
Одним из самых ярких примеров является сталелитейное производство, в частности нагревательные печи, – в связи с тем, что стальные заготовки необходимо греть до температур порядка 10001100 °С, температура отходящих газов имеет близкие температуры. Таким образом, «в трубу» вместе с нагретыми газами будут вылетать десятки, а то и сотни мегаватт энергии, а это сожжённые «впустую» десятки, сотни или даже тысячи кубометров в час газообразных энергоносителей (например, природного газа) или тонны в час жидких или твёрдых энергоносителей.
Традиционно за нагревательными печами устанавливаются рекуператоры, в которых тепло отходящих газов передаётся воздуху, идущему на горение. Таким образом, часть теплоты возвращается в печь, позволяя сжигать меньше энергоносителей. Чем выше температура нагрева воздуха на горение, тем больше теплоты возвращается и тем больше экономия топлива. Правда, с ростом температуры воздуха на горение, скорость роста стоимости системы рекуперации превышает скорость роста экономии топлива, что приводит к более долгой окупаемости её внедрения, зато, с учётом низкой стоимости эксплуатации системы рекуперации, сильно растёт суммарная экономия за срок службы. Более наглядно это представлено на графике.
Зависимость срока окупаемости рекуператора и экономии за 10 лет от температуры нагрева воздуха*
*Расчёт для следующих условий: потребляемое топливо природный газ от заводских сетей, расход воздуха на горение – 20 000 Нм3/час, расход дымовых газов – 22 000 Нм3/час 4, стоимость природного газа 4,6 руб. без НДС за 1 Нм3, работа оборудования 24/7.
В случае если в технологическом процессе используется не природный газ от заводских сетей, а иной вид топлива, срок окупаемости проекта будет значительно короче, а экономия значительно выше.
При этом количество воздуха, идущего на горение, ограничено необходимостью, температура нагрева воздуха ограничена экономической целесообразностью и допустимыми температурами применения используемой в составе печи арматуры, в т.ч. горелок. Температура отходящих газов печи после рекуператора может быть также очень высокой – 400800 °С. Здесь зачастую может быть целесообразным внедрение каскадной системы утилизации тепла – после рекуператора можно установить, например, водяной или паровой котёлутилизатор. Температуру отходящих газов при этом можно опустить до 120200 °С.
Максимально эффективного использования топлива можно достичь при использовании конденсационного ТО в составе установок, сжигающих природный газ. Дело в том, что природный газ в основном состоит из метана и в продуктах его сгорания содержится большое количество водяного пара (1619%):
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
Фазовые переходы – очень энергоёмкие процессы: для полного испарения воды, нагретой до 100 °С (температуры кипения при нормальных условиях), требуется примерно в 5 раз больше энергии, чем для нагрева этого количества воды с 0 до 100 °С. Наоборот, конденсируясь из пара в жидкость, вода отдаёт такое же количество энергии.
При использовании каскадной системы утилизации тепла можно достичь значения топливной эффективности (коэффициента использования топлива, топливного КПД) 9092%.
Ниже приведены примеры использования рекуператоров производства ООО «ТермоСеверный поток».
1. Побужский ферроникелевый комбинат
Рекуператоры ОПТ установлены на трубчатых вращающихся печах для плавки никелевой руды (Украина). Характеристики печей:
печь непрерывного действия,
температура дымовых газов 326 С,
температура нагретого воздуха 280 С,
расход дымовых газов 95 000 Нм3/ч,
расход воздуха на горение 42 000 Нм3/ч,
запыленность до 150 гр/Нм3,
топливо – природный газ.
Эффект применения:
достигнуты технические параметры, соответствующие ТЗ,
достигнута экономия потребления топлива (природного газа) 736 м3/ч на каждой из печей.
2. Северсталь
Рекуператор ОПТ установлен на замену существующего, малоэффективного трубчатого петлевого рекуператора с условием сохранения обвязки (подводящих магистралей). Характеристики печи:
металлопрокатный стан,
печь непрерывного действия,
температура дымовых газов 900 С,
температура нагретого воздуха 412 С (температура нагретого воздуха после заменяемого рекуператора 150С),
расход дымовых газов 19 100 Нм3/ч,
расход воздуха на горение 17 500 Нм3/ч,
топливо – природный газ.
Эффект применения:
достигнуты технические параметры, соответствующие ТЗ,
достигнуто сохранение существующей системы воздухо и газоходов,
достигнута экономия потребления топлива (природного газа) 185 м3/ч.
3. Режникель
Рекуператор ОПТ установлен на шахтной печи плавки никелевой руды. Характеристики печи:
печь периодического действия,
температура дымовых газов 900 С (проектная), 500 С (фактическая),
температура нагретого воздуха 300 С,
расход дымовых газов 145 000 Нм3/ч,
расход воздуха на горение 65 000 Нм3/ч,
запыленность до 150 гр/Нм3,
топливо – кокс.
Эффект применения:
при температуре дымовых газов 500 С достигнута экономия кокса на 1 тонну рудноподсушенного сырья относительно удельных расходов кокса за предыдущий период – 17%,
при температуре дымовых газов 900 С (проектная величина) данные по эффективности на сегодняшний день не доступны ввиду не достижения печными агрегатами проектной температуры.
Пластинчатый рекуператор – это теплообменное оборудование, позволяющее использовать вторичное тепло с целью повышения эффективности различных технологических процессов, чаще всего это нагрев воздуха за счет отработанных газов и его использование в производственных процессах в химической и нефтехимической промышленности. В качестве теплообменного элемента в таких рекуператорах используются тонкие металлические пластины, герметично разделяющие каналы для прохождения сред.
Принцип работы пластинчатого рекуператора
Базовым элементом многих современных рекуператоров стал новый металлический полуфабрикат с листовой оребренной панелью – тонкостенным плоским листом с вертикальными рёбрами, приваренными на его поверхность. Ширина панели достигает 1000 мм, длина доходит до 6000 мм. Толщина элементов не превышает 1-3 мм. Рёбра высотой 10-30 мм привариваются с шагом 10-80 мм и более. Свариваемые элементы в указанных пределах могут иметь любое соотношение толщин.
Для интенсификации конвективного теплообмена внешнюю кромку ребра можно делать гофрированной.
Теплообмен в пластинчатом рекуператоре осуществляется следующим образом:
Нагревающая среда при прохождении по каналам передает свое тепло стальным пластинам;
Нагреваемая среда, проходящая по соседним каналам, получает тепло от пластин;
Процесс теплопередачи идет непрерывно, что обеспечивает стабильность и высокую эффективность работы теплообменного оборудования.
Производительность рекуператора зависит от площади теплопередающих поверхностей и коэффициента теплопередачи металла.
Типы рекуператоров
Пластинчатые рекуператоры делятся на типы по способу подключения и направлениям прохождения сред, они бывают прямоточными, противоточными и перекрестноточными.
В прямоточных рекуператорах среды движутся в одном направлении, в противоточных – навстречу друг другу, конструкция таких рекуператоров практически не имеет отличий. В перекрестноточных рекуператорах нагревающая и нагреваемая среда движутся в перпендикулярных направлениях (крестообразно), такой способ теплообмена наиболее эффективен и обеспечивает самую высокую производительность.
Модульные рекуператоры ОПТ
В промышленных рекуператорах ОПТ в качестве разделителя и теплопередающего элемента используются оребренные стальные панели. Из панелей собираются модули, в которых пространство между панелями является герметичными каналами для прохождения сред. Каналы для нагревающей и нагреваемой среды расположены поочередно, сечение каналов может изменяться. Путем увеличения или уменьшения количества пластин обеспечивается требуемая площадь теплообменных поверхностей.
В перекрестноточных рекуператорах ОПТ панели соединяются таким образом, чтобы ребра в чередующихся каналах находились поперек по отношению к ребрам панели в предыдущем канале.
Одним из выпускаемых ООО «Термо Северный Поток» типом теплообменных аппаратов, являются аппараты трубчатого типа, в которых в качестве основного элемента теплообменного модуля применяются трубные пучки, с расположением трубок в шахматном или коридорном порядке, с кожухом или без кожуха, предназначенные для установки в борова методических, нагревательных и термических печей, погружные теплообменники, для размещения в емкости с теплоносителем, а так же аппараты оросительного типа, для применения в качестве охладителя жидкостей, методом орошения пучка труб.
Одним из ключевых преимуществ изготовленных на нашем производстве трубчатых теплообменников, является применение интенсификаторов различных видов, которые позволяют уменьшить габариты рекуператора трубчатого типа и повысить при этом эффективность процесса теплообмена.
Трубчатые теплообменники — простые и надежные устройства, понятные при конструировании, простые в обслуживании и ремонтнопригодные в «полевых» условиях. Изготовленное нами оборудование может применяться для любых, в том числе, не стандартных задач, с учет возможностей нашего производства для изготовления теплообменников из продольно и поперечно оребренных труб.
Мы умеем и готовы производить любое теплообменное оборудование трубчатого типа, как по чертежам заказчика, так и собственной разработки. При этом, каждая полученная заявка рассчитывается исходя из оптимальной конструкции и эффективности эксплуатационных характеристик в конкретных условиях и режимах работы заказчика.
Рекуператор изготовлен для производителя минеральной ваты взамен вышедшего из строя иностранного рекуператора. В проекте применялись специальный стали для повышения срока службы рекуператора.
Теплообменные аппараты с U-образной трубой — оборудование, предназначенное для передачи тепла между двумя средами через трубы, погруженные в теплоноситель. Конфигурация этих труб напоминает букву U, что обеспечивает ряд преимуществ:
увеличение поверхности теплообмена аппарата;
повышение эффективности теплопередачи за счет создания турбулентного потока среды;
устойчивость к вибрации;
простая конструкция — легче обслуживать, выше надежность.
U-образные пучки выступают компенсаторами и защищают кожухотрубный теплообменник от температурных напряжений.
Принцип работы
Один из теплоносителей подается в распределительную камеру, откуда направляется в трубный пучок. Этот теплоноситель циркулирует внутри труб. Второй теплоноситель, имеющий другую температуру, поступает в межтрубное пространство. Между двумя потоками происходит процесс теплопередачи через стенки труб, при этом агрегатное состояние сред остается неизменным.
Количество трубных ходов в U-образных теплообменниках всегда четное, что обусловлено конструктивными особенностями. Поток теплоносителя может быть одноходовым или двухходовым, в зависимости от требований к процессу теплообмена. После завершения цикла теплообмена оба теплоносителя выводятся через соответствующие патрубки в конструкции аппарата.
Устройство теплообменника
Корпус. Выполняет функцию защитной оболочки, в которой циркулирует теплоноситель. Обеспечивает герметичность аппарата и определяет размер теплообменника.
Перегородки. Внутри корпуса размещены перегородки, которые разделяют его на горячую и холодную зоны. Это способствует равномерному распределению потоков и повышает эффективность теплообмена.
U-образные трубки. Выбор материалов для их изготовления обусловлен типом среды и рабочими параметрами. Особая форма позволяет компенсировать термические деформации, возникающие при изменении температуры теплоносителей.
Трубные доски — используются для крепления трубок и формирования пучков.
Соединительные патрубки — используются для подключения теплообменника к внешним системам подачи и отвода теплоносителей.
Теплообменные аппараты с U-образной трубой используются в нефтехимической, энергетической, пищевой и других отраслях промышленности для нагрева/охлаждения жидкостей и химических растворов; конденсации пара; регенерации тепла.
Чтобы получить профессиональную консультацию звоните нам или оставляйте заявку на сайте.
Газовоздушные теплообменники трубчатого типа являются эффективным решением для утилизации тепла от горячих газов и передачи его воздуху. Принцип действия основан на теплообмене между двумя средами, разделенными стенкой труб.
Принцип работы системы утилизации тепла:
Горячие газы, например, отработанные газы из печей или газовых турбин, проходят по трубам теплообменника.
Холодный воздух, который требуется нагреть, проходит по межтрубному пространству.
Тепло передается от горячих газов к воздуху через стенку труб.
Нагретый воздух может использоваться для различных целей, таких как отопление, сушка, технологические процессы.
Примеры применения:
Отопление промышленных и жилых зданий: Использование тепла отработанных газов для отопления помещений позволяет значительно снизить затраты на энергию.
Сушка материалов: Нагретый воздух от теплообменника используется для сушки древесины, зерна, текстиля и других материалов.
Технологические процессы: Теплообменники применяются в различных технологических процессах, где требуется нагрев воздуха, например, в производстве стекла, металлов, керамики.
Эффект от применения газовоздушных теплообменников:
Экономия энергии: Снижение затрат на топливо и электроэнергию благодаря утилизации тепла.
Экологическая безопасность: Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Повышение эффективности производственных процессов: Повышение производительности и качества продукции.
Увеличение срока службы оборудования: Снижение нагрузок на основное оборудование за счет использования утилизированного тепла.
Высокая эффективность теплопередачи при большой площади теплообмена, которая повышает теплопередачу.
Надежность и долговечность: Прочная конструкция из качественных материалов гарантирует долговечность и надежность.
Простой монтаж и обслуживание: Простота конструкции позволяет легко монтировать и обслуживать теплообменник.
Газовоздушные теплообменники трубчатого типа — это эффективный и надежный способ утилизации тепла, который позволяет снизить затраты на энергию, повысить экологическую безопасность и улучшить эффективность технологических процессов.
Подогреватель имеет три ступени подогрева: подогрева загрязнённых газов производства в оксидайзер, для подогрева технологического воздуха, для подогрева воздуха на горение оксидайзера.
Воздухонагреватель – теплообменное устройство, предназначенное для нагрева воздушных масс. Аппарат используется для увеличения эффективности технологических процессов. Повышение температурных режимов поступающего в устройство воздушного потока происходит за счёт теплообмена.
Сегодня на производствах используются различные типы нагревателей воздуха. Они различаются, используемой газообразной средой. В качестве материала для рабочих процессов может выступать:
дым;
пар;
отработанные газы.
Классификация воздухонагревателей по конструкции поверхности теплообмена
Виды нагревателей воздуха различаются конструктивными особенностями поверхности теплообмена. По своей конструкции приборы могут быть:
трубчато-ребристыми спирально-накатными;
трубчато-ребристыми спирально-навивными;
пластинчато-трубчатыми и т.д.
Самыми эффективными и производительными среди воздухонагревателей считаются устройства с оребрёнными панелями. ОПТ нового поколения сегодня используются в горнодобывающей промышленности, строительстве и производстве. Купить аппараты этого вида можно в ООО «Термо Северный Поток».
Устройство представлено с мини-рекуператором для обеспечения подогрева воздуха, который поступает в камеру горения горелки. Температура не должна превышать значение 600°С. Отвод продуктов сгорания достигает 1000°С.
Промышленное оборудование на производственном предприятии выполняет предусмотренные по инструкции технологические процессы для выделения нужного количества энергии. Выброс тепла в атмосферу не контролируется и ухудшает экологическую обстановку, нерационально использует ресурсы.
Получаемое тепло эффективно обогревает просторное производственное помещение. Оборудование типа газ-воздух или газ-газ работает в любых условиях. Рынок предлагает много аппаратов, соответствующих требованиям. Установка предусмотрена не для всех вариаций.
Эксплуатационные услуги требуют особого внимания. Эффективность зависит от характеристик и параметров. Клиентам разрабатывают теплообменники ОПТ под заказ. Требования и пожелания заказчика учитываются. Расчеты выполняет онлайн-калькулятор для получения точных данных.
Зависимость срока окупаемости рекуператора и экономии за 10 лет от температуры нагрева воздуха*
