Котел утилизатор – Котёл-утилизатор — Википедия

Содержание

Котел утилизатор - устройство и принцип работы

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

принцип работы простой и эффективный

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 (<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.

1poteply.ru

характеристики, принцип работы :: SYL.ru

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

Котел-утилизатор: назначение и виды

Котел-утилизатор предназначен для использования в производстве тепла, которое извлекается из газов, получаемых путем работы различных промышленных агрегатов и двигателей внутреннего сгорания. Такие устройства не подключены к какой-либо топке и получают температуру исключительно из отходящего газа. Некоторые утилизаторы-котлы действуют в качестве охладителя технологических газов при производстве серной кислоты.

Обычно котел-утилизатор паровой используется в металлургической промышленности. В нем температура газов достигает +400 °С, а при работе со сталеплавильными печами – +1500 °С. Если производительность предприятия не столь высока, то довольно эффективными будет оборудование с принудительной циркуляцией. Благодаря своей конструкции, паровой котел-утилизатор практически безопасен для окружающей среды, так как выделяет в атмосферу минимум загрязняющих веществ. К тому же, он экономный, ведь расходы на газоочистку невероятно низки, и эффективно использует топливо.

Котел-утилизатор паровой обычно устанавливается на дизельных и газовых электростанциях, микротурбинах, дизельных котлах и т.д. В нефтепромышленности угарный газ, образующийся в процессе работы двигателей, сжигается для вырабатывания энергии. Полученная в результате вода превращается в пар и высвобождается наружу. Такой способ переработки газа действует и в металлургическом производстве. Пар иногда применяют в технологических нуждах на тех предприятиях, где это необходимо. Также происходит снижение затрат на горячую воду (путем ее получения из парового котла). Остатки отработанного вещества выводятся через дымовую трубу.

Конструкцию утилизаторы-котлы имеют разную. Кроме указанной выше модели, принудительной циркуляции существует модель с естественной циркуляцией. Также различают механизм с барабаном и без оного. Некоторые фирмы разрабатывают модели по индивидуальному заказу с учетом специфики места установки (например, внутри помещения или снаружи).

В зависимости от назначения, утилизаторы бывают водогрейные и паровые, имеющие дожигающее устройство, с одним, двумя или тремя уровнями давления, требующие горизонтальной или вертикальной установки и многие другие. Существует множество видов утилизаторов, отличающихся конверторами (для черной и цветной металлургии) или используемыми ресурсами (кокс, стекло, губчатое железо, сталь и другие материалы).

Стоить отметить модульный котел-утилизатор паровой, который интегрируется в установку уходящих газов легче, чем другие, и не требует больших затрат. Он надежно функционирует при частых колебаниях нагрузки, а также очень хорошо передает тепло.

Перед установкой необходимо выяснить, какую мощность потребляет тот или иной котел-утилизатор. Обычная мощность оборудования от 120 кВт до 1700 кВт. Для этого желательно обратиться к специалистам компании, устанавливающей котлы, чтобы они смогли заранее сказать, какую модель лучше приобрести. Для обслуживания утилизаторов предусмотрены лестницы и площадки.

fb.ru

Применение котлов-утилизаторов

В процессе работы некоторых технологических установок, таких как печи различного назначения, газотурбинные электростанции, инсинераторы или газоперекачивающие установки, образуется большое количество выхлопных газов, температура которых доходит до нескольких сотен градусов. Это огромное количество тепловой энергии, выбрасывать которую в атмосферу не только неразумная трата денег, но еще и большой вред для экологии. Для полезного использования тепла уходящих газов были изобретены котлы-утилизаторы.

Котлы-утилизаторы (КУ) представляют собой теплообменные устройства, передающие тепловую энергию, содержащуюся в выхлопных газах, другим теплоносителям, в качестве которых может выступать вода или термальное масло. Конструктивной особенностью котлов-утилизаторов является отсутствие собственной горелки. В ней просто нет необходимости ввиду того, что в котле не происходит сгорание топлива.

Практическое применение котлов-утилизаторов

В качестве реального примера применения котлов-утилизаторов можно привести нефтеперерабатывающие и металлургические заводы. В процессе переработки нефти или плавки металла образуется огромное количество энергии, которую никак невозможно применить в производственном процессе кроме, как пустить на котел-утилизатор и использовать для других целей, таких как отопление помещений, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование (производство холода), или производство пара для покрытия сторонних технологических нужд.

На НПЗ применяются термомасляные котлы утилизаторы, в которых температура теплоносителя может достигать 350 градусов Цельсия. Этой температуры вполне достаточно для того, чтобы постоянно поддерживать нефтепродукты с высокой вязкостью, такие как мазут, гудрон и битум, в жидком состоянии. Это дает возможность в любой момент произвести перекачку нефтепродуктов и их отгрузку потребителю.

На металлургических заводах посредством котлов-утилизаторов тепло отходящих газов передается воде.  В результате этого образуется большое количество пара, часть из которого служит для обеспечения процесса плавки стали, а часть идет на бытовые нужды (отопление, подогрев воды).

Котлы-утилизаторы стали неотъемлемой частью следующих объектов:

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

Производительность котлов-утилизаторов

Производительность котлов-утилизаторов зависит от температуры и количества дымовых газов, а на КПД котлоагрегата значительное влияние оказывает состояние поверхности теплообменников (их загрязнение примесями, содержащимися в дымовых газах, заметно снижает коэффициент полезного действия). Особенно высокого КПД удается добиться, применяя перед котлами-утилизаторами термические окислители летучих органических соединений. В случаях, когда утилизация тепловой энергии требуется только периодически, или требуется частично, то подача горячих газов на котел утилизатор может регулироваться с помощью автоматической «байпас» системы, перепускающей газы на дымовую трубу мимо КУ. Также регулировка байпаса может осуществляться с помощью внешнего аналогового сигнала, регулирующего угол закрытия перепускающей заслонки, либо с помощью сухого контакта в режимах Открыто/Закрыто.

Влияние котлов-утилизаторов на экологию

Использование котлов-утилизаторов в производственных процессах оказывает благотворное влияние на экологическую обстановку. Во-первых, котлы-утилизаторы снижают выброс тепловой энергии в окружающую среду. Во-вторых, позволяют значительно сократить сжигание твердого, жидкого или газообразного углеводородного топлива, а это, в свою очередь позволяет уменьшить выбросы парниковых газов (окиси углерода СО и оксиды азота NOx).
Это замедляет процессы глобального потепления, и позволяет предприятию зарабатывать на снижении издержек за счет экономии топлива.

Классификация котлов-утилизаторов

Котлы-утилизаторы классифицируются по назначению и по конструктивным особенностям.

По назначению котлы могут быть водогрейные, паровые или термомасляные.

Разделение по конструкционным особенностям позволяет выделить две группы: змеевиковые, служащие для подогрева диатермического масла и выработки пара, а также жаротрубные, применяемые для производства пара и горячей воды.

Кроме того, можно выделить котлы-утилизаторы с вертикальной и горизонтальной конструкцией теплообменников. Еще одним конструкционным отличием котлов-утилизаторов является наличие или отсутствие пароперегревателей.

Котлы-утилизаторы Babcock Wanson

Компания Babcock Wanson уже более века занимается разработкой и поставкой своим клиентам котлов-утилизаторов различного назначения и производительности. Все котлы-утилизаторы Babcock Wanson полностью соответствуют не только требованиям заказчика, но и международным нормам и стандартам. Котлы проектируются с учетом температуры и давления как отработанных газов, так и теплоносителя (воды или масла).

Все котлы, производимые компанией Babcock Wanson, очень легки в монтаже, так как выпускаются уже готовым блоком для подключения ко всем инженерным сетям и настроенным для пуска в эксплуатацию. Они имеют специальные патрубки или отверстия для подачи в котел отработанных газов и для присоединения трубопроводов ввода и вывода теплоносителя.

Благодаря этому монтаж котлов-утилизаторов Babcock Wanson может быть произведен очень быстро и начнет приносить прибыль с первых секунд ввода в эксплуатацию.

По вопросам связанным с оборудованием компании BABCOCK WANSON вы можете обращаться в официальное представительство по Российской Федерации  ООО "СЕТАЛЬ".

best-stroy.ru

Фотографии строительства котла-утилизатора ПГУ. Котел утилизатор. Применение котлов утилизаторов. Устройство котла-утилизатора



Фотографии других объектов ПГУ:

Главный корпус ПГУ

Градирня

Щит управления

Противопожарная насосная станция (ППНС)

Паротурбинная установка (ПТУ)

Газотурбинная установка (ГТУ)

Дожимная компрессорная станция (ДКС)

Канализационная насосная станция (КНС)

Котел утилизатор

Котел утилизатор – это теплообменное устройство, использующее теплоту горячих выхлопных газов дизелей или газотурбинных установок, сушильных барабанов, вращающихся и туннельных печей для передачи энергии тепла этих газов или пара в теплую воду или пар, а также для получения перегретого пара высокого и низкого давлений и подогрева конденсата паровой турбины.

Для обслуживания котла-утилизатора, проведения ремонтных и наладочных работ используются площадки, лестницы, лазы.

Котел-утилизатор допускает работу при изменении расхода и температуры газов, поступающих из газотурбинной установки, обусловленных изменением температуры наружного воздуха от -36 до +34°С.

Работает котел-утилизатор на скользящих параметрах пара высокого и низкого давлений, определяемых расходом и температурой газов, поступающих в котел-утилизатор от газотурбинной установки, и режимами работы паровой турбины.

Рабочий диапазон изменения нагрузки котла-утилизатора соответствует диапазону нагрузки газотурбинной установки.

Котлы-утилизаторы, работающие на газах различных печей, использующие газы после сушки или обжига материалов - не самые надежные. Отходящие газы содержат много пыли и других химических веществ, что вызывает необходимость очистки газов до котла-утилизатора. Наиболее часто для очистки используют циклоны и электрофильтры. Этой очистки все равно не хватает для полного очищения газов. Пыль оседает на поверхности нагрева и малейшая протечка увлажняет пыль и значительно уменьшает теплоотдачу, что вызывает неравномерный нагрев и влечёт перекос змеевиков.

Присутствие в газах соединений кальция, натрия, серы приводят к образованию на змеевиках сцементировавшихся отложений, вызывающих химическую коррозию поверхностей нагрева и снижающих живое сечение для прохода газов. В настоящее время стали появляться котлы-утилизаторы, которые содержат камеру дожигания отходящих газов.

Применение котлов утилизаторов

Применение котлов утилизаторов существенно повышает эффективность работы оборудования, результатом работы которого являются выхлопные газы или пар. Вот лишь небольшой список оборудования, на котором применяются котлы утилизаторы:

  • газовые электростанции
  • дизельные электростанции
  • паровые электростанции
  • микротурбины
  • газовые котлы
  • дизельных котлы
  • Котлы-утилизаторы применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и иных отраслях промышленности.

Котлы утилизаторы позволяют получать:

  • горячую воду - применяются на объектах, испытывающих потребность в горячей воде и позволяют оптимизировать затраты на тепло, используя на полезные нужды тепло уходящих выхлопных газов котельных или газопоршневых электростанций;
  • пар - применяются на объектах, использующих большое количество пара в технологических нуждах.

Котлы утилизаторы устанавливаются на отвод выхлопных газов паровых котлов или газовых электростанций увеличивая таким образом выработку пара для нужд объекта.

Устройство котла-утилизатора

Современная конструкция котла-утилизатора обеспечивает возможность проведения предпусковых и эксплуатационных водно-химических промывок пароводяного тракта, а также консервации внутренних поверхностей котла при остановках.

Элементы каркаса котла соединены между собой на монтаже с помощью высокопрочных болтовых соединений.

Пароводяной тракт котла укомплектован запорной, регулирующей и защитной арматурой, контрольно-измерительными приборами, дренажами, воздушниками, устройствами для отбора проб воды и пара. В газоходе котла-утилизатора предусмотрена установка штуцеров, бобышек и других отборных устройств для газового тракта.

Котел оснащен технологическими защитами, блокировками, авторегуляторами, средствами дистанционного управления. На станции котел-утилизатор установлен в закрытом помещении.

Отработавшие в котле-утилизаторе продукты сгорания газотурбинной установки удаляются в атмосферу через дымовую трубу. С дымовой трубой и с газовой турбиной котел соединен через компенсаторы.

Величина выбросов окислов азота в системе газотурбинная установка — котел-утилизатор определяется их концентрацией за газотрубинной установкой, в самом котле не предусмотрено мероприятий по снижению выбросов.

Крупные котлы-утилизаторы не имеют всех элементов котлоагрегата. Отходящие вторичные газы попадают сразу на поверхности нагрева (экономайзер, испаритель, пароперегреватель). Воздухоподогреватель и топка в котлах-утилизаторах отсутствуют, так как газы, используемые в котле, образуются в технологическом процессе основного производства. Температура газов, поступающих в энергетический котел-утилизатор, приблизительно составляет 350—700°C.

Газоход котла образован металлической обшивкой. Размещенные в газоходе поверхности нагрева подвешены к потолочному перекрытию каркаса. Барабаны опираются на металлоконструкции каркаса.

Металлическая обшивка крепится в районе поверхностей нагрева к колоннам каркаса.

Диффузор и газоход поверхностей нагрева изнутри покрыты изоляцией, поверх которой установлена металлическая обшивка.

Выходная часть газохода (конфузор, шумоглушитель) покрыта наружной изоляцией и декоративной обшивкой. Входная и выходная части газохода опираются на металлоконструкции.

Поверхности нагрева котла-утилизатора выполнены в виде вертикальных блоков из труб с наружным поперечным просечным и сплошным оребрением. По ходу газов последовательно расположены ПВД, ИВД, ЭВД, ПНД, ИНД, ГПК.

В верхней и нижней частях газохода в районе поверхностей нагрева выполнены «теплые» ящики, отделенные от потока газов съемными металлическими щитами.

В выходной части газохода расположен электрифицированный отсечной клапан для поддержания котла в горячем состоянии при остановке. За отсечным клапаном установлен двухступенчатый шумоглушитель и компенсатор за котлом.

Котлы-утилизаторы часто выполняются однокорпусным вертикального профиля с принудительной циркуляцией среды в испарительных контурах высокого и низкого давления с подвеской поверхностей нагрева к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции.

Котел-утилизатор выполнен газоплотным за счет металлической обшивки. Пароводяной тракт состоит из отдельных контуров высокого и низкого давлений. Контур высокого давления включает экономайзерную, испарительную и пароперегревательную поверхность. Контур низкого давления - испарительную и пароперегревательную.

Для снижения температуры уходящих газов на котле установлен работающий автономно газовый подогреватель конденсата (ГПК).

Поверхности нагрева котла-утилизатора изготавливаются из труб с наружным спиральным оребрением и поставляются модулями, габариты которых ограничены габаритами железнодорожного пути.

Рабочий диапазон регулирования нагрузки котла-утилизатора составляет 100%...50% от 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 котел-утилизатор от ГТУ, и паровой турбиной.

Котел-утилизатор оснащается системами контроля технологических параметров, защит и блокировок и автоматического регулирования, необходимых для оперативного управления, безопасной эксплуатации, экономической работы и анализа его надежности и экономичности.

Строительство котла-утилизатора ПГУ



www.gigavat.com

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.

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

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

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

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.

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.

Принцип действия газотрубных и водотрубных котлов

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.

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.

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

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

Утилизатор водотрубного исполнения

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.

Практически все котлы имеют одну типовую схему.

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *