Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 0

Виды котлов-утилизаторов

Принцип работы

Принцип работы котла-утилизатора – это не сложный процесс. Представим себе пространство, чаще всего трубу, заполненную отсеками труб с циркулирующей в них водой. Использовать отсеки дешевле, поскольку на каждый отсек устанавливается отдельный насос, поддерживающий циркуляцию жидкости. Много малых насосов дешевле большого той же мощности. Принудительная циркуляция жидкости ускоряет парообразование.

Вода под воздействием температур делится на слои, каждый из которых обладает своей плотность. Вследствие прогревания нижних слоев и подъема их наверх, происходит перемешивание и циркуляция жидкости в трубах. Механическая циркуляция значительно ускоряет этот процесс. Использование насосов позволяет распределять тепло равномерно.

Сквозь трубы с водой проходят отработанные дымовые газы с высокими температурами. Отработанные газы служат источником тепла. Для ускорения процесса на входе в котел стоит вентилятор. Все устройство содержит в себе несколько вентиляторов, которые позволяют несколько раз прогнать дым сквозь топку для достижения максимального эффекта.

После котла пар поступает к потребителю, откуда возвращается в бак с водой. К баку происходит постоянное подмешивание подпиточной воды. Цикл не может постоянно использовать одну и ту же жидкость, потери при прохождении сети труб от котла к потребителю неизбежны.

Чтобы понять принцип работы-котла утилизатора, необходимо знать, как происходит подготовка питательной воды. Для ее подготовки используется деаэратор, который избавляет воду из общегородской сети от примесей калия и магния. Именно эти элементы отвечают за образование накипи. Без предварительной отчистки трубы в котле и на пути к потребителю быстро зарастут. В лучшем случае это ухудшит теплообмен, в худшем полностью остановит работу котла.

Перед подачей в барабан подготовленная вода подогревается, чтобы снизить теплопотери паровой смеси на нагрев внесенной жидкости. Для этого используется экономайзер. Принцип работы экономайзера не отличается от принципа работы теплообменника в самом котле: это сеть труб, через которые вода течет в барабан котла. Через эти трубы отработанный газ после теплообменников уходит в атмосферу.

Экономайзер

Обратите внимание: через экономайзер вода не циркулирует, а протекает сразу в барабан котла по змеящемуся трубопроводу. Дым здесь так же не циркулирует, просто проходя сквозь трубы

Нагреть питательную воду отработанными газами невозможно, использование насосов и вентиляторов здесь нецелесообразно. Газ на этом этапе уже отдал максимальный запас тепла, задача экономайзера – сделать цикл еще экономичнее.

Так вкратце выглядит схема работы котла-утилизатора.

Принцип работы водотрубных котлов

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.

Котлы ICI Caldaie низкого и высокого давления

Выпускаемые компанией ICI Caldaie паровые и водогрейные котлы также относятся к типу жаротрубных. Начало их производства совпало с периодом активного перехода промышленности и коммунального сектора с твердого топлива на жидкое и газообразное. В последующие десятилетия конструкция котлов постоянно совершенствовалась, оборудование завоевывало все новых и новых клиентов. Сегодня сеть компании ICI Caldaie насчитывает около 20 представительств и тысячи клиентов по всему миру. С компанией сотрудничают ведущие компании: Carlsberg, Asus Computers, Fiat, Michelin, Marriott и многие другие.

Инженерный центр и производство находятся в неразрывной связи с промышленными предприятиями различных отраслей и масштаба. Это позволяет компании предлагать широкую линейку паровых котлов высокого и низкого давления с паропроизводительнсотью от 50 кг до 32 т пара в час.

Неподнадзорные паровые котлы низкого давления

В данном сегменте предлагаются паровые котлы

100 ÷ 3000 кг/ч0,7 бар

100 ÷ 3000 кг/ч0,7 бар

Эти котлы широко применяются в технологических процессах прямого и косвенного нагрева в пищевой промышленности, на предприятиях по розливу напитков, в пивоварении и винокурении, в химическом производстве и фармацевтике.
Котлы серий BX, BNX поставляются в полной заводской готовности и не подлежат регистрации в территориальных органах Ростехнадзора.

Поднадзорные паровые котлы среднего и высокого давления

В этом сегменте компанией ICI Caldaie предлагаются как двухходовые, так и трехходовые котлы с рабочим давлением от 3 до 25 бар (0,3 — 2,5 МПа).

Двухходовые модели представлены сериями

100 ÷ 3000 кг/ч0,7 бар

350 ÷ 5000 кг/ч3 – 25 бар

Компактные паровые котлы среднего давления FX и FX DUAL – выбор небольших производств и предприятий сферы услуг с потребностью в паре давлением до 5 бар. Максимальная производительность – до 300 кг/ч. Поставляемые в одинарной или сдвоенной компоновке котлы занимают минимум пространства.

Котлы высокого давления SIXEN – выбор средних предприятий, работающих в пищевой или обрабатывающей промышленности. Доступная цена в сравнении с многими аналогами, умеренный расход топлива в сочетании с автоматизированным обслуживанием позволяют закладывать паровые котлы SIXEN в проекты производств с коротким сроком окупаемости.

В сегменте трехходовых паровых котлов высокого давления представлены серии

350 ÷ 6000 кг/ч3 – 25 бар

500 ÷ 6000 кг/ч3 – 25 бар

1700 ÷ 25000 кг/ч3 – 25 бар

Это модели с большим водяным объемом, рассчитанные на выработку насыщенного пара давлением до 25 бар в диапазоне производительности до 6 т/ч (у GSX и GSX P) и до 25 т/ч (у GX).

Преимуществом трехходовых паровых котлов является возможность регулирования паропроизводительности в диапазоне от 30 до 100% от максимальной. Это позволяет оптимизировать энергозатраты на выработку пара на производствах с существенными перепадами нагрузки.

Отдельным сегментом можно выделить паровые котлы-утилизаторы. ICI Caldaie предлагает две разработки с различной степенью автономности от источников топлива.

100 ÷ 25000 кг/ч*12, 15 бар*

50 – 32000 кг/ч3 – 25 бар

Котлы-утилизаторы GX C реализованы на базе котлов GX и дополнительно оснащены рекуператором, источником тепла для которого могут служить всевозможные промышленные печи или газотурбинные установки. В отсутствие источника уходящих газов котлы могут работать в обычном режиме на газообразном или жидком топливе.

Что такое утилизаторы

В тепловых аппаратах и машинах различного типа, таких как печи, котлы, турбины, двигатели внутреннего сгорания, работающих на горючем топливе, с отработанными (печными, выхлопными) газами выносится и безвозвратно теряется значительная часть сгенерированной тепловой энергии. Известно, что КПД даже самых экономичных тепловых машин, таких как паровые и газовые турбины, едва достигает 40 – 45 %. Еще большие потери тепловой энергии происходят в промышленных технологических процессах, в которых получение тепловой энергии не является самоцелью, например, в плавильных или разогревающих печах и камерах, химических и пищевых реакторах, подогревателях и др. Тепловая энергия для промышленных, хозяйственных или бытовых целей – это в подавляющем большинстве случаев – израсходованное горючее топливо (нефтепродукты, уголь, древесина, горючие газы, др.) или электричество, представляющие значительную материальную ценность. А потому все возможности по их экономии представляют большой коммерческий интерес. Одним из эффективных способов экономии материальных ресурсов и получения дополнительных объемов тепловой энергии для промышленных, хозяйственных и бытовых целей является его утилизация из отработанных (выхлопных) газов. Технически данная задача решается с помощью утилизаторов, или экономайзеров. Утилизатор тепловой энергии отработанных газов (экономайзер) — это теплотехнический аппарат-теплообменник рекуперационного типа, размещаемый в канале сброса отработанных газов, в котором происходит отбор тепла от горячих отработанных газов и нагревание канализированного холодного теплоносителя. Нагреваемым теплоносителем в утилизационных системах обычно выступает холодная вода. Результатом такого теплообмена является утилизация некоторой (часто – очень значительной) части тепловой энергии отработанных газов, и получение горячего водяного пара или горячей воды, которые расходуются в интересах водяного или парового отопления, горячего водоснабжения, технологического подогрева. Для утилизаторов (экономайзеров) существует понятие глубины утилизации, которое выражается в степени охлаждения отработанных газов. Для многоступенчатых («многоэтажных») экономайзеров возможна довольно большая глубина утилизации, с охлаждением отработанных газов в среднем от 300 °C до 50 °C.

Принцип работы водотрубных утилизаторов

В основу работы таких утилизаторов заложена многоразовая принудительная циркуляция, благодаря чему, испарительный элемент можно изготавливать в любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяется на ряд параллельно подключенных секций, что дает возможность сильно уменьшить сопротивление испарительной области и задействовать циркуляционные насосы небольшой мощности.

Вода, поступающая в водогрейный котел, проходит через водный экономайзер, и далее перенаправляется в барабан отопительного агрегата. Оттуда жидкость выкачивается насосом и через шламоотделитель перетекает в испарительные пакеты. Последние подключаются параллельно.

В барабане осуществляется сепарирование смеси пара и воды, в результате чего вода в водогрейном агрегате выделяется из пара. Далее пар направляется через пароперегреватель в отопительную систему. Схема котла утилизатора бывает, как П-образной, так и горизонтальной или башенной. Этот параметр определяется местом установки оборудования.

Схема работы вертикального (а) и горизонтального (б) водотрубного котла-утилизатора

Котлы утилизаторы: устройство и схема работы

Котлы утилизаторы, как правило, не оснащаются собственными топочными камерами. Для сгорания в форсуночной камере используются газы и выхлопы, которые образуются в процессе металлургического производства или работы тяжелых агрегатов, установок и ДВС.

Характеристики котлов утилизаторов

Целесообразность 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.

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.

Мощность 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.

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.

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

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.

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.

Описание

Котлы-утилизаторы не имеют всех элементов, характерных для топливосжигающих котлоагрегатов, в частности, горелок и системы подготовки и подачи топлива. Воздухоподогреватель и топка в котлах-утилизаторах отсутствуют, так как газы, используемые в котле, образуются в технологическом процессе основного производства.

Отходящие вторичные газы основной технологической установки сразу подаются на конвективные поверхности нагрева (пароперегреватель, испаритель, экономайзер), обычно представляющие из себя решетки из обдуваемых потоком газа рядов труб. Температура газов, поступающих в котёл-утилизатор, приблизительно составляет 350—1000 °C.

Пар, получаемый от котлов-утилизаторов имеет невысокие параметры: температуру до 400 °C и давление до 50 атм и обычно используется в технологических целях, а не для привода энергетических турбин.

Все котлы утилизаторы средней и большой мощности барабанного типа, то есть сепарация насыщенного пара от воды происходит в барабане. Циркуляция воды через испарительные поверхности нагрева обычно принудительная и производится циркуляционными насосами.

Котлы-утилизаторы, работающие на газах различных печей, использующие газы после сушильных, обжиговых или мартеновских печей имеют особенности в эксплуатации. Отходящие газы таких установок содержат много пыли и часто содержат агрессивные химические вещества, что иногда вызывает необходимость очистки газов до котла-утилизатора. Наиболее часто для очистки используют циклоны и электрофильтры. Но предварительной очистки обычно не хватает для полной очистки газов от пыли. Пыль оседает на поверхностях нагрева, возможные утечки воды увлажняет пыль, образуя прочный постепенно нарастающий по толщине слой, что уменьшает теплоотдачу и вызывает неравномерный нагрев металла поверхностей нагрева и влечёт перекос змеевиков из-за неравномерного термического расширения.

Присутствие в газах соединения кальция, натрия, серы и др. приводят к образованию на змеевиках сцементировавшихся отложений, вызывающих снижение теплоотдачи, поверхностей нагрева и снижающих сечение для прохода газов.

Для борьбы с нарастанием слоя отложений применяют различные способы их периодического удаления — виброочистку, дробевую очистку потоком стальной дроби, обмывку или воздействием ударных или мощных акустических волн, генерируемых специальными устройствами.

Если отходящий газ технологической установки содержит в своём составе несгоревшие компоненты, например, оксид углерода, применяют котлы-утилизаторы, с дожиганием отходящих газов (см., например, патенты).

Особенности оборудования

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

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.

Преимущества утилизаторов производства ОПЭКС Энергосистемы

Компания ОПЭКС Энергосистемы имеет многолетний опыт проектирования и производства теплообменной аппаратуры для самых разных температурных условий и агрессивных сред, различного масштаба и назначения. Мы имеем непререкаемый авторитет на рынке как поставщик теплообменного оборудования неизменно высокого качества.

Утилизаторы и экономайзеры ОПЭКС:

  • выполняются только по отработанным теплотехническим схемам, которые доказали на практике свою эффективность;
  • проектируются опытными инженерами-теплотехниками, которые в тонкостях знают и учитывают физико-химические процессы, происходящие в разных системах сброса отработанных газов;
  • очень точно рассчитаны и спроектированы под условия конкретной системы сброса отработанных газов, согласно требований заказчика;
  • изготовляются из качественных, жаропрочных и коррозионностойких материалов, с прочными и герметичными соединениями, которые гарантируют отсутствие прогара теплообменника на любых рабочих режимах, на протяжении всего нормативного срока службы.

При проектировании и производстве теплообменников-утилизаторов учитывается возможность их эксплуатации при высоких температурах отходящих дымовых газов, в некоторых случаях достигающих значений более 280 ° C, также охлаждение дымовых газов может быть настолько глубоким (до 50° C), что температура охлажденного газа на выходе будет ниже точки росы водяного пара, входящего в состав отработанных дымовых газов. Это может быть причиной повышенной кислотности конденсата в результате реакции водяного конденсата H2O с газами NOx и SOx. Для таких случаев конденсационные утилизаторы тепла или экономайзеры изготавливаются из коррозионностойких нержавеющих сталей.

Эффективность внедрения утилизаторов настолько высока, что срок окупаемости всего комплекса работ по расчету, изготовлению, монтажу и пуско-наладке находится в рамках 6-10 месяцев в зависимости от объема и температуры уходящих газов. Выработка дополнительного тепла и связанная с этим экономия топлива обеспечивает значительный рост экономичности и эффективности производства в целом.

Котел утилизатор

Котел утилизатор представляет собой теплообменное устройство, которое использует теплоту газотурбинных установок, печей, выхлопных газов дизелей или сушильных барабанов для передачи энергии тепла или пара в теплую воду или пар, осуществляет подогрев конденсата паровой турбины. По сути, позволяет получать горячую воду и пар. Оборудование может работать при изменении температуры и расхода газов, вызванные изменением температуры воздуха в диапазоне -36 +34°С. Рабочий диапазон нагрузок идентичен диапазону нагрузок газотурбинной установки и составляет 100%, 50% от номинальной.

Котлы утилизаторы газов широко используются в пищевой, текстильной, нефтяной и химической промышленности, устанавливаются на газовых, паровых и дизельных электростанциях, газовых, дизельных котлах и микротурбинах. Они существенно повышают эффективность работы оборудования, которое образует выхлопные газы и пар. Для обслуживания, ремонта и пусконаладочных работ используются специальные лазы, лестницы и площадки. 

Котел утилизатор. Устройство.

Котел утилизатор это сложное оборудование, элементы которого прочно соединены между собой болтовыми соединениями. Котел оснащен защитной, регулирующей и запорной арматурой, предполагает дренажи, воздушники, устройства для отбора проб воды/пара, а также контрольно-измерительные приборы. Современные агрегаты имеют не только надежную систему защиты, но и различные блокировки, автоматизированную систему дистанционного управления. Поэтому эксплуатация, обслуживание и проведение предпусковых работ не доставит лишних проблем.    

Все продукты сгорания, которые образуются в процессе работы, через дымовую трубу удаляются в атмосферу, объем выбросов определяется концентрацией окислов азота.  

Учитывая, что котел работает при скользящих параметрах пара, то давление и температура пара не регулируются, а для снижения температуры уходящих газов на котле установлен газовый подогреватель конденсата, который работает автономно.

Крупные промышленные модели не имеют всех элементов котлоагрегата. Вторичные отходящие газы попадают сразу на экономайзер, испаритель и пароперегреватель. Воздухоподогревателя и топки нет, а газы, которые используются в котле, образуются в технологическом процессе основного производства. Температура газов, которые поступают, составляет приблизительно 350—700°C.

Газоход котла оборудован металлической обшивкой. Поверхности нагрева, которые в нем размещены, подвешены к потолочному перекрытию каркаса. Барабаны опираются на металлический каркас. Металлическая обшивка в свою очередь крепится к колоннам каркаса в районе поверхностей нагрева.

Изнутри диффузор и газоход покрыты изоляцией, поверх нее установлена металлическая обшивка. Выходная часть газохода имеет наружную изоляцию и декоративную обшивку. Входная и выходная части опираются на металлоконструкции.

Поверхности нагрева представляют собой вертикальные блоки из труб, имеют наружное поперечное просечное и сплошное оребрение. По ходу газов последовательно расположены ПВД, ИВД, ЭВД, ПНД, ИНД, ГПК.

Электрифицированный отсечной клапан позволяет поддерживать котел при остановке в горячем состоянии, установлен в выходной части газохода. За ним следует двухступенчатый шумоглушитель и компенсатор.

Металлическая обшивка делает котел газоплотным. Пароводяной тракт представлен отдельными контурами высокого и низкого давлений. В контур высокого давления  входит экономайзерная, испарительная и пароперегревательная поверхность, в контур низкого — только испарительная и пароперегревательная.

Поверхности нагрева выполнены из труб, имеющих наружное спиральное оребрение, они поставляются модулями, а их габариты ограничены габаритами ж/д пути.

Утилизаторы в когенерационном и парогазовом оборудовании

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 2 независимых контуров с разными показателями парового давления.

В когенерационных установках используется тепло выхлопов поршневых двигателей и газовых турбин. Получаемый пар применяется для нагрева воды в отопительной системе или же для технических целей. Котлы в когенерационном оборудовании производятся с одним контуром и с принудительной циркуляцией.

Принципиальная схема работы котла-утилизатора в когенерационном и парогазовом оборудовании

Устройство агрегата

При всей внешней схожести с обычными индустриальными котлами утилизирующее оборудование имеет существенные отличия. Преимущественно они обусловлены особенностями греющего теплоносителя, в устройстве которого делается расчет на возможность охлаждения запыленных газов. В ином случае камера теплового обмена может запылиться и утратить рабочие качества, так как будет увеличено и гидравлическое сопротивление по отношению к проходящим смесям. Типовые конструкции газовых котлов-утилизаторов предусматривают наличие двух отсеков с газотурбинными камерами. За функцию регуляции рабочих параметров сжигания отвечает перепускной газоход с шибером. Это своего рода байпас, одновременно повышающий эффективность регуляции теплообмена и минимизирующий аварии из-за механического перенапряжения корпуса. Поскольку речь идет о работе в условиях экстремальных температур, функциональные элементы и расходники выполняются из специальных марок сталей. В частности, трубы с предохранителями имеют жаропрочные покрытия и закаленную основу. Сам корпус тщательно герметизируется, а испарительные контуры замыкаются в одну циркуляционную цепь с выводом в дымоход.

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=bUmF_tC6bqw

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.

https://youtube.com/watch?v=DUemT5ixtWA

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.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации