Котел утилизатор это: Что такое котел утилизатор: принцип работы, конструкция, расчет

Содержание

Что такое котел утилизатор: принцип работы, конструкция, расчет

Мировая индустрия сегодня потребляет огромное количество энергии. Самая большая проблема состоит в том, что половина ее тратится впустую из-за неэффективных процессов генерации. Тепло в виде пара, горячей воды или дымовых газов выбрасывается в окружающую среду практически в любом производственном цикле.

Сегодня, используя интеллектуальные современные системы утилизации, отработанное тепло можно повторно использовать для других целей, что снижает выбросы углерода в атмосферу и тепловое загрязнение окружающей среды. Статистика подтверждает, что крупными источниками теплового загрязнения являются нефтепереработка, металлургия и энергетика.

Котлы утилизаторы (КУ) — котлы для использования отработанного тепла и технологических газов от газотурбинных и дизельных установок. Температура выбросов достигает сотни и даже тысяч градусов, в связи с чем перед инженерами и исследователями стоит вопрос максимального использования этой энергии.

СодержаниеПоказать

Что такое котел утилизатор

Котлы для регенерации бросового тепла устанавливаются в промышленности, особенно на заводах по выработке этилена и аммиака, серной и азотной кислот. Котлы утилизаторы отходящих газов паросиловых установок применяются, чтобы повысить общий К.П.Д. тепловых станций.

Источник фото: hurstboiler.com

Конструкционно котел выполнен, как нечто среднее между обычным кожухотрубным теплообменником и жаротрубным котлом. Его первоначальной функцией было охлаждение высокотемпературного отработанного газа, в качестве побочного продукта, он выполнял генерацию пара низкого давления.

Сегодня аспект защиты окружающей среды приобретает все большее значение, требования к условиям эксплуатации, стали все более жесткими, поэтому выработка вторичных энергоресурсов, стала неотъемлемой частью любого нового или реконструированного проекта.

Для эффективной работы КУ применяют тепло, выбрасываемое от других производственных процессов, поэтому устройства, в большинстве случаев, не имеют камеру сгорания. Поскольку они работают в агрессивной среде и в зонах высоких температур, ремонт котлов утилизаторов проводится намного чаще, чем основного технологического котельного оборудования.

Вторичная энергия, полученная от КУ в виде пароводяной или воздушной смеси, используется при производстве электроэнергии или в когенерационных схемах. Котлы изготавливаются, как отечественными, так и зарубежными заводами и предназначены для регенерации вторичных энергоресурсов.

При всем внешнем сходстве с обычными технологическими котлами, утилизаторы обладают значительными отличиями.

Особенности оборудования:

  1. В конструкции отсутствует топочное устройство или камера сгорания, если использует тепло, от других тепловых процессов. Топка в таких котлах применяется, если в рабочих средах есть химический компонент тепла, который необходимо получить в процессе горения.
  2. Наличие микро отходов в дымовых газах (пыль, несгоревшее топливо, металлические частицы) связанных с технологией, поэтому требуется, чтобы утилизаторы имели не менее двух отсеков с газотурбинными камерами и перепускной канал с вентилем для регулирования рабочих параметров горения. Этот обход используется утилизатором, для эффективного теплообмена и сводит к минимуму аварии из-за температурных и эрозионных перенапряжений корпуса, работающего в экстремальных зонах. С этим также связано то, что рабочие элементы и расходные материалы изготавливаются из специальных марок стали.
  3. Корпус загерметизирован, а испарительные змеевики замкнуты в одном контуре использующий циркуляционный насос и по газовому тракту, имеющий выход в дымоход.
  4. Корпус выполнен из стальных листов толщиной от 15 до 20 мм, который должен надежно противостоять интенсивному рабочему процессу, в среде с высокими параметрами по давлению и температуре.
  5. Обычно газовые поверхности защищены от износа специальными трубными гильзами стали X17. Также конструкция КУ должна обеспечивать герметизацию установки.
  6. Испарительные элементы, установленные в газоходах котла создают общий циркуляционный контур.
  7. Уходящие газы после технологических процессов имеют в своем составе пыль и другие агрессивные вещества, которые нужно удалять до поступления в котел. Для этого используют мощные циклоны и электрофильтры, но даже они не обеспечивают полную очистку газовой среды.
  8. Пыль неравномерно откладывается на поверхности нагрева и снижает теплоотдачу, что вызывает перекос змеевиков из-за неравномерности нагрева, а присутствие в газах соединений Ca, Na, S способствуют образования на поверхностях нагрева твердых отложений, вызывающих коррозию в контуре испарения, влияет на проходимость сред. Поэтому современные КУ оборудуются топкой для дожигания уходящих газов.

Типичный КУ имеет:

Эффективность теплообменника зависит от трех факторов: температуры газа на входе в котел, объема и способа доставки источника вторичных энергоресурсов

.

Применение котлов утилизаторов

Котлы утилизаторы нашли широкое применение в промышленном секторе и системах жизнеобеспечения, используя энергию уходящих газов.

Поскольку устройство не подключено к системам топливоподачи или другим источникам природных энергоносителей, для эффективности схемы регенерации котел устанавливают непосредственно в точке бросовой энергии.

Устройство утилизатора. Источник фото: info.wikireading.ru

Области применения устройств для использования вторичных энергоресурсов:

  • в схеме повышения эффективности работы ТЭС;
  • утилизация выбросов после работы ГТУ;
  • утилизация тепла в черной и цветной металлургии;
  • утилизация выбросов химической промышленности и азотных удобрений;
  • технологических циклах целлюлозно-бумажной отрасли;
  • строительных материалов;
  • нефтяной отрасли.

В России несколько заводов выпускающие подобное оборудование, их номенклатура способна удовлетворить широкий спектр использования вторичных энергоресурсов. Отличительной чертой таких КУ является их уникальность, поскольку они выпускаются индивидуально под реальные выбросы, фактически установленное оборудование и площадку для монтажа.

Виды котлов-утилизаторов в России:

  1. Объекты малой энергетики от 2 до 60 МВТ, водогрейный тип, с естественной циркуляцией воды, топкой или без, имеющие горизонтальное или вертикальное движение газовой среды.
  2. Блоки до 300 МВТ, паровые КУ, моно или дубль блоки ПГУ или дополнения к схемам существующих ЭС в паре: газотурбинная установка и котел утилизации.
  3. Блоки до 850 МВТ, паровые котлы в схеме ПГУ.

Основные технические данные КУ для энергетики:

  • паропроизводительность от 10 до 300 т/ч;
  • давление среды от 0.46 до 12.7 Мпа;
  • использование температуры от 200 до 560 С.

Принцип работы

Принцип работы КУ зависит от схемы выработки вторичных энергоресурсов и движения газов – в трубном или межтрубном пространстве.

Газотрубные утилизаторы, вторичный энергоноситель движется в газовом пространстве, вертикальном или горизонтальном. Такие установки обычно устанавливаются в схеме работы мартеновских или других печей, они обладают малыми показателями энергоэффективности.

Принцип работы котлов утилизаторов:

  1. Горячие газы с Т = 1200 С из печи движутся во по-газовоздушному тракту на вход газохода КУ, на входе, которого на стенах расположены W- нагревающие поверхности ленточных экранов и конвективный пароперегреватель.
  2. Вода, получая тепло от уходящих газов нагревается и движется в виде пароводяной смеси, с помощью естественной циркуляцией, образуя пар Р до 4.5 МПа и Т 440 С.

Общая мощность таких КУ составляет до 10 МВт. Для получения стабильной нагрузки, в котлах устанавливается предтопок, работающий с газовой форсункой.

В водотрубных КУ — вторичные энергоресурсы движутся в межтрубном пространстве, а нагреваемая вода в трубах. Принцип работы котла утилизатора основан на многократной принудительной циркуляции теплоносителя в водяном контуре.

Испарительный элемент выполнен ввиде параллельных секций, что уменьшает сопротивление среды, и дает возможность использовать маломощные насосы для циркуляции воды. Схема такого КУ выполняется горизонтальной или вертикальной и определяется фактической схемой расположения оборудования.

В когенерационных установках в виде вторичных энергоресурсов используют тепло газов от турбин. Полученный пар применяется для нагревания воды в бойлерной системе отопления или на технические нужды промышленных объектов. Обычно это одноконтурные котлы с принудительной циркуляцией.

Пиролизные КУ обрабатывают отходы жилищно-коммунальной сферы и промышленности, для чего оснащены озонатором, развивающим высокотемпературный режим, что позволяет сжигать любые полимерные или бытовые отходы.

Классификация котлов утилизаторов

КУ классифицируются по таким параметрам:

  1. Температуре поступающих газов: низкотемпературные < 901 C и высокотемпературные >1001 С. В первом случае происходит конвекционная теплопередача, а во втором тепло передается в виде излучения, поскольку в этой среде частицы газа изменяют свое состояние.
  2. Давлению вырабатываемого пара от установок и представляют: низкого до 2 МПа, среднего до 5 МПа и высокого от 5 до 15 Мпа.
  3. По тракту движения сред: газо и водотрубные.
  4. По способу движения воды в нагревательном контуре: естественной и принудительной.
  5. По схеме исполнения и установки нагревательных пакетов: вертикальные и горизонтальные.

Тепловой расчет утилизатора

Для выполнения теплового расчета КУ потребуются данные уходящих газов от первичной установки генерации заданные параметры сред. Задача состоит в определении показателей сред, участвующих в процессах теплопередачи по конструктивным элементам утилизатора.

Например, расчет КСТ -80 с исходными данными:

  • Максимальный расход газов G0=6,500 тыс.м3/ч;
  • Параметры пара: Рпп=4 Мпа, tпп=430С;
  • Параметры газов перед КУ 750С;
  • Температура воды tпв=100С.
  • Состав газовой среды: С02=7.0 %, СО=16.0 %, N2=60. 0%, h3=12.0%, SO2=1.0 %, h3O=4.0 %.

Пример расчета приведен в таблице.

2.6. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы

2.6. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы

Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов, охрана окружающей среды относятся к важнейшим проблемам, стоящим перед человечеством. Высокотемпературные процессы осуществляются в технологических печах (металлургическая, химическая, нефтехимическая и другие отрасли промышленности) при чрезвычайно низком коэффициенте использования органического топлива (20–40%). В итоге эти производства выбрасывают газы, температуры которых превышают иногда 1000°С, токсичные вещества, мелкодисперсную пыль применяемого сырья и другие технологические отходы, которые загрязняют окружающую среду. Поэтому переработка и эксплуатация отходов этих технологических процессов являются важной задачей, выполнение которой возможно на основе использования их теплоты в котлах-утилизаторах или при совместной организации технологического и энергетического процессов в энерготехнологических агрегатах.

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. Исключение составляют случаи работы котлов-утилизаторов на отходящих газах, содержащих, кроме физической, и химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь. 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 или холода.

Внешний вид котла-утилизатора П-90 на Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге

Важной особенностью отходящих высокотемпературных производственных газов в металлургии и в некоторых других отраслях промышленности является содержание в них полидисперсного уноса мелких частиц, находящихся в твердом, жидком или газообразном состоянии. Этот унос образуется в результате выноса газовым потоком мелких частиц шихты, окалины, расплавленного металла или шлака, а также испарения и возгонки металла в плавильных печах. Вынос жидких частиц технологического расплава наблюдается обычно в период кипения или продувки расплавленного металла. Частичное испарение технологического материала возможно в этих же печах из-за высокого температурного уровня в них.

Энергетическая реализация теплоты отходящих газов в котлах-утилизаторах приводит к существенному повышению коэффициента использования располагаемой теплоты, к снижению температуры выноса технологического сырья в виде пыли и к возможности его улавливания, исключающего или сокращающего выбросы в окружающую среду.

Первые котлы-утилизаторы в СССР были введены в эксплуатацию в 1939 году в виде котлов–охладителей газов (КОГ) с дымогарными трубами. До 1959 года они выпускались Таганрогским котельным заводом, а с 1966 года котлы–охладители газов производятся на Белгородском котельном заводе (БелЭнергомаш).

В 1947 году первый котел–охладитель газов с принудительной циркуляцией воды был установлен за мартеновской печью. Такая их установка позволила повысить коэффициент использования теплоты, увеличить производительность печей (на 5,8 – 18%) и сократить продолжительность плавки (на 6, 14,5%) за счет роста теплового форсирования печей, возможного благодаря запасу разрежения, создаваемого дымососом котлов.

Эффективность использования теплоты отходящих газов в котлах-утилизаторах зависит от температуры отходящих газов, тепловой мощности и режима поступления газов в теплоиспользующую установку. Выход отходящих газов зависит от количества сжигаемого топлива в технологической установке и выхода шихтовых газов, образующихся при термической обработке исходных технологических материалов. Большое количество шихтовых газов образуется, например, при плавке руд цветных металлов, кислородной продувке сталеплавильных конверторов для преобразования чугуна в сталь и др.

Режим поступления газов в котлы-утилизаторы является не менее значащим фактором эффективной реализации их теплоты. В ряде случаев цикличность работы технологической установки создает значительные трудности при использовании газов, как это имеет место при конверторном производстве стали, а иногда эта цикличность становится серьезным препятствием для эффективного применения газового потока.

Выпускаемые котельными заводами котлы-утилизаторы подразделяются на группы по нескольким признакам:

  • По температуре продуктов сгорания на входе в котел. По этому признаку котлы-утилизаторы делятся на низкотемпературные (при температурах < 900°C) и высокотемпературные (при температурах >1000°C). Такое деление обусловлено тем, что при температурах < 900°C перенос теплоты от продуктов сгорания происходит главным образом за счет конвекции, а при температурах > 1000°C в большей степени излучением. Кроме этого, происходит изменение агрегатного состояния технологического и топливного уноса, который при температурах > 1100°C содержится в продуктах сгорания преимущественно в жидком состоянии.
  • По параметрам пара: производятся котлы низких (P =1,5 МПа, t ≈ 300°С), повышенных (4,5 МПа и 450°С) и высоких (10– 14 МПа и 550°С) параметров.
  • По способу организации взаимного движения воды и пара и продуктов сгорания: газотрубные и водотрубные.
  • По способу организации движения воды в испарительном контуре водотрубных котлов: котлы с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ).
  • По конструкторскому оформлению компоновочных решений и поверхностей нагрева. По этому признаку котлы-утилизаторы бывают П-образной формы, башенного и горизонтально-туннельного типов со змеевиковыми конвективными поверхностями нагрева в низкотемпературных котлах и радиационно-конвективными в высокотемпературных.

Газотрубные и водотрубные котлы-утилизаторы

Газотрубные котлы-утилизаторы выпускаются как с горизонтальным, так и с вертикальным их расположением и устанавливаются за нагревательными, мартеновскими, обжиговыми и другими печами относительно небольшой мощности. Отличительная особенность такого типа котлов – отсутствие топочного устройства для сжигания топлива. В качестве примера рассмотрим промышленный котелутилизатор для использования тепла газов после печи (рис. 2.16).

Газы после печи имеют температуру 1260°С и поступают в нижнюю часть подъемного газохода котла. В нем находятся экранные настенные поверхности, W-образные трубные ленты и конвективный пакет пароперегревателя. За счет тепла газового потока здесь испаряется часть воды и перегревается пар. В экранных и ленточных поверхностях происходит естественная циркуляция воды и пароводяной смеси. Для выработки электроэнергии из котла-утилизатора поступает пар с расходом до 80 т/ч, давлением 4,5 МПа и температурой 440°С, что обеспечивает электрическую мощность около 8 МВт. Для поддержания постоянного теплового потенциала поступающих газов перед КУ установлен предтопок с газовой горелкой.

Рис. 2.16. Схема котла-утилизатора для исползования тепла газов после печи: 1 – вертикальный газоход; 2 – ленточный трубный теплообменник; 3 – конвективный пароперегреватель; 4 – барабан; 5 – экономайзер; 6 – воздухоподогреватель; 7 – предтопок с газовой горелкой

Рис. 2.17. Принципиальная схема котла КУ-80-3: 1 – циркуляционный насос; 2 – шламоотделитель; 3 – барабан; 4 – третья испарительная секция; 5– вторая испарительная секция; 6 – пароперегреватель; 7 – первая испарительная секция; 8 – экономайзер

Газотрубные котлы-утилизаторы вне зависимости от отрасли промышленности, в которой они применяются, имеют схожее конструкторское оформление испарительной части с естественной циркуляцией воды. Однако следует иметь в виду, что используют их для охлаждения отходящих газов небольших по мощности технологических установок.

Водотрубные котлы-утилизаторы с принудительной многократной циркуляцией (МПЦ) воды в испарительных элементах получили наиболее широкое распространение в различных отраслях промышленности. Наличие многократной принудительной циркуляции позволяет придать испарительным элементам котла любую конфигурацию и ориентацию в пространстве. Это создало предпосылки к изготовлению унифицированных котлов на отходящих газах, поверхности нагрева которых могут быть представлены в виде змеевиковых пакетов. Принципиальная схема такого унифицированного котла представлена на рис. 2.17.

Котел КУ-80 имеет П-образную компоновку. Его испарительная часть состоит из трёх секций, включенных последовательно по потоку продуктов сгорания и параллельно по котловой воде, подаваемой циркуляционным насосом.

Деление испарительной системы на дветри секции, включенные по котловой воде параллельно, позволяет более чем в шесть раз снизить сопротивление испарительной части и, соответственно, мощность циркуляционных насосов.

Питательная вода поступает в котел через водяной экономайзер, после которого подается в барабан котла. Из барабана котловая вода циркуляционным насосом подается через шламоотделитель в три испарительных пакета, включенных параллельно. Пароводяная смесь из испарительных поверхностей нагрева поступает в барабан, в котором происходит отделение пара от воды (сепарация). Отсепарированный пар направляется в пароперегреватель и далее к потребителю.

В зависимости от температуры продуктов сгорания на входе в котел изменяется его паропроизводительность и другие параметры.

При необходимости установки котлаутилизатора над нагревательными печами П-образную компоновку заменяют на башенную или горизонтальную с той же последовательностью расположения поверхностей нагрева по ходу газов. В этом случае отпадает необходимость в громоздких и дорогостоящих газоходах от печи к котлу-утилизатору, в самостоятельной котельной, а кроме того, уменьшаются присосы в газовый тракт холодного воздуха и потери теплоты как в окружающую среду, так и с уходящими из котла газами.

Серия котлов-утилизаторов с параметрами пара давлением 4,5 и 1,8 МПа и температурой 375–400°С выпущена на расход продуктов сгорания от 40·103до 150·103м3/ч с температурой 650–850°С. Котлы могут работать в комплексе с испарительным охлаждением печей или только для использования физической теплоты уходящих из печей продуктов сгорания.

Котлы-утилизаторы в коксохимической промышленности

Использованию физической теплоты раскаленного кокса при его сухом тушении придается большое значение, так как общая экономия условного топлива составляет при этом 110 тыс. тонн на каждый миллион тонн произведенного чугуна.

Первая отечественная промышленная установка для этого была сооружена в 1936 году на Керченском коксохимическом заводе. Строительство опытно-промышленной установки сухого тушения кокса (УСТК) в 1960 г. на Череповецком металлургическом заводе положило начало широкому его внедрению в промышленность.

Рис. 2.18. Котёл-утилизатор типа КСТ-80:1 – экономайзер; 2 – испарительные поверхности нагрева; 3 – пароперегреватель; 4 – барабан котла

Установка сухого тушения кокса (рис. 2.18) состоит из двух основных частей – тушильной камеры и котла-утилизатора. Раскалённый кокс с температурой 1000– 1100°С скиповым подъемником загружается в тушильную камеру через бункер.

Верхняя часть бункера выполняет роль форкамеры–аккумулятора горячего кокса. Накопление кокса в форкамере необходимо

для обеспечения непрерывной работы установки в связи с периодической подачей кокса. Форкамера рассчитана на прием раскаленного кокса от одной печи. Через загруженный в бункер раскаленный кокс продувается снизу вверх инертный газ, который нагревается при этом до≈800°C. Нагретые инертные газы с мелкими частицами кокса поступают через пылеулавливающий бункер в котел-утилизатор. Газы последовательно омывают пароперегреватель, секции испарительных поверхностей нагрева с многократной принудительной циркуляцией и экономайзер. Для утилизации теплоты используются котлы-утилизаторы типа КСТ-80 с верхним подводом инертных газов, паропроизводительностью 25 т/ч пара, давлением 4 МПа и температурой 450°С. Температура уходящих газов после экономайзера~160°C.

Рис. 2.19. Котел-утилизатор типа ОКГ-100-3А: 1 – конвертор; 2 – наклонный газоход; 3 – радиационный подъемный газоход; 4 – переходный газоход; 5 – барабан; 6 – опускной газоход; 7 – испарительные конвективные поверхности нагрева; 8 – экономайзер; 9 – бункер сбора уноса

Продувка инертных газов через слой раскаленного кокса производится дымососом. Эти газы двигаются по замкнутому контуру: дымосос – тушильная камера – котелутилизатор – дымосос.

Для предварительного приготовления инертных газов достаточно заполнить тушильный бункер раскаленным коксом и включить в работу дымосос. Находящийся в газовом тракте установки воздух вызовет выгорание некоторой части кокса, а образовавшиеся при этом продукты сгорания будут выполнять в дальнейшем роль инертного теплоносителя.

Котлы-охладители конверторных газов

При продувке сталеплавильных конверторов кислородом из них удаляются продукты окисления углерода, состоящие на 90-95% из оксида углерода (СО). Эти газы характеризуются высокой температурой (≈1600°С), низким избытком воздуха (0,05–0,10), значительным содержанием конверторного уноса (до 150 г/м3) и теплотворной способностью~8,2 МДж/нм3. Выход газов циклический; газовыделение начинается через 2–4 минуты после начала продувки, быстро достигает максимума и затем снижается до нуля за 2–3 минуты до завершения продувки. Продолжительность паузы на примере работы 300-тонного конвертора – 43 минуты, а всего цикла 60 минут, то есть продувка продолжается~17 мин. Среднечасовой выход газов для этого конвертора~18·103м3/ч, а максимальный пиковый –150·103м3/ч. Выброс таких газов в атмосферу запрещен. Поэтому охладитель конверторных газов – непременный элемент кислородно-конверторного производства.

В качестве охладителей конверторных газов, применяемых на металлургических заводах Украины, используются в основном паровые радиационно-конвективные котлы с многократной принудительной циркуляцией. Они выполняются однобарабанными, вертикально-водотрубными и имеют П-образную компоновку. На рисунке 2.19 показан поперечный разрез газоходов котла-утилизатора типа ОКГ-100-3А. Этот охладитель конверторных газов рассчитан на переработку~40 тыс. м3/ч конверторных газов. Конверторные газы поступают в охладитель конверторных газов через наклонный газоход в подъемный экранированный газоход, затем поворачивают в переходный и далее в опускной конвективный, в котором размещены последовательно змеевиковые пакеты конвективной испарительной поверхности нагрева и экономайзер. После охладителей конверторных газов продукты сгорания подаются в систему газоочистки, а конверторный унос поступает в бункер под опускным газоходом.

Оксид углерода (СО), содержащийся в значительном количестве в конверторных газах, сжигается в подъемном наклонно-вертикальном газоходе. Воздух, необходимый для горения СО, засасывается дымососом через зазор между горловиной конвертора и наклонным газоходом.

Во всех ОКГ предусмотрена двухступенчатая схема испарения: экранные поверхности нагрева радиационной части котла включены в чистый отсек барабана, а конвективные испарительные поверхности – в солевой. Питательная вода через экономайзер поступает в барабан котла, откуда по трубопроводам через шламоуловители подается циркуляционными насосами в экранные и конвективные поверхности нагрева.

Полученная в этих поверхностях нагрева пароводяная смесь поступает в устройство для сепарации пара. Отсепарированный пар направляется в энергокомплекс конверторного цеха.

На всех охладителях конверторных газов в период паузы и во время продувки конвертора, когда отсутствует газовыделение, предусмотрено дополнительное сжигание газообразного или жидкого топлива (подтопка) в количестве 30–75% среднего выхода конверторных газов.

Существуют охладители конверторных газов без дожигания СО. По мере освоения новых мощностей конверторов разработаны и охладители конверторных газов нового поколения, которые характеризуются применением в поверхностях нагрева мембранных труб, сваренных в панели, обеспечивающих газовую плотность и надежность работы охладителей конверторных газов в условиях цикличности тепловых нагрузок и высокой запыленности газов.

Котлы-утилизаторы, используемые в парогазовых и когенерационных установках

Широкое развитие в последние десятилетия комбинированных парогазовых установок (ПГУ) тепловых электростанций, а также когенерационных установок, имеющих высокий коэффициент полезного действия за счет совместной выработки электрической и тепловой энергии, предопределило необходимость создания для них специальных котлов-утилизаторов.

Котлы-утилизаторы, применяемые в парогазовых установках (рис. 2.20), предназначены для получения пара среднего и высокого давления, который в последующем используется в паровой турбине. Источником энергии, утилизируемой таким котломутилизатором, являются уходящие газы газовой турбины. Конструкция котла-утилизатора парогазовой установки определяется температурой уходящих газов (450–550°С), а также мощностью паровой турбины.

Котел-утилизатор парогазовой установки представляет собой водотрубный барабанный агрегат с конвективными поверхностями нагрева и многократной принудительной циркуляцией. В зависимости от мощности паровой турбины они могут быть как одноконтурными, так и иметь два независимых контура с различными давлениями пара.

Рис. 2.20. Принципиальная схема котла-утилизатора в системе ПГУ–ТЭЦ

Рис. 2.21. Общая схема котла-утилизатора П-90 для ПГУ мощностью 450 МВт в разрезе

Барабанные котлы-утилизаторы предназначены для выработки пара высокого (8 МПа), низкого (0,65 МПа) давления и горячей воды за счет утилизации тепла выхлопных газов, поступающих после газотурбинной установки (ГТУ). Такие парогазовые установки (ПГУ) с газовой турбиной типа V-94.2 мощностью 150 МВт работают на территории России (например на Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге).

Котел-утилизатор выполнен однокорпусным вертикальной компоновки с принудительной циркуляцией среды в испарительных контурах высокого и низкого давления с подвеской поверхностей нагрева к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции (рис. 2.21).

За счет металлической обшивки котелутилизатор выполнен газоплотным. Пароводяной тракт состоит из отдельных контуров высокого и низкого давления. Контур высокого давления включает экономайзерную, испарительную и пароперегревательную поверхность, контур низкого давления – испарительную и пароперегревательную. Поверхности нагрева котла-утилизатора выполнены из труб с наружным спиральным оребрением. Паропроизводительность контура высокого давления составляет 242 т/ч, низкого – 56 т/ч.

Рабочий диапазон регулирования нагрузки котла-утилизатора составляет 100–50% номинальной.

Регулирование давления и температуры пара в котлоагрегате не предусматривается, так как он должен работать при скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих в котёлутилизатор от ГТУ, и паровой турбиной.

В результате путем утилизации тепла уходящих газов ГТУ вырабатывается до 30% полной мощности ПГУ, а к.п.д. установки повышается до 52–54%, а в ряде случаев и до 60%.

Котлы-утилизаторы когенерационных установок утилизируют тепло уходящих газов газовых турбин или поршневых двигателей и предназначены для получения пара, используемого для технологических нужд или подогрева сетевой воды систем теплоснабжения. Они выполняются одноконтурными с принудительной циркуляцией.

Энерготехнологические агрегаты (ЭТА) – это не простое объединение теплотехнической установки с последующим использованием теплоты, как в котлах-утилизаторах, а повышение технологической и энергетической эффективности работы установки при производстве, как минимум, двух товарных продуктов – технологического и энергетического. При создании энерготехнологических агрегатов оптимизируют, как правило, всю систему теплоиспользования начиная с технологической части. В таких установках раздельная работа технологического и энергетического элементов агрегата невозможна. В установках на базе типовых котлов за счет совместного производства двух и более продуктов на одном агрегате достигается новый качественный результат как в технологическом, так и в экономическом аспекте. ЭТА очень широко применяются в химической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. Например, производство обесфторенных фосфатов осуществляется в энерготехнологических циклонных агрегатах (ЭТА-ЦФ-7Н) на базе однобарабанного парового котла с естественной циркуляцией. При производительности агрегата по обесфторенному фосфату 150 т/сут паропроизводительность составляет 20–30 т/ч при давлении 4 МПа и температуре перегрева до 450°С. Тепловой к.п.д. энерготехнологической установки составляет 80–85%. Энерготехнологический агрегат ЭТА-ЦФ-7Н вырабатывает три товарных продукта: обесфторенный фосфат, являющийся высокоэффективным кормовым средством и фосфорным удобрением; фтористый натрий (NaF) и энергетический или технологический пар.

В 2006 году в России введен в эксплуатацию энерготехнологической агрегат, представляющий собой модернизированный паровой котел КВТС-20, для переработки бурого угля в кокс. Расчетная производительность агрегата составляет 15 т/ч по углю, 3,5 т/ч по коксу при сохранении номинальной тепловой мощности 20 Гкал/ч по горячей воде.

Промышленный энерготехнологический агрегат по переработке сланца УТТ-3000

Котел утилизатор принцип работы


Эффективная утилизация отходов с помощью котла

Котел утилизатор — это устройство, работающее на тепловой энергии, получаемой из газов дизельного и газотурбинного оборудования, а также, сушильных барабанов, туннельных и вращающихся печей. Такие котлы используют энергию, которая в противном случае, была бы потрачена впустую, ведь на промышленных предприятиях значительная часть газов выбрасывается просто в атмосферу. Между тем, температура выходящих градусов может доходить до тысячи градусов, поэтому не использовать такую энергию было бы нерационально.

Утилизаторы позволяют задействовать тепло выходящих газов, повышая тем самым коэффициент использования топлива. Кроме того, утилизация дает возможность сократить выбросы в атмосферу вредных веществ.

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.

Принцип работы газотрубных утилизаторов

Газотрубные агрегаты бывают двух типов: расположенные по вертикали и по горизонтали. Такое оборудование чаще всего применяется возле мартеновских, обжиговых и других печей. Газотрубные устройства характеризуются относительно незначительными показателями мощности.

Котел утилизатор газотрубной модификации работает так: разогретый газ (температура примерно 1200 градусов) покидает печь и поставляется в нижнюю область газохода агрегата. В этой части находятся W-образные настенные поверхности (в виде лент и экранов), а также, конвективный пакет пароперегревателя.

Газотрубный котел-утилизатор ТКЗ типа КУ-40. 1 — пароперегреватель; 2 — трубная поверхность; 3 — дымосос.

Под воздействием тепла вода преобразуется в пар. Далее смесь воды с паром начинает циркуляцию по настенным поверхностям. В ходе процесса котел производит пар под давлением до 4,5 МПа и температурой до 440 градусов. Это дает возможность получить высокие показатели мощностных характеристик — до 8 МВт. Для поддержания стабильного теплового потенциала, до утилизатора ставится предтопок с газовой горелкой.

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

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.

Подобные барабанные котлы производят пар с показателями давления от 0,65 до 8 МПа. При этом, водогрейная часть выдает горячую воду, получаемую при утилизации тепловой энергии из выхлопов газовой турбины.

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

Пиролизные котлы

Такие котлы отличаются от обычных твердотопливных агрегатов тем, что могут работать также и с бытовыми и промышленными отходами. Пиролизные котлы оснащаются озонатором, благодаря чему достигается высокий температурный режим, позволяющий сжигать даже полимерные материалы, битум, резину и многое другое.

Пиролизное устройство функционирует с применением принципа газогенераторного горения. Его особенностью является бездымное горение при сжигании вторичных газов.

Тепловой расчет утилизатора

Имея перед собой характеристики выходящих газов ГТУ, параметры пара и зная температуру воды, можно сделать тепловой расчет котла утилизатора. Задача расчета состоит в выяснении показателей воды, пара и газа, передаваемых в отдельных областях утилизатора. Это даст возможность установить их поверхность и избрать нужные конструктивные формы.

Делая расчет, нужно принимать во внимание тот факт, что тепловая энергия поступает от горячих газов к пару или воде, а значит, температура газов всегда больше, чем температура воды или пара. Однако чем меньше разница между этими температурами (температурный напор), тем рациональнее отдается тепловая энергия в паротурбинный контур.

klivent.biz

Котел-утилизатор: характеристики, принцип работы :

Одной из главных задач оптимизации современного производства является сокращение вредных выбросов и отходов. Газовые смеси, вырабатываемые в процессе эксплуатации печей и тепловых агрегатов, составляют значительную долю продуктов сгорания, которые никак не используются, но загрязняют воздух. Поэтому даже на бытовом уровне современные бойлерные установки ориентируются на вторичное применение отходящих газов. С такими же целями на многих производствах внедряется котел-утилизатор, снижающий повышенные температуры обслуживаемых технологических смесей.

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.

Основные характеристики агрегатов

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.

Принцип работы газотрубных котлов

Одна из наиболее практичных и распространенных моделей котла рассматриваемого типа, конструкция которого может быть горизонтальной и вертикальной. Газотрубные модели используют в обслуживании производственных отходов обжиговых и мартеновских печей. Рабочий же процесс основывается на том, что горячая газовая смесь с температурным режимом порядка 1200 °C переправляется из промышленной печи в газоприемный канал перерабатывающего оборудования. Эту часть котла составляют настенные поверхности W-образной формы. Как правило, это конструкции из экранов и лент. В дальнейшем принцип работы котлов-утилизаторов газотрубного типа строится на функции конвективного пароперегревателя. При нагреве горячей воды происходит образование пара. Комбинация жидкости и паровых масс формирует смесь, циркулирующую по вышеупомянутой W-образной конструкции, захватывая большую площадь температурного распределения. Данный процесс использует энергию поступающего газа, при этом образуя пар с горячей водой – ресурсы, которые могут применяться в рамках технологии производства на том же предприятии.

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.

Особенности когенерационных и пиролизных котлов

Это два типа утилизаторов, которые напрямую не относятся к промышленным технологическим сжигателям отходов. Что касается когенерационной установки, то она принимает в качестве топлива не только газы, но и полимерные твердотельные материалы, позволяя получать на выходе и горячую воду с паром, и электроэнергию. Столь широкая функциональность достигается за счет интеграции в устройство дополнительных силовых агрегатов, которые и обеспечивают высокую производительность. Для сравнения, обычный паровой котел-утилизатор проектируется с расчетом на полную независимость от сторонних источников энергии. Его работа энергетически обеспечивается отходами промышленных печей. В свою очередь, пиролизные котлы осуществляют вторичную переработку не только в условиях производства, но и в быту. Их особенностью является универсальность с точки зрения подключения к отопительным агрегатам с разными конструкциями и рабочими характеристиками.

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.

Системы управления котлами

Самая простая схема регуляции рабочих параметров реализуется через органы ручного контроля. Корпус содержит панель с ключевыми инструментами, позволяющими устанавливать настройки по температуре, давлению, времени сгорания и т. д. В более современных модификациях котел-утилизатор снабжается электронными средствами управления. К основному реле могут подключаться датчики, контроллеры, таймер с контрольно-измерительной аппаратурой и модули дистанционного управления. Оператор с диспетчерской комнаты полностью контролирует процесс, а при необходимости программирует автономную работу оборудования на определенные режимы с заданными параметрами.

Заключение

Качество утилизации технологических продуктов переработки на предприятии зависит не только от характеристик и рабочих свойств котла, но и от условий эксплуатации. В первую очередь, для полноценного функционирования агрегата должны быть подведены все необходимые инженерные коммуникации. Далее выполняются монтажные операции. Как правило, установка котлов-утилизаторов производится на фундаментной платформе, специально подготовленной базе или высокопрочной стяжке. Затем выполняется подключение к печам, вентиляционным каналам, системе водоснабжения, каналу дымоудаления и т. д. Обслуживание преимущественно сводится к удалению отложений от газовых смесей на рабочих поверхностях. Для этого применяют методы виброочистки, абразивного пескоструйного воздействия и обмывки специальной химией.

www.syl.ru

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.

E-система котла-утилизатора.

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.

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

Схема котла-утилизатора.

  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

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

1poteply.ru

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.    

Содержание

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.

Читайте также:  Котлы утилизаторы

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.

Особенности и виды котлов-утилизаторов

    • Разные характеристики, которые зависят от температуры газов, поступающих в котел. По данной температурной характеристике котлы делятся на: низкотемпературные (с T ниже 600 градусов Целься) и высокотемпературные (с T выше 1100 градусов Цельсия). Если температура газа низкая, то циркуляция происходит конвекционным типом, при высокой – излучение теплового воздуха. При температуре свыше 1300 градусов структура твердых примесей газа меняет свое состояние на газ.
    • Пар, который образуется с помощью утилизатора, имеет разные значения давлений: низкое или пониженное (Р = 1,5 МПа, t=400°С), умерено-повышенное (4,5 МПа и 450°С) и высокое (10-14 МПа и 550°С).
    • Водотрубные или газотрубные утилизаторы различают по способу движения всех рабочих тел: пара, воды, газа, отработки и тепла.

Деаэраторы 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 тут.

  • С принудительной или естественной циркуляцией. Котлы делят по виду перемещения жидкостей по технологическим линиям и регистрам.
  • Котел утилизаторы схема которого может иметь различную компоновку и варианты монтажа: башенные, напольные с креплением к пьедесталу, настенные и подвесные. Очень часто утилизаторы с использованием газа низкой температуры выполняют в виде змеевиков с переменной конвекцией.
Утилизатор газотурбинного типа

Котлы, 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.

Читайте также:  Котлы-утилизаторы газов

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.

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

Газоутилизаторы, 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.

Настенные 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.

Читайте также:  Котлы-утилизаторы газов

Для поддержания работоспособности всем утилизаторам требуется своевременная диагностика и поточный ремонт, тогда утилизатор будет эффективен и прослужит долгое время.

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.

kotlotech.ru

принцип работы, расчет, схемы, установка, устройство

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.

E-система котла-утилизатора.

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.

Читайте также: Утепление стен снаружи пенополистиролом
Подробнее об узле нижнего подключения радиатора
Признаки неисправности термостата – читайте здесь.

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

Схема котла-утилизатора.

  1. В зависимости от температуры газов, что попадают в котел. По данному принципу утилизаторы делятся на низкотемпературные (<900°С) и высокотемпературные (> 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

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Принцип работы котла утилизатора, как работают котлы утилизаторы

Что такое котел утилизатор? Это котел, который в качестве источника топлива использует теплоту уходящих газов мартеновских печей, плавилен, сушильных цехов и так далее. Разобраться, как работает котел утилизатор и какие особенности он имеет, предстоит далее.

Зачем нужны котлы утилизаторы?

В реальной жизни человек привык к тому, что энергией называют только электричество. На деле помимо электричества существует еще и тепловая энергия. Причем не известно, что важнее. Тепловая энергия регулярно используется человечеством в виде тепла для приготовления пищи, горячей воды и пара, который вращает огромные турбины для получения того самого электричества.

Но технологический процесс зачастую не предусматривает утилизации остаточного тепла в уходящих газах. В особенности это касается высокотемпературных химических производств и заводов металлургии. Уходящие газы здесь достигают температуры 1200 градусов. Помимо бесполезной траты денег, выброс газов приводит к ухудшению экологической ситуации. Использование котлов-утилизаторов значительно снижает ущерб, наносимый окружающей природе.

Схема работы газотурбинной установки с котлом утилизатором

Отличие от обыкновенных котлов

Обычный котел условно можно разделить на несколько частей:

  • Топка. Здесь топливо преобразуется в тепло уходящих газов.
  • Емкость с водой или барабан. Здесь находится отработанная водно-паровая смесь. Сюда же подводится питательная вода.
  • Теплообменник. Грубо говоря это ряды труб на пути отвода газов. По трубам течет вода. Уходящие газы отдают тепло через стенку, превращая воду в пар.

Устройство котлов –утилизаторов немного отличается. У них топки нет. Ее роль выполняет технологический процесс производства. Часто газы перед подачей в котел пропускают через камеру сжигания частиц, чтобы отчистить уходящие газы от шлаков и других твердых загрязнений, способных повредить внутреннюю поверхности оборудования котла.

Разрез котла-утилизатора

По той же причине в котлах-утилизаторах нельзя использовать обычные марки стали, все трубы выполняются из высших сортов металла, чтобы уберечь оборудование от воздействия твердых частиц.

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.

Классификация

Выделим основные виды котлов-утилизаторов:

  • По конструктивному обустройству системы труб: водотрубные и газотрубные котлы.
  • По температуре используемого газа: низкотемпературные и высокотемпературные.
  • По параметрам пара на выходе из котла: низкого давления, повышенного давления и высокого давления.
  • В зависимости от конструкции: туннельный, башенный и горизонтальный. Конструкция в основном выбирается в соответствии с особенностями помещения и используемыми газами. Туннельный тип наиболее эффективный, поскольку он подразумевает длинный путь прохождения уходящего газа.

Кроме того, выделяют котлы с естественной и вынужденной циркуляцией жидкости и газов. Но использовать естественную циркуляцию сегодня невыгодно. Это было оправдано в годы, когда насосное оборудование стоило дорого и не было возможности подобрать устройство для каждой конкретной машины. Сегодня такая возможность есть.

Использование принудительной циркуляции позволяет уменьшить габариты котла, сделать его более эффективным и экономически целесообразным. Эффективность котла измеряется в Вт, то есть единицах тепла в единицу времени. Мощность котла соотносится с теплопотребностью здания при выборе оборудования.

При подборе утилизатора учитывается так же и максимальные возможности уходящих газов по отдаче тепла. Вытянуть всю энергию не получится, это противоречит второму закону сохранения энергии.

Куда расходуется пар?

Утилизаторы устанавливаются на заводах. Завод это не только станки и плавильни, еще это сеть столовых, залы для отдыха и система отопления. Чаще всего пар используется для нужд самого завода. Этот теплоноситель бежит по трубам отопления, подогревает воду для хозяйственных целей, используется для нагрева поступающего в помещения воздуха.

Если мощности завода позволяют, то частично пар может использоваться для отопления близлежащих домов. Но это большая редкость, поскольку столь громадные предприятия в наше время убыточны, а потому не нужны.

Утилизаторы для дома

Котлы-утилизаторы для дома не используются и точка. Это огромные агрегаты промышленного назначения. Утилизировать газы, которые появляются в процессе эксплуатации дома просто нерентабельно, а значит не нужно. Поэтому для домов любых размеров, включая многоквартирные строения, утилизаторы не используются. Этот аппарат был изобретен для заводов и исключительно в промышленности используется до сих пор.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Котлы-утилизаторы газотрубные

Газотрубные котелы-утилизаторы – это котлы, в которых утилизационный газ про-ходит по трубам испарительных поверхностей. Широкое распространение данная серия котлов получила в химической и нефтехимической промышленности благодаря газо-плотности всей конструкции, что позволяет применять их в следующих сферах

  • охлаждение технологических газов и отходящих агрессивных и неагрессивных га-зов;
  • процесс обезвреживания сероводородных газов;
  • высокотемпературная конверсия сероводорода путем его сжигания;
  • линии производства слабой азотной кислоты;
  • различные схемы получения элементарной серы.

В процессе охлаждения подаваемых газов газотрубные котлы вырабатывают насы-щенный или перегретый пар, в зависимости от технологический потребностей предприя-тия.

Данная серия котлов не требует специальной обмуровки и характеризуется высокой газоплотностью, удобством обслуживания, пониженными требованиями к питательной воде и экологичностью в производстве. Использование блочной конструкции облегчает монтаж и повышает ремонтопригодность.

Котлы-утилизаторы оборудованы площадками, лестницами для обслуживания и ре-монта, снабжены необходимой запорной и регулирующей арматурой, предохранитель-ными клапанами, гарнитурой, котельно-измерительными приборами.

Котлы-утилизаторы газотрубные серии КГ предназначены для утилизации тепла дымовых газов от технологических линий с выработкой перегретого или насыщенного пара низкого и среднего давления. Устанавливаются как в закрытом помещении так и на открытых площадках. Эксплуатация котла возможна при изменении нагрузки 70-110 от номинальной.

Котлы серии КГ с естественной циркуляцией, горизонтальной компоновки. Утили-зационный газ движется по трубам, которые находятся в водяном объеме испарительного барабана.

В зависимости от условий работы и требований Заказчика могут комплектоваться пароперегревателем, водяным экономайзером, дополнительной испарительной поверхно-стью, выносным сепарационным барабаном.

Котлы оборудованы площадками, лестницами для обслуживания и ремонта котла, снабжен необходимой арматурой, гарнитурой, устройством для отбора проб пара и воды, контрольно-измерительными приборами.

Котел поставляется транспортабельными блоками.

Котлы-утилизаторы

Водогрейные котлы утилизаторы

В комплект поставки входят:
— необходимая запорная и предохранительная арматура;
— указатели уровня воды;
— питательный насос;
— ящик управления.

Котёл-утилизатор предназначен для нагрева воды за счёт теплоты уходящих дымовых газов и используемой в качестве промежуточного теплоносителя для отопления и горячего водоснабжения жилых, производственных и административных зданий. Работа с микротурбинами Capstone.
Система автоматического управления обеспечивает: пуск и остановку насоса (комплектация насосами выполняется по дополнительному требованию заказчика), защиту от превышения предельного давления воды, защиту от превышения предельной температуры воды на выходе, защиту от пониженного расхода воды, звуковую и световую сигнализацию аварийных режимов.
Система автоматики также обеспечивает работу котла-утилизатора с установкой необходимой температуры на выходе. Это осуществлено за счёт встроенного обводного канала с заслонками, которые автоматически регулируют расход дымовых газов через котёл-утилизатор).
Осуществляем проектирование, монтаж и пусконаладку, а также оптимизацию схем внутреннего теплоснабжения.

 

*При изменении значений температур воды на входе и выходе меняется тепловая мощность утилизатора.
** Без предохранительных клапанов.

Паровые котлы утилизаторы

Котёл-утилизатор предназначен для получения пара, используемого в технологических целях и в качестве промежуточного теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения.

Возможна работа с газовыми микротурбинами Capstone.

Система автоматики обеспечивает: регулирование паропроизводительности в зависимости от давления пара, защиту при аварийных значениях контролируемых параметров (превышение давления пара от заданного, снижение или превышение уровня воды), защиту от токов короткого замыкания и перегрузок, сигнализацию аварийных режимов.

В состав котла-утилизатора входит блок электродов, который автоматически осуществляет контроль за допустимыми и аварийными уровнями воды. Для визуального контроля уровня воды в котле-утилизаторе установлены указатели уровня.

Осуществляем проектирование, монтаж и пуско-наладку оборудования, а также оптимизацию схем внутреннего теплоснабжения.

 

*Даны значения для рабочих давлений пара 0,3 МПа (первое значение) и 0,9 МПа (второе значение).
** При рабочем давлении пара 0,9 МПа.

Котел-утилизатор — обзор

Раздел включает установку нового котла-утилизатора.

Детали котла, работающие под давлением

Печные трубы и трубы генераторной батареи будут отгружены в разобранном виде с заводской сборкой, насколько это возможно для отгрузки.

Паровой барабан и грязевой барабан

Установите один (1) паровой барабан и один (1) грязевой барабан. Паровой барабан будет поставляться со всеми установленными внутренними устройствами. Снимите и снова установите после выкипания.

Панели печи

Печь состоит из стеновых панелей и кровельных панелей.

Водяные стеновые панели

Установите водные стеновые панели.

Горелка Coen 100 MMBTU с вентилятором первичного воздуха

Установите и приварите ветровую коробку горелки герметично к кожуху печи. Установите воздуховоды IC от ветрозащиты к новому вентилятору, включая компенсатор и глушитель. Новый вентилятор будет установлен на конструкционной стали.Установите все незакрепленные узлы трубопровода золотника, включая узлы промежуточного вала. Изготовить и установить опору глушителя.

Установите секцию пароперегревателя

Присоединение к барабанам

Генераторный блок, котел, боковая стенка, печь, свод и трубы задней стенки печи расширяются и развальцовываются до давления 1800 фунтов на квадратный дюйм.

Воздуходувки для сажи

Установите роторные и выдвижные нагнетатели сажи и опорные подшипники.

Оборудование для подачи топлива

Дозирующие бункеры

Установите шесть (6) винтов дозирующего бункера. Установка включает опору из стали. Бункеры дозирования будут установлены на тензодатчиках. Установите 24 датчика веса.

Тяговая цепь котла

Установите одну (1) тяговую цепь котла над дозирующими бункерами.

Установите корпус 8′-0 ″ × 6′-0 ″ и шесть (6) реек и шестерен, задвижки, включая приводы цепных колес между счетчиками.

Твердое топливо подается в котел через 6 (шесть) точек подачи, все на передней стенке.

Топливные желоба

Установите разгрузочные желоба дозирующего бункера, компенсаторы на продуваемые ветром желоба топки, опорные бункеры и тяговые цепи для всех шести (6) бункеров.

Котел-утилизатор (синтез-газ) | Оборудование | Продукция

Котел-утилизатор технологического газа (WHB) — это критически важная часть оборудования, охлаждающая горячий синтез-газ, выходящий из ATR, установки вторичного риформинга или SMR.Тепло технологического газа используется для производства высококачественного пара высокого давления для технологического процесса и для привода турбин.

В зависимости от последующих процессов и необходимости точного контроля температуры, WHB может быть спроектирован с одним или двумя отсеками и совмещен с пароперегревателем и / или при необходимости сконфигурирован с внутренним байпасом. Таким образом, становятся возможными различные концепции процессов, которые могут быть оптимизированы в соответствии с потребностями конкретного предприятия.

TOPSOE ™ WHB основан на тонкой гибкой трубной решетке в сочетании с уникальной тепловой защитой трубной решетки, сварного шва между трубками и входного отверстия для трубки.Эта защита необходима для предотвращения долговременной деградации котла из-за высоких температур и очень агрессивных газов.

Как производитель синтез-газа вы требуете высокой надежности всего критически важного оборудования. TOPSOE ™ имеет длинный список котлов, спроектированных и поставленных даже для очень тяжелых условий эксплуатации. Наши строгие производственные требования и контроль качества обеспечивают прочность, надежность и долговечность патентованного WHB TOPSOE ™.

Преимущества

Рекуперация тепла и контроль температуры

  • WHB обеспечивает высокую степень рекуперации тепла, производя ценный пар
  • Гибкость конфигурации в соответствии с потребностями процесса
  • Внутренние байпасные системы TOPSOE ™ разработаны для обеспечения оптимального контроля температуры

Высокая надежность

  • TOPSOE ™ WHB зарекомендовал себя для больших однопроводных мощностей
  • Конструктивные особенности WHB позволяют работать при высоких температурах газа и при низком уровне пара Отношение количества углерода к количеству углерода
  • Разработка и производство патентованного WHB TOPSOE ™ основаны на нашем глубоком понимании технологических проблем и наших самоотверженных усилиях по разработке и производству высококачественного оборудования на протяжении более 50 лет

Котлы-утилизаторы — Rentech Boilers

RENTECH Boiler Systems предлагает полный спектр систем котлов-утилизаторов, специально разработанных для удовлетворения самых взыскательных требований вашего проекта.RENTECH — американский производитель котлов, известный своей способностью предлагать индивидуальные решения для самых разных областей применения. Мы предлагаем полный спектр котлов, способных производить до 400 000 фунтов пара в час, с расчетами для типичного давления котла в диапазоне от 150 до 1000 фунтов на квадратный дюйм.

Водотрубный котел

  • Нефтепереработка и нефтехимия
  • Сжигание химических заводов
  • Сжигание опасных и твердых бытовых отходов
  • Открытое дно типа А для систем сжигания твердого топлива
  • Конструктивные особенности для работы с высокими циклами

Пожарная труба, одинарная, однопроходная

Однокорпусный однопроходный котел с дымогарными трубами — это простое и недорогое решение для некритических котлов-утилизаторов.

  • Используется, когда качество пара в котле не имеет первостепенного значения
  • Конструкция допускает небольшое паровое пространство (ограничивает гибкость при быстром изменении условий процесса)
  • Не рекомендуется для отработанных дымовых газов с высокой температурой точки росы.

Пожарная труба, одинарная, многопроходная

Однокорпусный многопроходный котел с дымогарными трубами разработан для использования с топочной трубой, предназначенной для применений с высокими температурами на входе и в тех случаях, когда требуется меньшая занимаемая площадь.

  • Эффективно для серной кислоты, конденсаторов серы и регенераторов
  • Качество пара котла не имеет первостепенной важности
  • Конструкция допускает небольшое паровое пространство (ограничивает гибкость при быстром изменении условий процесса)
  • Не рекомендуется для отработанных дымовых газов с высокой температурой точки росы.

Газовые котлы с пожарной трубкой

RENTECH имеет большой опыт поставки этих промышленных котлов для использования в установках риформинга водорода и производстве водорода, которые обычно используются на нефтегазовых, нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.

  • Обычно применяется для более высокого давления пара и газа на стороне
  • RENTECH обладает опытом проектирования в выборе специальных материалов в зависимости от условий эксплуатации
  • Паровые барабаны с возможностью удаленного размещения

Котел-утилизатор ECS | MIURA INDUSTRIES (CHINA) CO., Ltd.

С микрокомпьютерным управлением для когенерации

Котел-утилизатор

Более стабильная подача пара через AI

Микрокомпьютер был встроен в котел-утилизатор для обеспечения постоянной общей эффективности когенерации.Более точное управление обеспечивает высокоэффективную и стабильную утилизацию отработанного тепла для безопасной и продолжительной эксплуатации.

Работа с высоким уровнем безопасности и точности

Новые функции управления

Датчик давления пара
• Более точный контроль стабилизирует давление пара по сравнению с традиционными реле давления.
• Автоматическая компенсация параметров котла в соответствии с давлением пара обеспечивает очень точное управление.

Автоматический контроль концентрации воды
• Функция AI выполняет регулярную автоматическую продувку для удаления концентрированной воды, поддержание концентрации воды в котле на заданном уровне. Если концентрация воды в бойлере превышает установленное значение, датчик обнаруживает это и срабатывает автоматический слив, тщательно контролируется концентрация воды в бойлере.Контроль концентрации воды имеет решающее значение для подачи высококачественного пара.

Датчик давления отходящих газов
• Контроль давления отходящего газа активирует режим байпаса в случае отказа.

1. Управление несколькими заслонками 3. Контроль предотвращения противотока
2.Многократный контроль уровня воды
Функция AI
Более надежная подача пара
Изменения управления производятся с соблюдением строгих мер безопасности, при этом предотвращается остановка пара, поддерживается непрерывная работа двигателя.
1. Неисправность демпфера 5. Нехватка питательной воды
2.Накипь отложения 6. Период продувки
3. Уменьшение производительности насоса 7. Неисправность электрода уровня воды
4. Отложение сажи 8. Прочие 30 наименований, например, противоточные
Функции дисплея
Профилактические меры при остановке котла
На большом дисплее отображается содержимое и указываются наиболее эффективные меры обслуживания для предотвращения остановки пара.
1. Сигнал рабочего состояния 4. Сигнал управления теплом
2. Сообщение / сигнал тревоги 5. Сигнал установки параметров
3. Сигнал сбоя / события
Информационно-коммуникационная функция
Более эффективное онлайн-обслуживание
Монитор сигналов позволяет легко оценить текущее давление пара, давление выхлопных газов и электропроводность котла, что позволяет наладить высокоточное онлайн-обслуживание.
1. Выход пара 5. Температура питательной воды
2. Величина продувки 6. Время работы
3. Температура выхлопных газов на входе 7. Счетчик операций
4. Температура выхлопных газов на выходе
Функция контроля температуры
Семь пунктов, соответствующих управлению теплом для самого котла, показаны на панели
Для обеспечения безопасной и стабильной работы семь параметров, включая мощность пара и количество выдувания, отображаются на панели в качестве рабочих данных.Установлен простой и понятный дисплей. Состояние котла можно оценить с первого взгляда.
Состав
В стандартную линейку входят 10 моделей типа ECS-D2 для дизельных двигателей, и 9 моделей типа ECS-GC, GB, GX для бензиновых двигателей для генератора мощностью 400-3000 кВт.

Ресурс утилизации отработанного тепла Page

По оценкам, от 20 до 50% потребляемой промышленной энергии теряется в виде отработанного тепла в виде горячих выхлопных газов, охлаждающей воды и тепла, теряемого от горячих поверхностей оборудования и нагретых продуктов.По мере того как промышленный сектор продолжает усилия по повышению своей энергоэффективности, рекуперация потерь отработанного тепла позволяет сократить расходы, снизить воздействие на окружающую среду и улучшить рабочий процесс и производительность.

На рынке имеется множество технологий для утилизации отработанного тепла, и многие промышленные предприятия модернизировали или улучшают свою энергетическую продуктивность за счет внедрения этих технологий, однако эти технологии не используются в максимально возможной степени из-за нескольких препятствий, таких как материальные ограничения, и большие затраты на обслуживание.

Ниже приведены текущие ресурсы, которые AMO предоставляет в виде инструментов, обучения, технической документации и исследований и разработок, которые способствуют утилизации отходящего тепла (WHR).

Инструменты и сопутствующие ресурсы

— Программный инструмент для оценки технологического нагрева (PHAST) определяет возможности обновления WHR для оборудования технологического нагрева, такого как печи, печи, сушильные камеры, сушилки и бойлеры, в области потерь тепла в стенах, аккумулирования тепла и рекуперации тепла дымовой трубы .

— Инструмент моделирования паровой системы (SSMT) с учебным пособием определяет возможности обновления WHR, такие как использование тепла продувки дымовой трубы и котла для предварительного нагрева подпиточной воды в котле, предварительного нагрева воздуха для горения и других производственных процессов.

— Обучение, связанное с WHR, применительно к системам технологического нагрева и пара (на объекте и за его пределами)

— Партнерство по технической поддержке ТЭЦ

Утилизация отработанного тепла из систем технологического нагрева

— Оценка энергопотребления помогает Kaiser Aluminium экономить энергию и Повышение производительности

— Оценка технологии рекуперации отходящего тепла AMO, QTR 2015

— Рекуперация промышленных отходов: потенциальные области применения, доступные технологии и сквозные возможности НИОКР, Арвинд Текди (E3M Inc.) и Сачин Нимбалкар (ORNL), ORNL / TM-2014/622, январь 2014 г.

— Рекуперация отработанного тепла: технологии и возможности в промышленности США, подробно описывается состояние технологий рекуперации отработанного тепла и оцениваются потребности в исследованиях и разработках для улучшения этих технологий, подготовлено для DOE 2008

— Повышение производительности системы технологического нагрева: Справочник по промышленности

— Анализ использования энергии, потерь и возможностей: Промышленное производство и горнодобывающая промышленность США описывает промышленный сектор США и подробно описывает основные возможности для экономии энергии в промышленности, включая несколько сбросов тепла возможности восстановления (декабрь 2004 г.).

— Соображения по выбору материалов для термического технологического оборудования

— Проверка поверхностей теплообмена

— Установка систем утилизации отходящего тепла для топливных печей

— Использование отходящего тепла для внешних процессов предоставляет полезную информацию, необходимую для оценки использования отходов газы для обогрева вторичных процессов (2006 г.).

— Уменьшение и утилизация отходящего тепла для повышения эффективности печи, производительности и эффективности выбросов подробно описывает методы максимального повышения эффективности и производительности промышленных печей с помощью методов энергосбережения и рекуперации отходящего тепла (ноябрь 2004 г.).

— Производители металла и стекла сокращают затраты за счет повышения энергоэффективности в системах технологического нагрева

— Семь способов оптимизации вашей технологической тепловой системы

Утилизация отходящего тепла паровых систем

— Рассмотрение паротурбинных приводов для вращающегося оборудования

— Рассмотрение вопроса об установке конденсационного экономайзера

— Мгновенный конденсат высокого давления для регенерации пара низкого давления

— Рекуперация тепла от продувки котла

поступающая питательная вода (январь 2006 г.).

— Использование низкосортного отработанного пара для питания абсорбционных чиллеров описывает преимущества абсорбционных чиллеров (которые могут использовать низкопотенциальное отработанное тепло) для замены механических чиллеров с приводом от двигателя (январь 2006 г.).

— Использование рекомпрессии пара для восстановления отработанного пара низкого давления

— Использование вентилируемого конденсатора для восстановления энергии пара мгновенного испарения

— Руководство по обзору паровой системы содержит техническую информацию о нескольких основных возможностях повышения эффективности и производительности промышленных паровых систем.Руководство охватывает: профилирование паровой системы; определение свойств пара; улучшение работы котлов; улучшение использования паровой системы; и определение потерь энергии в системе распределения пара.

— Решения для теплопередачи промышленных паровых систем В этом кратком изложении содержится обзор соображений по выбору лучшего теплопередающего оборудования для различных паровых систем и применений.

— Справочник CIBO по энергоэффективности, чтобы помочь владельцам и операторам получить наилучшее и максимальное количество энергии. эффективная работа своих котлов и паровых систем

AMO провела большой объем работ с системами когенерации, которые включают восходящее преобразование рекуперации отходящего тепла в электроэнергию.

Оценка рынка отходящего тепла для выработки электроэнергии

Исследования и разработки AMO по рекуперации отходящего тепла

— Преобразование отходящего тепла в энергию в малой промышленности с использованием спирального расширителя для органического нижнего цикла ранжирования. Отходящее тепло среднего класса может быть преобразовано в электроэнергию с помощью нового масштабируемого спирального детандера, имеющего эффективность изоэнтропического расширения от 75% до 80% для широкого диапазона давлений в котлах с органическим циклом Ренкина, температур конденсации и скоростей. По оценкам, система будет генерировать чистый доход за три года и обеспечит экономию энергии в размере 0.90 ТБТЕ / год только для природного газа только от обжарки кофе.

— Полимерные композиты с высокой теплопроводностью для недорогих теплообменников. Чтобы ускорить разработку пластиковых теплообменников, исследователи создадут базу данных выбранных свойств теплопроводящих пластиков. Теплообменники, изготовленные из полимерных композитов, будут иметь несколько преимуществ по сравнению с металлическими теплообменниками, включая меньший вес, улучшенную коррозионную стойкость и по сравнению с текущим производством металлических теплообменников, повышенную энергоэффективность и более низкие выбросы парниковых газов.

Системы утилизации промышленных отходов

Из-за высокой стоимости и воздействия ископаемого топлива на окружающую среду тепловая энергия является ценным товаром, который нельзя тратить зря.

Любой поток выхлопных газов с температурой выше 250 ° F имеет потенциал для значительной рекуперации отходящего тепла. Потребителей энергии отходящего тепла можно найти практически на любом предприятии, и их легко найти.

Типичными примерами являются технологический нагрев предприятия, предварительный нагрев воздуха для горения, предварительный нагрев питательной воды котла и отопление здания.Помимо экономии на ежедневном потреблении топлива, многие предприятия могут продавать углеродные кредиты обратно промышленности. Государственное и / или федеральное финансирование часто доступно для проектов по утилизации отработанного тепла, что помогает снизить капитальные затраты и ускорить окупаемость системы.

Аудит рекуперации тепловой энергии

Sigma Thermal инженеры являются экспертами в области управления тепловой энергией. Помимо постоянной оптимизации наших систем отопления для обеспечения максимально рентабельной работы, мы проводим энергетические аудиты и / или технические консультации, чтобы помочь клиентам определить, есть ли у них ненужная энергия, которую можно восстановить, чтобы еще больше снизить их эксплуатационные расходы.Если в результате аудита будут выработаны рекомендации по оборудованию для рекуперации тепла, мы можем предоставить это оборудование и гарантировать экономию энергии, гарантируя полную реализацию вашего потенциала рекуперации.

Производители обычных отходов тепла

  • Термические окислители
  • Котлы паровые
  • Огневые обогреватели
  • Обжиговые печи
  • Сушилки
  • Экзотермические процессы
  • Выхлоп / продувка паровой системы

Обычные потребители отходящего тепла

  • Предварительный нагрев воздуха для горения
  • Питательная вода котла
  • Паровые эжекторы
  • Генераторы ORC
  • Здание Комфортное Тепло
  • Предварительный нагрев промывочной воды
  • Тепло общего назначения

Полные системы с замкнутым контуром

Система с обратной связью — это эффективный способ улавливания потерянной энергии и передачи ее различным пользователям.Имея опыт работы с широким спектром перекачивающих жидкостей, мы можем показать вам ваши варианты и спроектировать систему, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Sigma Thermal предлагает полные замкнутые системы рекуперации жидкой фазы с использованием отработанного тепла, использующие воду, растворы гликоля и термомасла.

Система предварительного нагрева воздуха для горения (CAPH)

Система предварительного подогрева воздуха для горения повышает общую эффективность системы и сводит к минимуму эксплуатационные расходы. Выхлопные газы нагревателя используются для предварительного нагрева поступающего воздуха для горения.Это более эффективное использование потребляемой энергии, что приводит к снижению эксплуатационных расходов на природный газ. Расчетная общая эффективность при использовании этой системы может превышать 93% (на основе LHV). Типичная сводка компонентов системы предварительного нагрева воздуха для горения выглядит следующим образом:

  • Воздухо-воздушный теплообменник
  • Горелка модифицированная для работы с повышенными температурами воздуха для горения
  • Воздуховод от вентилятора камеры сгорания к теплообменнику и от теплообменника к нагревателю
  • Воздуховод выхлопных газов от нагревателя к теплообменнику и от теплообменника к дымовой трубе (если применимо)

Системы с высоким содержанием твердых частиц

Sigma Thermal специализируется на системах сжигания и газификации биомассы и имеет большой опыт проектирования по улавливанию отработанного тепла выхлопных газов с высоким содержанием твердых частиц.После рекуперации энергии из выхлопного газа с высоким содержанием твердых частиц ее можно использовать с любым традиционным потребителем отходящего тепла.

Тенденции рынка котлов-утилизаторов

Рынок котлов-утилизаторов Объем , вероятно, будет свидетельствовать о положительной тенденции роста в течение прогнозируемого периода 2021-2027 гг. Этот рост объясняется продолжающимися усилиями по сокращению выбросов парниковых газов во всем мире, что способствует внедрению устойчивых технологий во всех отраслях.Потребность в повышении энергоэффективности промышленных процессов и ужесточении нормативных требований в отраслях для ограничения выбросов углерода, безусловно, будет способствовать развертыванию котлов-утилизаторов.

Рост рынка котлов-утилизаторов также обусловлен быстрым увеличением мирового населения и, как следствие, ростом спроса на энергию. Чтобы удовлетворить этот спрос устойчивым и эффективным образом, экономики активно инвестируют в более чистые технологии. Ожидается, что в будущем эти котлы будут пользоваться большим спросом в химической, нефтегазовой, пищевой и других отраслях промышленности.

Котлы-утилизаторы используют тепло дымовых газов от потоков горячего отработанного воздуха промышленных процессов или процессов сжигания для производства насыщенного пара или горячей воды. Они значительно снижают количество тепла, выделяемого промышленными процессами, тем самым сводя к минимуму негативное влияние на жизнь, вызванное производством тепла. По экономическим и законодательным соображениям эти котлы широко используются в сочетании с теплоэлектроцентралями и газовыми турбинами. Воздействие увеличения затрат на энергию будет по-прежнему способствовать применению котлов-утилизаторов в промышленных процессах.

Планируется, что к 2027 году нефтегазовый сектор займет заметную долю на рынке котлов-утилизаторов. Потребность в повышении эффективности и производительности нефтегазовых операций стимулирует внедрение устойчивых технологий в этом секторе. Нефтегазовые компании по всему миру постепенно отказываются от традиционных котельных систем и переходят на более экологически чистые варианты, такие как котлы-утилизаторы. Внедрение этих котлов будет существенно расти с ростом инвестиций в нефтегазовый сектор во всем мире.

В ближайшие годы рынок котлов-утилизаторов в Северной Америке будет значительно расти. Региональные тенденции объясняются растущим воздействием на окружающую среду из-за выбросов парниковых газов и ужесточением нормативных требований. Постоянно растущий спрос на энергию и рост цен на электроэнергию стимулируют внедрение устойчивых технологий в секторе производства электроэнергии. Кроме того, продолжающиеся разработки в нефтегазовом секторе откроют прибыльные возможности для производителей котлов, базирующихся в Северной Америке.

Bosch, Siemens, Forbes Marshall, Thermax, General Electric, Alfa Laval, Thyssenkrupp, Babcock & Wilcox, BHEL, Nooter / Eriksen и Amec Foster Wheeler — одни из ведущих компаний в своем бизнесе. Производители обязательно откроют для себя огромные возможности в будущем по мере роста спроса на решения по утилизации отходящего тепла.

В июне 2021 года Thermax Babcock and Wilcox Energy Solutions (TBWES), дочерняя компания Thermax, находящаяся в полной собственности, получила контракт почти на 34 миллиона долларов на поставку котла-утилизатора и другого оборудования для нового нефтеперерабатывающего завода в Латинской Америке.Объем контракта включает проектирование, инжиниринг и производство оборудования. Ссылаясь на другой пример, в феврале 2021 года Siemens Energy подписала соглашение с канадской энергетической компанией TC Energy Corporation о строительстве новой электростанции, использующей отходящее тепло, в Альберте, Канада.

Кризис COVID-19 и его влияние на прогноз рынка котлов-утилизаторов

Пандемия COVID-19 и связанные с ней сбои, такие как глобальный экономический спад, оказали значительное влияние на производство котлов-утилизаторов.Сокращение производственных операций из-за мер сдерживания, строгих протоколов, нехватки рабочей силы и проблем с цепочкой поставок привело к снижению спроса на котлы и их использования. Однако восстановление ключевых вертикалей конечного потребления улучшит перспективы рынка на 2021-2027 годы.

Какую информацию содержит этот отчет?

Охват историческими данными: с 2016 по 2020 год; Прогнозы роста: с 2021 по 2027 год.

Экспертный анализ: промышленность, управление, инновации и технологические тенденции; факторы, влияющие на развитие; недостатки, SWOT.

Прогнозы производительности на 6-7 лет: основных сегментов, охватывающих приложения, основные продукты и регионы.

Отчетность о конкурентной среде: лидеров рынка и важных игроков, компетенции и возможности этих компаний с точки зрения производства, а также устойчивости и перспектив.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *