Opis
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 niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych bloków energetycznych węglowych, wpływu odzysku ciepła na procesy odsiarczania spalin oraz korozję wymienników ciepła mają na celu opracowanie technologii podwyższającej sprawność bloków energetycznych. W kolejnych rozdziałach autorzy przedstawili: - historię rozwoju bloków energetycznych węglowych od pierwszej elektrowni z 1882 r. do czasów obecnych, - układy alokacji i odzysku ciepła odpadowego ze spalin wylotowych stosowane w węglowych blokach energetycznych polskich i zagranicznych, - proces kondensacji pary wodnej w obecności gazu inertnego oraz bilans cieplny kondensacyjnego wymiennika ciepła, - metodologię obliczeń ekonomicznych rentowności wykorzystania ciepła w bloku referencyjnym o mocy 900 MW oraz w bloku ciepłowniczym o mocy 100 MW, - analizę możliwości wykorzystania ciepła odpadowego odzyskanego ze spalin kotłowych z bloku energetycznego o mocy 900 MW, - wykorzystanie materiałów ze zmianą fazy podczas akumulacji ciepła do zastosowań w energetyce, ciepłownictwie lub budownictwie, - wpływ odzysku ciepła na proces odsiarczania, powstawanie zanieczyszczeń oraz korozję wymienników, - materiały stosowane w mokrej wapiennej instalacji odsiarczania spalin. Przedstawione w monografii wyniki są skierowane do pracowników uczelni wyższych, pracowników branży energetycznej oraz studentów wydziałów energetycznych i inżynierii środowiska. Spis treściPrzedmowa XV Spis oznaczeń XVIII 1. Odzysk niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych prof. dr hab. inż. Kazimierz Wójs, dr inż. Piotr Szulc, dr inż. Tomasz Tietze 1 1.1. Ewolucja węglowych bloków energetycznych 1 1.1.1. Rozwój siłowni parowych na przestrzeni lat 1 1.1.2. Wzrost sprawności bloków węglowych oraz rozwój technologii wpływających na ten wzrost 3 1.1.2.1. Ewolucja kotłów parowych 4 1.1.2.2. Wzrost parametrów pary kotłowej 5 1.1.2.3. Bloki na parametry nadkrytyczne 6 1.1.2.4. Układy kombinowane gazowo-parowe 6 1.1.2.5. Suszenie węgla 7 1.1.3. Ewolucja technik zmniejszających emisje zanieczyszczeń 7 1.1.3.1. Odpylanie 7 1.1.3.2. Odsiarczanie spalin 7 1.1.3.3. Odazotowanie spalin 7 1.1.3.4. Usuwanie CO2 ze spalin 8 1.2. Układy alokacji i odzysku ciepła ze spalin w elektrowniach 8 1.2.1. Alokacja ciepła odpadowego 8 1.2.2. Odzysk i wykorzystanie ciepła odpadowego 12 1.2.3. Układy do jednoczesnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin 16 1.3. Wpływ ochładzania spalin poniżej temperatury punktu rosy na pracę instalacji odsiarczania spalin 18 1.3.1. Zastosowanie kondensacyjnego wymiennika ciepła do zwiększenia skuteczności usuwania SO2 ze spalin 18 1.3.1.1. Wydłużenie czasu kontaktu spalin z zawiesiną sorpcyjną w absorberze SO2 18 1.3.1.2. Wpływ obniżonego stężenia SO2 w spalinach przed absorberem IOS na wzrost skuteczności usuwania SO2 19 1.3.1.3. Siarkowy punkt rosy 20 1.3.2. Usuwanie NOx w wymienniku ciepła przed instalacją odsiarczania spalin 20 1.3.3. Wykorzystanie wymiennika ciepła jako zabezpieczenie absorbera IOS przed awarią (tzw. black-out) 21 1.4. Proces kondensacji pary wodnej w obecności gazu inertnego 22 1.4.1. Izobaryczne ochładzanie gazu wilgotnego 22 1.4.2. Bilans cieplny w procesie ochładzania spalin z uwzględnieniem kondensacji pary wodnej 24 1.5. Porównanie możliwości odzysku ciepła odpadowego ze spalin z węgla brunatnego i kamiennego 26 1.6. Modelowanie matematyczne kondensacyjnych wymienników ciepła do odzysku ciepła odpadowego ze spalin 34 1.6.1. Bilansowy model matematyczny wymiennika ciepła 34 1.6.2. Różniczkowy jednowymiarowy model kondensacyjnego wymiennika ciepła 38 1.6.3. Model matematyczny VDI 43 1.7. Fizyka zjawiska zanieczyszczania powierzchni wymiany ciepła w wymienniku ciepła 46 1.7.1. Opis zjawiska zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła 46 1.7.2. Model matematyczny procesu zanieczyszczenia powierzchni 48 1.8. Badania laboratoryjne odzysku ciepła odpadowego ze spalin wylotowych 54 1.8.1. Stanowisko badawcze 54 1.8.1.1. Kondensacyjny wymiennik ciepła 56 1.8.1.2. Układ wodnego chłodzenia kondensacyjnego wymiennika ciepła 64 1.8.1.3. Komora spalania z układem nawilżania 66 1.8.1.4. Strumienica mieszająca 69 1.8.1.5. Odprowadzenie spalin 70 1.8.1.6. Układ dozowania popiołu do spalin 72 1.8.1.7. System zbierania danych pomiarowych 74 1.8.2. Wyniki badań eksperymentalnych 75 1.8.2.1. Eksperymentalna weryfikacja współczynników zawilżenia spalin 75 1.8.2.2. Wpływ temperatury spalin na wlocie na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła 77 1.8.2.3. Wpływ strumienia objętości spalin na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła 80 1.8.2.4. Wpływ strumienia objętości wody chłodzącej na punkt pracy kondensacyjnego wymiennika ciepła 82 1.8.2.5. Wpływ współczynnika zawilżenia spalin na punkt pracy kondensacy