TURBO EXPERT srl– ROMANIA

SISTEME DE RECUPERARE A CALDURII GAZELOR ARSE UTILIZAND

I. GENERALITATI II. SISTEME TURBOEXPERT DE RECUPERARE A CALDURII DIN GAZELE ARSE III. EFICIENTA ECONOMICA IV. EXEMPLE DE SISTEME DE RECUPERARE:

1. IN COGENERARE 2. IN INDUSTRIA ALIMENTARA, LEMNULUI, STICLEI/CERAMICEI, s.a.

V. RECUPERATOARE / CONDENSATOARE CU TUBURI TERMICE SI PSEUDO TUBURI TERMICE – DESCRIERE / COMPARATIE

I. GENERALITATI

Oferta tehnica prezentata de TURBOEXPERT srl descrie sistemul de recuperare a caldurii din gazele arse fara sa afecteze functionarea cazanului/cuptorului. Caldura astfel recuperata poate fi utilizata pentru preincalzirea apei de alimentare (apa de adaos), preincalzire aer ardere, incalzirea incintelor, uscarea materiei prime etc. Recuperarea investitiei se face in 5÷8 luni de functionare continuua.

Caldura din gazele arse produse de cazane sau cuptoare poate fi recuperata prin introducerea in instalatie a unor schimbatoare de caldura. Se poate imbunatati semnificativ cresterea eficientei energetice, cu 5% pana la 20% pentru cazane si chiar mai mult pentru cuptoare. In domeniul de recuperare a caldurii foarte important este si gasirea / stabilirea consumatorului acesteia, pentru a avea o eficienta economica maxima.

RECUPERATOR CALDURA

GAZE ARSE DE LA CAZAN

COS

CIRCUIT PREINCALZIRE APA ALIMENTARE

PLATFORMA SUSTINERE SI OPERARE

TUBURI TERMICE SI PSEUDO TUBURI TERMICE

II. SISTEME TURBOEXPERT DE RECUPERARE A CALDURII DIN GAZELE ARSE Principalul echipament in sistemele de recuperare este schimbatorul de caldura numit <Recuperator> sau <Condensator> in

functie de scaderea temperaturii gazelor arse peste sau sub zona de condensare. TURBOEXPERT srl a dezvoltat propria solutie cu <Pseudo tuburi termice> ca o extensie a solutiei cunoscute cu <Tuburi Termice>. Ambele solutii au urmatoarele avantaje (<Pseudo tuburi termice> fiind sensibil mai iefitine):

a) Eliminarea practic totala a posibilitatii intrarii, prin defectiuni / spargeri, a unui fluid in spatiul celuilalt; b) Geometria variabila, gabaritul versatil care prmite o amplasare in spatii foarte reduse; c) Insensibilitatea practic totala la regimurile tranzitorii, acceptand orice soc termic; d) Mentenanta minima.

In recuperarile de energie termica este vorba de o tehnologie energetica cu trei paliere: � Schema (solutia) energetica de recuperare. Aceasta este esentiala in eficienta tehnico-economica a recuperarii. Obiectivul este de a

corela recuperarea caldurii cu consumatorul fara a perturba functionarea instalatiei existente. � Schimbatorul (recuperatoru/condensatorull) de caldura. Acesta poate fi intr-o varietate de solutii, dar aceasta prezentare le promoveaza

pe cele cu Pseudo Tuburi Termice PTT (sau in particular pe cele cu Tuburi Termice TT) datorita avantajelor lor. � Elementul primar de schimb de caldura. PTT modifica total solutia constructiva, detasandu-se net de cea clasica cu o teava / placa.

TURBOEXPERT srl tine cont de toate aceste considerente, livrand Instalatii de Recuperare <Hand key>.

III. EFICIENTA ECONOMICA

Specific recuperarilor energetice este perioada scurta a recuperarii investitiei facute. Perioada medie de recuperare a investitiei este de 6÷8 luni de operare continuua. Costul total al investitiei este puternic influentat si de costul instalatiilor de preluare si distribuire a caldurii recuperate, de gradul de automatizare dorit, de nivelul scazut al temperaturii gazelor arse, de caracterul coroziv / eroziv al gazelor arse, de fluidul preincalzit (aer / apa).

IV. EXAMPLE DE SISTEME DE RECUPERARE 1. IN COGENERARE

O aplicatie de recuperare a caldurii gazelor arse cu recuperator cu TT a fost facuta in 2010 de TURBOXPERT srl pentru Q-Power srl, folosind cutiile Q-Box, in Polonia, la firma ARCTIC PAPER din Kostrzyn la o turbina cu gaze de 10 MW echipata cu un cazan recuperator. La cos, temperatura gazelor arse era de cca. 200ºC. Amplasarea unui recuperator cu TT a redus temperatura gazelor arse la cca.100ºC iar solutia constructiva a tinut cont de spatiul disponibil in cladire (Fig. 1). Recuperatorul cu TT consta din doua parti identice simetric amplasate (Fig. 2).

Cantitatea de caldura recuperata este de 5,0MW. In Fig 3 este o vedere generala a instalatiei in functiune. Intreaga functionare a sistemului de recuperare este trecuta / adaugata pe DCS-ul existent,fiind complet automatizata.

Fig. 1 Situatie initiala – vedere in plan Fig. 2 Amplasare <Economizor 5,0MW> - vedere in plan

a)

c)

b)

a)

c)

d2)

d1)

e)

f2)

f1)

b)

a) Zona aval a cazanului recuperator orizontal b) Cos de fum c) Racord cazan – cos cu compensator moale de dilatare

a) Economizor existent b) Cos de fum existent c) Racord existent d1), d2) Traseul suplimentar al GA e) Jaluzea principala (inchis – deschis) f1), f2) Jaluzele de by-pass GA prin recuperatorul suplimentar (deschis-inchis)

Fig. 3 Vedere generala (partea dreapta)

2. IN INDUSTRIA ALIMENTARA, LEMNULUI, STICLEI/CERAMICEI, s.a.

TURBOEXPERT a implementat o instalatie de recuperare a caldurii cu PTT. Schema termica initiala este prezentata in Fig. 4. In Fig. 5 este prezentata schema termica finala cu Instalatia de Recuperare CT cu cazan 6t/h 12bar. Cantitatea de caldura recuperata este de 0,25Gcal/h, respectiv cca. 7% reducere a consumului de gaz metan.

Fig. 4 Schema termica initiala CT cu cazan 6t/h 12bar sat

Flue gases

a) Cazanul recuperator al ITG b) Cos de fum 1) Jaluzea amonte – intrare gaze arse 2) Camera amonte 3) Schimbator de caldura cu tuburi termice 4) Camerele de apa de racire ale schimbatorului

5), 5’), 5”) Compensatori moi de dilatare 6) Camera de colectare aval 7) Racord – evacuare gaze arse la cos

b)

a)

1)

5)

2)

3)

4)

6)

7)

5’)

5”)

Fig.5 Schema termica finala cu Instalatie de Recuperare-CT cu cazan 6t/h 12bar sat

Temperatura apei de alimentare este de 17ºC, nefiind recuperare de condens. In consecinta schema de recuperare aplicata are ca

obiectiv preincalzirea apei de alimentare cu caldura gazelor arse, la un nivel de peste 55ºC. Intrucat, pompa de apa de alimentare este in mod necesar supradimensionata de constructor, dand la presiunea nominala de

12bar a cazanului, un debit majorat cu cca 45%. Aceasta dimensionare acopera orice situatie de crestere a debitului peste cel nominal, ceea ce este foarte posibil la cazane ignitubulare si mai ales in procese cu consumatori de abur aleatori. Daca aceste situatii de suparaincarcare se pot produce sezonier, sau pe parcursul catorva ore pe zi, in restul timpului, necesarul de abur poate scadea sub 50% din cel nominal, mai ales in industriile sezoniere.

In acest caz, prin protectia de nivel maxim al cazanului, ca prima treapta, se opreste pompa de apa de alimentare. Repornirea pompei se face la atingerea nivelului minim din cazan.

Din punct de vedere a functionarii Instalatiei de Recuperare, oprirea pompei inseamna si intreruperea procesului de recuperare, ca urmare in schema este prevazut un ventil electromagnetic (VEM) cu rolul de a inchide / deschide o legatura de by-pass cu rezervorul de apa de alimentare. Aceasta permite, printr-un algoritm de automatizare, ca pompa sa ramana continuu in functionare, trimitand pe circuitul de by-pass debitul de apa de alimentare excedentar fata de necesarul momentan al cazanului, asa cum se prezinta in Fig.5.

Referitor la partea constructiva din Fig.6 si Fig7 se poate costata atat spatiul limitat in care s-a amplasat recuperatorul cat si necesitatea realizarii unui suport pentru a nu incarca suplimentar cazanul cu gretatea recuperatorului.

Fig. 6 Vedere generala (initiala) cazan 6t/h 12bar sat Fig. 7 Vedere generala a cazanului de 6t/h 12bar sat cu Instalatia de Recuperare montata

V. RECUPERATOARE / CONDENSATOARE CU TUBURI TERMICE SI PSEUDO TUBURI TERMICE – DESCRIERE / COMPARATIE

Pentru a putea rezolva eficient diversele scheme de recuperare cat si problemele de spatiu si de amplasare, in conditii economice,

TURBOEXPERT srl a realizat doua tipuri de recuperatoare cu tuburi termice (TT) si cu pseudo tuburi termice (PTT), prezentate in Fig.8 si 9. NOTA. In aceste figuri recuperatoarele sunt prezentate doar in varianta <fara aripioare> din motivie de claritate a desenului. Ambele, privite din exterior, sunt foarte asemanatoare, dar prezinta caracteristici care le face adecvate unor situatii diferite. In

principal recuperatoarele cu PTT sunt mai ieftine decat cu TT si pot fi amplasate si in pozitie orizontala. Cele cu TT au, totusi, anumite situatii cand sunt inevitable.

In tabelul de mai jos este sintetizata comparatia dintre aceste doua tipuri.

FACTOR TUB TERMIC PSEUDO TUB TERMIC

Dilatari inegale (in cazul recuperatoarelor clasice sunt principala cauza de avarie)

Absolut insensibile

Absolut insensibile

Patrunderea unui fluid in spatiul celuilalt fluid. Practic imposibila

Practic imposibila

Temperatura la intrare a gazelor arse in conditii economice <300°C <500°C

Pozitia de fuctionare a tubului Verticala Oricare, fara restrictii

Posibilitatea de a produce abur de joasa presiune(<6 bar) Nesatisfacatoare Foarte buna

Tipurile de fluide care fac schimbul de caldura

Gaz-lichid Gaz-Gaz lichid-lichid

Gaz-lichid Nu (*) lichid-lichid

Pretul unitar 100% 65% – 75%

Nota (*) Este posibila doar cand se foloseste un fluid intermediar, ceea ce este cazul cand traseele gazelor nu se pot intersecta.

Fig. 8 Recuperator cu tuburi termice – Varianta Termosifon Fig. 9 Recuperator cu Pseudo Tuburi Termice solutie constructiva dezvoltata de TURBOEXPERT srl

X X X

TURBOEXPERT S.R.L: Aleea Lunguletu Nr. 5, Sector 2, Bucuresti, Romania Tel/ Fax: +40 21 252 18 59, Mobil: +40 722 229 638, www.turboexpert.ro, turboexpertromania@rdslink.ro

CUI 20657251, J40/897/18.01.2007, BANK: BCR Filiala Mihai Bravu 172, Account RO04RNCB0084068796320001

3)

4)

2)

1)

1) Rama carcasa 2) Pseudo Tub Termic PTT 3) Colector intrare apa racire 4) Colector iesire apa

2)

1)

1) Circuit principal apa racire 2) TT varianta Termosifon