Гидролизный котел отопления: Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Гидролизный котел отопления: Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Содержание

Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 224
Обновлено

Под гидролизными отопительными котлами принято понимать оборудование, которое в процессе работы используют твердое топливо. Солома, древесные отходы, дрова – все это может использоваться гидролизными котлами в процессе работы. Наиболее широко это оборудование используется в бытовых и производственных помещениях, будь то фабрики, цеха, склады или фермы. В качестве основных достоинств данных котлов можно назвать то, что они недороги в процессе эксплуатации, отличаются экологической безопасностью, а также просты в обслуживании и управлении.

Работают гидролизные устройства по следующей схеме:

  • Топливо помещается в специальный бункер, где поджигается. Дверца бункера закрывается, задействуется дымосос;
  • Повышение температуры до 800 градусов приводит к тому, что сгораемый материал обугливается, выделяя значительные количества древесного газа. Именно этот процесс и получил название гидролиза;
  • Попадание продуктов гидролиза в колосник приводит к их смешиванию с вторичным воздухом;
  • Процесс гидролиза является постоянным из-за того, что часть тепла постоянно возвращается к слою дров, расположенному внизу.

Монтаж и обслуживание

Когда гидролизный котел устанавливается на пол, то необходимо заранее выполнить монтаж опорной рамы с высотой в 10-20 сантиметров, либо фундаментной подушки. При помощи монтажа опорной рамы можно добиться того, что все посадочные поверхности будут находиться точно в горизонтальной плоскости.

Как правило, котлы монтируются на кирпичную кладку, высота которой не более 36 сантиметров от поверхности пола. Такой подход нужен для того, чтобы нижние коллекторы экранов, расположенных сбоку были на одном уровне с решетниками колосников, а потому служили в качестве охлаждаемых панелей. Установка дымососов также начинается с монтажа опорной рамы, которая фиксируется на фундаменте прочными болтовыми соединениями.

Важное отличие гидролизных котлов состоит в материале, из которого они изготовлены.

 Особенности и срок службы

Теплообменник можно сделать на основе стали или чугуна. Твердотопливные котлы, которые изготовлены на чугунной основе, считаются более долговечными. Их главный нюанс заключается в том, что они достаточно долго прогреваются, но и остывают крайне медленно, отдавая максимум тепла.

Отрицательная черта заключается в хрупкости оборудования: чугун крайне чувствителен к резким температурным перепадам, которые неизбежно станут причиной разрушения стенок устройства и дальнейшему полному выходу его из строя. К счастью, современные технологические решения при производстве чугуна дали возможность улучшить его свойства, увеличив прочностные показатели.

Твердотопливные котлы на стальной основе способны более стойко переносить температурные колебания, но их слабость заключается в восприимчивости к ржавчине, которая начинает активно развиваться из-за скоплений конденсата. Именно эта особенность приводит к тому, что стальной теплообменник заметно снижает эксплуатационный срок котлов. Во многом, продолжительность службы стального котла зависит от качества материала, его толщины, а также осторожности обращения.

[box type=”info” ]С учетом этого фактора можно заявить, что чугунный котел, несмотря на свою изначальную дороговизну, в итоге, будет более выгодной покупкой.[/box]

Также стоит отметить такую дополнительную деталь гидролизного котла, как наличие специального вентилятора, нагнетающего воздух внутрь камеры сгорания. Это, в общем-то, простое приспособление способно ощутимо увеличить эффективность работы устройства.

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром являются прекрасным альтернативным источником энергии в частных домах в условиях частых перебоев газоснабжения. Дрова являются древнейшим видом топлива, которым человек обогревает свои жилища на протяжении тысячелетий. В 21 веке из технологии получения древесного угля зародился пиролизный способ получения тепла.

Пиролизные котлы длительного горения — современная альтернатива газовому отоплению в частном доме

Что такое пиролиз и какова его эффективность

Средневековые европейцы в результате долгих веков сжигания дров установили, что эту энергию можно использовать более рационально, если в печи класть не дрова, а древесный уголь. Производили его путем сжигания обычных дров без достаточного доступа кислорода. Для этого копали специальные ямы в земле, где и происходил весь этот процесс, в последствии названный пиролизом.

Некоторые виды пиролизных котлов длительного горения

Такие ямы прекрасно справлялись с задачей получения древесного угля, но та энергия, которая выделялась в ходе этих процессов, тратилась без какой-либо пользы. Стоит сказать, что количество, выделяемой энергии было очень приличное. Поэтому современные технологии не обошли стороной такой подарок природы. Были созданы пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром, которые смогли обуздать это тепло, используемое ранее впустую. Сегодня их с успехом используют, не только как вспомогательные источники отопления, но и как основные. Это и не удивительно, ведь кроме обычных дров, в них можно загружать и другое, более современное и эффективное топливо на древесной основе.

Пиролизный котёл длительного горения с водяным контуром — вид в разрезе

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром

Внешне эти котлы мало чем отличаются от обычных металлических печей. Они имеют такую же загрузочную дверцу, ведущую в первичную камеру сгорания. В нее укладываются обычные дрова, а также брикеты из опилок либо торфа. Используют в этих целях и изобретение последних нескольких лет — гранулы пеллет. Они представляют собой сильно спрессованные отходы столярного производства. В дело идет все, начиная от коры деревьев и заканчивая торфом и сушеным навозом.

Полезный совет! Лучше всего использовать в качестве топлива пеллетные гранулы. Это топливо имеет маленький размер и может автоматически подаваться в камеру сгорания котла.

Современный котёл длительного горения с бункером для пеллетных гранул

На дне камеры сгорания располагается колосник, имеющий вид очень тяжелой чугунной решетки. Он необходим для подачи воздуха под топливо. Загруженные дрова поджигают и ждут пока они полностью разгорятся под воздействием первичного потока воздуха. Как только котел выходит на режим, доступ воздуха в первичную камеру практически прекращают, в результате чего горение останавливается. Топливо начинает только тлеть, выпуская пиролизный газ. Он обладает очень высокой горючестью, но так как воздуха мало, то он не вспыхивает.

Схема системы отопления частного дома с использованием твердотопливного котла

Затем самотеком или принудительно эта газообразная летучая смесь органики подается во вторичную камеру, которая собственно и является главной рабочей частью пиролизного котла длительного горения. С водяным контуром системы отопления она связана непосредственно. Поступающий в эту камеру газ имеет температуру около 300 градусов и поэтому вспыхивает при поступлении кислорода без промедления. Во вторичную камеру подается достаточное для горения количество воздуха. Пиролизный газ выделяет при сгорании намного больше энергии, чем простые дрова, поэтому нагревание теплоносителя в системе происходит очень быстро.

Пример размещения твердотопливного котла с автоматической подачей пеллет из бункера хранения в подвальном помещении частного дома

Важным моментом является то, что порция дров, помещенная в топку, расходуется очень медленно, что позволяет отапливать помещение очень небольшим их количеством длительное время.

Полезный совет! В качестве топлива для газогенераторов рекомендуется использовать очень хорошо просушенные вещества и дрова. Ведь 1 кг дров, которые содержат 20% влаги выделяет 4 кВт/час. энергии, а содержащие 25% влаги, уже только 3 кВт/час.

Принцип работы пиролизного котла с водяным контуром

Преимущества и недостатки котлов на пиролизном газе

Пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром ценят за их преимущества перед печами с прямым горением. Можно перечислить некоторые из них:

  • полное сгорание топлива без накопления сажи. Кроме экономии дров это свойство несет гораздо большую пользу. Полное сгорание означает, что в качестве отходов выделяется лишь углекислота и обыкновенная вода. Ни то, ни другое не представляет большого вреда для людей и природы в целом. Этого нельзя сказать о частичном сгорании дров. Вредные токсичные вещества, образующиеся при неполном распаде органики, попадают в атмосферу, вызывая нежелательные последствия, не говоря уже о зловонном едком дыме;

Для увеличения эффективности пиролизного котла используйте только сухие дрова

  • благодаря полному сгоранию, в газогенераторах можно использовать любое органическое твердое топливо. По сути им может быть любая органика, способная к активной реакции окисления, то есть горению. Такие котлы можно устанавливать на швейных и кожевенных фабриках, на предприятиях деревопереработки, сельхозпредприятиях. Этим полностью решается проблема утилизации отходов;
  • высокая экономия средств на топливо, так как пиролизные котлы длительного горения с водяным контуром имеют такое названия по причине того, что от одной дровяной закладки рабочий процесс может продолжаться не менее 12 часов. Простая печь или котел, максимум способны гореть 4 часа;

Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления дома

  • полностью решен вопрос регулировки процесса горения и нагревания теплоносителя. По причине того, что в рабочей камере сгорает газообразное топливо, его поток легко регулируется, так же, как и интенсивность горения. Это позволяет полностью автоматизировать работу котла, не хуже, чем электрического или газового.

Есть у пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром и недостатки, о которых следует осведомиться, при приобретении этой техники:

  • стоимость газогенераторов намного выше, чем у других видов теплотехники. Однако это со временем окупается, благодаря экономии топлива;

Автоматизированная котельная в современном частном доме

  • топливо должна быть идеально сухим. Уже 20%-я влажность является серьезным препятствием для горения. Котел просто престанет работать после ограничения доступа воздуха;
  • в связи с тем, что в конструкции практически всех моделей предусмотрено использование вентиляторов для нагнетания воздуха, то для их работы требуется наличие электроэнергии, что не позволяет использовать эту технику на дачах, не имеющих электроснабжения.

Полезный совет! Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения говорят о том, что иногда они останавливаются из-за того, что вода из обратной трубы системы попадает в контур котла сильно остывшей. Чтобы этого избежать, надо впаять в систему обходной контур из трубы подачи. Здесь используется обычный трехходовой клапан. Тогда горячая вода смешается с охлажденной, котел не будет отключаться.

Схематическое изображение пиролизного котла с водяным контуром

Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения

Если задаться вопросом, то можно найти на форумах и в блогах множество отзывов владельцев пиролизных котлов длительного горения. Вот некоторые из них:

В прошлом году поставил газогенератор у себя на даче. Рядом лесопилка, где всегда огромное количество опилок коры и сучков. Бери – не хочу. Теперь не нарадуюсь. На топливо совсем не трачусь. Привез телегу отходов, которые взял бесплатно. Не знаю, когда и израсходую.

Сергей Васильев, г.Омск.

Недавно приобрел твердотопливный котел, друг посоветовал. Поначалу не понимал, зачем я это сделал, где брать и хранить дрова. А потом узнал, что можно пользоваться пеллетными гранулами. Купил несколько мешков. Топлю – горя не знаю.

Николай Павлов, г.Тверь.

Пиролизные котлы длительного горения — экологичны и энергоэффективны благодаря полному сгоранию твёрдого топлива

Мой муж привез недавно чудо-печь, которая работает на обычных дровах. Я его долго ругала. Говорила, что у нас газопровод и газовый котел. Зачем нам еще эта печка. Он сказал, что я все пойму позже и подключил это устройство к системе, оставив и газ. Однажды в поселке произошел обрыв газопровода. Рабочие три дня исправляли аварию. Соседи скупили все электронагреватели, а мой муж только пожал плечами и растопил свою печь. Теперь я поняла, что была не права.

Ольга Мейзер, п.Голышманово, Тюменской обл.

Схема самодельного пиролизного котла для отопления дачи или гаража

Отзывы владельцев пиролизных котлов длительного горения раскрывают все положительные качества устройства. Использовать этот прибор действительно можно с большой пользой для себя. Являясь альтернативным источником тепла, он может полностью решить проблему временного отсутствия газа. Для тех же, у кого имеется возможность пользоваться отходами различного производства, это просто находка.

Также отметим такую особенную технологию, как конвекторное отопление. Когда в вашем доме работают конвекторные котлы отопления, то воздушные массы разной температуры перемешиваются. Это происходит благодаря естественному процессу – вхождению теплового потока, исходящего от поверхности прибора. На первый взгляд может показаться, что кухня с котлом отопления такого типа – это неэффективно, ведь равномерно прогреться комнаты якобы не смогут. Однако это далеко не так. Ведь отопление, которое основано на конвекции, предусматривает непрерывную циркуляцию воздуха.

Пиролизный котел своими руками: принцип работы, видео-уроки

На значительной территории России дрова по-прежнему самый доступный вид топлива и многие отапливаются дровяными котлами. Все бы ничего, но в обычных твердотопливных котлах закладка прогорает за 2-3 часа, что совсем неудобно — дом надолго не оставишь. Есть котлы длительного горения. В них одна закладка дров может гореть до 8-10 часов, но стоят они солидных денег. Однако, как обычно, выход есть — сделать пиролизный котел своими руками. Не сказать, что это простая работа — навыки сварки должны быть на высоком уровне, да и материалы стоят немало. Тем не менее, самодельных пиролизников много. 

Содержание статьи

Принцип работы пиролизного котла

Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода. При этом топливо выделяет большое количество газов, практически все из них горючие. Эти газы направляются в специальную камеру сгорания и дожига, куда подается вторичный воздух. Газовоздушная смесь вспыхивает, выделяя большое количество тепла. Тепловой энергии выделяется намного больше, чем можно извлечь при обычном горении дров или угля. Дело в том, что многие из образовавшихся при горении топлива летучих веществ, имеют очень высокую температуру сгорания. В результате, из того же количества топлива, пиролизные котлы извлекают больше тепла.

Из-за особенностей процесса горения (выделения большого количества газов) такие установки называют еще газогенераторными котлами.

Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига. Тут перемешиваются с вторичным воздухом, вспыхивают и сгорают практически без остатка.

Пиролизный котел с нижней камерой дожига

В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.

В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).

На что обратить внимание при изготовлении

Если вы собираетесь делать пиролизный котел своими руками, вам надо четко представлять не только механизм и принцип его работы, но и учитывать все неприятные моменты, которыми данные агрегаты обладают. В первую очередь необходимо сказать о том, что практически все пиролизные газы ядовиты. То есть, агрегат должен быть полностью герметичным, сварные швы должны быть высшего качества.

Кроме того, для обеспечения безопасности необходима система контроля за процессом горения (датчики температуры, дыма, наличия тяги) и автоматика, которая в зависимости от показаний датчиков регулирует процессы горения. Если самодельный пиролизный котел собираетесь делать на естественной тяге, автоматика может быть простейшей — энергонезависимой. При наличии вентилятора наддува для подачи воздуха в току, нужны уже более серьезные (и дорогие) устройства, а они питаются от сети 220 В. Работа котла такого типа без автоматики опасна, потому необходим источник бесперебойного питания, который обеспечит работу вентилятора и автоматики на 10-12 часов — время прогорания закладки.

Примерная компоновка пиролизного котла

Второй момент. В некоторых моделях пиролизников температура в активной фазе достигает 1000°C и выше. Обычная конструкционная сталь при таких условиях быстро прогорит. Чтобы котел существовал долго, необходима жаростойкая сталь и внутренняя футеровка самых термонагруженных частей. Если пиролизный котел делают своими руками, футеровку чаще всего делают из шамотного кирпича. В рабочей фазе шамот разогревается до малинового свечения и становится очень хрупким. Если, вдруг, вам придется в это время орудовать в печи, будьте аккуратны — повредить футеровку в данный момент легко, а ремонтировать — долго и сложно.

Сколько будут стоить материалы и запчасти

Сколько точно будет стоить пиролизный котел, сделанный своими руками, зависит от требуемой мощности и выбранной конструкции. Однако, если покупать жаростойкую сталь, колосники, делать футеровку, ставить автоматику (пусть и недорогую), сумма набегает 850-1200$. Это затраты на материалы и компоненты, но с самостоятельной сваркой. Они озвучены теми, кто уже пиролизник сварил и использует. Если за сварку придется платить, то расходы надо удвоить.

Как видим, в случае владения сваркой, экономия есть, но далеко не самая большая. Можно найти готовые варианты твердотопливный пиролизных котлов за 1500$. Хотя, как известно, дешевый товар имеет низкую цену не просто так. На чем-то там сэкономили. И даже можно предположить на чем: на футеровке. Именно секреты предохранения стенок топки от перегорания берегут производители больше всего, и тратят на исследования в этой области большие деньги. Потому качественное оборудование и стоит больших денег.

Видео-проект пиролизного кола, процесс сборки

<

Системы отопления — все для отопления на сервисе OLX.ua Украина

650 грн.

Договорная


Киев, Дарницкий


Сегодня 22:52

Справочник

Water — Отложения в котле: наличие и контроль

Отложения являются серьезной проблемой при работе парогенерирующего оборудования. Скопление материала на поверхностях котла может вызвать перегрев и / или коррозию. Оба эти условия часто приводят к незапланированным простоям.

Системы предварительной обработки питательной воды для котлов достигли такого уровня развития, что теперь стало возможным обеспечивать котлы сверхчистой водой. Однако такая степень очистки требует использования сложных систем предварительной обработки.Капитальные затраты на такие комплекты оборудования для предварительной обработки могут быть значительными и часто не оправданы, если сопоставить их с возможностями внутренней обработки.

Необходимость обеспечить котлы питательной водой высокого качества является естественным результатом прогресса, достигнутого в производительности котлов. Отношение поверхности нагрева к испарению уменьшилось. Следовательно, скорость теплопередачи через излучающие водяные стенки трубы увеличивалась, иногда превышая 200 000 БТЕ / фут² / час. Допуск к осаждению в этих системах очень низкий.

Требуемое качество питательной воды зависит от рабочего давления котла, конструкции, скорости теплопередачи и использования пара. В большинстве котельных систем используется подпиточная вода, умягченная на основе цеолита натрия или деминерализованная. Жесткость питательной воды обычно составляет от 0,01 до 2,0 частей на миллион, но даже вода такой чистоты не обеспечивает работу без отложений. Следовательно, необходимы хорошие программы внутренней очистки котловой воды.

ДЕПОЗИТЫ

Обычные загрязнители питательной воды, которые могут образовывать отложения в котлах, включают кальций, магний, железо, медь, алюминий, кремнезем и (в меньшей степени) ил и нефть.Большинство депозитов можно разделить на два типа (рис. 12-1):

  • окалина, кристаллизовавшаяся непосредственно на поверхности трубы
  • иловые отложения, которые выпали в другом месте и были перенесены на поверхность металла проточной водой

Накипь образована солями, которые имеют ограниченную растворимость, но не полностью не растворяются в котловой воде. Эти соли достигают места отложения в растворимой форме и осаждаются при концентрировании путем испарения. Образующиеся осадки обычно имеют достаточно однородный состав и кристаллическую структуру.

Высокая скорость теплопередачи вызывает высокую скорость испарения, которая концентрирует оставшуюся воду в зоне испарения. Из концентрированной воды может выпадать в осадок ряд различных соединений, образующих накипь. Характер образовавшейся накипи зависит от химического состава концентрированной воды. Обычные компоненты отложений — это кальций, магний, кремнезем, алюминий, железо и (в некоторых случаях) натрий.

Точные комбинации, в которых они существуют, варьируются от котла к котлу и от места к месту внутри котла (Таблица 12-1).Накипь может образовываться в виде силиката кальция в одном котле и в виде силиката натрия и железа в другом.

По сравнению с некоторыми другими реакциями осаждения, такими как образование фосфата кальция, кристаллизация накипи является медленным процессом. В результате образующиеся кристаллы становятся четко очерченными, а на металле трубки образуется твердый, плотный и хорошо изолирующий материал. Некоторые виды накипи настолько устойчивы, что сопротивляются любому механическому или химическому удалению.

Шлам — это скопление твердых частиц, которые осаждаются в основной массе котловой воды или попадают в котел в виде взвешенных твердых частиц.Отложения ила могут быть твердыми, плотными и вязкими. При воздействии высоких температур (например, когда из бойлера сливают горячую воду) на месте часто накапливаются отложения шлама. Затвердевшие таким образом отложения ила могут быть такими же неприятными, как накипь.

Как только начинается осаждение, частицы, присутствующие в циркулирующей воде, могут связываться с отложением. Связывание внутри частиц не обязательно должно происходить между каждой частицей в массе отложений. Некоторые несвязанные частицы могут быть захвачены в сеть связанных частиц.

Таблица 12-1. Компоненты кристаллической окалины, идентифицированные с помощью дифракции рентгеновских лучей.

Имя Формула
Акмит Na 2 OFe 2 O 3 4SiO 2
Анальцит Na 2 OAl 2 O 3 4SiO 2 2H 2 O
Ангидрит CaSO 4
Арагонит CaCO 3
Брусит Мг (OH) 2
Кальцит CaCO 3
канкринит 4Na 2 OCaO4Al 2 O 3 2CO 2 9SiO 2 3H 2 O
Гематит Fe 2 O 3
Гидроксиапатит Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ) 6
Магнетит Fe 3 O 4
Нозелит 4Na 2 O3Al 2 O 3 6SiO 2 SO 4
Пектолит Na 2 O4CaO6SiO 2 H 2 O
Кварц SiO 2
Змеевик 3MgO2SiO 2 2H 2 O
Тенардит Na 2 SO 4
Валластонит CaSiO 3
Ксонотлит 5CaO5SiO 2 H 2 O

Связывание часто является функцией поверхностного заряда и потери гидратации воды.Оксид железа, который существует во многих гидратированных и оксидных формах, особенно склонен к связыванию. Некоторые силикаты будут делать то же самое, а многие масляные загрязнения являются печально известными связующими отложениями из-за реакций полимеризации и разложения.

Помимо причинения материального ущерба из-за изоляции пути теплопередачи от пламени котла к воде (Рисунок 12-2), отложения ограничивают циркуляцию воды в котле. Они делают поверхность трубы шероховатой и увеличивают коэффициент лобового сопротивления в контуре котла.Уменьшение циркуляции в генераторной трубе способствует ускоренному осаждению, перегреву и преждевременному разделению пара и воды.

ЦИРКУЛЯЦИЯ КОТЛА

На рисунках 12-3 и 12-4 показан процесс циркуляции котла. Левые ножки U-образных трубок представляют собой сливные стаканы и заполнены относительно прохладной водой. Правые ноги представляют собой генераторные трубы и нагреваются. Тепло создает пузырьки пара, а конвекционные потоки создают циркуляцию. Чем больше тепла прикладывается, тем больше пара вырабатывается и скорость циркуляции увеличивается.

Если образуются отложения (Рисунок 12-4), шероховатая поверхность и частично ограниченное отверстие препятствуют потоку, уменьшая циркуляцию. При постоянном подводе тепла вырабатывается такое же количество пара, поэтому соотношение пара и воды в генерирующей трубе увеличивается. Вода в трубке становится более концентрированной, что увеличивает вероятность отложения солей в котловой воде.

В крайних случаях осаждение становится достаточно тяжелым, чтобы уменьшить циркуляцию до точки, при которой происходит преждевременное разделение пара и воды.Когда это происходит в трубе печи, выход из строя из-за перегрева происходит быстро. Когда отложения небольшие, они могут не вызывать поломки трубок, но они снижают запас прочности конструкции котла.

До точки преждевременного отделения пара от воды скорость циркуляции котла увеличивается с увеличением тепловложения. Часто, как показано на Рисунке 12-5, точка перегиба (A) выше номинальной мощности котла. Когда контур загрязнен, точка перегиба кривой «циркуляция-теплоподвод» смещается влево, и общая циркуляция воды уменьшается.Это показано нижней пунктирной линией.

Обращение и депонирование тесно связаны. Осаждение частиц является функцией вытеснения воды, а также поверхностного заряда (рис. 12-6). Если поверхностный заряд на частице относительно нейтрален в своей тенденции вызывать прилипание частицы к стенке трубки или оставаться во взвешенном состоянии, адекватный отвод воды будет удерживать ее от трубки. Если циркуляции в контуре недостаточно для обеспечения достаточного отвода воды, нейтральная частица может прилипнуть к трубке.В случае крайне низкой циркуляции может произойти полное испарение и осаждение обычно растворимых солей натрия.

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Обработка карбонатом натрия была оригинальным методом борьбы с отложениями сульфата кальция. Современные методы основаны на использовании фосфатов и хелантов. Первая — это программа осаждения, вторая — программа растворения.

Карбонатный контроль

До принятия фосфатной обработки в 1930-х годах образование отложений сульфата кальция было серьезной проблемой для котлов.Обработка карбонатом натрия использовалась для осаждения кальция в виде карбоната кальция для предотвращения образования сульфата кальция. Движущей силой образования карбоната кальция было поддержание высокой концентрации карбонат-иона в котловой воде. Даже там, где это было достигнуто, обычно происходило сильное отложение карбоната кальция. Поскольку давление в котле и скорость теплопередачи медленно повышались, накипь карбоната кальция становилась неприемлемой, так как это приводило к перегреву и выходу труб из строя.

Контроль фосфатов

Фосфат кальция практически не растворяется в котловой воде.Можно поддерживать даже небольшой уровень фосфата, чтобы обеспечить осаждение фосфата кальция в основной воде котла вдали от поверхностей нагрева. Таким образом, введение фосфатной обработки устранило проблему отложений карбоната кальция. Когда фосфат кальция образуется в котловой воде с достаточной щелочностью (pH 11,0–12,0), образуются частицы с относительно неадгезивным поверхностным зарядом. Это не предотвращает развитие отложений с течением времени, но их можно достаточно хорошо контролировать с помощью продувки.

В программе обработки фосфатным осаждением магниевая часть твердых примесей осаждается преимущественно в виде силиката магния. Если кремнезема нет, магний выпадет в осадок в виде гидроксида магния. Если поддерживается недостаточная щелочность котловой воды, магний может соединяться с фосфатом. Фосфат магния имеет поверхностный заряд, который может привести к его прилипанию к поверхностям трубок и накоплению других твердых частиц. По этой причине щелочность является важной частью программы осаждения фосфатов.

Силикат магния, образованный в программе осаждения, не имеет особой адгезии. Однако он способствует накоплению отложений наравне с другими загрязнителями. Анализ типичных котловых отложений показывает, что силикат магния присутствует примерно в таком же соотношении к фосфату кальция, как магний к кальцию в питательной воде котла.

Контроль фосфатов / полимеров

Органические добавки улучшают результаты обработки фосфатом. Первыми добавками были натуральные органические вещества, такие как лигнины, дубильные вещества и крахмалы.Органические вещества были добавлены, чтобы способствовать образованию жидкого осадка, который оседал в барабане для бурового раствора. Нижняя продувка из грязевого барабана удалила ил.

В области органических обработок было много достижений (рис. 12-7). В настоящее время широко используются синтетические полимеры, и упор делается на диспергирование частиц, а не на образование жидкого осадка. Хотя этот механизм довольно сложен, полимеры изменяют площадь поверхности и отношение поверхностного заряда к массе типичных твердых частиц котла. При правильном выборе и применении полимера поверхностный заряд частицы может быть изменен в лучшую сторону (рис. 12-8).

Многие синтетические полимеры используются в программах осаждения фосфатов. Большинство из них эффективны при диспергировании силиката магния и гидроксида магния, а также фосфата кальция. Полимеры обычно имеют низкую молекулярную массу и многочисленные активные центры. Некоторые полимеры используются специально для солей жесткости или железа; некоторые эффективны для широкого спектра ионов. На рис. 12-9 показаны относительные характеристики различных полимеров, используемых для обработки котловой воды.

Таблица 12-2.Характеристики фосфата / полимера можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи за счет выбора подходящего полимера.

Chelant Control

Хеланты являются основными добавками в программе обработки солюбилизирующей котловой воды. Хеланты обладают способностью образовывать комплекс многих катионов (твердость и тяжелые металлы в условиях котловой воды). Они достигают этого, запирая металлы в растворимую органическую кольцевую структуру. Хелатные катионы не осаждаются в котле.При нанесении с диспергатором хелатирующие агенты образуют чистые водные поверхности.

Поставщики и пользователи хелатирующих агентов многое узнали об их успешном применении с момента их внедрения в качестве метода очистки питательной воды котлов в начале 1960-х годов. Хеланты были объявлены добавками для «чудесного лечения». Однако, как и в случае с любым другим материалом, самой большой проблемой было понять правильное применение.

Хеланты — это слабые органические кислоты, которые вводятся в питательную воду котла в форме нейтрализованной натриевой соли.Вода гидролизует хелатирующий агент с образованием органического аниона. Степень гидролиза зависит от pH; полный гидролиз требует относительно высокого pH.

У анионного хелатирующего агента есть реактивные центры, которые привлекают координационные центры на катионах (твердость и примеси тяжелых металлов). Координационные центры — это области на ионе, которые восприимчивы к химическому связыванию. Например, у железа есть шесть координационных центров, как и у ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Ионы железа, попадающие в котел (например,g., как загрязнение из конденсатной системы) в сочетании с ЭДТА. Все координационные центры на ионе железа используются EDTA, и образуется стабильный хелат металла (рис. 12-10).

NTA (нитрилотриуксусная кислота), еще один хелатирующий агент, применяемый в питательной воде котлов, имеет четыре координационных центра и не образует такой стабильный комплекс, как EDTA. В случае NTA неиспользуемые координационные центры катиона подвержены реакциям с конкурирующими анионами.

Хеланты соединяются с катионами, образующими отложения, такими как кальций, магний, железо и медь.Образовавшийся хелат металла растворим в воде. Когда хелат стабилен, осаждения не происходит. Хотя существует множество веществ, обладающих хелатирующими свойствами, на сегодняшний день EDTA и NTA являются наиболее подходящими хелатирующими агентами для обработки питательной воды котлов.

Логарифм константы равновесия реакции хелат-ион металла, часто называемый константой стабильности (Ks), можно использовать для оценки химической стабильности образованного комплекса. Для реакции кальций-ЭДТА:

(Ca) 2+ (EDTA) 4

В Таблице 12-3 перечислены константы стабильности для EDTA и NTA с обычными загрязнителями питательной воды.

Таблица 12-3. Константы стабильности обеспечивают меру химической стабильности комплексов хелат-ион металла.

Металл-ион

ЭДТА

НТА

Ca + 2 10,59 6,41
мг + 2 8,69 5,41
Fe + 2 14.33 8,82
Fe + 3 25,1 15,9

Эффективность хелатной программы ограничена концентрацией конкурирующих анионов. За исключением фосфата, конкурирующие анионные ограничения на хелатирование EDTA обычно не являются серьезными. Щелочность и диоксид кремния, в дополнение к фосфату, являются ограничивающими факторами при использовании NTA.

Chelant / Polymer Control

Оксид железа является предметом особого внимания в сегодняшних программах очистки котловой воды.Отложения из питательной воды котла с низкой (менее 1,0 ppm) жесткостью устраняются с помощью программ хелатирования и могут быть уменьшены до 95% с помощью хорошей программы обработки полимером / фосфатом. Оксид железа становится все более значительным фактором образования отложений в котлах из-за фактического устранения отложений твердости во многих системах и из-за того, что высокая скорость теплопередачи многих котлов способствует отложению железа.

Хелатирующие агенты с высокими показателями стабильности, такие как ЭДТА, могут образовывать комплексные отложения железа.Однако эта способность ограничена конкуренцией с гидрат-ионами. Опыт показал, что использование только ЭДТА или других хелатирующих агентов не является наиболее эффективным методом контроля железа.

При нормальной скорости подачи хеланта происходит ограниченное хелатирование поступающего твердого железа. Обычно этого достаточно для растворения некоторого количества конденсата, содержащего железо. Хелатирование магнетита (оксид, образовавшийся в условиях котла — смесь Fe2O3 и FeO) возможно, потому что хелатирующий агент соединяется с железистой (FeO) частью магнетита.

Избыточная подача (высокие уровни) хелатирующего агента может удалить большое количество оксида железа. Однако это нежелательно, потому что высокий избыток хелатирующего агента не позволяет отличить оксид железа, который образует защитное магнетитовое покрытие, и оксид железа, образующий отложения.

Комбинация хелатирующего агента / полимера — эффективный подход к контролю над оксидом железа. Адекватный хелатный агент подается на комплексную твердость и растворимое железо с небольшим избытком для растворения примесей железа. Затем добавляются полимеры для кондиционирования и рассеивания любых оставшихся загрязнений оксида железа (рис. 12-11).

Программа хелатирования / полимера может обеспечить чистую водную поверхность, способствуя гораздо более надежной работе котла (рис. 12-12). График очистки вышедшего из строя котла может быть продлен, а в некоторых случаях отменен. Это зависит от оперативного контроля и качества питательной воды. Хелатирующие агенты с высокой стабильностью комплексообразования являются «щадящими» обработками — они могут удалять отложения, которые образуются, когда качество питательной воды или контроль обработки периодически отклоняются от стандарта.

Котлы с умеренными отложениями карбоната кальция и фосфата кальция могут быть эффективно очищены с помощью программы очистки хелантами в процессе эксплуатации.Программы очистки хелантами в процессе эксплуатации следует контролировать и не пытаться применять на сильно осажденном котле или применять слишком быстро. Хеланты могут вызвать сползание больших скоплений отложений за короткий период времени. Эти скопления могут закупоривать коллекторы или повторно откладываться в критических зонах циркуляции, таких как трубы стенки печи.

В программе очистки хелатирующим агентом добавляется достаточное количество хелатирующего агента для растворения жесткости поступающей питательной воды и железа. После этого следует рекомендуемая избыточная подача хеланта.Настоятельно рекомендуются регулярные осмотры (обычно каждые 90 дней), чтобы можно было отслеживать ход лечения.

Уровень полимера в бойлере также должен быть выше нормальной концентрации. Это максимально удерживает частицы в объеме воды до тех пор, пока они не оседают в барабане для грязи. Для удаления частиц из котла следует выполнять повышенное количество «ударов» грязевого барабана.

Программы очистки хелантами в процессе эксплуатации не рекомендуется, если анализ отложений показывает, что основные компоненты состоят из силикатов, оксида железа или любых отложений, которые кажутся твердыми, плотно связанными или непористыми.Поскольку такие накипи не удаляются в большинстве случаев, очистка хелантом в процессе эксплуатации не может быть оправдана в этих ситуациях.

Комбинации фосфат / хелат / полимер

Комбинации полимера, фосфата и хелатирующего агента обычно используются для получения результатов, сравнимых с обработкой хелатирующим агентом / полимером в котлах низкого и среднего давления. Чистота котла улучшается по сравнению с фосфатной обработкой, а наличие фосфата обеспечивает простой способ проверки для подтверждения наличия обработки в котловой воде.

Обработка только полимером

Программы обработки только полимером также используются с некоторой долей успеха. В этой обработке полимер обычно используется в качестве слабого хелатирующего агента, усложняющего жесткость питательной воды. Эти методы обработки наиболее успешны, когда жесткость питательной воды постоянно очень низкая.

Очистка котловой воды высокого давления

Котлы высокого давления обычно имеют зоны с высоким тепловым потоком и питательной водой, состоящие из деминерализованной подпиточной воды и большого процента возвратного конденсата.Из-за этих условий котлы высокого давления подвержены воздействию щелочи. Котлы низкого давления, использующие деминерализованную воду и конденсат в качестве питательной воды, также подвержены воздействию щелочи.

Существует несколько способов повышения концентрации котловой воды. Одним из наиболее распространенных является осаждение оксида железа на трубах с излучающими стенками. Отложения оксида железа часто довольно пористые и действуют как миниатюрные котлы. Вода втягивается в отложения оксида железа. Тепло, приложенное к осадку от стенки трубы, генерирует пар, который выходит через осадок.В осадок поступает больше воды, занимая место пара. Этот цикл повторяется, и вода под отложением концентрируется до чрезвычайно высокого уровня. Под отложением может находиться 100 000 ppm щелочи, в то время как основная вода содержит только около 5-10 ppm щелочи (рис. 12-13).

Парогенерирующие установки, снабженные деминерализованной или испарившейся подпиточной водой или чистым конденсатом, могут быть защищены от щелочной коррозии с помощью обработки, известной под общим термином «скоординированный контроль фосфат / pH.«Фосфат является буфером pH в этой программе и ограничивает локальную концентрацию каустика. Подробное обсуждение этой обработки включено в главу 11.

Если отложения сведены к минимуму, площади, в которых может концентрироваться щелочь, будут уменьшены. Чтобы свести к минимуму осаждение железа в котлах высокого давления (1000-1750 фунтов на кв. Дюйм), были разработаны специальные полимеры, которые диспергируют железо и удерживают его в воде.

Как и в случае программ осаждения фосфатов и контроля хелантов, использование этих полимеров с координированной обработкой фосфатом / pH улучшает контроль отложений.На рис. 12-14 показана эффективность диспергентов в борьбе с отложениями оксида железа. Условия испытаний: 1500 фунтов на квадратный дюйм (590 ° F), тепловой поток 240 000 БТЕ / фут² / час и скоординированный химический режим воды по программе фосфат / pH. Сравнение необработанной поверхности теплопередачи (показано слева) с условиями, обработанными полимерным диспергатором (показано справа), дает графическую иллюстрацию значения диспергентов в предотвращении осаждения парогенератора. Способность уменьшать скопление оксида железа является важным требованием при очистке котельных систем, работающих при высоком давлении и с питательной водой высокой чистоты.

В котлах сверхкритического давления используются полностью летучие компоненты, обычно состоящие из аммиака и гидразина. Из-за чрезвычайно высокой вероятности образования отложений и загрязнения паром в сверхкритической прямоточной котловой воде недопустимо наличие твердых частиц, включая твердые частицы для обработки.

Рисунок 12-1. Классификация вкладов.

Икс

Рисунок 12-2. Осаждение снижает передачу тепла от котловой трубы к котловой воде, увеличивая температуру металла трубы.Может произойти перегрев металла трубки и выход из строя.

Икс

Рисунок 12-4. U-образная трубка показывает циркуляцию воды и парообразование с отложениями.

Икс

Рисунок 12-5. Циркуляция в зависимости от подводимого тепла в контуре котла.

Икс

Рисунок 12-6. Противодействующие силы действуют на частицы, переносимые водой. Поверхностные заряды могут притягивать частицы к отложению. Водяной поток «сметает» частицу.

Икс

Рисунок 12-7.Экспериментальные котлы используются для оценки программ химической обработки в жестких условиях.

Икс

Рисунок 12-8. (Слева) Сканирующая электронная микрофотография (увеличение 4000X) кристаллов фосфата кальция и силиката магния, образовавшихся в котловой воде, не обработанной диспергатором. (Справа) С помощью сульфированного полимера рост кристаллов контролируется.

Икс

Рисунок 12-9. Хотя для обработки котловой воды доступно много полимеров, уровни их эффективности различаются.

Икс

Рисунок 12-10. Большинство металлов имеют шесть реактивных координационных центров. EDTA может эффективно связываться с каждым координационным центром и образовывать стабильный комплекс.

Икс

Рисунок 12-11. Хелатирующий агент / полимер может обеспечить высокую степень защиты от отложений железа при условии использования подходящего полимера. Даже члены одного и того же семейства полимеров, такие как полиметакрилат (ПМА), могут сильно различаться по характеристикам.

Икс

Таблица 12-2.Характеристики фосфата / полимера можно поддерживать при высоких скоростях теплопередачи за счет выбора подходящего полимера.

Икс

Тип обработки Концентрация обработки котла (ppm) Скорость теплопередачи (БТЕ / фут 2 / час) Рабочее давление (фунт / кв. Дюйм) 900 40% уменьшение масштаба
Синтетический полимер А 10 185 000 300 44
Синтетический полимер B 10 185 000 300 93
Синтетический полимер C 10 185 000 300 94
Синтетический полимер B 5 185 000 300 56
Синтетический полимер C 5 185 000 300 94
Синтетический полимер B 10 185 000 900 64
Синтетический полимер C 10 185 000 900 92
Синтетический полимер B 10 300 000 900 44
Синтетический полимер C 10 300 000 900 86
Синтетический полимер B 10 300 000 1200 30
Синтетический полимер C 10 240 000 1200 90
Синтетический полимер C 10 300 000 1200 83

Рисунок 12-12.Хелант / полимер обеспечивает режим внутренней обработки без образования отложений. Условия испытаний: 600 фунтов на квадратный дюйм; 60 000 (большой зонд) + 180 000 (малый зонд) БТЕ / фут2 / ч питательной воды, постоянная подпитки.

Икс

Фосфатный цикл — без обработки

Phosphate Cycle — Натуральный кондиционер

Phosphate Cycle — Кондиционер для лигнина

Фосфатный цикл — Полимерные диспергаторы

Фосфатный цикл — смесь хелатирующего агента и полимерного диспергатора

Цикл хелатирования — смесь хелатного агента и полимерного диспергатора

Рисунок 12-13.Пористые отложения создают условия, способствующие высокой концентрации твердых частиц в котловой воде, таких как гидроксид натрия (NaOH).

Икс

Рисунок 12-14. Экспериментальные теплообменные панели котла (увеличение в 800 раз), подверженные загрязнению питательной водой железом. Отложение тяжелого оксида железа (слева) происходило без использования полимера. Практически чистая серая была достигнута с помощью специальной полимерной программы для железа (справа).

Икс

Разогрев до термического гидролиза

Грег Найт, Скотт Карр и Эндрю Шоу

Термический гидролиз — это инновационный процесс кондиционирования твердых веществ в сточных водах, который имеет множество преимуществ — финансовых, экологических и других.Ваше растение — хороший кандидат?

Процесс термического гидролиза (THP) сравнивают с скороваркой. Он кондиционирует твердые частицы сточных вод при высокой температуре и давлении для улучшения усвояемости. Вводимый пар нагревает твердые частицы и поддерживает их температуру приблизительно 165 ° C и манометрическое давление 600 кПа (кПа), или 87 фунтов на квадратный дюйм, в течение 20–30 минут, после чего давление сбрасывается. Сочетание высокой температуры и быстрого сброса давления делает материал более биоразлагаемым для последующего анаэробного разложения.Дополнительным преимуществом является то, что полученные твердые биологические вещества не содержат патогенов, достигая статуса «Класс А».

Доступен ряд конфигураций, включая периодические и непрерывные процессы. Компания Cambi Group AS разработала технологию THP примерно 20 лет назад, но другие европейские и американские поставщики теперь также предлагают версии этой технологии.

Преимущества THP
Повышенная биоразлагаемость остатков сточных вод приводит к увеличению скорости загрузки варочного котла, получению жмыха с более высоким содержанием твердых веществ, продукту биологических твердых веществ, который соответствует высшим стандартам для внесения в почву, и увеличению производства биогаза.Поскольку он улучшает усвояемость, а твердые вещества легче смешивать и перекачивать при более высоких концентрациях твердых веществ, THP можно использовать для увеличения скорости загрузки метантенка. Это делает его привлекательным для предприятий, которым необходимо перерабатывать больше твердых веществ в существующих системах или минимизировать размер и количество новых варочных котлов.

Улучшенное преобразование летучих твердых веществ в процессе разложения приводит к другим преимуществам, включая лучшую обезвоживаемость и более сухой осадок. Обработка твердых веществ при высокой температуре также дает продукт класса А для использования в качестве удобрений согласно U.S. Правила EPA для земельных участков. Пирог с установок THP также имеет меньше запахов, чем от традиционных установок для разложения, что делает его более привлекательным для полезного повторного использования.

Фермеры тратят много денег на удобрения, богатые азотом и фосфором. Биологические твердые вещества также богаты азотом и фосфором, поэтому повторное использование очень стабильных биологических твердых веществ в качестве удобрения снижает затраты на удобрения для фермеров, снижает затраты на управление коммунальными услугами и обеспечивает очень реальную экологическую выгоду за счет устойчивого повторного использования.Мы также знаем, что во всем мире наши ресурсы фосфора ограничены, поэтому повторное использование фосфора путем внесения твердых биологических веществ на землю является экологически устойчивой практикой.

Коммунальные предприятия с относительно высокими затратами на управление остаточными отходами могут извлечь выгоду из процесса, который снижает массу и объем твердых биологических веществ.

Важно понимать, что THP не обязательно увеличивает регенерацию энергии из заданного количества твердых частиц из-за необходимости подачи технологического пара. Однако добавление THP позволяет объектам с существующими варочными котлами более чем вдвое увеличить пропускную способность, что приводит к значительному увеличению чистого производства биогаза.Это может привести к эквивалентному увеличению производства энергии на объектах с комбинированным производством тепла и электроэнергии (ТЭЦ) или на предприятиях, производящих возобновляемый природный газ (ГСЧ).

Внедрение THP — не панацея, и не во всех ситуациях. Но там, где заводы работают на полную мощность и им необходимо приспособиться к будущему росту, THP позволяет владельцам и операторам увеличивать мощность очистки существующих анаэробных варочных котлов. Коммунальные предприятия с относительно высокими затратами на управление остаточными отходами могут извлечь выгоду из процесса, который снижает массу и объем твердых биологических веществ.А создание более качественного и ценного конечного продукта может повысить эффективность повторного использования и снизить затраты на управление.

Погружение глубже
Опыт работы с THP в Великобритании и США выявил некоторые важные соображения по модернизации THP на существующих объектах. Во-первых, твердые частицы необходимо отсеивать перед поступлением на объекты ТЭЦ. Экран толщиной примерно 5 мм необходим для предотвращения проблем, связанных с накоплением ветоши и другого мусора в последующем оборудовании.

В то время как обычное сбраживание требует сгущения перед процессом, термический гидролиз требует обезвоживания перед процессом; Таким образом, THP требует двух стадий обезвоживания — одну перед THP и дигерированием, а другую — после нее.Хранилище кексов также необходимо перед THP для обеспечения стабильной производительности и эксплуатационной гибкости.

Поскольку для термогидролиза требуется пар, заводы, которые добавляют ТНР, обычно должны заменять свои водогрейные котлы паровыми. Те, у кого есть ТЭЦ, захотят генерировать пар, а не горячую воду из отходящего тепла ТЭЦ для обеспечения работы ТЭЦ.

Необходимо охлаждать твердые биологические вещества после термического гидролиза и перед перевариванием. Еще одно соображение при модернизации существующих варочных котлов заключается в том, что газовый трубопровод может быть недостаточно большим для увеличения производства биогаза на один варочный котел с ТНР.

Добавление THP улучшает производство газа за счет улучшения преобразования энергии твердых биологических веществ в биогаз. Однако для этого процесса требуется пар, поэтому часть образующегося биогаза обычно используется для производства пара.

Хотя многие существующие объекты ТЭЦ также имеют ТЭЦ, эта технология не всегда идет рука об руку с ТЭЦ. Там, где затраты на электроэнергию высоки и доступны кредиты на экологически чистую энергию — как в Европе и некоторых регионах США — производство дополнительного биогаза дает значительную выгоду.ТЭЦ может очень хорошо подходить для ТЭЦ, потому что ТЭЦ генерирует горячий выхлопной газ, который можно использовать для выработки пара. По этой причине в Европе довольно распространено использование ТЭЦ с ТЭЦ, где средняя цена на электроэнергию выше, чем в США. В последнее время производство ГСЧ также тщательно рассматривается как альтернативное использование биогаза (например, для трубопроводный впрыск или для автомобильного топлива). Важно изучать экономику вариантов использования биогаза в каждом конкретном случае, чтобы выработать наилучшее и максимальное использование газа в данной ситуации.

Последние инновации THP
Сегодня в большинстве применений термический гидролиз используется до анаэробного сбраживания, но теперь существует процесс, который позволяет использовать термический гидролиз после анаэробного сбраживания. Солюбилизированный материал, покидающий THP, обезвоживается до концентрации твердых веществ 40% или выше. Побочный поток от обезвоживания, который требует высокого уровня биоразлагаемого химического кислорода, отправляется обратно в варочные котлы, что приводит к улучшенному производству газа и улучшенному преобразованию летучих твердых веществ.Подобная система дает возможность упростить модернизацию THP для существующих процессов.

Еще одна новая возможность — промежуточный термогидролиз. Это влечет за собой включение термического гидролиза между двумя стадиями пищеварения. Владельцы будут обрабатывать остатки с помощью обычного сбраживания, затем THP, затем еще одну стадию сбраживания, чтобы максимизировать преобразование твердых веществ и восстановление энергии.

Оба этих новых подхода потенциально могут быть полезны для предприятий с большой производительностью варочного котла.В таких ситуациях владельцы не стремятся получать больше твердых веществ через ограниченное количество варочных котлов, но могут получить другие выгоды. Они могут извлечь выгоду из улучшенных характеристик сбраживания за счет лучшего преобразования твердых веществ и увеличения добычи газа, строительства и обслуживания меньшего по размеру объекта THP, а также производства более качественного кека для полезного использования.


Об авторах

Грег Найт является техническим руководителем компании Black & Veatch по термогидролизу в США.С. и руководил технологическим проектированием проектов анаэробного сбраживания и THP по обе стороны Атлантики. Он имеет 14-летний опыт разработки технологических процессов в сфере управления водными ресурсами, сточными водами и твердыми биологическими твердыми веществами.

Скотт Карр — руководитель международной практики и технологий Black & Veatch в области обращения с твердыми и остаточными биологическими отходами. Обладая 30-летним опытом, он сосредоточил свою карьеру на всех аспектах управления твердыми и остаточными биологическими веществами, включая переработку и полезное использование твердых биологических веществ.

Эндрю Шоу (Andrew Shaw) — руководитель международной практики и технологий в области сточных вод и устойчивого развития компании Black & Veatch, а также заместитель вице-президента.Он имеет докторскую степень в области инженерии окружающей среды и имеет 20-летний опыт работы в области очистки сточных вод по всему миру.

Накипь в котлах — Lenntech

Если этот флажок не установлен, масштабирование приводит к постепенному снижению эффективности котла из-за замедления нагрева, действующего как изолятор. В конце концов, накипь приведет к перегреву и разрыву трубки.
Отложения в котле могут также вызвать закупорку или частичное препятствие коррозионному воздействию под отложениями.Как правило, отложения котла могут снизить эффективность работы, вызвать повреждение котла, вызвать внеплановые отключения котла и увеличить расходы на очистку.

Первой мерой предотвращения образования накипи является подача деминерализованной воды хорошего качества в качестве подпиточной воды. Чем чище питательная вода, тем слабее приводной механизм для образования накипи. Накипеобразующие минералы, которые попадают в котел, могут быть обезврежены внутренней химической обработкой. Давно установленная технология заключается в отделении катионов жесткости, магния и кальция от минералов, образующих накипь, и их замене ионами натрия.

Источник изображений: http://www.aalborg-industries.com/ifs/files/AI/eng/Presentation/Website/Downloadablefiles/pdf/Aalborg_Solutions_download/aal_sol_6_mar04.pdf

Silica

может испаряться в пар при рабочем давлении до 28 бар. Его растворимость в паре увеличивается с повышением температуры; поэтому кремнезем становится более растворимым при перегреве пара. Условия, при которых происходит унос парообразного кремнезема, были тщательно исследованы и задокументированы.Исследователи обнаружили, что для любого заданного набора условий в котле, использующего деминерализованную или выпаренную качественную подпиточную воду, кремнезем распределяется между котловой водой и паром в определенном соотношении. Это соотношение зависит от двух факторов: давления в котле и pH котловой воды. Величина отношения увеличивается почти логарифмически с увеличением давления и уменьшается с увеличением pH.
Если диоксид кремния попадает в котловую воду, обычным корректирующим действием является усиление продувки котла, уменьшение ее до приемлемого уровня и затем исправление состояния, вызвавшего загрязнение диоксидом кремния.

Для получения дополнительной информации посетите нашу веб-страницу о отложении кремнезема в котлах.

Найдите информацию о других основных проблемах, возникающих в котлах: вспенивание и заливка, коррозия.
Описание характеристик идеальной котловой воды см. Здесь.
Посетите нашу веб-страницу, посвященную очистке котловой воды, в частности, путем деаэрации (деаэрирующие нагреватели или мембранные подрядчики).

Ссылки
« Справочник по очистке воды» Vol.1-2, Degremont, 1991
«Промышленное водоподготовление», BeltsDearborn, 1991
http://www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html

Коррозия в котлах — Lenntech

Коррозия — это превращение металла в рудную форму. Железо, например, превращается в оксид железа в результате коррозии. Однако процесс коррозии представляет собой сложную электрохимическую реакцию, принимающую множество форм. Коррозия может привести к общему прилипанию к большой металлической поверхности или к точечному проникновению металла.Коррозия — серьезная проблема, вызванная водой в котлах. Коррозия может иметь различное происхождение и характер из-за действия растворенного кислорода, коррозионных токов, возникающих в результате неоднородностей на металлических поверхностях, или из-за прямого воздействия воды на железо.
В то время как основная коррозия в котлах может быть в первую очередь вызвана реакцией металла с кислородом, другие факторы, такие как напряжения, кислотные условия и определенные химические корроденты, могут иметь важное влияние и вызывать различные формы агрессивного воздействия.Необходимо учитывать количество различных вредных веществ, которые могут быть допущены в котловую воду без риска повреждения котла. Коррозия может возникнуть в системе питательной воды из-за низкого pH воды и присутствия растворенного кислорода и углекислого газа.
Исходя из этих цифр и с учетом количества, которое может быть сброшено, таким образом определяется допустимая концентрация в подпиточной воде.

Растрескивание металла котла может происходить по двум разным причинам.В первом механизме циклические напряжения создаются быстрым нагревом и охлаждением и концентрируются в точках, где коррозия делает поверхность металла шероховатой или изъеденной. Обычно это связано с неправильной защитой от коррозии. Второй тип коррозионно-усталостного растрескивания возникает в котлах с правильно очищенной водой. В этих случаях, вероятно, неправильно употреблять термин «коррозионная усталость». Эти трещины часто возникают там, где плотная защитная оксидная пленка покрывает металлические поверхности, и растрескивание происходит под действием приложенных циклических напряжений.Трещины от коррозионной усталости обычно толстые, тупые и пересекают зерна металла. Обычно они начинаются на внутренней поверхности трубы и чаще всего располагаются по окружности трубы.

Методы контроля коррозии различаются в зависимости от типа коррозии. Основные методы включают поддержание надлежащего pH, контроль кислорода, контроль отложений и снижение нагрузок с помощью конструкции и методов эксплуатации.
Деаэрация и в последнее время использование мембранных подрядчиков — лучший и наиболее распространенный способ избежать коррозии, удаляя растворенные газы (в основном O 2 и CO 2 ).

Для получения дополнительной информации о различных типах коррозии посетите следующие веб-страницы:

Защита стали в котельной системе зависит от температуры, pH и содержания кислорода. Как правило, более высокие температуры, высокие или низкие уровни pH и более высокие концентрации кислорода увеличивают скорость коррозии стали. Механические и рабочие факторы, такие как скорости, напряжения металла и жесткость эксплуатации, могут сильно влиять на скорость коррозии. Системы различаются по склонности к коррозии, и их следует оценивать индивидуально.

Найдите информацию о других основных проблемах, возникающих в котлах: образование накипи, пенообразование и заливка. Чтобы узнать о характеристиках идеальной котловой воды, нажмите здесь.
Посетите нашу веб-страницу, посвященную обработке питательной и котловой воды.

Связанная тема:

Индекс Ланжелье

Ссылки
« Справочник по очистке воды» Vol. 1-2, Degremont, 1991
«Промышленное водоподготовка», BeltsDearborn, 1991
http: // www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html

Глоссарий Hotwork | Hotwork

Air Dry — Этот термин часто используется для обозначения периода отверждения вновь размещенного огнеупора. В действительности огнеупор не высыхает, но за это время при температуре окружающей среды происходят химические реакции, что увеличивает прочность огнеупора.

Щелочной гидролиз — Механизм разрушения легких бетонов из-за реакции углекислого газа в атмосфере с известью в цементе.Обычно поверхностные слои огнеупора становятся рыхлыми и расслаиваются. Разрушение происходит, когда огнеупор подвергается воздействию определенных условий окружающей среды после укладки и по прошествии некоторого времени до высыхания. Одна из самых эффективных профилактических мер — своевременное просушивание огнеупора.

Bake Out — Этот термин иногда используется для обозначения высыхания огнеупора.

Насыпная плотность — Показатель качества, используемый для огнеупоров. Это вес объекта, деленный на объем, который он занимает.У огнеупоров объемная плотность может быть уменьшена из-за избыточной пористости.

Burnout Fibers — Производители огнеупоров часто намеренно создают в своих материалах пористость и проницаемость, добавляя в смесь волокна, которые выгорают (и оставляют пустоты) при низких температурах.

Возможность отклонения горелки — это отношение максимальной мощности горелки к ее минимальной мощности. Многие горелки с предварительным смешиванием имеют диапазон регулирования от 3 до 1.

Жидкие огнеупоры — Смесь жаропрочных заполнителей и термостойкого гидравлического цемента. Обычно его смешивают с водой для заливки, трамбовки или торкретирования. Литые огнеупоры могут быть установлены в полевых условиях, чтобы соответствовать форме печи, емкости, желоба, циклона или воздуховода.

Керамическая связка — Механическая прочность огнеупора, которая развивается во время термообработки и является результатом когезии между соседними частицами заполнителя.

Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB) — Эта технология удерживает частицы топлива и известняка в потоке воздуха, чтобы создать эффективное низкотемпературное горение и ограничить образование таких загрязняющих веществ, как NOX и SO2. Эта технология имеет экологические преимущества и гибкость в отношении качества топлива.

Checker Burnout — Термин, используемый некоторыми для обозначения процесса выгорания сульфата для открытия забитых регенераторов на стекловаренной печи.

Химическая очистка — Процесс ввода в эксплуатацию, используемый при запуске новых котлов. Различные чистящие и пассивирующие жидкости контролируются по температуре и циркулируют по трубам котла для их очистки и кондиционирования перед вводом в эксплуатацию.

Coating Cure — Различные покрытия используются в промышленных процессах для уменьшения коррозионного воздействия и / или изменения излучательной способности поверхности. Часто эти покрытия наносятся влажными, и их необходимо просушить и отвердить перед вводом в эксплуатацию.

Прочность на раздавливание в холодном состоянии (CCS) — это показатель качества огнеупора, который измеряет его сопротивление сжимающим силам.

Слив стекловаренной печи с холодной водой (CWD) — В конце кампании стекловаренной печи необходимо удалить жидкое стекло из печи, чтобы можно было отремонтировать огнеупор. Один из способов удаления жидкого стекла — просверлить отверстие в печи и слить горячее стекло в струю воды, которая закаляет его и транспортирует на место хранения.В канализации для холодной воды вода используется «однократно».

Crown Rise Monitor (CRM) — При нагреве стекловаренной печи огнеупор расширяется, и стальную ограничивающую конструкцию необходимо отрегулировать для учета расширения. Чтобы отслеживать и контролировать этот процесс, полезно измерить положение огнеупорного венца на печи. Традиционно это делалось путем ручного измерения «контрольных сигналов», которые сравнивают положение заводной головки с ее первоначальным возвышением.Crown Rise Monitor (CRM) использует датчики линейного положения и регистратор данных для постоянного наблюдения за положением заводной головки.

Cullet — Осколки стекла, собранные либо как побочный продукт производства стекла, либо в результате вторичной переработки. Этот материал часто используется в качестве сырья при производстве стекла.

Заполнение стеклобоя — Когда стекловаренная печь впервые запускается в производство, она нагревается и должна иметь первоначальную загрузку стекла для начала производственного процесса.Заполнение стеклобоя часто используется для обеспечения этой начальной загрузки. Стеклобой часто загружают в горячую печь путем вдувания или вибрации его в плавильную печь.

Горелка с избыточным воздухом — Горелка этого типа не пытается поддерживать фиксированное соотношение топлива и воздуха для горения. Его преимущество состоит в том, что он обеспечивает большой объем и низкотемпературный поток газа на выпускном сопле горелки при понижении мощности горения. Эта функция особенно хорошо подходит для сушки огнеупоров.

Контроль расширения (ECS) — Во время нагрева стекловаренной печи огнеупор удерживается стальной конструкцией и большими регулировочными болтами. По мере того, как печь нагревается и расширяется, стальную конструкцию необходимо отрегулировать, чтобы приспособиться к росту огнеупора. Надзор за расширением контроля — это услуга, предоставляемая для управления этими настройками.

Защита от замерзания — Иногда критически важные активы должны быть защищены от замерзания из-за условий окружающей среды.Обычно эти проблемы возникают либо во время строительства, либо во время длительного простоя. Защита от замерзания — это услуга, которую можно использовать для защиты критически важных активов в холодную погоду.

Обогрев печи — Многие промышленные печи рециркулируют отходящее тепло, и они полагаются на это рециркулируемое тепло для поддержания процесса. Печи, регенераторы, насадки и рекуператоры — все это примеры технологий, используемых для рециркуляции технологического тепла. Когда один из этих процессов полностью охлаждается (либо из-за простоя, либо из-за нового строительства), часто необходимо «запустить» процесс с помощью внешнего источника тепла.Нагрев печи — это услуга по доведению этих промышленных печей от температуры окружающей среды до устойчивого рабочего состояния.

Горячее удержание печи — Когда промышленная печь прерывает выработку технологического тепла, но нежелательно, чтобы процесс остывал, часто используется услуга горячего удержания печи. Служба экстренного удержания в горячем состоянии иногда используется из-за перебоев в электроснабжении или стихийных бедствий. Плановые услуги по удержанию горячей воды могут использоваться, когда часть технологического процесса нуждается в ремонте, и нежелательно охлаждение всего процесса.

Отказ печи — Многие крупные промышленные печи работают 24 часа в сутки и 7 дней в неделю. Процессы непрерывны и редко прерываются. Иногда планируется отключение печи для проведения технического обслуживания и ремонта, которые могут произойти только во время остановки технологического процесса. В некоторых отраслях простои называют ремонтом.

Торкрет-огнеупоры — Огнеупорный материал можно укладывать методом торкретирования. Огнеупорный материал транспортируется в потоке сжатого воздуха и проецируется на огнеупорную поверхность.Материал может иметь воду, добавленную в сопло, или может быть предварительно увлажнен. Цель состоит в том, чтобы материал прилипал к целевой поверхности и избегал отскока.

Парогенератор-утилизатор (HRSG) — это тип котла, улавливающего избыточное технологическое тепло. Их можно установить перед вытяжной трубой промышленной печи или использовать вместе с генератором комбинированного цикла. Турбина с комбинированным циклом имеет одну ступень, приводимую в действие продуктами сгорания, и вторую ступень, приводимую в действие паром от ПГРТ, который улавливает часть тепла, оставшегося после первой ступени.

Отрасли по переработке углеводородов (HPI) — Эта отраслевая категория относится к нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей, СПГ и нефтехимической отраслям.

Meltouts — Иногда жидкие материалы затвердевают не в том месте, и их необходимо удалить. Один из способов удаления этих материалов состоит в том, чтобы снова растворить их в жидкости и позволить жидкости течь в желаемое место.

Модуль разрыва (MOR) — Показатель качества огнеупора, который измеряет его прочность при сопротивлении изгибным (изгибающим) силам.

Монолитный огнеупор — Огнеупор, который наносится на строительной площадке в необожженном состоянии и образует сплошную массу. Примеры монолитного огнеупора включают литейные, торкрет-бетон, торкрет-смеси, пластмассы и набивные материалы. После размещения огнеупор необходимо высушить для создания огнеупорных свойств.

Проницаемость — способность газа проходить через огнеупорную конструкцию. Проницаемость повышается, когда пористость соединяется между собой и обеспечивает прохождение газа.Пористость не обязательно создает проницаемость. Во время высыхания огнеупора пар использует проницаемость для выхода из конструкции огнеупора.

Пористость — Пустоты в структуре огнеупора создают пористость. Пористость может проявляться в виде больших отдельных пустот или микропустот, рассредоточенных по всей структуре.

Пластиковые огнеупоры — Огнеупорная смесь, в которой используются связующие вещества, такие как глины, фосфаты или смолы. Материал обычно поставляется для установки в виде мокрых блоков.При установке пластмассы не требуют такого большого уплотнения / деформации, как набивной материал. Блоки обычно утрамбовываются вместе, образуя непрерывную облицовку. После размещения требуется высыхание для создания огнеупорных свойств.

Термическая обработка после сварки (PWHT) — При сварке металлических конструкций в зоне термического влияния изменяются металлургические свойства по сравнению с основным металлом. Для восстановления металлургических свойств часто требуется термический цикл.Большая часть термообработки после сварки проводится локально на сварном шве с помощью электрического резистивного нагрева. В некоторых случаях целесообразно нагревать весь резервуар или сварную конструкцию, и в этих случаях часто применяется термообработка шва после сварки после сжигания.

Набивной огнеупор — Огнеупорная смесь, в которой используются связующие вещества, такие как глина, органические вещества, фосфаты, диоксид кремния или гудрон. Материал может поставляться для монтажа как в мокром, так и в сухом виде. Материал обычно уплотняют с помощью пневматического молотка или другого инструмента для уплотнения.Сдвиг, создаваемый во время набивки, способствует плотности материала и конечным свойствам. После размещения требуется высыхание для создания огнеупорных свойств.

Горелка Ratio — Горелки Ratio стараются поддерживать оптимальную смесь воздуха и топлива. Это соотношение обычно немного больше стехиометрического, чтобы обеспечить полное сгорание всего топлива. Горелки этого типа обычно выбирают для технологических горелок, поскольку они обладают хорошей энергоэффективностью, экологическими преимуществами и хорошо подходят для поддержания высокотемпературных процессов.

Слив из стекловаренной печи с переработкой горячей воды (RHWD) — Эта услуга аналогична сливу из стекловаренной печи с холодной водой, за исключением того, что вода собирается после отделения от стеклобоя и повторно используется для повторного использования в непрерывном замкнутом контуре.

Refractory Cure — Это начальный период после установки литого огнеупора перед началом высыхания. В этот период происходят реакции, которые приводят к жесткому схватыванию огнеупора.Обычно производитель огнеупора указывает продолжительность периода отверждения, который может зависеть от температуры окружающей среды.

Сушка огнеупора — Для монолитного огнеупора, после установки и периода отверждения, тепло применяется в соответствии с графиком производителя, чтобы удалить как свободную, так и химически связанную воду. Эта термическая обработка является последним шагом на пути к достижению желаемых свойств установленного огнеупора. Этот процесс иногда называют отжигом, термообработкой, сушкой, сушкой или предварительным нагревом.

Огнеупорный скол — Механическое разрушение огнеупорной футеровки, приводящее к трещинам, изломам, расслоению, крошению и / или взрывному разрушению. Выкрашивание огнеупора может происходить по разным причинам, но, если оно происходит, обычно происходит во время высыхания огнеупора. Во время высыхания огнеупорная футеровка подвергается воздействию высоких нагрузок, поскольку вода превращается в пар и пытается выйти из футеровки. Если огнеупорные свойства были нарушены из-за каких-либо предшествующих работ, то во время высыхания, вероятно, произойдет разрушение.Выкрашивание огнеупора обычно происходит из-за того, что материал не обладает прочностью, чтобы выдерживать силы, вызываемые выделяющимся паром во время высыхания. Двумя основными проблемами являются свойства материала и скорость парообразования. Это состояние также называют взрывным растрескиванием или выбросом огнеупора. Процедуры контроля качества и соблюдение инструкций производителя по смешиванию, размещению, отверждению и сушке являются лучшими профилактическими мерами, позволяющими избежать этого состояния.

Регенератор разгрузки — это еще один термин, обозначающий процесс выгорания сульфатов.

Торкрет-бетон — Огнеупорный материал, который смешивается (например, литье), а затем наносится путем перекачивания смеси в форсунку, где она смешивается с воздухом и активатором для начала отверждения. Смесь пневматически «выстреливается» на монтажную поверхность. После размещения требуется высыхание для создания огнеупорных свойств.

Выгорание сульфатов (SBO) — В стекловаренных печах с регенераторами сульфаты имеют тенденцию со временем конденсироваться в насадке. Накопление сульфатов ограничивает прохождение воздуха и, в конечном итоге, ухудшает работу печи.Один из методов удаления сульфатов из насадок включает установку горелки в нижней части регенератора и нагрев насадки до температуры выше точки плавления сульфатов. Это позволяет сульфатам стекать из насадок на дно регенератора, и поток воздуха восстанавливается в печь. Этот процесс также называют разгрузкой регенератора или сгоранием контролера.

Капитальный ремонт — На нефтеперерабатывающих заводах и в других перерабатывающих отраслях планируется периодическое техническое обслуживание, при котором процесс полностью останавливается.Для оптимизации проделанной работы и сведения к минимуму времени простоя выполняется тщательное планирование и подготовка. Эти простои часто называют ремонтными работами.

Система термогидролиза

помогает увеличить производство биогаза

Мишель Клайн, Николас Гуриев и Якоб Брюус

Задача преобразования систем очистки сточных вод из потребителей энергии в производителей энергии неизбежно приводит к оценке потенциала твердых биологических веществ. Биологические твердые вещества — это самый большой энергетический ресурс, доступный на очистных сооружениях.Поэтому необходимо оптимизировать использование твердых биологических веществ, чтобы в полной мере использовать их свойства возобновляемой энергии.

Повышение выхода биогаза обычно достигается за счет применения процесса предварительной обработки. Один из самых эффективных — термический гидролиз. Однако термический гидролиз обычно требует больше энергии, чем помогает произвести. Однако процесс можно значительно улучшить, если увеличить долю твердых веществ в поступающих твердых биологических веществах.

В процессе термогидролиза используется тепло для разрушения клеточной структуры и органического материала, в результате чего твердые биологические вещества становятся более растворимыми и легко поддаются биологическому разложению.Кроме того, повышенная способность гидролизованного ила к биологическому разложению увеличивает выход биогаза и снижает количество ила для окончательной утилизации.

Термический гидролиз традиционно проводился в периодической системе. Хотя пакетный режим доказал свою эффективность и доказал свою эффективность, он потребовал высоких капитальных и эксплуатационных затрат, что ограничивало его применение только на очень крупных очистных сооружениях. Процесс Exelys ™ компании Kruger был разработан для решения проблем термического гидролиза и повышения эффективности процесса.

Рис. 1: Система непрерывного термического гидролиза Exelys

Exelys — это непрерывный процесс, который обрабатывает твердые биологические вещества с содержанием сухих твердых веществ (DS) более 20% по массе. Высокое содержание твердых частиц приводит к значительной экономии пара, необходимого для достижения условий гидролиза, в то время как непрерывная работа позволяет оптимизировать регенерацию энергии. По сравнению с традиционным периодическим термическим гидролизом, система обеспечивает те же условия процесса и продукт гидролиза, но гораздо более энергоэффективным способом.

Схема процесса

Процесс Exelys показан на рисунке 1. Обезвоженные твердые биологические твердые вещества из бункера для хранения или бункера непрерывно подаются в процесс с помощью винтового насоса. Когда твердые биологические вещества попадают в систему, в систему непрерывно добавляется пар через ряд инжекционных форсунок. Когда смесь движется вверх по секции конденсатора пара, пар конденсируется, передавая тепло твердым биологическим веществам и повышая температуру до необходимого уровня для термического гидролиза.

Нагретые твердые биологические вещества проходят через самоочищающийся статический смеситель, который обеспечивает равномерное распределение тепла, в результате чего образуется гомогенная смесь твердых биологических веществ и воды. Статический смеситель также улавливает пар, который еще не конденсировался. Это гарантирует, что вся энергия, доступная от впрыскиваемого пара, используется эффективно, обеспечивая максимальную энергоэффективность процесса.

После того, как твердые биологические вещества достигают требуемой температуры и давления для термического гидролиза, твердые биологические вещества поступают в реактор и текут с низкой скоростью, что приводит к образованию пробкового потока.Этот поршневой поток гарантирует отсутствие короткого замыкания и все твердые биологические вещества находятся в условиях термического гидролиза в течение необходимого времени.

После реактора твердые биологические вещества поступают в систему теплообменника, где они охлаждаются до температуры, подходящей для последующего мезофильного или термофильного процесса разложения, не требуя дополнительного нагрева в варочных котлах. Теплообменники имеют конструкцию «труба в трубе», что позволяет легко чистить и обслуживать. Охлаждающая вода из системы теплообменника может использоваться для предварительного нагрева котловой воды, отопления здания или других низкотемпературных источников тепла на заводе.

После системы теплообменника имеются приспособления для закачки очищенных сточных вод в твердые биологические вещества. Впрыск воды можно использовать для разбавления и охлаждения твердых биологических веществ в соответствии с требованиями последующего процесса разложения.

Последним компонентом системы является насос поддержания давления. Этот насос управляется для поддержания заданного давления в системе. В большинстве случаев насос поддержания давления также может использоваться для подпитки процесса дигерирования ниже по потоку.

Демонстрационная система Exelys ™ установлена ​​в Хиллероде, Дания.

Дальнейшая оптимизация

Exelys можно использовать в различных конфигурациях процесса. Обычно это предшествует пищеварению. Однако его можно включить в запатентованную конфигурацию процесса для дальнейшего повышения энергоэффективности — систему Exelys ™ -DLD (Digestion-Lysis-Digestion).

Потребление энергии снижается, поскольку после первой стадии разложения остается меньше биологических твердых веществ для гидролиза. При повторном переваривании гидролизованных твердых биологических веществ выход биогаза из сырых твердых биологических веществ даже больше, чем при использовании обычной системы LD (лизис-разложение).Поскольку установка Exelys меньше по размеру, ее потребности в энергии, как правило, можно покрыть за счет отработанного тепла, регенерированного при производстве электроэнергии из биогаза.

Демонстрационный центр

С октября 2010 года процесс Exelys-DLD находится в непрерывной полномасштабной эксплуатации на станции очистки сточных вод Хиллерёд в Дании. Перед установкой системы на заводе использовался термофильный анаэробный процесс разложения со временем выдержки 25 дней и степенью снижения DS 35-40%.Установив конфигурацию Exelys-DLD, оператор очистных сооружений зафиксировал предполагаемое увеличение производства биогаза на 30% (который продается в местные тепловые сети), улучшенное обезвоживание и снижение примерно на 25% твердых биогазов, подлежащих утилизации. Станция очистки сточных вод Хиллерёда продолжает управлять процессом для дальнейшей оценки и оптимизации работы системы.

WW

Об авторах: Мишель Клайн (Michele Kline) — старший менеджер по продукции для биологических твердых веществ и биоэнергетических систем в I.Kruger Inc. расположена в Кэри, Северная Каролина. Она имеет более 7 лет опыта работы в сфере водоснабжения и водоотведения. Д-р Николас Гуриев является менеджером по продукту для решения непрерывного термического гидролиза осадка Exelys ™ в компании Veolia Water Solutions & Technologies — Krüger A / S, Дания. Д-р Якоб Х. Брюус — заместитель директора международного подразделения Krüger и несет основную ответственность за решения.

Другие статьи в текущем выпуске WaterWorld
Другие статьи из архива WaterWorld

Последствия коррозии в котле

Коррозия котла и ее последствия

Коррозия котла вызывает серьезные разветвления, являясь причиной половины отключений и почти всех отказов труб котлов на электростанциях.Не только электростанции пострадали от коррозии и выхода из строя котлов. На любом предприятии, где используются паровые котлы, могут возникнуть перебои из-за коррозии.

Устранение последствий коррозии — дело дорогостоящее и сложное. Чтобы сэкономить на затратах на ремонт и замену, вы должны сделать все возможное, чтобы предотвратить эрозию. Хотя защита котла от коррозии может показаться сложной битвой, это сэкономит деньги и время простоя вашего предприятия.

Причины коррозии

Коррозия имеет несколько причин, но многие из них связаны с химическим составом воды.Кислотность, растворенный кислород и твердые частицы могут способствовать коррозии котла. Поддержание баланса этих веществ может предотвратить повреждение системы, если вы поймете, почему уровни, выходящие за пределы допустимого диапазона, могут вызвать точечную коррозию металла.

1. Растворенный кислород

В присутствии кислорода сталь распадается на нерастворимые или растворимые соединения железа. Кислород вызовет точечную коррозию в секции предварительного кипячения и в трубах. Удаление кислорода с помощью катализированного сульфита натрия или гидразина химически удаляет кислород.Этот процесс помогает либо вместо механической деаэрации, либо после процесса.

2. Кислотность

Кислотность также влияет на коррозию материала котла. Кислотная коррозия часто возникает в части системы возврата конденсата. Низкий уровень pH, указывающий на более кислую воду, входит в тройку основных причин коррозии, наряду с растворенным кислородом и ослабленными участками металла. Хотя вода кажется доброкачественной, растворенные в ней газы могут повлиять на ее уровень pH, что приведет к износу поверхностей внутри вашего бойлера.Например, углекислый газ может сделать воду кислой, что способствует питтингу металла.

Кислотные атаки могут происходить не только от углекислого газа, но и от других химических веществ. В котлах высокого давления растворимые соли никеля или магния могут гидролизоваться в кислоты. Эти кислоты разъедают поверхности внутри котла, вызывая точечную коррозию и коррозию.

3. Растворенные твердые вещества

Твердые частицы в воде также могут способствовать образованию коррозии. Например, соли кальция и магния, кремнезем, марганец и железо могут образовывать накипь в бойлере.Когда они осаждаются на металле, эти образующие накипь минералы могут удерживать под собой соли натрия. Хотя натриевые соли не вызывают отложений, они могут вызвать точечную коррозию и коррозию под накипью, которые останутся невидимыми, пока вы не удалите накипь.

Хотя натрий вызывает проблемы из-за накипи, он также может способствовать возникновению других проблем с коррозией в системе. Карбонат натрия может превращаться в гидроксид натрия путем гидролиза. Последнее соединение вступает в реакцию с железом в котле, растворяя его и образуя феррат натрия.Затем этот продукт снова подвергается гидролизу, снова превращаясь в гидроксид натрия, продолжая процесс. Суставы и изгибы особенно подвержены этому типу повреждений из-за содержания натрия в воде.

Хотя повторное использование как можно большего количества конденсата для экономии затрат на топливо становится все более популярным вариантом, оно может привести к большему количеству проблем, чем решить. Другая причина коррозии может возникнуть, когда неочищенный конденсат возвращается в систему, принося растворенные оксиды железа и меди обратно в котел.Чтобы предотвратить этот тип коррозии, на предприятиях часто используются летучие амины в форме нейтрализующих или пленочных обработок, которые предотвращают повреждение загрязняющими веществами в конденсате.

Нейтрализаторы превращаются в пар, где они могут реагировать с диоксидом углерода и нейтрализовать его, что снижает кислотность за счет повышения pH конденсации. Пленочные агенты превращаются в пар, но конденсируются в защитную пленку, которая не дает коррозии повредить металл.

Влияние коррозии котла

Коррозия может повредить внутреннюю работу вашего котла двумя способами — общим и точечным.Общая коррозия вызывает повреждение всей системы. Однако точечная коррозия вызывает локальную эрозию мелких деталей котла, например, труб.

Хотя при минимальном использовании котла необходимо следить за появлением коррозии, повреждение может произойти в любой момент. Поддержание химического состава воды и регулярная обработка системы предотвратит коррозию, которая может вывести вашу систему из строя или снизить ее эффективность.

1. Утраченная эффективность

Коррозия и отложения накипи снижают эффективность системы.Продукты коррозии также способствуют образованию накипи. Таким образом, даже если у вас еще нет накипи, чем больше происходит коррозия, тем больше вероятность того, что вынутый металл вызовет отложения, снижающие эффективность. Даже мелкие наросты размером в одну восьмую дюйма могут значительно снизить эффективность.

Накипь циклически способствует усилению коррозии. Он может задерживать натрий под накипью, которая удаляет внутреннюю поверхность, что приводит к дальнейшему повреждению внутри котла и его трубопроводов.

Коррозия, разъедающая металл, также снижает эффективность системы.Отверстия в металле вызывают утечки, которые могут вызвать серьезные проблемы в работе и остановить котел либо для устранения повреждений, либо неожиданно вызвать отказ системы.

2. Меньший срок службы системы

Отсутствие контроля над коррозией сокращает срок службы всей системы. Коррозия со временем усугубится, особенно если химическому составу воды не уделяется внимания. Потеря эффективности, которую вы испытываете, будет только ухудшаться до тех пор, пока система не выключится.

Например, коррозия, вызванная оксидами железа или меди из конденсата, может уменьшить циркуляцию воды, что может привести к истощению труб.Это может серьезно повредить трубы и другие части котельной системы. Чем больше частей котла нужно заменить, тем больше финансовая целесообразность в замене системы. Однако такая покупка сократит прибыль вашего предприятия больше, чем предотвратит коррозию.

3. Более высокие затраты

Коррозия может привести к чрезмерным затратам на ремонт системы или замену поврежденных деталей. Во многих случаях трубы или детали с изъянами требуют замены вместо ремонта. Чтобы устранить повреждение, вам необходимо выключить систему, что снизит производительность вашего предприятия.Чем чаще вам нужно делать ремонт, тем менее эффективным становится ваше предприятие, что приводит к упущенной выгоде из-за невозможности эксплуатировать ваши котлы на пике их мощности.

Кроме того, время простоя сокращает ваши операции и прибыль. Например, за пять лет косвенные расходы на коррозию со стороны Pacific Gas and Electric Co. составили 80 миллионов долларов. Другой пример, который показывает серьезность затрат, понесенных из-за несоблюдения надлежащего химического состава котловой воды, — это отключения электроэнергии, которые могут составлять более 1 миллиона долларов в день.

Снижение производительности и затраты на ремонт складываются. Если вам придется заменить всю систему из-за коррозии, ваша халатность будет еще дороже.

4. Отверстия

Дыры возникают, когда вы продолжаете эксплуатировать систему, которая уже имеет серьезную точечную коррозию. Ямы не исправятся сами по себе или не изменят свою серьезность. Вместо этого они ухудшаются, поскольку химическая реакция, которая вызвала их эрозию, продолжается до тех пор, пока у металла не появится казенная часть.

5. Питтинг

Точечная коррозия — это больше, чем небольшая проблема.В областях котла с высоким содержанием кислорода кислород вступает в реакцию с металлом, вызывая ямки на поверхности. Если не установить флажок, эти ямки продолжают углубляться, пока не образуют отверстия в металле. Как уже отмечалось, дыры могут привести к выходу системы из строя.

Точечная коррозия, возникающая под окалиной, называется «коррозия под отложениями». Этот тип коррозии в сочетании с накипью вызывает серьезные повреждения системы. На заводе со скоростью отложений 7,8 г / фут 2 / год и 8,9 г / фут 2 / год отложения вызвали сильное образование накипи на поверхностях трубок.Дополнительный слой увеличивал температуру в этой области и задерживал минералы под накипью. Совместное воздействие дополнительных напряжений и коррозии под отложениями привело к полному выходу из строя котельной трубы при ее растрескивании. Если бы объект сохранил свои депозитные ставки ниже 1–2 г / фут 2 / год, он не понес бы такого серьезного ущерба.

Как предотвратить коррозию котла

Какими бы серьезными ни были последствия коррозии, вы можете предотвратить их путем надлежащего мониторинга и очистки воды в системе.И мониторинг pH, и регулировка подачи воды являются жизненно важными компонентами программы предотвращения коррозии. Они предотвращают повреждение металлических компонентов котла и его трубопроводов кислотой и растворенными газами.

1. Мониторинг системы

Контроль кислотно-щелочного баланса воды — важный шаг для предотвращения повреждения котла кислотностью. Даже при точной регулировке питательной воды в самом бойлере могут оставаться загрязнения. Когда вы кипятите воду, загрязнения остаются, со временем концентрируясь, где они могут вызвать отложения накипи и коррозию.Мониторинг pH поможет вам определить, когда произвести продувку системы, чтобы удалить часть загрязненной воды и уменьшить воздействие этих продуктов.

Идеальный pH для питательной воды от 7 до 9, слабощелочной. Чтобы вода оставалась в этом диапазоне, вам нужно будет добавить соли фосфата натрия или гидроксид натрия. К сожалению, вы не можете напрямую контролировать pH в тепле бойлера. Скорее, вы должны измерять pH в более холодном боковом потоке с более низким давлением.

Контроль воды и пара на предмет натрия также поможет вам предотвратить коррозию, выяснив, нужно ли вам контролировать присутствие минералов в системе.

Измерение количества железа в воде позволит определить наличие чрезмерного количества железа, которое может отложиться в системе и снизить ее эффективность.

2. Отрегулируйте питательную воду

Регулировка питательной воды предотвращает воздействие растворенного кислорода на металлические поверхности системы. В зависимости от результатов мониторинга вам может потребоваться добавить нейтрализующие вещества или использовать деаэратор для удаления кислорода.

Для удаления кислорода используются три химиката, в зависимости от системы.

  • Сульфит натрия: Обычно используется в системах среднего или низкого давления
  • Гидразин: Предпочтительно для котлов высокого давления
  • Эриторбат натрия: Нетоксичен и может заменить два других химиката для использования на предприятиях пищевой промышленности

Давление в системе имеет значение. При использовании в системах с давлением более 1000 фунтов на квадратный дюйм сульфит натрия превращается в сероводород или диоксид серы, которые вызывают коррозию.Дополнительное давление заставляет сульфит натрия также увеличивать содержание твердых веществ в воде, поэтому это химическое вещество лучше всего работает в системах, работающих под давлением менее 1000 фунтов на квадратный дюйм.

Для систем с более высоким давлением хорошо подходит гидразин, превращающий кислород в воду и азот. Однако Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов запрещает использование этого продукта на предприятиях пищевой промышленности.

Эриторбат натрия является нетоксичной альтернативой любому из перечисленных выше поглотителей, что делает его безопасным для использования на предприятиях пищевой промышленности.

Механические деаэраторы также могут удалять кислород, но не устранять его.В этих механизмах используется обращение того же процесса, что приводит к попаданию растворенных газов в воду. Многие механические очистители кислорода уменьшают его количество до 7 частей на миллиард, но они могут удалить свободный диоксид углерода из воды. Снижение уровня кислорода ниже этого количества не приведет к улучшению работы системы.

Метод вывода кислорода начинается с подогрева воды и использования воздуха с низким содержанием кислорода над деаэратором. Нагревание воды уменьшает количество кислорода, которое она может удерживать, в то время как воздух с низким содержанием кислорода над водой дает кислороду место, куда он может пойти.

Как могут помочь лаборатории Chardon

Вы не одиноки в защите от коррозии. В Chardon Laboratories есть химикаты, необходимые для поддержания pH воды, и детали для замены поврежденных компонентов. Кроме того, вы найдете детали, необходимые для поддержания правильного химического состава воды и уменьшения коррозии. Некоторое из имеющегося у нас котельного оборудования включает:

  • Соленоид продувки
  • Емкости для химических смесей с мешалками
  • Химические насосы
  • Контактные водомеры
  • Контроллеры
  • Пакет купонов на коррозию
  • Зонды

В дополнение к оборудованию, которое поможет вам поддерживать химический состав воды, мы также будем обрабатывать воду и запланировать регулярные повторные посещения, чтобы помочь вам поддерживать соответствующий баланс химикатов.Для поглощения растворенного кислорода мы используем сульфит. Кроме того, наш процесс смешивания предотвращает оседание отложений, которые могут привести к питтингу в будущем.

Мы осознаем важность предотвращения отложений, способствующих образованию накипи. Увеличение накипи на внутренних поверхностях стоит денег из-за потраченного впустую топлива. При толщине окалины всего 0,03 дюйма требуется на 7% больше топлива для достижения того же тепла, что и для устройства без накипи. Хотя потраченное впустую топливо стоит ваших денег, накипь также может способствовать коррозии.Предотвращение образования отложений и защита вашего устройства от коррозии сэкономят ваши деньги.

Чтобы найти правильный баланс химикатов для вашего котла, нужны опыт и знания. Доверьтесь нашим сертифицированным по ISO техническим специалистам и процедурам, чтобы получить водостойкий водный баланс, необходимый для продления срока службы вашей системы.

Узнайте больше об оптимизации котла

Защитите котел от разрушительного воздействия коррозии с помощью профилактических мер, которые со временем сэкономят вам деньги.Позвольте команде Chardon Laboratories помочь. Вы можете доверять всем нашим процессам и техническим специалистам, оба из которых имеют сертификаты ISO. Кроме того, мы гарантируем результат и устанавливаем необходимое оборудование. Мы не просто продаем химикаты. Продаем чистые системы.

Если вы хотите предотвратить ущерб, нанесенный газами или минералами в вашей котловой воде, свяжитесь с нами в Chardon Laboratories.

Поделиться:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *