Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych

Kazimierz Wójs

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-18946-4

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2015

Liczba stron:

655

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

. Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych. Red. Wójs, Kazimierz . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015, 655 s. ISBN 978-83-01-18946-4

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A2 Wójs, K.

T1 Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2015

SN 978-83-01-18946-4

Bibliografia BibTex:

@Book{ 148270, author = "", editor = "Wójs, Kazimierz", title = "Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2015", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-18946-4" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU -

ED - Wójs, Kazimierz

TI - Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2015

SN - 978-83-01-18946-4

ER -

Netografia (standard APA):

. Red. Wójs, Kazimierz. Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015 [dostęp: 23 06 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/odzysk-i-zagospodarowanie-niskotemperaturowego-ciepla-odpadowego-ze-kazimierz-wojs-148270.

technika, Elektrotechnika, energetyka, sprawność bloków energetycznych, odzysk ciepła, odsiarczanie spalin

Książka jest podsumowaniem pracy zespołów badawczych biorących udział w Programie Strategicznym Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Badania procesu odzysku (z wykorzystaniem procesu kondensacji pary wodnej ze spalin) i zagospodarowania ...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-18946-4

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2015

Liczba stron:

655

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Przedmowa16
Spis oznaczeń19
1. Odzysk niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych prof. dr hab. inż. Kazimierz Wójs, dr inż. Piotr Szulc, dr inż. Tomasz Tietze22
1.1. Ewolucja węglowych bloków energetycznych22
1.1.1. Rozwój siłowni parowych na przestrzeni lat22
1.1.2. Wzrost sprawności bloków węglowych oraz rozwój technologii wpływających na ten wzrost24
1.1.2.1. Ewolucja kotłów parowych25
1.1.2.2. Wzrost parametrów pary kotłowej26
1.1.2.3. Bloki na parametry nadkrytyczne27
1.1.2.4. Układy kombinowane gazowo-parowe27
1.1.3. Ewolucja technik zmniejszających emisje zanieczyszczeń28
1.1.2.5. Suszenie węgla28
1.1.3.1. Odpylanie28
1.1.3.2. Odsiarczanie spalin28
1.1.3.3. Odazotowanie spalin28
1.2. Układy alokacji i odzysku ciepła ze spalin w elektrowniach29
1.2.1. Alokacja ciepła odpadowego29
1.1.3.4. Usuwanie CO₂ ze spalin29
1.2.2. Odzysk i wykorzystanie ciepła odpadowego33
1.2.3. Układy do jednoczesnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin37
1.3. Wpływ ochładzania spalin poniżej temperatury punktu rosy na pracę instalacji odsiarczania spalin39
1.3.1. Zastosowanie kondensacyjnego wymiennika ciepła do zwiększenia skuteczności usuwania SO₂ ze spalin39
1.3.1.1. Wydłużenie czasu kontaktu spalin z zawiesiną sorpcyjną w absorberze SO₂39
1.3.1.2. Wpływ obniżonego stężenia SO₂ w spalinach przed absorberem IOS na wzrost skuteczności usuwania SO₂40
1.3.2. Usuwanie NOx w wymienniku ciepła przed instalacją odsiarczania spalin41
1.3.1.3. Siarkowy punkt rosy41
1.3.3. Wykorzystanie wymiennika ciepła jako zabezpieczenie absorbera IOS przed awarią (tzw. black-out)42
1.4. Proces kondensacji pary wodnej w obecności gazu inertnego43
1.4.1. Izobaryczne ochładzanie gazu wilgotnego43
1.4.2. Bilans cieplny w procesie ochładzania spalin z uwzględnieniem kondensacji pary wodnej45
1.5. Porównanie możliwości odzysku ciepła odpadowego ze spalin z węgla brunatnego i kamiennego47
1.6. Modelowanie matematyczne kondensacyjnych wymienników ciepła do odzysku ciepła odpadowego ze spalin55
1.6.1. Bilansowy model matematyczny wymiennika ciepła55
1.6.2. Różniczkowy jednowymiarowy model kondensacyjnego wymiennika ciepła59
1.6.3. Model matematyczny VDI64
1.7. Fizyka zjawiska zanieczyszczania powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła67
1.7.1. Opis zjawiska zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła67
1.7.2. Model matematyczny procesu zanieczyszczenia powierzchni69
1.8. Badania laboratoryjne odzysku ciepła odpadowego ze spalin wylotowych75
1.8.1. Stanowisko badawcze75
1.8.1.1. Kondensacyjny wymiennik ciepła77
1.8.1.2. Układ wodnego chłodzenia kondensacyjnego wymiennika ciepła85
1.8.1.3. Komora spalania z układem nawilżania87
1.8.1.4. Strumienica mieszająca90
1.8.1.5. Odprowadzenie spalin91
1.8.1.6. Układ dozowania popiołu do spalin93
1.8.1.7. System zbierania danych pomiarowych95
1.8.2. Wyniki badań eksperymentalnych96
1.8.2.1. Eksperymentalna weryfikacja współczynników zawilżenia spalin96
1.8.2.2. Wpływ temperatury spalin na wlocie na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła98
1.8.2.3. Wpływ strumienia objętości spalin na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła101
1.8.2.4. Wpływ strumienia objętości wody chłodzącej na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła103
1.8.2.5. Wpływ współczynnika zawilżenia spalin na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła106
1.8.2.6. Wpływ zapylenia spalin na punkt pracy wymiennika ciepła109
1.9. Badania niskotemperaturowego odzysku ciepła odpadowego ze spalin na instalacji pilotowej111
1.9.1. Instalacja pilotowa111
1.9.1.1. Kondensacyjny wymiennik ciepła112
1.9.1.2. Układ zasilania spalinami kondensacyjnego wymiennika ciepła114
1.9.1.3. Układ wodnego chłodzenia kondensacyjnego wymiennika ciepła115
1.9.1.4. Zastosowane przyrządy pomiarowe116
1.9.2. Wyniki badań na instalacji pilotowej118
1.9.1.5. Układ zbierania i wizualizacji pomiarów oraz sterowania instalacją pilotową118
1.9.2.1. Badania testowe wybranych wielkości118
1.9.2.2. Badanie zmian wielkości cieplnych i przepływowych kondensacyjnego wymiennika ciepła121
1.9.2.3. Wpływ zmian strumienia objętości spalin na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła122
1.9.2.4. Wpływ zmian strumienia objętości wody chłodzącej na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła124
1.9.2.5. Badanie wpływu zanieczyszczenia wymiennika ciepła na jego punkt pracy126
1.10. Podsumowanie127
Literatura do rozdziału 1129
2. Wykorzystanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego w bloku energetycznym prof. dr hab. inż. Janusz Lewandowski, dr hab. inż. Wojciech Bujalski133
2.1. Wykorzystanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego w bloku energetycznym133
2.1.1. Wprowadzenie133
2.1.2. Wariantowa analiza możliwości wykorzystania ciepła niskotemperaturowego w bloku kondensacyjnym i ciepłowniczym134
2.1.2.1. Blok referencyjny 900 MW134
2.1.2.2. Blok ciepłowniczy BC-100138
2.2. Modele matematyczne dla analizy skutków termodynamicznych wykorzystania ciepła142
2.2.1. Model bloku referencyjnego 900 MW142
2.2.1.1. Założenia do budowy modelu bloku referencyjnego 900 MW143
2.2.2. Model bloku ciepłowniczego klasy BC-100144
2.2.1.2. Budowa modelu bloku referencyjnego 900 MW144
2.2.2.1. Założenia do budowy modelu bloku BC-100144
2.2.2.2. Budowa modelu bloku BC-100145
2.2.2.3. Porównanie wyników147
2.3. Wymienniki do odzysku ciepła niskotemperaturowego150
2.3.1. Parametry wymienników pracujących w układzie bloku klasy 100 MW150
2.3.2. Parametry wymiennika pracującego w układzie bloku klasy 900 MW152
2.3.3. Projekty koncepcyjne wymienników152
2.3.3.1. Projekty koncepcyjne wymienników dla bloków klasy 100 MW153
2.3.3.2. Projekty koncepcyjne wymienników dla bloków klasy 900 MW165
2.3.4. Koszty dostawy wymienników170
2.4. Charakterystyki bloku z odzyskiem ciepła171
2.4.1. Blok ciepłowniczy klasy BC-100171
2.4.1.1. Założenia do obliczeń171
2.4.1.2. Model obciążenia ciepłowniczego174
2.4.1.3. Porównanie osiągów bloków koncepcyjnych176
2.4.1.4. Wnioski185
2.4.2. Blok referencyjny 900 MW186
2.4.2.1. Założenia do analiz186
2.4.2.2. Wyniki obliczeń obciążeń częściowych bloku referencyjnego klasy 900 MW wykorzystującego ciepło niskotemperaturowe187
2.5. Ocena ekonomiczna proponowanych rozwiązań190
2.5.1. Założenia dotyczące analizy ekonomicznej190
2.5.1.1. Podstawowe założenia do analizy rentowności rozważanych przypadków190
2.5.1.2. Opis podstawowych założeń dotyczących cen i kosztów194
2.5.1.3. Metodyka określania wolnych przepływów pieniężnych195
2.5.2. Ceny i koszty197
2.5.2.1. Zestawienie cen i stawek bez uwzględnienia kosztów uprawnień do emisji CO₂197
2.5.2.2. Zestawienie cen i stawek z uwzględnieniem kosztów zakupu uprawnień do emisji CO₂200
2.5.3. Wyniki obliczeń ekonomicznych203
2.5.3.1. Blok ciepłowniczy203
2.5.3.2. Blok referencyjny207
2.5.4. Wnioski i podsumowanie209
Literatura do rozdziału 2211
3. Technologia kogeneracyjna w obiegu z czynnikiem organicznym wykorzystania ciepła odpadowego bloku prof. dr hab. inż. Dariusz Mikielewicz, dr inż. Jan Wajs, dr Marcin Lackowski, dr. hab. inż., prof. IMP Dariusz Butrymowicz, dr Jarosław Karwacki, dr inż. Kamil Śmierciew, mgr inż. Paweł Ziółkowski212
3.1. Wprowadzenie – technologie kogeneracyjne wykorzystania ciepła odpadowego212
3.1.1. Klasyfikacja układów kogeneracyjnych216
3.1.2. Przykłady typowych układów kogeneracyjnych217
3.1.1.1. Układy wysokotemperaturowe217
3.1.1.2. Układy niskotemperaturowe217
3.1.2.1. Układy kogeneracyjne z turbiną parową217
3.1.2.2. Układy kogeneracyjne z turbiną gazową218
3.1.2.3. Układy kogeneracyjne z silnikami spalinowymi219
3.1.3. Rozwój obiegów binarnych w Polsce220
3.1.4. Aspekt naukowo-badawczy podjęty przez autorów222
3.2. Wybór typu obiegu termodynamicznego224
3.2.1. Wyznaczanie głównych parametrów obiegu ORC230
3.2.1.2. Faza skraplania230
3.2.2.1. Faza ekspansji w turbinie230
3.2.2. Wpływ parametrów czynnika roboczego na sprawność obiegu CR231
3.2.1.3. Faza pompowania231
3.2.1.4. Faza podgrzewu i odparowania (przegrzania pary)231
3.2.2.1. Wpływ ciśnienia pary na wlocie do turbiny231
3.2.2.2. Wpływ temperatury pary na wlocie do turbiny232
3.2.2.3. Wpływ ciśnienia skraplania pary232
3.2.2.4. Możliwości poprawy sprawności obiegu parowego233
3.2.2.5. Międzystopniowe przegrzanie pary234
3.2.2.6. Regeneracyjny podgrzew wody zasilającej234
3.2.2.7. Obiegi na parametry nadkrytyczne235
3.3. Czynniki robocze do wykorzystania w obiegach ORC236
3.3.1. Wybór czynnika ze względu na własności termofizyczne240
3.3.2. Kryterium termodynamiczne doboru czynnika roboczego242
3.3.2.1. Obieg podkrytyczny bez regeneracji242
3.3.2.2. Obieg nadkrytyczny bez regeneracji243
3.3.2.3. Obieg podkrytyczny z wewnętrzną regeneracją energii cieplnej245
3.3.3. Metoda pinch w obliczeniach wymienników ciepła248
3.3.3.1. Koncepcja metody i jej założenia248
3.3.3.2. Metoda pinch249
3.3.3.3. 3.3.3.3. Wytyczne metody pinch251
3.3.3.4. Określenie optymalnej sieci wymienników ciepła252
3.3.4. Przypadki współpracy źródła ciepła z obiegiem ORC253
3.3.4.1. Dostarczanie ciepła do obiegu ORC za pomocą czynnika jednofazowego253
3.3.4.2. Dostarczanie ciepła do obiegu ORC za pomocą czynnika zmieniającego fazę256
3.3.4.3. Dostarczanie ciepła do obiegu ORC za pomocą czynnika zmieniającego fazę oraz dodatkowego jednofazowego niskotemperaturowego źródła ciepła odpadowego260
3.3.5. Optymalizacja wymiarów płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła na podstawie kryterium minimum produkcji entropii263
3.3.5.1. Model wymiennika ciepła263
3.3.5.2. Kryterium optymalizacyjne265
3.3.5.3. Wyniki obliczeń267
3.4. Układ ORC skojarzony z blokiem elektrowni270
3.4.1. Wprowadzenie do teorii bloków nadkrytycznych270
3.4.1.1. Parametry nadkrytyczne czynnika roboczego270
3.4.1.2. Sprawność bloków nadkrytycznych i ultra-nadkrytycznych271
3.4.1.3. Nadkrytyczne obiegi Szewalskiego273
3.4.2. Wykorzystanie ciepła ze spalin275
3.4.3. Koncepcja obiegu termodynamicznego ORC w układzie odzysku ciepła z bloku elektrowni278
3.4.4. Modelowanie obiegu i jego elementów kodami Computational Fluid Mechanics279
3.4.4.1. Model matematyczny turbiny parowej280
3.4.4.2. Model matematyczny pompy281
3.4.4.3. Model matematyczny wymienników ciepła282
3.4.4.4. Model matematyczny odgazowywacza283
3.4.4.5. Elementy rozdzielcze i łączące284
3.4.4.6. Definicje podstawowych wskaźników pracy bloku285
3.4.4.7. Parametry użyte do porównania układów hybrydowych z różnymi czynnikami niskowrzącymi286
3.4.5. Obieg referencyjny287
3.4.5.1. Dane techniczne bloku referencyjnego288
3.4.5.2. Dane techniczne urządzeń wytwórczych288
3.4.5.3. Schemat cieplny wyjściowego bloku nadkrytycznego290
3.4.5.4. Parametry w poszczególnych punktach obiegu291
3.4.5.5. Struktura paliw węglowych292
3.4.5.6. Struktura emisyjności spalin293
3.4.6. Model numeryczny referencyjnego bloku nadkrytycznego294
3.4.6.1. Układ ORC zasilany ciepłem odpadowym z bloku oraz ciepłem z jednego upustu turbiny297
3.4.6.2. Układ ORC zasilany ciepłem odpadowym z bloku oraz ciepłem z dwóch upustów turbiny301
3.4.6.3. Układ ORC zasilany ciepłem odpadowym z bloku, ciepłem dwóch upustów oraz ciepłem z instalacji wychwytu CO₂305
3.4.6.4. Układ ORC z etanolem jako czynnikiem roboczym zasilany ciepłem odpadowym z bloku, ciepłem dwóch upustów oraz ciepłem z instalacji wychwytu CO₂310
3.5. Wysokosprawne wymienniki ciepła dla pracy w układzie ORC316
3.5.1. Metody pasywne oraz aktywne intensyfikacji wymiany ciepła316
3.5.1.1. Pasywne techniki intensyfikacji procesu wymiany ciepła317
3.5.2. Intensyfikacja wnikania ciepła przy wrzeniu i skraplaniu318
3.5.1.2. Aktywne techniki intensyfikacji procesu wymiany ciepła318
3.5.2.1. Intensyfikacja wnikania ciepła przy wrzeniu318
3.5.2.2. Intensyfikacja wnikania ciepła przy skraplaniu321
3.5.3. Opracowanie prototypowego wymiennika ciepła EHD324
3.5.3.1. Geometria układu elektrod w prototypowym wymienniku ciepła324
3.5.3.2. Stanowisko do badań prototypowego wymiennika ciepła EHD332
3.5.3.3. Źródło wysokiego napięcia – zasilacz wysokonapięciowy335
3.5.4. Wstępne wyniki badań intensyfikacji wymiany ciepła EHD336
3.5.4.1. Pomiar własności elektrycznych wybranych czynników roboczych336
3.5.4.2. Wybrane wyniki badań intensyfikacji skraplania EHD339
3.5.5. Intensyfikacja wymiany ciepła w wymiennikach siłowni z zastosowaniem pokryć porowatych341
3.5.5.1. Przedmiot badań342
3.5.5.2. Wyniki badań cieplnych343
3.5.5.3. Wyniki badań przepływowych344
3.5.5.4. Podsumowanie346
3.6. Rozwiązania poligeneracyjne wykorzystania ciepła odpadowego – produkcja chłodu347
3.6.1. Ocena różnych rozwiązań układów poligeneracyjnych wykorzystujących ciepło odpadowe z bloku energetycznego348
3.6.2. Analiza możliwości zastosowania układów strumienicowych do produkcji chłodu w poligeneracji355
3.6.2.1. Rozwiązanie podukładu strumienicowego do produkcji chłodu przy wykorzystaniu ciepła odpadowego z bloku energetycznego362
3.6.2.2. Weryfikacja eksperymentalna pracy podukładu strumienicowego do produkcji chłodu378
3.6.3. Ocena możliwości zastosowania rozwiązań poligeneracyjnych układów do zagospodarowania ciepła odpadowego z bloku energetycznego384
3.7. Stanowisko demonstracyjne siłowni ORC do odzysku ciepła odpadowego z bloku energetycznego385
3.7.1. Stanowisko eksperymentalne siłowni ORC385
3.7.2. Zasada działania stanowiska siłowni ORC389
3.7.3. Badania eksperymentalne siłowni ORC392
3.8. Podsumowanie i zalecenia na przyszłość394
Literatura do rozdziału 3396
4. Akumulacja niskotemperaturowego ciepła odpadowego w materiałach z przemianą fazową prof. dr hab. inż. Kazimierz Wójs, dr hab. inż. Janusz Lichota401
4.1. Materiały z przemianą fazową i ich zastosowania401
4.1.1. Własności materiałów PCM404
4.1.2. Kaskada materiałów PCM410
4.1.3. Dobór materiału PCM411
4.1.4. Technologie enkapsulacji PCM414
4.1.4.1. Metoda chemicznej koacerwacji – mikrokapsułki415
4.1.5. Zastosowania materiałów PCM418
4.1.4.2. Metoda wykorzystująca suszarkę fluidalną – mikrokapsułki418
4.1.4.3. 4.1.4.3. Metoda mechaniczna – makrokapsułki418
4.1.5.1. Elektrownie węglowe418
4.1.5.2. Elektrownie słoneczne420
4.1.5.3. Budynki i konstrukcje budowlane421
4.1.5.4. Układy kogeneracyjne i trigeneracyjne424
4.2. Modelowanie akumulacji z przemianą fazową425
4.2.1. Równowaga termodynamiczna zmiany fazy425
4.2.2. Problem Stefana432
4.2.2.1. Model matematyczny432
4.2.2.2. Rozwiązanie numeryczne435
4.2.3. Model zerowymiarowy439
4.2.3.1. Model matematyczny439
4.2.3.2. Rozwiązanie numeryczne440
4.2.3.3. Zastosowania modelu442
4.2.3.4. Optymalizacja czasu ładowania akumulatora443
4.2.4. Uproszczone obliczenia cieplne akumulatora445
4.3. Badania doświadczalne447
4.3.1. Stanowisko badawcze447
4.3.2. Zjawiska w czasie topnienia i krzepnięcia materiału PCM451
4.3.3. Własności dynamiczne akumulatora płaszczowo-rurowego457
4.3.4. Własności dynamiczne akumulatora ze złożem filtracyjnym463
4.3.4.1. Pojedyncza kula463
4.3.4.2. Akumulator wypełniony kulami467
4.3.4.3. Cylinder470
4.3.5. Problem Stefana – model fizyczny471
4.3.5.1. Wyniki badań laboratoryjnych i ich analiza472
4.3.6. Model zero-wymiarowy473
4.3.6.1. Stanowisko badawcze474
4.3.6.2. Ciepło właściwe materiału PCM475
4.3.6.3. Dynamika kul z materiałem RT-82478
4.3.7. Optymalizacja czasu topnienia480
4.4. Przykład charakterystyk pracy akumulatora483
4.3.8. Korozyjność materiału PCM483
4.5. Podsumowanie486
Literatura do rozdziału 4488
5. Wpływ odzysku ciepła na proces odsiarczania, powstawanie zanieczyszczeń oraz korozję wymienników ciepła491
5.1. Wpływ parametrów procesu na przebieg procesu odsiarczania spalin prof. dr hab. inż. Jerzy Walendziewski, dr hab. inż. Marek Kułażyński, dr inż. Bolesław Solich, dr inż. Rafał Łużny, prof. dr hab. inż. Janusz Trawczyński491
5.1.1. Aktualne metody odsiarczania spalin491
5.1.1.1. Porównanie rozwiązań technicznych instalacji odsiarczania spalin energetycznych491
5.1.1.2. Metoda mokra wapienna509
5.1.2. Porównanie parametrów pracy i efektywności instalacji odsiarczania spalin ze spalania węgla kamiennego i brunatnego dla bloku 900 MWel516
5.1.3. Określenie wpływu parametrów spalin na stopień usunięcia SO₂ metodą mokrą521
5.1.3.1. Analiza wyników pracy IOS w elektrowni zasilanej węglem brunatnym521
5.1.3.2. Analiza wyników pracy IOS w elektrowni zasilanej węglem kamiennym524
5.1.4. Obliczenia paliwowe oraz bilansowe IOS bloku 900 MWel528
5.1.5. Bilansowe porównanie procesów odsiarczania spalin ze spalania węgla kamiennego i brunatnego mokrą metodą wapienną dla bloku energetycznego 900 MW533
5.1.6. Wpływ temperatury spalin wprowadzanych do instalacji mokrego odsiarczania spalin na efekty procesu. Symulacja procesu w oprogramowaniu ChemCad537
5.1.6.1. Symulacja procesu537
5.1.6.2. Wyniki symulacji540
5.1.7. Symulacja mokrego odsiarczania spalin w funkcji temperatury i zawartości SO3549
5.1.7.1. Wprowadzenie549
5.1.7.2. Symulacja procesu551
5.1.7.3. Wyniki symulacji552
5.1.8. Recyrkulacja spalin odsiarczonych556
5.1.8.1. Wprowadzenie556
5.1.8.2. Symulacja recyrkulacji spalin557
5.1.9. Analiza wpływu obniżenia temperatury spalin w procesie ich odsiarczania metodą mokrą wapienną na bilans wody562
5.1.9.1. Wprowadzenie562
5.1.9.2. Czynniki wpływające na skuteczność odsiarczania spalin metodą mokrą563
5.1.9.3. Analiza wpływu obniżenia temperatury spalin na bilans wody w procesie mokrego odsiarczania spalin564
5.1.10. Podsumowanie i wnioski572
Literatura do podrozdziału 5.1575
5.2. Zagrożenia korozyjne w procesie odsiarczania spalin prof. dr hab. inż. Bogdan Szczygieł, dr inż. Izydor Drela, dr inż. Jan Masalski576
5.2.1. Źródła skażenia atmosfery przez SO₂576
5.2.2. Metody zmniejszenia emisji SO₂ do atmosfery577
5.2.3. Instalacje mokrego odsiarczania spalin578
5.2.3.1. Agresywność korozyjna środowisk w mokrych IOS578
5.2.3.2. Elementy IOS najbardziej narażone na działanie agresywnego środowiska579
5.2.4. Materiały konstrukcyjne stosowane w IOS584
5.2.4.1. Materiały polimerowe585
5.2.4.2. Stopy metali589
5.2.4.3. Materiały ceramiczne593
5.2.5. Metody oceny zdolności ochronnej materiałów inżynierskich stosowanych do pracy w IOS594
5.2.5.1. Spektroskopia impedancyjna595
5.2.5.2. Spektroskopia mikrofalowa598
5.2.5.3. Pomiary polaryzacyjne stałoprądowe598
5.2.5.4. Badania przyspieszone w komorach korozyjnych599
5.2.5.5. Badanie wnikania pary wodnej do wykładzin gumowych600
5.2.6. Właściwości ochronne materiałów konstrukcyjnych z tworzyw sztucznych stosowanych w instalacji odsiarczania spalin – przykłady badań603
5.2.6.1. Sposoby przyspieszonego starzenia materiałów z tworzyw sztucznych603
5.2.6.2. Zmiana właściwości wykładzin gumowych po przyspieszonym starzeniu i/lub po pracy w warunkach rzeczywistych w IOS606
5.2.6.3. Właściwości ochronne wykladzin gumowych po kilkunastoletniej eksploatacji w warunkach przemysłowych w IOS608
5.2.6.4. Polimerowe tworzywa fluorowe618
5.2.7. Odporność korozyjna stopów niklu 31 i 59 oraz stali 304 w środowisku imitującym warunki IOS622
5.2.7.1. Badania w środowisku zawierającym kwas siarkowy (VI) oraz jony chlorkowe i fluorkowe623
5.2.7.2. Badania polaryzacyjne w środowisku zawierającym kwas siarkowy (VI), jony siarczanowe (IV) oraz jony chlorkowe i fluorkowe628
5.2.7.3. Odporność stali stopowej i stopów niklu na obecność jonów rtęci w środowisku IOS636
5.2.8. Kompleksowa ochrona antykorozyjna IOS – zalecenia i przykłady rozwiązań638
5.2.8.1. Zalecane materiały i powłoki ochronne dla różnych fragmentów IOS638
5.2.8.2. Stosowane materiały, sposób ich aplikacji oraz koszt wykonania zabezpieczeń absorbera IOS640
5.2.8.3. Nowe rozwiązania w budowie mokrych IOS640
Literatura do podrozdziału 5.2644

1.6.Modelowaniematematycznekondensacyjnychwymiennikówciepła…

wynikającyzeskropleniaparywspalinachuwzględnionowrównaniu(1.55)jakododatko-

wewewnętrzneźródłociepłaspalinmokrych.

Układrównań(1.55)-(1.57)rozwiązano,aproksymującpochodnątemperaturywkie-

runkuxschematemwsteczdrugiegorzędu.Pochodnąpoczasieaproksymowanoniejawnym

schematempierwszegorzędu,któryzapisaćmożnawpostaci

(1.58)

gdziekoznaczakolejnyprzedziałczasu,aΔt-krokczasowy.Dziękizastosowaniuschema-

tuniejawnegorównaniaróżniczkowecząstkowesprowadzonodoukładurównańalgebraicz-

nychzmacierzątrójprzekątniową,którymożnarozwiązać,wykorzystującalgorytmThoma-

sa[54].Zaletąsformułowanianiejawnegojestbrakograniczeńnakrokczasowywynikający

zwarunkuCouranta[54].

StrumieńciepłaQ

Lzwiązanyzeskropleniemparywspalinachbyłdodawanywtedy,gdy

wkomórcetemperaturaspalinobniżyłasięponiżejtemperaturynasyceniadlaparywspali-

nachT<T

n.Przyczymgwrównaniach(1.55)-(1.57)oznaczaparametr,któryprzyjmujewar-

tość0,gdyT>T

n,i1,gdyT<T

n.Ciepłoskraplaniawyznaczanoprzyużyciurównania(1.29).

Przyjęto,żeprocesskraplaniaparyzespalinbędzieprzebiegałpodobniedochłodzenia

powietrzawilgotnego.Masękondensatuobliczanonapodstawierównania(1.5).

Bilanswymiennikaciepławoda-spaliny,wrazzkondensacjąparywspalinach,zapisano

wzorem(1.9).Współczynnikprzejmowaniaciepładlawody

wobliczonozewzoru(1.32).

Dlaprzepływuwokółprzyjętych10rzędówrurustawionychwszachownicęiliczbyRey-

noldsaRe>2000wrównaniu(1.32)przyjętonastępującewartościwspółczynników:C=0,33,

a=0,6ib=0,33.PonieważliczbaPrandtladlawodyzależyodtemperatury,współczynnik

będziesięzmieniałwzdłużdługościrury.Wzadanymprzedzialetemperaturywodyzmiana

współczynnikaprzejmowaniaciepłajestznacznaiwymagauwzględnienia.Wprzepływiela-

minarnymdoobliczanialiczbyNusseltawykorzystanoformułęSiederiTatewpostaci

(1.59)

gdzie

-dynamicznywspółczynniklepkościdlaśredniejtemperaturypłynu,a

s-współ-

czynniklepkościdlaśredniejtemperaturyściany.Współczynnikprzejmowaniaciepłaod

spalin

spobliczanozewzoru(1.28).

1.6.3.ModelmatematycznyVDI

Takjakwmodelubilansowymrównieżiwtymprzypadkuwymiennikciepłapodzielonona

dwieczęści-częśćbezkondensacyjnąizkondensacjąparywodnejzespalin.Częściteróż-

nią:temperaturaspalinitemperaturapowierzchnirur,przyktórejrozpoczynasiękondensa-

cjaparywodnej.

Obliczeniawymianyciepławczęścibezkondensacyjnejwymiennikaciepłaprzeprowa-

dzonojakdlapodgrzewaczawodywkotlezpaleniskiempyłowym.Obliczeniawymiany

ciepławczęścikondensacyjnejopierająsięnamodeluskładającymsięzewspółczynnika

wnikaniaciepłaodwarstwygranicznejgazudoskroplin

G,współczynnikawnikaniacie-

płaodwarstwyskroplindościanyrury

F,oporucieplnegościanyiwspółczynnikawnika-

niaciepłaodścianydowodychłodzącej

Brak wyników

Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra