Мы часто слышим, что регенеративные термические окислители (РТО) очень дороги в эксплуатации. В конце концов, они потребляют природный газ и обычно работают при температуре 1500°F или выше. Это может привести к очень большим годовым эксплуатационным расходам на природный газ или пропан.
Но каковы реалии? Для понимания рассмотрим несколько типичных случаев.
Как работает RTO
Прежде чем мы это сделаем, давайте посмотрим, как работает RTO. RTO — это простая машина для сжигания летучих органических соединений, в которой используется хорошо известный регенеративный процесс, при котором тепло накапливается и возвращается в керамические теплообменные слои. Как показано на упрощенной диаграмме ниже, возвратно-поступательное движение газового потока позволяет большей части энергии в зоне сгорания оставаться внутри машины, так что чистое повышение температуры от входа к выходу сводится к минимуму. При этом потребление энергии также сводится к минимуму, даже несмотря на то, что загрязненный газ обрабатывается при температуре более 1500 ° F для уничтожения загрязняющих веществ.
Конечно, то, сколько тепла сохраняется и возвращается в RTO, является очень важным фактором. Термин, который используется для характеристики этого эффекта, — это тепловой КПД или TE. Чем выше значение TE, тем более энергоэффективна данная конструкция RTO. Для большинства RTO рабочее значение TE находится в диапазоне от 90% до 97%. Хороший способ понять значение TE таков: TE — это отношение рекуперированной энергии к добавленной энергии. Например, на приведенной выше диаграмме TE равен 94% и может быть рассчитан путем деления восстановленной энергии (от 1500°F до 150°F) на добавленную энергию (от 70°F до 1500°F); т.е. 1350°F/1430°F = 0,94.
Отсутствующим фактором во всем этом является энергия, добавляемая за счет сжигания летучих органических соединений (ЛОС). Практически все летучие органические соединения выделяют тепло при сгорании. То же самое верно и для угарного газа. Чтобы понять, какой вклад VOC и/или CO может внести в эксплуатационные расходы RTO, мы рассмотрим несколько примеров.
Сначала базовый случай. Никаких летучих органических соединений или CO. Только атмосферный воздух.
Предполагая 100 000 стандартных кубических футов в минуту (440 000 фунтов/ч) воздуха при температуре окружающей среды 70°F и TE 95% для RTO, мы рассчитываем повышение температуры воздуха на 71,5°F. Чтобы рассчитать количество природного газа, необходимого для нагревания воздуха, можно использовать простое уравнение;
Q = мКлпТ
Где
Q = общее необходимое тепло (БТЕ/ч)
m = масса обрабатываемого воздуха (440 000 фунтов в час)
Сп = теплоемкость воздуха (0,25 БТЕ/фунт°F)
T = повышение температуры (71,5 ° F)
Исходя из этого, мы вычисляем Q = 7 865 000 БТЕ в час. Что касается необходимого природного газа, это составляет 78,65 терм/ч, а при $0,40/терм (приблизительные ставки на 2019 г.) почасовая стоимость составляет $31,46. В годовом исчислении это составляет $275 589, что является очень значительным дополнением к общезаводским накладным расходам.
Второй случай. Добавьте ЛОС.
Предположим, что газовый поток содержит 500 частей на миллион летучих органических соединений в пересчете на пропан. 500 частей на миллион, на самом деле, очень разбавленное количество, представляющее только 0,05% объема газа. Тем не менее, он по-прежнему добавляет значительный прирост тепла к работе RTO, поскольку он сгорает в камере сгорания. Предполагая, что у него такое же теплосодержание, как у пропана, 18 000 БТЕ на фунт, 500 частей на миллион ЛОС добавляют 6 326 424 БТЕ/ч к энергетическому балансу RTO и приводят к сокращению потребления природного газа до всего 1 538 575 БТЕ/ч (7 865 000 – 6 326 424). Годовой счет за газ теперь составляет всего $53 918, что означает меньшую разницу в годовых эксплуатационных расходах в размере $221 671.
Кроме того, если концентрация летучих органических соединений составляет 600 частей на миллион, потребление природного газа падает почти до нуля, и RTO приближается к самоподдерживающейся работе.
Несмотря на то, что этот анализ не включает в себя относительно незначительные дополнительные потери лучистого тепла и воздуха для горения горелки, он ясно показывает, как даже небольшое количество летучих органических соединений может значительно снизить потребность в топливе и эксплуатационные расходы системы RTO. На приведенной ниже диаграмме это показано более подробно.
Наконец, есть еще одна хорошая новость на эту тему. TE 95% — это хорошо, но TE >96% вполне возможно с современными RTO. Разница в 1% между 95% и 96% может показаться незначительной, но она означает, что на 20% требуется меньше топлива. И, как показано выше, 20% может значительно снизить эксплуатационные расходы.
Обратите внимание, что есть каталитический подход, еще одна экономия топлива, но мы оставим это для другого технического блога.
Для дополнительной информации, связаться с нами.
