Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

котел утилизатор отходящих газов двухконтурный

Поделиться «котел утилизатор отходящих газов двухконтурный»

Описание котла-утилизатора с двумя контурами давления (двумя барабанами, низкого и высокого давления)

Описание котла-утилизатора

котел утилизатор отходящих газов

Котел-утилизатор – без дожигания, без промежуточного перегрева, имеет два контура давления. Газы в котле-утилизаторе горизонтальной компоновки движутся горизонтально, а поверхности нагрева, набранные из оребренных труб, расположены вертикально.

Перегретый пар контуров высокого (КВД) и низкого (КНД) давлений после котла-утилизатора поступает в турбину с противодавлением. Насыщенный пар, полученный на последних ступенях испарителя, используется для подогрева конденсата и деаэрации. Каким образом работает деаэратор? читайте материал принцип работы деаэратора паровых котлов.

Котел-утилизатор состоит из входного переходника, барабанов, модулей теплообменных поверхностей, выходного переходника, трубопроводов, арматуры, опор, дополнительных лестниц, лестничных площадок, и ограждений.

Поверхности нагрева скомпонованы по ходу движения газов в следующем порядке:

Выходной пакет пароперегревателя высокого давления

Испаритель высокого давления

Пароперегреватель низкого давления

Испаритель низкого давления,

Экономайзер низкого давления,

Экономайзер высокого давления.

Критерии проектирования

Котел-утилизатор будет иметь прочную конструкцию, требующую минимального технического обслуживания и подходящую для различных температур потоков газов и профилей их скоростей.

Тепловое расширение элементов системы, обусловленное скоростями охлаждения и нагрева при нормальных и переходных режимах работы, будет учтено при проектировании. Конструкция котла будет обеспечивать защиту составляющих частей от усталостного разрушения во всем диапазоне рабочих режимов.

Основная арматура, которая необходима во время пуска, остановки и нормальных режимов работы станции, будет иметь электрический привод и дистанционное управление.

Котел-утилизатор будет снабжен всем необходимым для сборки и монтажа. Контроль уровней котла будет возможен в автоматическом режиме.

Проектирование котла-утилизатора основано на следующих основополагающих критериях:

  • соответствие специальных требований характеристикам газовой турбины;
  • возможность быстрого изменения рабочих условий;
  • долговечность и надежность для обеспечения высокого коэффициента готовности станции;
  • достижение полной паропроизводительности при номинальной нагрузке газовой турбины;
  • легкий доступ с целью обследования или технического обслуживания;
  • защита компонентов котла от конденсации паров кислот;
  • в качестве топлива в газовой турбине используется природный газ.

Основные правила, нормативные документы и стандарты

Котел-утилизатор будет спроектирован и смонтирован в соответствии с требованиями действующих нормативов ЕС и РФ для данного типа оборудования.

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.

[reklama2] Котел, газопроводы и трубопроводы покрыты изоляцией с целью снижения тепловых потерь и уровня шума от оборудования, а также с целью создания площадок для технического обслуживания, удобных для рабочих.

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. Котел-утилизатор 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.

Рабочие параметры

Ожидаемые основные рабочие данные котла-утилизатора представлены в таблице.

Особенности котлов-утилизаторов

Вопрос охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов всегда был и будет актуальным. На промышленных предприятиях коэффициент использования органического топлива на уровне 40%, а остальные газы выбрасываются в воздух. Часто температура отходящих газов достигает больше 1000°С.

Использование котлов-утилизаторов решает вопрос переработки отходов и получение дополнительной теплоты за счет использования энергия отходящих газов.

Особенности работы котлов-утилизаторов
Котел-утилизатор не имеет собственной топки, принцип его работы простой и эффективный, он основан на использовании теплоты, что выделяется во время технологических промышленных процессов при работе различных агрегатов или энергетических установок.

Если во время работы в составе отходящих газов есть не только физическая, но и химическая теплота (горючие составляющие), то их целесообразно сжечь. Котлы-утилизаторы имеют следующий принцип работы: они генерируют энергию в виде нагретой воды, пара или воздушного потока, она может быть использована во время работы другого оборудования для производства холода или тепла в когенерационных установках.

Читать еще:  Водяной теплый пол: схема подключения в домах

Одной из специфической особенностей работы промышленного оборудования является то, что в составе отходящих газов содержится много мелких частиц, которые пребывают в твердом, газообразном или жидком состоянии. Они образуются во время работы оборудования и являются частью окалины, металла, шлака, шихты. Во время процесса плавления металла, в составе отходящих газов появляется много жидких частиц. Все это получается из-за того, что печи работают при высоком температурном режиме.

Схема работы котла-утилизатора.

Котлы-утилизаторы позволяют использовать теплоту отходящих газов, что повышает коэффициент использования топлива, уменьшает температуру вынесения технологического сырья, дает возможность его улавливать.

На то, как эффективно котлы-утилизаторы будут использовать теплоту отходящих газов, влияет тепловая мощность, которую имеет котел, режим поступления в него газов, температура отходящих газов. От того, сколько будет сжигаться топлива в конкретной технологической установке и какой процесс происходит, будет напрямую зависеть температура и количество отходящих газов. Много шихтовых газов образуется во время работы оборудования, используемого для плавки руд цветных металлов и во время продувки кислородом конвертеров, что преобразуют чугун в сталь.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу котла, является режим поступления в него газов. Многие технологические установки имеют циклический принцип, а это, в свою очередь, негативно влияет на эффективность работы котлов-утилизаторов. Часто указанные неудобства возникают на конвертерном производстве, и цикличность работы печей приводит к тому, что котел-утилизатор будет работать с низкой эффективностью.
Признаки, по которым котлы-утилизаторы делятся на группы

  1. В зависимости от температуры газов, что попадают в котел. По данному принципу утилизаторы делятся на низкотемпературные ( 1000°С). При низких температурах перенос тепла выполняется за счет конвекции, а при высоких температурах – за счет излучения. Если температура больше 1100°С, то продукты сгорания, что были в жидком состоянии, изменяют свое агрегатного состояние.
  2. По параметрам пара утилизатор может быть низкого давления (Р = 1,5 МПа, t=300°С), повышенного (4,5 МПа и 450°С) и высокого (10-14 МПа и 550°С).
  3. Также влияет принцип взаимного движения пара, воды и продуктов сгорания, утилизатор может быть водотрубным или газотрубным;
  4. В зависимости от способа движения воды в испарительном контуре, водотрубный утилизатор бывает с принудительной или естественной циркуляцией.
  5. В зависимости от оформления компоновки и поверхностей нагрева, утилизатор может быть горизонтального, туннельного, башенного типа. В низкотемпературных котлах используется принцип змеевиковой конвективной поверхности нагрева, а у высокотемпературных моделях – радиационно-конвективные поверхности.

Принцип действия газотрубных и водотрубных котлов

Газотрубный утилизатор

Газотрубные котлы выпускаются с горизонтальным и вертикальным их расположением, могут использоваться совместно с обжиговыми, мартеновскими и другими печами, которые имеют сравнительно небольшую мощность.

Газ, температура которого около 1200°С, выходит из печи и попадает в нижнюю часть газохода котла. Там установлены W-образные трубные ленточные и экранные настенные поверхности, конвективный пакет пароперегревателя. Тепло превращает воду в пар, и пароводяная смесь начинает циркулировать в указанных поверхностях. Во время работы утилизатор вырабатывает пар, давление которого до 4,5 МПа и температура до 440°С, что позволяет обеспечить электрическую мощность до 8 МВт. Чтобы поддерживать постоянный тепловой потенциал газов, поступающих в утилизатор, установлен предтопок с газовой горелкой.

Все газотурбинные утилизаторы имеют одинаковый принцип работы, независимо от того, в какой отрасли они используются. Они применяются для охлаждения отходящих газов, технологических установок, что имеют небольшую мощность.

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.

Эффективность котла-утилизатора: 3 составляющих

Эффективность использования теплоты отходящих газов в котлах-утилизаторах зависит от температуры отходящих газов, тепловой мощности и режима поступления газов в теплоиспользующую установку Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.

Читать еще:  Не работает теплый пол: причины неисправности

Классификация котлов-утилизаторов

Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.

Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.

Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.

Что влияет на классификацию котла утилизации:

  • Температура газа. Оборудование может быть низкотемпературным и высокотемпературным. При низкой температуры тепловая энергия подается путем посредством конвенции. Высокие показатели говорят об излучении. Если температура превышает 1100 градусов, то стоит ожидать сгорания жидких продуктов и их перехода в агрегатное состояние.
  • Пар. Оборудование может работать при низком, повышенном и высоком давлении.
  • Передвижение жидкости. Жидкости, пар и продукты сгорания движутся по котлу, который может быть газотрубным или водотрубным.
  • Способ передвижения жидкости. То, как жидкость движется в контуре испарения, влияет на естественную и принудительную циркуляцию в котле.

На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.

Принцип работы котла-утилизатора

Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.

Для оптимизации расходов тепловой энергии и повышения эффективности работы предприятий используются промышленные котлы утилизаторы отходящих газов

Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.

В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.

Как работают трубные утилизаторы:

  • В основе работы лежит принцип многоразовой принудительной циркуляции. Именно поэтому вид испарительного элемента может быть любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяют на секции, подключенные параллельно: это уменьшает сопротивление области испарения и приводит в действие циркуляционные насосы.
  • Вода поступает в котел и проходит экономайзер, перенаправляясь в барабан агрегата отопления. Из него жидкость выкачивает насос, затем она перенаправляется в пакеты испарения.
  • В барабане происходит разделение паровых смесей и воды. Это приводит к тому, что из пара в агрегате выделяется вода.

Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.

Котел-утилизатор: это что

Принцип работы котла-утилизатора заключается в использовании энергии тепла, выделению которой способствуют промышленные технологические процессы. Когда в состав газов, на которых работает котел, входят химические составляющие, то их сжигают. Котел утилизации – это прибор, который способствует генерации энергии в виде горячей воды, нагретого пара или потока воздуха.

Среди всего промышленного котельного оборудования котлы утилизаторы газов выделены в отдельную категорию относительно своей конструкции

Специфичность работы оборудования заключается в том, что газы содержат мелкие частицы, пребывающие в разнообразных физических состояниях.

Работа печей происходит при очень высоких температурах, что приводит к тому, что в процессе плавления металла в отходящих газах образуются мелкие элементы. Использование теплоты газов позволяет повысить коэффициент использования энергии топлива. На эффективность работы котла влияет мощность тепла.

По каким признакам разделяют котлы:

  • Температура;
  • Параметры пара;
  • Движение пара;
  • Способ движения воды;
  • Компоновка;
  • Поверхность нагрева.

Различные установки и оборудование выделяют тепло, которое котел-утилизатор успешно использует для своей работы. Такие котлы считаются очень производительными и экономичными. Его особенность заключается в отсутствии устройства топки.

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.

Котлы 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.

Читать еще:  Как сварить котел отопления: условия и процесс

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.

Как работает котел-утилизатор (видео)

Широкое производство котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они способствуют меньшему загрязнению окружающей среды, работая на сжигаемых газах. Тепло, которое вырабатывается от технологических процессов, используют для работы котлов, что очень оправданно.

Котел утилизатор — основные особенности и сфера применения

Котел утилизатор — основные особенности и сфера применения

Только представьте, сколько тепловой энергии попросту выбрасывается на металлургических и химических комбинатах, тепловых электростанциях, да и на других промышленных объектах. А ведь это тепло можно использовать для отопления цехов, административных и жилых зданий, организации горячего водоснабжения, достаточно установить котел утилизатор, принцип работы которых и позволяет использовать такую энергию. Среди всего оборудования, имеющегося в каталоге компании Котел 52, есть и такие модели котлов различной мощности. Поэтому стоит более детально остановиться на принципе их работы и конструктивных особенностях.

Классификация котлов утилизаторов

Сразу скажем, в большинстве случаев котел утилизатор — исключительно промышленное оборудование. Сам принцип работы и конструкция котлов утилизаторов и определили такую ограниченную сферу применения. Исключением можно назвать котлы утилизаторы пиролизного типа, которые выпускает компания Котел 52, среди них есть модели, которые подойдут даже для бани.

На производственных объектах утилизатор незаменимая вещь, позволяющая решить задачу по организации отопления, причем практически бесплатного. Главное — правильно подобрать подходящую модель оборудования. А поможет в этом принятая классификация котлов этого типа, которые различают по:

  • температуре источника тепловой энергии — высоко (более 10000С) и низкотемпературные (меньше 9000С);
  • характеристикам получаемого пара — низкого (до 1,5 МПа и 3000С), среднего (до 4,5 МПа и 4500С) и высокого давления (до 10–14 МПа и 5500С);
  • принципу движения продуктов сгорания, пара, жидкостей котлы утилизаторы подразделяют на газо- и водотрубные;
  • способу перемещения источника тепла различают котлы с принудительной и естественной циркуляцией;
  • по конструктивной схеме выделяют туннельные, башенные и горизонтальные модификации.

Выбор определенной модели котла утилизатора выполняют только после детального анализа условий эксплуатации.

Конструктивные особенности котлов утилизаторов

Котлы этого типа считаются единственным оборудованием, у которого нет камеры сгорания топлива. Конструкция котла утилизатора построена по совершенно иному принципу:

  • В корпусе установки расположена рабочая камера, в которой размещены теплообменники с циркулирующим паром и водой.
  • Необходимая скорость потока рабочего газа обеспечивается установкой нагнетательного вентилятора.
  • Для циркуляции теплоносителя используют дожимные насосы.
  • Отработанная пароводяная смесь находится в барабане или накопительной емкости, куда также подается вода для подпитки.

Обращаем внимание на один важный момент. Высокотемпературные дымовые газы, которые и используются в качестве основного источника тепловой энергии, содержат большое количество агрессивных и механических примесей. Чтобы уменьшить их концентрацию, газы пропускают через камеру предварительного дожига. Но такой подготовки не всегда достаточно. Поэтому при производстве котлов утилизаторов используют только высокопрочные сорта стали, устойчивые к химическому и механическому воздействию. Это позволяет увеличить рабочий ресурс установки.

Пиролизные котлы утилизаторы имеют более привычную конструкцию с большой загрузочной камерой для топлива, топкой, в которой сжигается смесь газов, получаемая из отходов производства, дров, угля.

Принцип работы котла утилизатора

Основной принцип работы котлов утилизаторов зависит от типа оборудования. Отметим основные моменты для разных установок:

  • В газотрубных котлах высокотемпературная смесь газов подается в нижнюю часть рабочей камеры. Под ее воздействием вода превращается в пар в пароперегревателе, после чего пароводяная смесь подается в систему отопления или используется для организации горячего водоснабжения.
  • Для водотрубных утилизаторов характерна схема с принудительной циркуляцией теплоносителя. Благодаря этому конфигурация испарительного элемента может быть любой, что существенно упрощает процесс производства. Пароводяная смесь в котлах этого типа сепарируется в рабочем барабане. После отделения пара от воды он поступает в пакет пароперегревателя, предварительно проходя предварительную очистку в шламоотделителе. Высокотемпературный перегретый пар подается непосредственно в систему отопления.
  • В пиролизных котлах утилизаторах осуществляется окисление основного топлива при температуре до 700 градусов в условиях недостатка кислорода. В результате этого образуется смесь газов с высокой теплотворностью, которая сжигается при нагнетании в топку свежего воздуха.

Применение котлов утилизаторов целесообразно для систем центрального отопления производственных и других зданий предприятия. При значительной мощности таких установок нередко практикуется и отопление рядом расположенных жилых городских районов. Установка даже одного устройства такого типа позволяет получить ощутимую экономию на обеспечении жизнедеятельности предприятия. А благодаря этому снижается и общая себестоимость выпускаемой продукции.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector