Котел утилизатор принцип работы простой и эффективный

Автор статьи
Константин Корепов
АА

Содержание

Дымоулавливание газа

fbb79036a24fd357f8aa987dc9195087.jpgДля того, чтобы газ поступал в котел существуют различные установки по дымоулавливанию и “сбору” газа. Такие установки представляют собой компрессоры и сборники, куда под давлением подается газ. Далее, из баллонов-ресиверов газ подается к камере сгорания через редуктор давления.

Установки представляют собой трубопроводы с сетчатым фильтром и воздушным компрессором. Компрессор может использовать автоматические режимы и автономные источники питания. Использование уловителей связано с набором газа в ресиверы разного объема.

Котлы-утилизаторы получили широкое распространение в России сравнительно недавно, когда был принят ряд законов, которые обеспечивают защиту окружающей среды.

5c747551d9afefdfea7a55cc3ed5315f.pngРабота котлов регламентируется законами об организации экстенсивного и энергосберегающего производства.

Применение котлов данного типа отвечает всем требованиям и условиям, которые предъявляются к современной промышленности и производству. Их использование безопасно и позволяет экономить финансовые средства на организацию технологических процессов.

7bd9208bdab4239b77e269dfae3f9df2.jpgКотлы на отработанном масле сравнительно недавно появились на рынке отопительного оборудования, поэтому мало знакомы отечественному потребителю.

О том какой может быть расход у дизельного котла, читайте

Многофункциональная защита

c33cde82ddb408b50eed29d8d96cda7e.jpgЗащищенность котла обеспечивает долгосрочную и надежную работу в разных обстоятельствах и аварийной ситуации.

Наиболее защищенными считаются те конструкции, которые имеют до 7 уровней защиты:

  1. Наличие охлаждающего теплообменника с аварийным термостатом от перегрева агрегата.
  2. Оснащение специальными системами для защиты насосов от заклинивания.
  3. Система с электрическим тэном, не позволяющая котлу замерзать.
  4. Безопасный клапан, защищающий от избытка давления.
  5. Системная защита от закипания, когда отключают электропитание.
  6. Система для удаления дыма.
  7. Контроль наличия СО в газах на выходе из трубы.

Благодаря такому спектру защиты котел можно эксплуатировать без личного присутствия и постоянного контроля за его работой.

Назначение и область применения

Котел-утилизатор (КУ) – паровой или водогрейный котел, не имеющий собственного топочного устройства для сжигания топлива и использующий теплоту отходящих газов технологических промышленных агрегатов различного назначения. Теплота, генерируемая котлом-утилизатором в виде водяного пара, нагретой воды или нагретого воздушного потока, используется в других технологических процессах либо в когенерационных установках для производства электроэнергии.

Исключение составляют случаи работы котлов-утилизаторов на отходящих газах, содержащих, кроме физической, так же  химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь. Такое оборудование активно применяется на предприятиях по переработке нефти, где в ходе производственных процессов образуется угарный газ. Этот газ, сжигаемый в топке котла, участвует в производственном процессе — приводит в действие турбины. При этом выбросы в атмосферу становятся минимальными.

Области применения котлов-утилизаторов классифицируются по следующим признакам: 

  • отраслям промышленности, в которых используются вторичные энергоресурсы: котлы для ТЭС, черной и цветной металлургии, химической промышленности; сернокислотного и азотного производств, целлюлозно­бумажной, строительной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности;
  • технологическим агрегатам, за которыми или в которых устанавливаются теплоиспользующие котлы: за газовыми турбинами, мартеновскими печами, конвертерами, обжиговыми с кипящим слоем, фьюминговыми, нагревательными, шлаковозгоночными, прокалочными, шахтными, отражательными печами, за печами кислородно­взвешенной плавки, сухого тушения кокса и др.;

Паровые котлы-утилизаторы на ТЭС предназначены для повышения КПД цикла газотурбинной энергоустановки путем утилизации выхлопных газов с получением перегретого пара и с возможностью дальнейшего его использования. Полученный перегретый пар используется для выработки электроэнергии, для технологических нужд, а также для улучшения экологических параметров энергоустановки за счет снижения температуры выхлопных газов и уровня шума.

Водогрейные котлы-утилизаторы находят применение в разных отраслях промышленности, в частности, они устанавливаются на металлургических производствах, в нефтехимии и так далее. Данное котельное оборудование может входить в состав когенерационных установок, использование которых наиболее эффективно с точки зрения окупаемости на предприятиях с большими потребностями в горячей воде и паре.

Комплектация котла-утилизатора

Хотя и в базовом оснащении конструкции такого оборудования получают широкий набор вспомогательных устройств, по мере расширения предприятия или в ходе его переориентации может возникнуть потребность в разного рода дополнениях. В частности, системы защиты представляют собой навесные элементы, предохранительные блоки, жаростойкие экраны и запорные клапаны. Для устройства сложных циркуляционных систем применяется сантехническая арматура, позволяющая конструировать теплообменники разного устройства. Для поддержки достаточного давления котел-утилизатор также обеспечивается насосным оборудованием и вентиляторами с функцией нагнетания воздуха.

306341a75938edff009fbec392f95aab.jpg

Устройство и работа котла-утилизатора

640aa5bb59893ff295176e12651dce07.jpg

нормы качества конденсата в котел

Котел-утилизатор горизонтального профиля, барабанный, 3-х давлений (высокое, среднее и низкое давление) с естественной циркуляцией в испарительных контурах, с промперегревом. На выходе из котла установлен газовый подогреватель конденсата.

Котел-утилизатор подвешивается к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции. Элементы металлоконструкций каркаса КУ соединяются между собой на монтаже при помощи высокопрочных болтовых соединений.

148e859c9e1998518c53b1780ab23fce.jpg

нормы качества питательной воды

Поверхности нагрева котла скомпонованы в виде последовательно расположенных по ходу газов пяти модулей, каждый из которых состоит по ширине из пяти блоков. Блоки, в свою очередь, состоят из отдельных секций теплообменных труб.

Выброс в атмосферу отработавших выхлопных газов ГТУ осуществляется в индивидуальную отдельно стоящую за каждым из котлов дымовую трубу.

Деаэрация конденсата для котла-утилизатора производится в автономном , одном на два котла.

КУ допускает работу при изменении расхода и температуры газов, поступающих от ГТУ, обусловленных изменением температуры наружного воздуха от плюс 34° до минус 51°С.

Рабочий диапазон изменения нагрузки КУ, в том числе насосного оборудования, в соответствии с заданным рабочим диапазоном изменения нагрузки ГТУ. Изменение нагрузки достигается изменением расхода топлива и воздуха в ГТУ. При этом изменяется расход и температура газов на входе в КУ.

КУ работает на скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих от ГТУ, и характеристиками паровой турбины. Предусмотрено регулирование температуры пара высокого давления впрыском питательной воды в пароохладителе.

Котел представляет собой горизонтально расположенный газоход, в котором размещены секции поверхностей нагрева. Утилизационные газы из ГТУ проходят через входной газоход в КУ и омывают последовательно все поверхности нагрева и через выходной газоход попадают в дымовую трубу.

Конструкция КУ предусматривает возможность поддержания котла в горячем резерве установкой отсечного клапана на выходе из КУ на входе в дымовую трубу.

Характеристики котлов утилизаторов

26d27b192e2a9cbd4032af4ccba3f59b.pngЦелесообразность применения таких котлов объясняется потребностью сжигания газов, в которых имеется составляющая топливной структуры, особенно это применимо для дизелей и двигателей внутреннего сгорания.

Работа котлов утилизаторов основана на следующих особенностях: они производят и аккумулируют энергию в виде сильно нагретой воды, потоков пара или конвекции воздуха.

Эта энергия может свободно использоваться для получения других видов энергии или механической работы.

Котел утилизатор устройство которого открывает широкие перспективы для использования энергии тепла от сгорания топлива – это значительно увеличивает коэффициент полезного действия самого топлива и установки, уменьшает температуру нагрева агрегата, позволяет улавливать вредные газы и выхлопы.

5c747551d9afefdfea7a55cc3ed5315f.pngЭффективность работы утилизатора зависит от трех факторов: температура газа, который поступает в котел, его объем и способ подачи.

Температура газа и его объем напрямую зависят от вида производства. Статистика показывает, что самые большие отходы газов имеет нефтеперерабатывающая отрасль. Также,  очень много газовых выбросов образует металлургическая промышленность.

В этом производстве образуется шихтовый газ – среда, в которой содержится металлическая окалина, которая создает хорошие условия для воспламенения и сжигания газа.

8b7ca4ecd16c3b034b4cf3a0bb639573.jpgМощность котла, как базисного элемента системы отопления, равняется теплопотере всей сети, обеспечивающей помещение с определенными габаритами и теплотехническими свойствами.

Что такое пеллетные котлы, читайте здесь.

Режим, который объясняет поступление газа в котел, является не менее важным фактором. Большинство технических установок имеет циклический характер подачи, а это не очень хорошо влияет на “питание” котла утилизатора.

В этом случае котел работает с очень малыми объемами газа, а это значит, что их дополнительное применение нецелесообразно.

Часто такое наблюдается в цехах инверторного производства сварочных работ аргоновой сваркой, где используется замкнутый цикл без большого количества отходов.

Водотрубный утилизатор

Утилизаторы, имеющие многократную принудительную циркуляцию, широко используются в промышленности. То, что такой анализатор имеет принудительную циркуляцию, позволяет испарительный элемент делать любой формы и ориентации в пространстве.

В таких котлах испарительная система распределяется на несколько секций, они подключены параллельно, это позволяет значительно снизить сопротивление испарительной части и использовать циркуляционные насосы меньшей мощности.

Вода, которая питает утилизатор, поступает через водяной экономайзер, а затем в барабан котла. Отсюда при помощи насоса вода через шламоотделитель идет в испарительные пакеты, которые включены параллельно. Полученная пароводяная смесь в барабане сепарируется, и вода отделяется от пара. После чего пар через пароперегреватель идет к потребителю. В зависимости от того, где надо установить утилизатор, его компоновка может быть П-образной, башенной или горизонтальной.
Котлы-утилизаторы в парогазовых и когенерационных установках
В парогазовых установках используются котлы-утилизаторы, которые рассчитаны для получения пара среднего и высокого давления для дальнейшего его использования в паровой турбине. В таком котле источником энергии также является энергия отходящих газов. Здесь используются водотрубные котлы, у которых конвективные поверхности нагрева и многократная принудительная циркуляция. От мощности паровой турбины будет зависеть конструкция котла, он может быть одноконтурным или иметь 2 независимых контура, в которых будет разное давление пара.

Такие барабанные утилизаторы вырабатывают пар, давление которого от 0,65 до 8 МПа, а также горячую воду, за счет того, что утилизируют тепло выхлопных газов от газотурбинной установки.

Если говорить о котлах-утилизаторах когенерационных установок, то они используют теплоту выхлопных газов поршневых двигателей или газовых турбин. Вырабатывают пар, который используют для подогрева воды в системе отопления или для технологических нужд. Такие котлы делают одноконтурными с принудительной циркуляцией.

Самые популярные статьи блога за неделю

  • Как самостоятельно рассчитать мощность котла отопления?
  • Обзор и тонкости выбора водонагревателей
  • Как правильно сделать водонагреватель своими руками?
  • Как правильно установить печь в баню
  • Утепление потолка в деревянном доме минватой
  • Конструкция водонагревателя: как устроен бойлер?
  • Как в деревянном доме установить печь

Принцип работы водогрейного агрегата

Применение работы водогрейного агрегата выражено в теплоснабжении зданий и сооружений. Теплоноситель нагревается в агрегате свыше 100 градусов; для того чтобы вода не переходила в пар и не закипала, в устройстве поддерживается высокое давление. Чем выше данная характеристика, тем меньше деструктивных процессов происходит в процессе эксплуатации (закипание, образования накипи).

6c355406fbbfa9e90d72a183b8495551.gif

С помощью насоса вода попадает в змеевик, расположенный в зоне воздействия горючих газов, образовавшихся от сгорания топлива. Вода нагревается и движется в систему, замыкая контур, и попадает обратно в котел-утилизатор. Когда в устройстве два контура, то помимо отопления обеспечивается снабжение горячей водой. Иногда к водогрейному агрегату при помощи специальных отводов сверху прикрепляют паросборник для повышения КПД агрегата.

Расчёт котлов-утилизаторов производится, исходя из параметров: количество сжигаемого топлива и температура горючих газов на выходе. Описание данных показателей определяет производитель техники во время испытаний. тепловой расчет котла-утилизатора помогает выбрать нужную конструкцию и форму агрегата, определить необходимую площадь поверхности, отдающей полезную энергию теплоносителю. Чем меньше разница температур между горючими газами и водой, тем эффективнее работают котлы-утилизаторы.

Котел-утилизатор

2e0768fcb4df7ea2cab5da300aa5ace1.jpg

котел-утилизатор над ГТУ вид 1

Котел-утилизатор предназначен для выработки пара за счет утилизации уходящих газов ГТУ.

В общем газоходе котла последовательно по ходу газов должны быть расположены  пароперегреватель, испаритель, экономайзер и сетевой подогреватель (ГПСВ). Котел с естественной циркуляцией, газоплотный, предназначен для работы под давлением.

Котел должен быть запроектирован для работы со следующими номинальными параметрами:

— паропроизводительность40 т/ч;
— давление пара за котлом (абс.)3,9 МПа;
— температура перегретого пара440 °С;
— температура питательной воды- давление питательной воды104 °С;5,4…5,0 МПа;
— температура газов на входе (номинальная)104 °С;
— температура газов на входе(максимальная расчетная) 600 °С;
— температура уходящих газов, не более100 °С;
— сопротивление газового тракта2200 Па.

Газоводяной подогреватель сетевой воды:

— температура воды на входе                                          70 °С;

— температура воды на выходе                                       150 °С;

— давление воды на входе                                             1,6 МПа;

— теплопроизводительность                                          7,5 Гкал/ч (уточняет производитель КУ).

Основные расчетные характеристики котла-утилизатора должны определяться для стандартных условий работы газотурбинной установки:

— температура наружного воздуха – плюс 15 °С;

— давление воздуха на входе в ГТУ — 0,1013 МПа;

— влажность воздуха на входе в ГТУ – 60 %.

Режим работы котла утилизационный, без дополнительного сжигания природного газа в окислительной среде горячих газов после газотурбинного двигателя.

Паропроизводительность котла-утилизатора зависит от мощности работы ГТУ, при этом давление пара поддерживается постоянным.

Требования к режимам использования

Котел-утилизатор должен обеспечить работу при изменении расхода и температуры газов, поступающих в котел, обусловленных изменением температуры наружного воздуха от плюс 35 до минус 40 °С.

Для определения показателей котла-утилизатора при различных температурах наружного воздуха и нагрузках газовой турбины в состав технической документации должны войти необходимые расчетные таблицы и графики поправок.

Котел-утилизатор должен обеспечить автоматическое поддержание номинальных параметров пара во всем рабочем диапазоне нагрузок ГТУ (50–100 % номинальной мощности).

При этом отклонения параметров пара за котлом не должны превышать допустимых значений, t=420-445 °С, Р=3,4-3,9 МПа.

Котел-утилизатор должен быть приспособлен к пускам из любого температурного состояния с учетом режимов пуска и нагружения ГТУ.

Паровой котел-утилизатор (КУ) – одноконтурный, вертикальный (по ходу газов), барабанного типа, с естественной циркуляцией, газоплотный, предназначен для работы под давлением.

Для повышения эффективности утилизации тепла дымовых газов и снижения температуры уходящих газов за котлом, КУ оснащается  газо-водяным подогревателем (ГВП).

В общем газоходе котла последовательно по ходу газов расположены пароперегреватель, испаритель, экономайзер и ГВП.

Предусмотрена возможность работы котла-утилизатора с отключенным по воде ГВП.

d5f2d0284654d714d5931ddc16babd61.jpg

котел-утилизатор над ГТУ вид 2

Работа газовой турбины через отключенный котел-утилизатор не допускается.

Котел имеет собственный каркас, который является несущей конструкцией, воспринимающей нагрузки от поверхностей нагрева, трубопроводов, барабана, обшивки котла и дымовой трубы.

На обшивке котла установлены лазы для доступа к поверхностям нагрева.

Для обслуживания оборудования котла-утилизатора предусмотрены лестницы и площадки обслуживания.

Конструкция котла обеспечивает также условия для проведения механизированного ремонта его узлов в соответствии с типовыми требованиями.

Котел имеет компенсирующие устройства на входе выхлопных газов от ГТУ.

Поверхности нагрева полностью дренируемы.

Котел-утилизатор оборудован и поставляется со всей необходимой запорной, регулирующей, предохранительной арматурой и системами автоматического управления.

Котел-утилизатор оборудован системами , дренажа, отбора проб пара и воды.

Удаление дымовых газов от котла-утилизатора в атмосферу осуществляется через индивидуальную металлическую дымовую трубу.

Эквивалентный уровень звука от котла-утилизатора и газохода на расстоянии 1м от обшивки и 1,5 м от пола не превышает 80 дБА. Для обеспечения шумовых характеристик на выходе из газовой турбины установлен шумоглушитель.

Температура наружных поверхностей котла оборудована изоляцией и не должна превышать 45 оС.

Пароперегреватели

Пароперегреватели КВД и КНД состоят из вертикальных оребренных труб и соединяющих патрубков между секциями, которые имеют сварную конструкцию. Пароперегреватели будут дренированные и будут иметь доступ с целью их технического обслуживания и ремонта.

Конструкция и расположение пароперегревателей должны обеспечить равномерное распределение пара внутри трубок и потока газов вокруг них при любых рабочих условиях.

Металлическая конструкция трубок пароперегревателя включает условия рабочих и системных небалансов.  Потери давления в каждом пароперегревателе не превысят 5 % от максимального давления при полной паропроизводительности.

Пароперегреватель КВД будет оснащен системой регулирования температуры пара посредством впрысков.

Поверхности нагрева пароперегревателя разбиты на две ступени и скомпонованы таким образом, что проектные значения температуры достигаются без дополнительного регулирования.

Арматура системы регулирования температуры пара посредством впрысков, автоматические клиновые задвижки, температурные датчики, датчики-преобразователи, а также органы управления системы будут установлены согласно представленным техническим требованиям. Будет установлена вся арматура, необходимая для обеспечения нормальной, безопасной и надежной работы котла в целом.

Трубопроводы

Система трубопроводов спроектирована так, чтобы обеспечить бесперебойную и надежную работу, с учетом максимально допустимых нагрузок и моментов, которые могут быть приложены к точкам соединения компонентов станции.

Предпочтение отдается системам сварной конструкции. В местах, где необходимы фланцы для соединения частей оборудования, они будут иметь соответствующий вид соединительной поверхности.

Выбор внутренних диаметров трубопроводов будет произведен на усредненные параметры и допустимые скорости.

Верхние участки трубопроводов будут снабжены вентиляционными системами, а нижние – дренажными. Трубопроводы будут оснащены электроприводной арматурой, системой клапанов и конденсатосборниками с целью проведения полной вентиляции или дренирования.

Дренажные воронки будут достаточно большого диаметра, чтобы обеспечить плотную посадку крышек. Дренажные линии будут вставлены в воронки до такой степени, чтобы обеспечить проверку работы дренажной системы.

Скопление конденсата в системе трубопроводов исключено за счет установки специальных дренажных устройств. Система сбора конденсата в корпусе с ручным управлением клапанов будет установлена в местах, где ожидается достижение точек росы.

Система трубопроводов будет снабжена опорами труб, их направляющими, а также креплениями. Трубопроводы будут располагаться на достаточном расстоянии от стен корпуса, пола и других труб, чтобы допустить использование тепловой изоляции, а также обеспечения доступа персонала при проведении технического обслуживания и испытаний сварных соединений.

Коллекторы

Необходимое количество коллекторов и их расположение будут обеспечивать максимальное удобство их использования и обслуживания.

Конструкция раздающих и сборных коллекторов обеспечит равномерное распределение водяного и парового потока во всех трубных пучках. Они обеспечат свободное расширение трубных пучков. Компоновка трубных коллекторов позволит производить замену трубок и чистку внутренних поверхностей. При повреждении трубки в составе одного модуля, может понадобиться вырезать несколько труб для ее ремонта.

Патрубки, связывающие трубные пучки с коллекторами будут расположены вне корпуса котла. Проектная температура коллекторов будет определяться согласно стандартам EN.

Торцы трубок, коллекторов и других открытых частей, работающих под давлением, будут очищены от нагара и других соединений, а также будут уплотнены во избежание попадания инородных тел во время транспортировки, хранения перед монтажом. Эти части не будут уплотняться во время очистки, для того чтобы обеспечить осмотр и полное удаление чистящих средств.

Все патрубки и штуцера будут приварены к коллекторам в производственных цехах.

Где это возможно, коллекторы будут той же длины что и бесшовные трубки, а также будут иметь оснащение, предназначенное для дренирования.

Конструкция выходных коллекторов позволит воспринимать изгибающие моменты и моменты тяги от прикрепленных трубопроводов.

Испытательные патрубки под давлением, колодцы термометров, устройства фиксирующие температуру, а также испытательные образцы, необходимые для полных испытаний котла будут предоставлены наряду с постоянной измерительной аппаратурой.

Котлы-утилизаторы Babcock Wanson

Компания Babcock Wanson уже более века занимается разработкой и поставкой своим клиентам котлов-утилизаторов различного назначения и производительности. Все котлы-утилизаторы Babcock Wanson полностью соответствуют не только требованиям заказчика, но и международным нормам и стандартам. Котлы проектируются с учетом температуры и давления как отработанных газов, так и теплоносителя (воды или масла).
Все котлы, производимые компанией Babcock Wanson, очень легки в монтаже, так как выпускаются уже готовым блоком для подключения ко всем инженерным сетям и настроенным для пуска в эксплуатацию. Они имеют специальные патрубки или отверстия для подачи в котел отработанных газов и для присоединения трубопроводов ввода и вывода теплоносителя.
Благодаря этому монтаж котлов-утилизаторов Babcock Wanson может быть произведен очень быстро и начнет приносить прибыль с первых секунд ввода в эксплуатацию.
По вопросам связанным с оборудованием компании BABCOCK WANSON вы можете обращаться в официальное представительство по Российской Федерации  ООО «СЕТАЛЬ».

5cb3aebf5e2e986a09bd7c74e607ad49.jpg

Применение котлов утилизаторов ГТУ, ТЭЦ

165bcdae40123a6487d13c1bae4865e1.jpgМногие модификации котлов утилизаторов устанавливаются для того, чтобы отвести от рабочих агрегатов большую часть тепла и преобразовать его в электричество, например, для этих целей используют котел утилизатор тэц.

Такие котлы применяются в мартеновском производстве, сталелитейном и химической промышленности, то есть любом производстве, где есть отход выхлопных газов.

Не стоит забывать о таком моменте: отход и утилизация газов могут иногда быть нерентабельными для преобразования их в энергию. Например, в производстве с использованием сварки инверторного типа.

a44854f6f7634f31e3d44f863ca31b3c.pngТам существует небольшой выброс газов, и не всегда целесообразно применение такого оборудования.

Для сжигания в утилизаторах используют шихтовый газ – это газооблачная смесь, которая включает в свой состав мелкодисперсные вкрапления твердых примесей, которые в сущности и являются топливом.

6cbe5076cd08ebdf864a6f16094f28a9.jpgАтмосферные деаэраторы ДСА предназначены для удаления агрессивных газов из питательной воды паровых котлов.

О том, как правильно монтировать деаэратор, читайте здесь.

Эти мелкие частицы раскаляются электродом и образуют вокруг себя среду повышенной температуры – источник воспламенения всего газа.

Это основная конструктивная особенность всех видов котлов утилизаторов гту. К твердым вкраплениям относятся: окалины металлов, масляный туман и микроскопические частицы масляной пленки, остатки каучука и резиновые следы.

Комплектующие

9ed58522b8bf0c6ef0e641792e2399ee.jpgКонструкция котла утилизатора состоит из:

  1. Нагнетательных вентиляторов, функция которых – обеспечивать подачу воздуха; для вентиляторов существует двухрежимное управление:
    • автоматическое при помощи блока управления;
    • ручное;
  2. Защитного клапана;
  3. Камеры загрузки, используемой для укладки топлива, в ней образуются пиролизные газы. Для ее изготовления применяют жаростойкий материал. Прилегает дверца герметично для безопасного функционирования, также предусмотрена дополнительная дверца со смотровым окном;
  4. Камеры горения, где сжигаются пиролизные газы; она изготавливается из листовой стали;
  5. Озонатора (второй камеры, где горят пиролизные газы);
  6. Горелки и ловушки факела, расположенных между двумя камерами; через горелку подаются газы; соединяются газ, воздух и озон;
  7. Теплообменника, забирающего на себя все произведенное тепло с помощью водяной рубашки и передающего его теплоносителю;
  8. Дымоходного клапана, обеспечивающего догрузку топливных материалов без дыма;
  9. Навеса (для наружной установки).

 Все конструктивные части, в которых происходит горение, производят из жаростойких материалов. Согласно требованиям конструкции и желанию покупателя могут быть дополнительные комплектующие, такие как дополнительный источник подачи бесперебойной электроэнергии, если часто отключают электричество.

Стоит отметить: при недостатке подачи кислорода происходит процесс тления, что позволяет увеличить температуру в агрегате, время между загрузками топлива также увеличивается, а на выходе нет дыма.

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Газотрубные котлы-утилизаторы широко используются в промышленности. Для работы котлов используется тепловая энергия дымовых газов. Такое устройство не подключают к топливопроводу или другим сетям, подающим энергоноситель. Чтобы энергия использовалась эффективно, необходимо устанавливать котел там, где находится выходной отрезок.

5003e74933321f17ad7e45e3f44085d3.jpgКотлы утилизаторы используют для образования энергии тепло отходящих дымовых газов, которые являются побочным продуктом производства

Если сравнивать со стандартными котлами, можно сказать, что котлы, утилизирующие отходящие газы, имеют больший КПД, что снижает уровень вредных выбросов в атмосферу.

Котлы можно приобрести у отечественных и зарубежных производителей. Теплоноситель нагревается за счет того, что газы движутся вдоль труб. Такой тип оборудования используют для того, чтобы производить пар, характеризующийся низким и средним давлением.

Варианты котлов:

  • Имеет естественную или принудительную циркуляцию.
  • В состав входит один или несколько барабанов.
  • Модели котлов могут быть газотрубными или водотрубными.

Схема кота выглядит следующим образом: стальной корпус, пучок жаропрочных трубок, нагревательные и испарительные поверхности, штуцеры, подающие питательную воду, система, предназначенная для отвода ненужных газов. Утилизационные котлы могут быть вертикальными и горизонтальными. Выбор модели зависит от того, где будет расположено оборудование. Эффективен пиролизный котел-утилизатор, который работает на резине.

Виды оборудования

 

Всего существует два основных типа котлов утилизаторов:

 

  • 1.    Паровой, который использует энергию от газообразной воды. Затем на его стенках происходит конденсация, и жидкость возвращается к своему привычному для нормальных условий состоянию. Воду потом можно использовать для механической работы, хотя для дома это не будет актуально.
  • 2.    Котлы утилизаторы отходящих газов, которые работают по описанному выше принципу. Стоит только добавить, что в промышленности сжигаемое топливо часто в качестве отходов выбрасывает в атмосферу еще и большое количество сажи. Ее наличие будет недопустимо для утилизатора, поэтому придется ставить дополнительный фильтр на пути следования дыма. Он будет очень быстро забиваться, так что примерно раз в неделю придется заниматься его прочисткой.

 

 

 

Целесообразность каждого вида техники определяется эффективностью и полезностью от ее использования. КПД котла утилизатора находится на уровне 50%, что является недопустимо мало для системы отопления. С другой стороны нужно учитывать, что для получения тепловой энергии не затрачивается вообще никаких ресурсов. Вся полезность поступает от отходов, которые без утилизатора попросту были бы выброшены в атмосферу.

Тогда получается, что его установка вполне себя оправдывает, хотя на окупаемость уйдет несколько лет. Не стоит сбрасывать со счетов и положительное влияние на экологию. Загрязнение воздуха на сегодня стало глобальной проблемой, поэтому возможность немного ослабить негативное влияние, пускай и в локальном масштабе, нельзя упускать.

Цена котла утилизатора заводского производства будет составлять более 30 тысяч рублей. Если построить машину самостоятельно, то можно вложиться в сумму 12-15 тысяч. А стоимость промышленных агрегатов вообще доходит до полумиллиона рублей, поэтому не каждое предприятие решается на такой апгрейд.

Блок управления

43fc7d631fa19942fac90f74ea5f9dec.jpgАвтоматический блок управления регулирует работу вентиляторов и водного насоса. Достаточно нажать одну кнопку, чтобы выбрать меню.

К блоку подключен комнатный термостат, что позволяет поддерживать нужную температуру.

Если заканчивается топливо или температура поднимается выше 90°С, то этот блок подает звуковой сигнал. С помощью этого устройства можно установить температуру, при которой включится вентилятор, и остановить котел, чтобы добавить топливо.

Его преимущества – плавная работа и возможность управления основными компонентами котла. Он также срабатывает в случае аварии.

Котел утилизатор – хороший выбор, позволяющий экономить деньги и бережно относиться к окружающей среде.

Смотрите видео, в котором пользователь демонстрирует устройство бытового котла-утилизатора:

  • 1 Принцип работы
  • 2 Комплектующие
  • 3 Топливные ресурсы
  • 4 Многофункциональная защита
  • 5 Блок управления

Основные характеристики агрегатов

5301eb16e5796136aead9af2e31fe60e.jpg

Корпус изготавливается из толстых листов стали – до 15-20 мм. Для внутренних камер сгорания может применяться и более прочный сплав, что будет зависеть от интенсивности планируемого рабочего процесса. Для циркуляционных контуров обычно используют трубы диаметром до 30 мм и толщиной стен порядка 2-3 мм. С точки зрения эксплуатационных возможностей, ключевым параметром является температурный предел. На входе это значение может составлять 300-1200 °C. После завершения технологического процесса на предприятия его печь отдает технологические газы с такими показателями. На выходе температурные характеристики котлов утилизаторов понижаются до 150-200 °C, при этом рабочее давление может составлять до 50 атм. Поэтому конструкция должна рассчитываться не только на тепловые, но и на физические нагрузки при эксплуатации под высоким давлением. В зависимости от модели утилизаторы могут выполнять и задачи подогрева воды с паром. Например, в качестве оборудования для ГВС комбинированная бойлерная установка подготавливает теплоноситель до 80-100 °C.

Устройство и принцип действия

В парогазовых агрегатах применяются котлы, в которых пар имеет среднее или высокое давление. После получения пара он задействуется в паровой турбине. Помимо пара, в парогазовой установке в качестве энергетического источника используется энергия выходящих газов.

Конструкция парогазового оборудования предусматривает водотрубные котлы с конвективными нагревательными поверхностями и многоразовой циркуляцией принудительного типа. Конструктивные данные отопительного агрегата зависят от показателя мощности паровой турбины. Разные модели имеют от одного контура до нескольких независимых контуров с разными показателями парового давления.

Конструкция трехконтурного котла утилизатора включает в себя:

барабан с сепарационными устройствами высокого давления, барабан с сепарационными устройствами среднего давления, барабан с сепарационными устройствами низкого давления, пароперегреватели высокого среднего и низкого давлений, пароперегреватель вторичный, испарители высокого среднего и низкого давлений, экономайзеры высокого и среднего давлений, газовый подогреватель конденсата, каркас, площадки обслуживания, изоляция и обшивка.

Все поверхности нагрева выполнены из труб со спиральным оребрением, дренируемы. Котел снабжен необходимой арматурой, гарнитурой и КИП.

3be94feecce273a9f5683f9f404de91f.png

Рис.1. Котел-утилизатор КГТ-258/310/35-15.0/3.14/0.44-540/535/263

Унифицированные энерготехнологические котлы-утилизаторы типа ПКК, предназначенные для сжигания отходящих газов сажевого производства и получения пара, устанавливают за высокотемпературными нагревательными печами.

Котлы типа ПКК — однобарабанные, конвективные, с естественной циркуляцией, выполнены в П-образной компоновке.

Отбросные газы вместе с высококалорийным топливом сжигаются в неэкранированном предтопке. Из предтопка продукты сгорания поступают в подъемный газоход, где расположены секции конвективного пучка — ширмы, образованные из труб, которые объединены индивидуальными входными и выходными коллекторами. Секции ширм подвешены к потолочному перекрытию котла на пароотводящих трубах , которые соединены с барабаном 8. Барабан установлен на металлическом каркасе сварной конструкции.

В пространстве, образованном изгибом секций ширм конвективного пучка, находится пароперегреватель, состоящий в зависимости от производительности котла из одного (котел ПКК-30) или нескольких пакетов (четыре для котла ПКК-100).

В опускном газоходе по ходу газов расположены вертикальный трубчатый воздухоподогреватель и водяной стальной экономайзер. Экономайзер состоит из трех пакетов. Поверхности нагрева, расположенные в подъемном газоходе, очищаются с помощью обдувочных приборов типа ОТ, а поверхности, расположенные в опускном газоходе, — дробеструйной установкой. обмуровка предтопка и котлов выполнена в виде трехслойной кирпичной кладки. Котлы типа ПКК, поставляемые транспортабельными блоками, выпускают трех типов: производительностью 30, 75 и 100 т/ч пара.

cd77be0e6533e7e89d9bab8ee75e09bd.png

Рис. 1. Котел-утилизатор типа ПКК: 1 — предтопок, 2, 10 —газоходы, 3 — пароперегреватель, 4 — ширмы, 5 — коллектор, 6 — пароотводящие трубы, 7 — каркас, 8 — барабан, 9 — дробеструйная установка, 11 — воздухоподогреватель, 12 — экономайзер

Предохранительная арматура

Вся запорная арматура будет выбираться и устанавливаться согласно требованиям соответствующей нормативной документации РФ, а так же действующим изданиям стандартов TRD (или эквивалентам в ЕС).

Трубопроводы для предохранительных клапанов сбросной системы будут расположены на высоте не менее 3 м от высшей точки опорной конструкции и скомпонованы таким образом, чтобы избежать опасного воздействия на персонал и другое оборудование станции.

Предохранительная арматура спроектирована так, чтобы не допустить чрезмерных напряжений и повреждений системы под давлением при всех рабочих условиях, включая динамические процессы. Отводящие трубопроводы предохранитлеьных  клапанов будут оснащены глушителями.

Классификации оборудования

ddb13226e212ae3357a30f532ad05489.jpgЕсть несколько основных видов оборудования, в которых учитываются:

  1. Температура вторичных газов на входе в котлоагрегат.
  2. Параметры пара.
  3. Организация взаимного движения пара и воды.
  4. Циркуляция в испарительном контуре котла.
  5. Конструктивное исполнение в зависимости от компоновки и поверхностей нагрева.

По первому признаку котлы-утилизаторы бывают: низкотемпературные (температура вторичных газов менее 900 градусов), высокотемпературные (температура более 1000 градусов Цельсия).

В низкотемпературных унос тепла происходит за счет конвекции, в высокотемпературных — за счет излучения и изменения агрегатного состояния.

Водогрейный котел утилизатор может быть выполнен с естественной циркуляцией или же с многократно принудительной в зависимости от характера вторичных газов и устройства самого котлоагрегата.

1b6ec9b31f209d30763ade5d02c5f85e.jpgКотлы-утилизаторы имеют следующий принцип работы: они генерируют энергию в виде нагретой воды, пара или воздушного потока.

Подробнее о котлах утилизаторах газов, вы можете узнать

По конструктивному исполнению бывают: башенные, П-образные, горизонтально-туннельные и радиационно-конвективные.

При разработке и установке должны учитываться технологические особенности производств, где поступление горячих газов происходит циклично.

И не всегда эти циклы в должной мере согласованы и отлажены. Поэтому такие устройства имеют высокий уровень автоматизации, которая быстро улавливает все особенности поступления газов в зависимости от температуры и объемов.

Принцип работы

 

Принцип работы котла утилизатора заключается в сборе газообразных отработанных отходов и получении из них максимального количества тепловой энергии. Агрегат не имеет собственной топки и в нем не происходит непосредственной процедуры горения. Его используют в промышленных нуждах, где количество газообразных отходов достаточно велико, что позволяет эффективно применять подобные устройства.

Расчет такого котла для бытовых нужд на первый взгляд не кажется таким уж перспективным. Все дело в том, что количество сжигаемого топлива недостаточно велико, чтобы можно было серьезно экономить на использовании отработанных газов. Но можно соорудить гибридный агрегат, который будет эксплуатироваться и на горючем топливе, и на выбросах в атмосферу.

 

Схему и устройство такой техники можно посмотреть в интернете

Для построения такой техники понадобится довольно много инструментов и расходных материалов, так что подготовку нужно проводить тщательную, чтобы в ходе работ не оказалось, что чего-то важного не хватает и процедура не может быть продолжена.

 

65b34a94b1546332acc79f1438e228d0.jpg

 

Конструкция котла утилизатора подразумевает наличие дополнительной секции, в которой и происходит сбор отработанных газов с целью отъема у них тепловой энергии и ее передачи теплоносителю. Аппарат не сильно разрастается в габаритах, он просто будет на 30-40 сантиметров выше. Обычно это не играет никакой роли для пользователя.

Спрогнозировать, какой будет экономический эффект от этой затеи сложно, потому что задействуется очень много факторов, просчитать которые до начала тестовых испытаний очень сложно. Но хуже, чем есть точно не будет, это можно гарантировать с полной уверенностью. Главное только все правильно сделать, чтобы дым действительно собирался в специальном отсеке, а потом спокойно выводился наружу, когда остынет. Любой негерметичный стык приведет к попаданию продуктов горения в комнату.

ПГУ с котлом утилизатором работает по несколько иной схеме. Здесь в камере для сбора имеется специальная электродная установка, которая мгновенно дожигает все продукты горения. В результате процесса выделяется колоссальное количество энергии. Но такой способ применим только для промышленных масштабов, так как рабочая температура в котлах может доходить до 1300 градусов по Цельсию и нужно использовать только жаростойкие материалы, которые непросто достать в бытовых условиях, а работать с ними еще сложнее. Не стоит рисковать безопасностью ради небольшой экономии.

 

883c95c81c36e4da76f61e84199fba6e.jpg

Монтаж водогрейного котла утилизатора осуществляется между дымоходом и основным отопителем. При этом предпочтительнее вариант, когда система вывода отработанных газов будет снабжена турбиной. Тогда дым будет быстрее попадать на вторичную переработку, соответственно транспортные потери энергии будут стремиться к минимуму. По статистике именно во время движения теряется наибольшее количество полезных свойств, поэтому ускорение процесса доставки пойдет только на пользу.

 

Условные обозначения и сокращения

  • 3х контурный котел-утилизатор

    КУ — котел-утилизатор;

  • ГТУ — газотурбинная установка;
  • АВР — автоматический ввод резерва;
  • БВД — барабан высокого давления;
  • БСД — барабан среднего давления;
  • БНД — барабан низкого давления;
  • ГПЗ — главная паровая задвижка;
  • ППВД — пароперегреватель высокого давления;
  • ИВД — испаритель высокого давления;
  • ЭВД — экономайзер высокого давления;
  • ППСД — пароперегреватель среднего давления;
  • ИСД — испаритель среднего давления;
  • ЭСД — экономайзер среднего давления;
  • ППНД — пароперегреватель низкого давления;
  • ППВт — вторичный пароперегреватель;
  • ИНД — испаритель низкого давления;
  • ГПК — газовый подогреватель конденсата;
  • РГЖ ВД — регулирующий питательный клапан высокого давления;
  • РПК СД — регулирующий питательный клапан среднего давления;
  • РПК НД — регулирующий питательный клапан низкого давления;
  • РПП — расширитель периодической продувки;
  • РНП — расширитель непрерывной продувки;
  • РЭН — рециркуляционный электронасос.

Принцип работы водотрубных котлов

094ba234a447c7c76ec2296cbf55a450.jpg

Тоже предполагается подогрев жидкости с выделением пара, но в данном случае поступление водного носителя организуется через экономайзер. После этого он проходит в отопительный барабан, где преобразуется в пар. Процедура выработки тепла осуществляется в ходе сепарирования воды и паровых смесей в приемном резервуаре. Подключение разных технологических контуров к барабану может быть параллельным или последовательным – зависит от конструкции печного источника газовой смеси, с которым взаимодействует котел–утилизатор. Принцип работы также предусматривает прохождение воды через фильтрацию в шламоотделителе и переход в испарительные пакеты.

Металлические конструкции, опоры и площадки

6e118bf77aa6a94e1d1ea40ab34437e3.jpg

площадки обслуживания котла-утилизатора

Металлические конструкции должны выдерживать сейсмические нагрузки в дополнение к собственному весу оборудования, дополнительных элементов, веса воды, снега, персонала, выдержать приложения сил и их моментов в трубах, вес лестниц и площадок и других нагрузок, которые возникают при нормальной работе станции.

Конструкция опор котла должна обеспечить свободное расширение элементов вниз. Все опорные конструкции, включая: колонны, ригели, балки, подпорки, подкладки и стойки будут покрашены заводской краской.

Котел будет снабжен подкладками для центрирования трубок, а также для восприятия вибрации в трубах.

Опоры будут изготовлены из материала способного постоянно выдерживать  максимальную температуру, при которой они могут использоваться.

Пролеты, лестницы и площадки обслуживания будут не менее 1 м в ширину, и удобны для работы персонала во время технического обслуживания, ремонта и осмотров. Лестницы и площадки обеспечат безопасный и быстрый доступ: к входным отверстиям для осмотра, проведения проверочных работ, к элементам, требующим постоянного контроля или обслуживания, а также к устройствам, которые при нормальных или аварийных режимах работы требуют ручного управления. Площадки будут изготовлены из стальной рамы и решеток. Лестницы и площадки будут оснащены ограждениями, с учетом самых тяжелых частей, которые могут быть на них установлены во время работы, ремонта и т.д.

Трубки

Все трубки будут бесшовные круглого сечения, без газовых пузырей, нагара и других механических дефектов. Ребра будут навариваться на трубки по всему периметру. Материал ребер совместим с материалом трубок.

Концы трубок под приварку (включая установленные на заводе-изготовителе короткие трубки в барабанах или коллекторах) будут тщательно обработаны на станке, чтобы обеспечить качественное сварное соединение и предотвратить их повреждение при транспортировке или из-за ржавления. Все трубы будут точно подогнаны под необходимые изгибы без их сплющивания или существенного утонения стенок труб в местах сгибов.

Модули тепловоспринимающих элементов пройдут гидравлические испытания на заводах изготовителях.

Преимущества оборудования, области применения

Рассмотрим основные преимущества и недостатки котлов-утилизаторов

Приемущества

Недостатки

Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферуПодверженность коррозии холодных элементов котла
Снижение расходов на очистку газовПрименение на производствах с низкой температурой вырабатываемых газов не является эффективным
Рациональное использование топливаПрименение доочистки газов
Использование энергосберегающих циклов производства

Установки получили активное распространение в химической промышленности, нефтеперерабатывающей, в сталелитейной индустрии, в тяжелом машиностроении и в цехах изготовления красок и масел.

Котлы такого типа могут использовать газ от сгорания топлива – это создает прекрасные предпосылки для организации цикличного и безотходного производства с рециркуляцией энергии.

a44854f6f7634f31e3d44f863ca31b3c.pngБлагодаря использованию 100% объема выхлопного или попутного газа агрегаты имеют очень большой КПД в сравнение со своими жидкотопливными или твердотопливными аналогами.

Котлы-утилизаторы конструктивно делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией, с барабаном или без него. Кроме того, квалифицированные проектировщики и технологи занимаются разработкой котлов любого типа с учетом конкретных требований заказчика, а также необходимого котельного оборудования.

В промышленности в зависимости от производственного цикла применяются котлы с различными схемами подачи и циркуляцией, с разными мощностными характеристиками, объемом нагревательного бака, с различным количеством регистров для парообразования.

9e66b08df6daa13069224d8feb82ca9a.jpgПреимуществом дизельных котлов является то, что при последующей газификации объекта затраты на переоборудование котельной будут минимальны.

О том какой может быть расход у дизельного котла, читайте

Практическое применение котлов-утилизаторов

В качестве реального примера применения котлов-утилизаторов можно привести нефтеперерабатывающие и металлургические заводы. В процессе переработки нефти или плавки металла образуется огромное количество энергии, которую никак невозможно применить в производственном процессе кроме, как пустить на котел-утилизатор и использовать для других целей, таких как отопление помещений, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование (производство холода), или производство пара для покрытия сторонних технологических нужд.ca1d5a1c344e301f93d384329c21fbbc.jpgНа НПЗ применяются термомасляные котлы утилизаторы, в которых температура теплоносителя может достигать 350 градусов Цельсия. Этой температуры вполне достаточно для того, чтобы постоянно поддерживать нефтепродукты с высокой вязкостью, такие как мазут, гудрон и битум, в жидком состоянии. Это дает возможность в любой момент произвести перекачку нефтепродуктов и их отгрузку потребителю.
На металлургических заводах посредством котлов-утилизаторов тепло отходящих газов передается воде.  В результате этого образуется большое количество пара, часть из которого служит для обеспечения процесса плавки стали, а часть идет на бытовые нужды (отопление, подогрев воды).

Котлы-утилизаторы стали неотъемлемой частью следующих объектов:

  • Предприятия черной и цветной металлургии;
  • Нефтеперерабатывающие заводы;
  • Газотурбинные и газопоршневые электростанции единичной мощностью от 1000кВт до 18 МВт;
  • Газоперекачивающие компрессорные станции;
  • Хлебопекарные заводы;
  • Производства резинотехнических изделий;
  • Фармацевтические предприятия;
  • Производства смол и пластиков;
  • Производства электронных компонентов;
  • Печатные предприятия.

Область применения

97751fe6e18068186475ed85f559a433.jpgОсобое значение это оборудование имеет для коксохимического производства. Так как при сухом тушении раскаленного кокса выделяется большое количество физической теплоты, которую нужно обязательно использовать для сокращения расходов условного топлива.

Котлы-охладители конверторных газов используются для сталеплавильного производства для обработки горячих углеродных газов. Они образуются за счет продувания кислородом конвекторов.

Такой вид котлов позволяют сократить конверторный унос и вред для атмосферного воздуха. Они представляют собой радиационно-конвективные агрегаты, в которых реализована многократная принудительная циркуляция и предусмотрена 2-ступенчатая схема испарения.

В некоторых модификациях предусмотрено дожигание оксида углерода, в некоторых — нет.

В последнее время начали применяться модернизированные котлы-утилизаторы, которые применяют для парогазовых установок на тепловых электростанциях.

8f51eb109530e24177340f8353da9464.jpgДеаэраторы атмосферного давления применяются в схемах приготовления питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения и горячего водоснабжения на ТЭС и в котельных.

Что такое вакуумные деаэраторы, вы можете узнать

В них используются вторичные газы, которые выделяются в процессе работы газовой турбины. Получаемый пар (среднего и высокого давления) затем используется заново в турбине, за счет чего значительно экономится топливо.

Котлы для утилизации тепла уходящих газов от газовых турбин или же поршневых двигателей нашли свое применение в когенерационных установках. В результате работы получают пар, который идет на технологические нужды или отопление/обеспечение горячей водой.

Принцип действия газотрубных и водотрубных котлов

Утилизатор газотурбинного типа

3eacd94b37185f9ee751101bb7919a9c.jpgКотлы, как правило, выпускаются в горизонтальном или вертикальном вариантах конструкции.

Они могут эффективно применяться в совокупности с мартенами и печами для обжига, которые не отличаются большими мощностными характеристиками и высокой температурой газа.

Газ с небольшой температурой выходит из печи в дымоуловительную установку и поступает в нижнюю полость утилизатора. Там находится специальное устройство-камера, которая повышает конвекционные характеристики.

Камера представляет собой пакет из металлических листов, которые отражают и направляют потоки тепла. Избыточное тепло образует пар из воды, который циркулирует в необходимых направлениях.

Пар, как правило, имеет характеристики около 400 градусов Цельсия и давлением больше 5 атмосфер – это позволяет образовать электрическую энергию чуть более 8 кВт.

a44854f6f7634f31e3d44f863ca31b3c.pngДля того, чтобы поток газа был более или менее постоянным, в утилизаторе предусмотрен накопительный ресивер и дозатор подачи смеси к розжигу.

Все утилизаторы оснащенные газовой турбиной имеют одинаковый принцип работы. Их часто применяют для уравновешивания температурного режима в установках большой мощности, но с малой отдачей отработанных газов. Их применение имеет экономическую целесообразность.

Утилизатор водотрубного исполнения

e4838ef03c745680899e185c4ba771eb.jpgГазоутилизаторы, которые имеют систему принудительной циркуляции технологических жидкостей, тепла и пара, имеют очень активное применение в индустрии.

Принудительная циркуляция позволяет увеличивать показатели мощности и температуры пара с помощью использования автоматики и реле управления.

Камеры такого котла разделены на секции, которые оснащаются отдельными насосами циркуляции малой мощности.

Это позволяет аккумулировать тепловую энергию в каждой камере отдельно, а потом суммировать ее с помощью отражателей для приготовления пара и электрической энергии.

Вода для нагрева, которая необходима при парообразовании, поступает в камеры через дозирующее устройство – экономайзер.

Из камер вода поступает в специальные участки испарения, которые представляют собой замкнутые камеры с перфорацией для отвода тепла.

1166cec0bdf0c6b5501696efca038664.jpgНастенные электрические котлы Protherm – это альтернатива газовому отоплению с целым рядом неоспоримых преимуществ!

Подробнее о деаэраторе дв, читайте здесь.

Образовавшаяся тепловая энергия снижает температуру газовой смеси за счет ее преобразования, отводит большую часть тепла от агрегатов и создает прекрасные предпосылки для энергосберегающих режимов в производстве.

a44854f6f7634f31e3d44f863ca31b3c.pngПрактически все котлы имеют одну типовую схему.

Использование утилизаторов на производстве началось сравнительно недавно, но уже на первых этапах дало прекрасные предпосылки к снижению экономических затрат и повышению производительности.

Это надежный и испытанный вид техники, который используется совместно с большими и средними мощностями, дополняя их.

Топливные ресурсы

5e9a83024df45512799f83e09a44a5fe.jpgТопливом для таких котлов могут быть не только дрова, уголь, торф.

Пиролизный котел позволяет использовать разнообразные отходы, при этом КПД будет варьироваться от 80- 96%, согласно составу энергоносителей.

Подходят следующие виды топлива:

  • дерево и отходы из него, куски ДСП, опилки, обрезки, кора, шпалы, окрашенные доски;
  • резиновые отходы, покрышки от любого автомобиля, отходы от производства резиновых изделий;
  • пластиковая тара, упаковочные материалы, обломки пластиковых изделий, отходы от производства пластмассы, корпусные изделия;
  • кожа, дермантин, тряпочные отходы, остатки от производства швейных, обувных изделий;
  • бумага, картон;
  • строительные отходы, битумные куски, рубероид.

Виды котлов-утилизаторов

961e29568130a16c9eb52a33aa3c070c.jpgКотлы-утилизаторы, применяемые в настоящее время:

  • Котлы-утилизаторы выхлопных газов общего назначения.
  • Котлы, вырабатывающие пар, который приводит в действие механизмы для выработки электрической энергии или простого механического движения.
  • Для утилизации побочных веществ при сгорании дизельного топлива.
  • Котлы, которые комбинируются с нагревательными печами и мартенами, тепловая энергия и попутные газы преобразуются в котлах в дополнительную энергию или полезную работу.
  • Устройства, которые охлаждают попутные газы, используя их в работе методом конденсирования и сжигания. Используются в металлургической промышленности.
  • Для конденсации и сжигания газов при использовании в цветной металлургии.
  • Для переработки теплового газа, полученного при работе электрических печей.
  • Комбинированные котлы, которые используются для утилизации или преобразования тепловой энергии, которая получается в процессе перфорации стали и чугуна в литейной промышленности.
  • Утилизаторы, используемые для дожига газа, который образуется на первоначальных этапах переработки нефти.
  • Утилизирующие котлы для газа, который образуется в процессе сварочных и огневых работ.
  • Для печей после производства губчатого металла.
  • Котлы, которые сжигают осадки и примеси, полученные в ходе фильтрации жидких веществ.
  • Утилизация отжигом сажи и нагара в котлах.
  • Утилизация в котлах отходов обогащения кокса и черного угля.
  • Утилизация от производства стекла и работы стекольной промышленности.

51bb609278013ec8e63f35cd2b07616b.jpgЧтобы котел дольше держал температуру, используются котлы длительного горения.

Как пользоваться водогрейным котлом читать .

Особенности оборудования

Котел утилизатор работает без собственной топочной камеры. Такой агрегат использует тепло, получаемое в ходе других технологических процессов.

Обратите внимание! Когда в составе выходящих газов имеется как физическая, так и химическая составляющая теплоты, то последнюю имеет смысл сжечь. .

Одна из характерных черт функционирования промышленных утилизационных систем состоит в том, что в выходящих газах могут находиться множество небольших частиц. Они бывают в жидком, твердом или газообразном виде. Возникают частицы вследствие работы производственных установок и представляют собой осколки металла, шихты, шлака или окалины. Жидкие частицы — результат выплавки металлов. В целом, образование этих микроотходов связано с повышенными температурами, применяемыми при металлообработке.

На эффективность утилизации выходящих газов оказывает влияние тепловая мощность отопительного агрегата, режим подачи в него отходов и их температура. Объем и температура выходящих газов зависит от количества сжигаемого топлива и характера промышленного процесса. Значительный объем шихтовых газов выдается в цветной и черной металлургии — при продувании конвертеров кислородом.

Схема котла-утилизатора с принудительной циркуляцией: 1 — барабан; 2 — испарительная часть; 3 — пароперегреватель; 4 — водяной экономайзер.

Как сказано выше, на функционирование утилизатора большое влияние оказывает режим подачи в него газов. Промышленное оборудование (особенно это относится к конвертерам) часто работает циклично, что отрицательно сказывается на продуктивности котельного агрегата.

Котел утилизатор можно классифицировать по следующим параметрам:

  1. По температуре газа, подающегося в агрегат. По этому параметру оборудование подразделяется на: низкотемпературное (менее 900 градусов) и высокотемпературное (свыше 1000 градусов). В условиях низких температур передача тепловой энергии осуществляется благодаря конвекции, а при высоких показателях — в процессе излучения. При температурах, превышающих 1100 градусов, жидкие продукты сгорания меняют свое агрегатное состояние.
  2. По паровым характеристикам котел утилизатор может относиться к 3 классам: оборудования с низким давлением (1,5 МПа и 300 градусов), с повышенным давлением (4,5 МПа и 450 градусов), и с высоким (от 10 до 14 МПа и 550 градусов).
  3. По принципу передвижения жидкости, пара и продуктов сгорания утилизационные котлы разделяются на два типа: газотрубные и водотрубные.
  4. По способу передвижения жидкости в испарительном контуре утилизирующее оборудование дифференцируется на котлы с естественной и принудительной циркуляцией.
  5. По комплектации и нагревательным поверхностям оборудование подразделяется на такие типы: башенный, горизонтальный и туннельный. В низкотемпературных устройствах применяется змеевиковая конвективная нагревательная поверхность. В высокотемпературных модификациях — конвективно-радиационная поверхность.

Функциональное описание

Теплота потока уходящих газов турбины используется в различных отсеках котла для генерации пара, чтобы питать паровую турбину. Уходящие газы направляются в корпус котла и проходят поверхности нагрева прежде, чем их выбрасывают в атмосферу.

Входящий тепловой поток предназначен только для утилизации. В котле не будет использоваться никакого топлива с целью повышения температуры газов на входе.

Котел-утилизатор будет проектироваться для газовой турбины, работающей на природном газе, поэтому возможно выгодное использование газового потока, которое ведет к минимальным температурам дымовых газов на выходе из котла (для точных значений см. диаграмму тепловых балансов).

Давление пара на выходе КВД предполагается неизменным. Температура пара на выходе КВД будет поддерживаться максимальной, но может изменяться без дополнительного регулирования при изменении режима работы газовой турбины. Межсекционное регулирование температуры пара КВД производится с помощью сбросной воды питательных насосов котла-утилизатора.

Предохранительная арматура и вытяжные трубы, обеспечивающие сбросы в атмосферу для безопасности персонала, будут обеспечивать защиту каждого контура давлений, барабанов и системы деаэрации от повышения давления.

Бак продувки предназначен для приема высокопотенциального пара непрерывной продувки барабанов котла. Продувочный пар будет идти в резервуар питательной воды и используется для подогрева и деаэрации. Конденсат от продувочного бака поступает в резервуар-приемник.

Система байпасов КВД и КНД, предназначенная для обоих контуров, позволяет пустить или остановить их быстро и независимо друг от друга.

Котел утилизатор будет снабжен системой вентиляции и дренажа. будет полностью дренируемый. Дренажный трубопровод сливает дренаж в резервуар-приемник, где происходит сепарация продувочного пара от воды при атмосферном давлении.  Предварительные системы вентиляции и дренажа будут спроектированы для испытания всей гидравлической системы.

Интересное чтиво
Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Рейтинг автора
Автор статьи
Константин Корепов
Написано статей
1266
Добавить комментарий