Термохимическая регенерация

Этот вид комбинирования является новым технологическим процессом в теплосиловых установках, обеспечивающим повышение эффективности использования органического топлива (угля, нефти, природного газа).

Термохимическая регенерация заключается в использовании тепловых потерь (горячих потоков продуктов сгорания) для организации эндотермических реакций топлива с продуктами сгорания. В обычных печах топливо сгорает в воздухе по реакции

CH₄ + 2(O₂ + 3, 76N₂) ® CO₂ + 2H₂O + 7, 52N₂

При этом выделяется теплота, равная теплотворной способности топлива Q_ит. В термохимических реакторах-регенераторах (ТХРР) энергия топлива, перед тем как превратиться в теплоту, преобразуется в химическую энергию конвертированного топлива, теплотворная способность которого при этом возрастает. С этой целыо исходное топливо смешивают с частью дымовых газов и нагревают. Смесь топлива с 1/3 продуктов сгорания конвертируется по реакции

При этом поглощается теплота Q_к и теплотворная способность конвертированного топлива возрастает на эту величину: Q_кт= Q_ит+Q_к. Топиво поступает в топку промышленной печи или реактора, где сгорает в воздухе по реакции:

При этом выделяется теплота, равная теплотворной способности топлива Q_кт.

Конверсия топлива осуществляется в ТХРР, который устанавливают в конвективной секции печи (температура в пламенном пространстве конвективной печи порядка 1200°С), причем за счет теплообмена с исходным топливом температура продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу, снижается до 150°С.

ТХРР представляет собой многоходовой теплообменник с противоточнымтечением теплоносителей (рис.7.5). В нем имеются два утилизационных контура:

· воздух-продукты сгорания;

· смесь топлива с продуктами сгорания – продукты сгорания.

Внедрение ТХРР на промышленных предприятиях позволяет сэкономить около 30% природного газа, а коэффициент использования теплотворной способности исходного топлива возрастает до 93% (в обычных промышленных печах он составляет 20-50%).

Рис. 7.5.Термхимический реактор-регенератор 1 – воздух – продукты сгорания; 2 – продукты сгорания; 3 -смесь топлива с продуктами сгорания

Основной проблемой в этом виде комбинирования является разработка радиационных и керамических рекуператоров, которые могут длительное время выдерживать температуры продуктов сгорания (1400-1600°С).