Røggaskøling i mindre anlæg for fyring med biomasse og olie

I dette projekt er undersøgt forbedret varmeovergang ved indvendig turbulent strømning i rør og kanaler. Hovedvægten ligger på anvendelse af indsatse, retardere eller turbulatorer.

Projektbeskrivelse
Det er formålet at udvikle metoder til forbedring af varmeovergang i røggaskølere, der skal kunne renses, med henblik på sænkning af energiindholdet i røggassen. Metoderne skal både udnytte nye teknologiske muligheder for mekanisk bearbejdning af varmeoverførende overflader og ny erkendelse vedr. stømningsforhold i rør og kanaler. Følgende anvendelsesområder indgår primært: - Superkompakte vekslere til integration i små kedler for oliefyring og for biomassefyring - Superkompakte vekslere til integration i kondenserende oliefyrede kedler. - Udformning af ind- og udløb i røgrørsvekslere med henblik på reduktion af tryktab. - Projektets resultater vil have betydning for alle typer af røggasvarmevekslere (med indvendig strømning), fx i forbindelse med motorbaserede kraftvarmeanlæg. Projektet står på skuldrene af en række tidligere projekter, der har vist, at det reelt er muligt at forbedre varmeovergang væsentligt indenfor kompakte ydre mål og uden uacceptable tryktab. Projektet omfatter følgende: 1) Systematiske laboratorieforsøg med turbulatorer og hvirvelgeneratorer i rør og kanaler. Der vil her bl. a. blive fokuseret på muligheden for at skabe longitudinale hvirvler, der har vist sig meget effektive i brede kanaler. 2) Undersøgelse af korrugerede rør og kanaler, hvor ændringer i tværsnitsforløb anvendes som turbulensfremkalder. 3) Undersøgelse af tryktabsforhold ved ind- og udløb. 4) Integration i kedelkonstruktionerne. Ved projektets gennemførelse anvendes følgende: - En teknik med lasersheetvisualisering af strømningsforholdene kombineret med termografi til bestemmelse af overgangstallet, - Måling på kalorimetrisk måleopstilling med varm luft, kold luft eller røggas, - Måling på integrerede konstruktioner i laboratoriet eller i marken, tryktab og varmeovergang, -Flowsimulering for optimering af detailler
Resultater

Den helt overvejende del af Danmarks energiforsyning er baseret på forbrænding med efterfølgende afkøling af røggasserne. De helt store anlæg arbejder med røggastab tæt på termodynamiske grænse. Men for mindre anlæg findes i henhold til OR statistikken et tab på 10-12%, for bioanlæg ofte mere end dette. I dette projekt er undersøgt forbedret varmeovergang ved indvendig turbulent strømning i rør og kanaler. Hovedvægten ligger på anvendelse af indsatse, retardere eller turbulatorer. Ideerne til udformningen er dels de typer, der allerede anvendes, dels typer der er fundet i litteraturen. Specielt kan nævnes udformninger, der giver longitudianle hvirvler, der i litteraturen angives at være meget lovende. Erfaringerne i dette projekt viser dog ikke en afgørende fordel ved disse typer. Hvirvlerne er ellers lette at generere og den næstbedste turbulator er af denne type. Det er dog ikke nok med en enkelt vinge ved indløbet af røret. Der skal sidde vinger med passende mellemrum. Varmeovergangen er målt i en opstilling, der muliggør generering af korrelationer i dimensionsløs form. Der er suppleret med en omfattende litteraturindsamling. Der er prøvet ca. 50 forskellige turbulatorer. Det har ved udvælgelsen ikke været muligt at følge et helt systematisk forløb. Der er på flere møder blevet fastlagt de typer, som er prøvet. Der er blevet lagt vægt på at komme et større antal typer igennem. I litteraturen ses i nogle få tilfælde, hvor en type geometri er blevet undersøgt systematisk således, at tryktab og varmeovergang kan fås i funktionen af geometrien. Dette er undgået, idet behovet snarere har været at komme så mange udformninger igennem som muligt. Der er herved fundet turbulatortyper, der er bedre eller ligeså gode og billigere end hidtil anvendte og der er tilmed også konstrueret et korrugeret rør med indsats, der er kendte typer overlegent med hensyn til forhold mellem varmeovergang og tryktab. Baseret på de fundne korrelationer er der foretaget konsekvensberegninger for olie- og biofyrede kedler og for røggaskølere til motorbaseret kraftvarme

Key figures

Periode:
1999 - 2001
Bevillingsår:
1999
Egen finansiering:
0,85 mio.
Støttebeløb:
0,80 mio.
Støtteprocent:
49 %
Projektbudget:
1,65 mio.

Kategori

Oprindelig title
Optimal røggaskøling i mindre anlæg for fyring med biomasse og olie
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Bio og affald
Projekttype
Udvikling
Journalnummer
1323/99-0009

Deltagere

Teknologisk Institut (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
HS-Tarm A/S

Kontakt

Kontakperson
Paulsen, Otto
Adresse
Teknologisk Institut. Energidivisionen
P.O. Box 141
DK-2630 Taastrup, Denmark
Paulsen, Otto , 43504350, Otto.Paulsen@teknologisk.dk
Øvr. Partnere: HS-Tarm A/S