Kuulemme usein, että regeneratiiviset lämpöhapettimet (RTO) ovat erittäin kalliita käyttää. Loppujen lopuksi ne kuluttavat maakaasua ja toimivat normaalisti 1500 °F:ssa tai korkeammassa lämpötilassa. Tämä voi nostaa erittäin suuria maakaasun tai propaanin vuosittaisia käyttökustannuksia.
Mutta mitkä ovat realiteetit? Ymmärtääksemme, tarkastellaan joitain tyypillisiä tapauksia.
Miten RTO toimii
Ennen kuin teemme sen, katsotaanpa, miten RTO toimii. RTO on yksinkertainen VOC-polttokone, joka hyödyntää hyvin tunnettua regeneratiivista prosessia, joka varastoi ja palauttaa lämpöä keraamisiin lämmönvaihtopetiin. Kuten alla olevasta yksinkertaistetusta kaaviosta näkyy, kaasuvirran edestakaisin kierto sallii suurimman osan polttovyöhykkeen energiasta pysyä koneen sisällä, jolloin nettolämpötilan nousu tuloaukosta ulostuloon minimoituu. Tämän ansiosta myös energiankulutus minimoidaan, vaikka saastunutta kaasua käsitellään yli 1500 °F:n lämpötilassa epäpuhtauksien tuhoamiseksi.
Tietenkin se, kuinka paljon lämpöä säilytetään ja palautetaan RTO:n sisällä, on erittäin tärkeä tekijä. Termi, jota käytetään kuvaamaan tätä vaikutusta, on lämpötehokkuus tai TE. Mitä suurempi TE:n arvo on, sitä energiatehokkaampi tietty RTO-malli on. Useimmille RTO:ille TE:n toiminta-arvo vaihtelee välillä 90% - 97%. Hyvä tapa ajatella TE:n merkitystä on seuraava: TE on talteen saadun energian suhde lisättyyn energiaan. Esimerkiksi yllä olevassa kaaviossa TE on 94% ja se voidaan laskea jakamalla talteen otettu energia (1500°F - 150°F) lisätyllä energialla (70°F - 1500°F); eli 1350°F /1430°F = 0,94.
Puuttuva tekijä tässä kaikessa on haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) palamisesta lisätty energia. Käytännössä kaikki VOC-yhdisteet tuottavat lämpöä, kun ne poltetaan. Sama pätee hiilimonoksidiin. Ymmärtääksemme, kuinka paljon VOC- ja/tai CO-osuus voi vaikuttaa RTO:n käyttökustannuksiin, katsomme joitain esimerkkejä.
Ensin perustapaus. Ei VOC-yhdisteitä tai CO. Vain ympäröivä ilma.
Olettaen 100 000 scfm (440 000 lb/h) ilmaa 70 °F:n ympäristön lämpötilassa ja TE:n 95% RTO:lle, laskemme ilman lämpötilan nousun 71,5 °F. Ilman lämmittämiseen tarvittavan maakaasun määrän laskemiseksi voidaan käyttää yksinkertaista yhtälöä;
Q = mCsT
Missä
Q = vaadittu kokonaislämpö (BTU/h)
m = käsiteltävän ilman massa (440 000 lb/h)
Cs = ilman lämpökapasiteetti (0,25 BTU/lb°F)
T = lämpötilan nousu (71,5 °F)
Tästä laskemme, Q = 7 865 000 BTU tunnissa. Vaaditun maakaasun osalta tämä on 78,65 termiä/h ja $0,40/termillä (2019 noin hinnat) tuntihinta on $31,46. Vuosittain tämä on $275 589, mikä on erittäin merkittävä lisäys tehtaan yleiskustannuksiin.
Toinen tapaus. Lisää VOC-yhdisteitä.
Oletetaan, että kaasuvirrassa on 500 ppm VOC:ta mitattuna propaanina. 500 ppm on itse asiassa hyvin laimea määrä, joka edustaa vain 0,051 TP3T kaasun tilavuudesta. Silti se lisää merkittävää lämpötehoa RTO-toimintaan palaessaan polttokammiossa. Olettaen, että sillä on sama lämpöpitoisuus kuin propaanilla, 18 000 BTU paunaa kohti, 500 ppm VOC lisää 6 326 424 BTU/h RTO:n energiataseeseen ja johtaa maakaasun kulutuksen vähenemiseen vain 1 538 575 BTU/h (7 0065 – 6 326 424). Vuotuinen kaasulasku on nyt vain $53 918, mikä tarkoittaa pienempää vuosittaista käyttökustannuseroa $221 671.
Lisäksi, jos VOC-pitoisuus on 600 ppm, maakaasun kulutus putoaa lähes nollaan ja RTO on lähestymässä omavaraista toimintaa.
Vaikka tämä analyysi ei sisällä suhteellisen pieniä säteilylämpöhäviön ja polttimen palamisilman lisäyksiä, se osoittaa selvästi, kuinka pieni määrä VOC-yhdisteitä voi dramaattisesti vähentää RTO-järjestelmän polttoainevaatimuksia ja käyttökustannuksia. Alla oleva kaavio näyttää tämän tarkemmin.
Lopuksi tästä aiheesta on vielä enemmän hyviä uutisia. 95%:n TE on hyvä, mutta >96%:n TE on täysin mahdollinen nykyaikaisilla RTO:illa. 1%:n ero 95%:n ja 96%:n välillä ei ehkä kuulosta suurelta, mutta se tarkoittaa 20% vähemmän polttoaineen tarvetta. Ja kuten yllä on kuvattu, 20% voi parantaa merkittävästi käyttökustannuksia.
Huomaa, että on olemassa katalyyttinen lähestymistapa, toinen polttoaineensäästö, mutta jätämme sen toiseen tekniseen blogiin.
Lisätietoja, ota meihin yhteyttä.
