Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

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.

Обратите внимание

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.

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.

Важно

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.

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.

Источник: http://klivent.biz/otopleniye/rabotayushhie-na-otxodax.html

Котёл утилизатор — что это такое. Жми!

Новшества в производстве котлов дают возможность экономить на топливных ресурсах. Одна из последних разработок — котел утилизатор.

Широкое применение эти агрегаты нашли в промышленности. Котлы вызвали особый интерес среди населения, так как растет цена на энергоносители. Топливные утилизаторы получили название пиролизные по принципу своей работы.

Принцип работы

Схема работы типичного утилизационного котла. (Для увеличения нажмите)

Работа котла происходит следующим образом.

С помощью нагнетательного вентилятора в камеру для топлива поступает первичный воздух. Топливо начинает гореть с нижнего слоя.

Пиролизные газы (газы, которые образуются при сжигании чего-либо в условиях недостатка кислорода) поступают во вторую камеру горелку (озонатор) для сгорания при температурном режиме до 1000°C в озоновой среде.

С помощью озонатора создается высокая окислительная среда СО (угарного газа), что позволяет полностью/частично сгореть газам, выделяя при этом дополнительное тепло.

Одновременно снижается образование копоти, гари. Высокая температура разрушает диоксин, креозот, разлагает сложные органические соединения. Такой подход к технологическому решению позволяет утилизировать, используя в качестве топливных ресурсов, отходы бытовой и промышленной структуры.

Такой простой, на первый взгляд, принцип работы котла утилизатора позволяет давать высокий КПД (коэффициент полезного действия), равный 86-94%. (Для сравнения: при сгорании органического топлива обычным путем КПД составляет 40%.)

Полезно знать: многие отходные газы содержат физические и химические ядовитые вещества, а при их полном или частичном сгорании ущерб окружающей среде сводится к минимуму.

Конструкция котла утилизатора состоит из:

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

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

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

Топливом для таких котлов могут быть не только дрова, уголь, торф.

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

Подходят следующие виды топлива:

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

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

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

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

Блок управления

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

Читайте также:  Печь с плитой своими руками — создание фундамента, порядовка

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

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

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

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

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

Источник: https://teplo.guru/kotly/tverdotoplivnye/utilizatoryi.html

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.

Совет

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.

Обратите внимание

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.

Источник: https://www.syl.ru/article/372195/kotel-utilizator-harakteristiki-printsip-rabotyi

Как расчитать эффективность котла утилизатора?

В условиях стабильного роста стоимости энергоресурсов и общего сокращения их мировых запасов все более актуальным становится вопрос экономии горючего.

Для этого уже активно используются переработанные отходы различных отраслей промышленности, а ученые постоянно ищут альтернативные источники получения энергии. Котел утилизатор работает на экономию по совершенно иной схеме.

Он позволяет получать тепловую энергию из продуктов горения, которые в обычных условиях выбрасываются в атмосферу.

Принцип работы

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

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

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

Спрогнозировать, какой будет экономический эффект от этой затеи сложно, потому что задействуется очень много факторов, просчитать которые до начала тестовых испытаний очень сложно.

Но хуже, чем есть точно не будет, это можно гарантировать с полной уверенностью. Главное только все правильно сделать, чтобы дым действительно собирался в специальном отсеке, а потом спокойно выводился наружу, когда остынет.

Любой негерметичный стык приведет к попаданию продуктов горения в комнату.

ПГУ с котлом утилизатором работает по несколько иной схеме. Здесь в камере для сбора имеется специальная электродная установка, которая мгновенно дожигает все продукты горения. В результате процесса выделяется колоссальное количество энергии.

Важно

Но такой способ применим только для промышленных масштабов, так как рабочая температура в котлах может доходить до 1300 градусов по Цельсию и нужно использовать только жаростойкие материалы, которые непросто достать в бытовых условиях, а работать с ними еще сложнее.

Не стоит рисковать безопасностью ради небольшой экономии.

Монтаж водогрейного котла утилизатора осуществляется между дымоходом и основным отопителем. При этом предпочтительнее вариант, когда система вывода отработанных газов будет снабжена турбиной.

Тогда дым будет быстрее попадать на вторичную переработку, соответственно транспортные потери энергии будут стремиться к минимуму.

По статистике именно во время движения теряется наибольшее количество полезных свойств, поэтому ускорение процесса доставки пойдет только на пользу.

Виды оборудования

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

Целесообразность каждого вида техники определяется эффективностью и полезностью от ее использования. КПД котла утилизатора находится на уровне 50%, что является недопустимо мало для системы отопления. С другой стороны нужно учитывать, что для получения тепловой энергии не затрачивается вообще никаких ресурсов.

Вся полезность поступает от отходов, которые без утилизатора попросту были бы выброшены в атмосферу.

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

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

Источник: https://promplace.ru/kotly-otopleniya/kotel-utilizator-1911.htm

Котлы – утилизаторы

95048

Котлы – утилизаторы

Реферат

Энергетика

Оборудование для утилизации вторичных энергоресурсов можно смело отнести к котельному оборудованию теплообеспечения. На сегодняшний день основными заказчиками оборудования для утилизации вторичных энергоресурсов являются фирмы, которые имеют возможность вкладывать деньги в реконструкцию или модернизацию существующего предприятия.

Русский

2015-09-19

106.5 KB

69 чел.

1 Устройство котлов – утилизаторов

Оборудование для утилизации вторичных энергоресурсов можно смело отнести к котельному оборудованию теплообеспечения. На сегодняшний день основными заказчиками оборудования для утилизации вторичных энергоресурсов являются фирмы, которые имеют возможность вкладывать деньги в реконструкцию или модернизацию существующего предприятия.

Котёл-утилизатор (КУ) – котел, не имеющий собственной топки и использующий тепло отходящих газов какой-либо промышленной или энергетической установки для получения дополнительного тепла в виде пара и (или) горячей воды.

Температура газов, поступающих в котел – утилизатор, колеблется от 350—400°С  (при его установке за двигателями внутреннего сгорания), до 900—1500оС (за отражательными, рафинировочными и цементными печами).

Крупные КУ имеют все элементы котлоагрегата (систему газоходов со встроенными поверхностями нагрева, опорные конструкции, изоляцию, арматуру и КИП) за исключением топочных и др.

устройств, связанных со сжиганием топлива.

Теплопроизводительность котлов-утилизаторов зависит от количества и параметров утилизируемых газов.

КУ устанавливается на открытой площадке и эксплуатируется при температуре наружного воздуха от минус 60° С до плюс 45° С.

Для малых производительностей и низких давлений применяются котлы – утилизаторы газотрубные с многократной принудительной циркуляцией (рисунок 1)    реже – прямоточные сепараторные и барабанные с естественной циркуляцией.

Водогрейные КУ обычно называются утилизационными экономайзерами, или подогревателями.

В некоторых случаях КУ настолько сращиваются с элементами технологического оборудования, что не могут быть выделены как самостоятельные агрегаты (устройства для испарительного охлаждения мартеновских печей, химических установок и т. д.).

Совет

Поверхности нагрева  котлов – утилизаторов со временем  загрязняются  золовыми отложениями, содержащимися в дымовых газах, из–за чего снижается эффективность их работы. Существуют системы очистки поверхностей нагрева: импульсная, вибро- и дробеочистки.

 В настоящее время наиболее эффективной считается импульсная очистка, принцип работы которой основан на воздействии ударной волны, образующейся в результате воспламенения газовой смеси в импульсной камере, на отложения на загрязненных поверхностях нагрева.

Импульсные камеры расположены по всему котлу в местах, где образуется скопление пыли.

Котлы – утилизаторы  выпускаются различных типов и марок.

1 – барабан, 2 – испарительная часть, 3 – пароперегреватель, 4 – водяной  экономайзер.

Рисунок 1

2 Области применения котлов – утилизаторов

Котлы – утилизаторы широко применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

По назначению КУ бывают

  •  Котлы-утилизаторы (общего назначения) для утилизации тепла уходящих газов
  •  Котлы для выработки пара за счет утилизации тепла за газовыми турбинами
  •  Котлы-утилизаторы за дизелями и мотор-генераторами
  •  Котлы для утилизации тепла дымовых газов за мартеновскими и нагревательными печами
  •  Котлы-утилизаторы для охлаждения газов за конверторами для черной металлургии
  •  Котлы для охлаждения газов за конверторами для цветной металлургии
  •  Котлы для охлаждения газов за электропечами
  •  Котлы-утилизаторы для охлаждения газов за агрегатами аргонно-кислородного рафинирования стали
  •  Котлы для охлаждения газов за печами первичной переработки нефти
  •  Котлы-утилизаторы за печами Ванюкова и кислородно-факельной плавки
  •  Котлы-утилизаторы для охлаждения газов за печами для производства губчатого железа
  •  Котлы для сжигания органической части осадка сточных вод
  •  Котлы-утилизаторы для сажевого производства
  •  Котлы для утилизации тепла за стекловаренными печами

3  Примеры  использования  котлов – утилизаторов в различных схемах

а) Использование КУ в схеме комбинированной парогазотурбинной установки.

В парогазовых системах (системах комбинированного цикла) одновременно используются как газовые, так и паровые турбины.

В этих системах горячие газы, отработавшие в газовой турбине, затем используются в качестве источника тепла для парогенератора, который, в свою очередь, питает паровую турбину.

Комбинированные парогазотурбинные установки (КПГУ) предназначены для выработки электрической энергии с наибольшей эффективностью использования топлива.

Тепло выхлопных газов ГТД используется в котле-утилизаторе для производства пара.

Пар из котла-утилизатора подается в отдельно стоящую паровую турбину (ПТ), соединенную с собственным электрогенератором.

        1 – газотурбинный двигатель

2 – электрогенератор

3 – паровая турбина

4 –  котел – утилизатор

5 – конденсатосборник

6 – резервуар питательной воды

7 – насос

       Рисунок 2

Обратите внимание

б) Использование котла – утилизатора  при производстве черновой меди в печи Ванюкова

Одним из перспективных направлений производства черновой меди является плавка концентрата в жидкой ванне, или в печи Ванюкова (ПВ). Этот новый технологический процесс не имеет аналогов в мире. Он обеспечивает оптимизацию условий физико-химического процесса плавления.

Технологические и экономические преимущества ПВ (повышение степени извлечения металлов до 1 – 2 % по сравнению с другими технологиями производства цветных металлов)  достигаются при надежной и устойчивой работе системы охлаждения, основным элементом которой является котел-утилизатор (КУ).

Такой КУ типа РКЦМ-25/45-40 был разработан, изготовлен, смонтирован и введен в эксплуатацию в 1994 г. на Среднеуральском медеплавильном заводе.

Успешная эксплуатация котла-утилизатора в условиях Среднеуральского медеплавильного завода позволяет сделать вывод о перспективности выбранных технологических и компоновочных решений и рассматривать данный охладитель газа в качестве пилотной установки для тиражирования на различных объектах, где возникает необходимость охлаждения и обеспыливания отходящих газов.

При выборе компоновки и разработке котла были учтены недостатки, выявленные в процессе эксплуатации других котлов за подобными печами.

Компоновка котла, при которой радиационный газоход расположен непосредственно над аптейком печи, являясь его продолжением, выбрана с целью обеспечения снижения до минимума заноса конвективных поверхностей нагрева котла пылью, имеющейся в газах, что определяет в первую очередь надежность его эксплуатации, повышает эффективность охлаждения газов.

Высота радиационного газохода определяется температурой газов в месте их поворота в конвективный газоход и геометрическими размерами выходного аптейка печи (с учетом непременного условия вертикальности экранов газохода).

Важно

Практика показывает, что температура газов 600 – 700 °С обеспечивает твердое состояние частиц уноса.

Отложения пыли, образующиеся при повороте газов на поверхностях нагрева, удаляются с меньшими трудозатратами, часть их возвращается в печь.

Оптимальная площадь сечения выходного окна в свою очередь обусловливается скоростью газов на выходе из печи, которая определяет как степень пылевыноса, так и максимальную возможность сепарации уноса обратно в печь. Это позволяет уменьшить запыленность газов на входе в конвективный газоход. Скорость газов на входе в котел составляет примерно 2 м/с.

Для уменьшения высоты радиационного газохода в верхней его части устанавливаются термосифоны – запаянные трубы, нижняя часть которых располагается в зоне греющих газов, а верхняя – в холодильниках (трубах, к которым подводится котловая вода из барабана). Выбор термосифонов определяется условием исключения попадания воды при их повреждении на ванну печи. Соотношение обогреваемой части термосифонов и охлаждаемой в холодильниках выбирается на основе расчетов.

Общая длина блока термосифона определяется также допустимыми габаритными размерами для выема блока из котла и нижней отметкой нагреваемой части термосифона.   

При необходимости увеличения площади поверхности нагрева радиационного газохода без повышения его высоты можно увеличить площадь поверхности термосифонов за счет установки на них ребер.

Этой же цели служит конструкция экранов котла – “огневой” лист с приваренными к нему снаружи трубами.

Такая конструкция обеспечивает также меньшее загрязнение поверхностей нагрева, защищает трубы от абразивного износа, уменьшает возможность низкотемпературной коррозии.

Совет

Для повышения надежности экраны радиационного газохода изготовлены из низколегированной стали 12Х1МФ (предельная температура – 570 °С).

Радиационный газоход выполнен со скругленными углами, что позволяет избежать их заноса пылью и уменьшить концентрацию напряжений в металле, возникающих при тепловом расширении.

Конвективный газоход котла расположен под углом 90° к продольной оси печи, что исключает попадание воды из поверхностей нагрева котла (в случае их повреждения) в зону печи, а также обеспечивает максимальный доступ к ней.

В конвективном газоходе расположены испарительные дренируемые ширмы “флажкового” типа. Конструкция ширмы выполнена таким образом, что в газоходе образуется два хода газов, что повышает их скорость и, как следствие, эффект теплоотдачи. В нижней части газохода расположен охлаждаемый бункер, что позволяет производить уборку пыли из котла пневмотранспортом.

Котел дренируем, газоплотен. Все его соединения выполнены сваркой. Сокращение числа бункеров до одного и наличие газоплотного соединительного узла с системой пневмотранспорта уменьшает объем присосов в котле.

Вес котла передается на каркас через опорные конструкции, представляющие собой “лапы”, изготовленные из стального листа и укрепленные на экранах газоходов. “Лапы” опираются на катковые блоки, установленные на строительных конструкциях.

Катковая опорная конструкция не препятствует тепловому расширению котла во всех горизонтальных направлениях.

Для очистки поверхностей нагрева в котле установлена система импульсной газовой очистки. Для повышения надежности работы котла принята естественная циркуляция котловой воды. При выборе вида циркуляции анализировались и учитывались преимущества и недостатки естественной и принудительной циркуляции.

Ниже приведена техническая характеристика котла:

Паропроизводительность…..25 т/ч

Давление (абсолютное) пара в барабане – сепараторе………. 4,5 МПа

Объем технологических газов… 40000 м3/ч

Температура газов

на входе….. 1150 °С

на выходе …400 °С

       Список литературы:

  1.  «Теплоэнергетика» № 6, 2000г
  2.  «Теплоэнергетика» № 9, 1999г, с.34 – 36
  3.  http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/009/001/225159376.jpg
  4.  http://www.powercity.ru/ru/index.htm?PAGE_CODE=SOL&item_id=154#

5.   http://www.irimex.ru/util.htm

Министерство образования Российской Федерации

Новгородский Государственный Университет

Имени Ярослава Мудрого

Кафедра ПРЭН

Читайте также:  Печь галанка своими руками: порядок кладки

«Котлы – утилизаторы»

Реферат по дисциплине «Энергосбережение»

Выполнила: ст. гр. 1411

Мосейчук Оксана

Проверил: зав.каф.ПРЭН

Муравьев А.Г.

Великий Новгород

Содержание

1   Устройство котлов – утилизаторов ………………………………………………3

2   Области применения котлов – утилизаторов……………………………………..4

3   Примеры использования котлов – утилизаторов в различных схемах………….5

Список литературы……………………………………………………………………..8

Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=95048

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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.

Совет

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.

Обратите внимание

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



Источник: http://www.gigavat.com/pgu_foto4.php

Практическое применение котлов-утилизаторов – Строительный Портал

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.

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 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:

• 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

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».

Статья прочитана 440 раз(a).

Источник: https://skosr.ru/news/praktitcheskoe-primenenie-kotlov-utilizatorov.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector