Котел-утилизатор характеристики, принцип работы

Функциональное описание

Теплота потока уходящих газов турбины используется в различных отсеках котла для генерации пара, чтобы питать паровую турбину. Уходящие газы направляются в корпус котла и проходят поверхности нагрева прежде, чем их выбрасывают в атмосферу.

Входящий тепловой поток предназначен только для утилизации. В котле не будет использоваться никакого топлива с целью повышения температуры газов на входе.

Котел-утилизатор будет проектироваться для газовой турбины, работающей на природном газе, поэтому возможно выгодное использование газового потока, которое ведет к минимальным температурам дымовых газов на выходе из котла (для точных значений см. диаграмму тепловых балансов).

Давление пара на выходе КВД предполагается неизменным. Температура пара на выходе КВД будет поддерживаться максимальной, но может изменяться без дополнительного регулирования при изменении режима работы газовой турбины. Межсекционное регулирование температуры пара КВД производится с помощью сбросной воды питательных насосов котла-утилизатора.

Предохранительная арматура и вытяжные трубы, обеспечивающие сбросы в атмосферу для безопасности персонала, будут обеспечивать защиту каждого контура давлений, барабанов и системы деаэрации от повышения давления.

Бак продувки предназначен для приема высокопотенциального пара непрерывной продувки барабанов котла. Продувочный пар будет идти в резервуар питательной воды и используется для подогрева и деаэрации. Конденсат от продувочного бака поступает в резервуар-приемник.

Система байпасов КВД и КНД, предназначенная для обоих контуров, позволяет пустить или остановить их быстро и независимо друг от друга.

Котел утилизатор будет снабжен системой вентиляции и дренажа. будет полностью дренируемый. Дренажный трубопровод сливает дренаж в резервуар-приемник, где происходит сепарация продувочного пара от воды при атмосферном давлении.  Предварительные системы вентиляции и дренажа будут спроектированы для испытания всей гидравлической системы.

Что входит в состав котельной?

В газовой котельной располагается все оборудование: основное (котел, бойлер) и вспомогательное. В последнюю категорию входят:

• распределительные коллекторы, которые регулируют параметры носителя в многоконтурных обогревательных системах;
• группа безопасности с расширительным баком и обязательными элементами — предохранительными клапанами;
• дымоход, качественная, эффективная принудительная вентиляционная система;
• прибор, обеспечивающий движение теплоносителя, — циркуляционный насос.

Самые простые модели газовых котлов имеют в составе:

• горелку, предназначенную для сжигания топлива;
• теплообменник, передающий тепло циркулирующей жидкости;
• блок управления, который контролирует процесс сжигания топлива.

В более сложном газовом оборудовании используют дополнительные элементы:

• вентиляторы, насосы;
• предохранительные клапаны;
• баки, предназначенные для жидкости;
• электронные комплексы — платы управления.

Обязательные компоненты газовой котельной, находящейся в подвале, в цокольном этаже или пристройке, — системы контроля загазованности, датчики. Они же требуются любому оборудованию, мощность которого превышает 60 кВт.

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

Существует ограничение на количество приборов в одной газовой котельной: их может быть не более четырех, но суммарная мощность не должна выходить за пределы 200 кВт. Это требование обязательное, поэтому перед покупкой узнают производительность каждой выбранной модели.

Главный нагревательный агрегат может быть как настенным, так и напольным. Первые приборы отличаются невысокой мощностью, поэтому они не требуют обустройства отдельного помещения. Вторые конструкции, наоборот, чаще монтируют в котельных. Оборудование может быть:

• одноконтурным, предназначенным только для отопительной системы;
• двухконтурным, выполняющим две функции: подготовку воды для ГВС и отопления.

Камеры сгорания котлов делятся на открытые и закрытые, или турбированные (обычно в настенных устройствах). В первых моделях забор воздуха происходит за счет естественной тяги. В комплект газовых котлов с закрытой камерой сгорания входит коаксиальный дымоход с вентилятором-дымососом. Этот элемент решает сразу две задачи — удаляет продукты горения и нагнетает свежий воздух с улицы.

Если площадь котельной позволяет, то в ней устанавливают другие габаритные бытовые приборы, бойлеры, тепловые аккумуляторы, системы фильтрации. Обязательным элементом является электрический щит. Независимо от мощности оборудования, потолки, полы и стены помещения требуют отделки негорючими материалами.

Виды котлов-утилизаторов

• Котлы-утилизаторы выхлопных газов общего назначения.
• Котлы, вырабатывающие пар, который приводит в действие механизмы для выработки электрической энергии или простого механического движения.
• Для утилизации побочных веществ при сгорании дизельного топлива.
• Котлы, которые комбинируются с нагревательными печами и мартенами, тепловая энергия и попутные газы преобразуются в котлах в дополнительную энергию или полезную работу.
• Устройства, которые охлаждают попутные газы, используя их в работе методом конденсирования и сжигания. Используются в металлургической промышленности.
• Для конденсации и сжигания газов при использовании в цветной металлургии.
• Для переработки теплового газа, полученного при работе электрических печей.
• Комбинированные котлы, которые используются для утилизации или преобразования тепловой энергии, которая получается в процессе перфорации стали и чугуна в литейной промышленности.
• Утилизаторы, используемые для дожига газа, который образуется на первоначальных этапах переработки нефти.
• Утилизирующие котлы для газа, который образуется в процессе сварочных и огневых работ.
• Для печей после производства губчатого металла.
• Котлы, которые сжигают осадки и примеси, полученные в ходе фильтрации жидких веществ.
• Утилизация отжигом сажи и нагара в котлах.
• Утилизация в котлах отходов обогащения кокса и черного угля.
• Утилизация от производства стекла и работы стекольной промышленности.

Как пользоваться водогрейным котлом читать .

Виды промышленных котлов на газе

По расположению теплообменника промышленный котел на газе может быть двух типов. Первая группа – это водотрубные котлы, в которых теплоноситель движется по трубам теплообменника, размещенным вокруг газовой горелки. Ко второй группе относятся так называемые жаротрубные или газотрубные котлы. В этом случае трубы, по которым проходят горячие дымовые газы, располагаются внутри водяной рубашки.

По типу теплоносителя промышленный котел на газе может быть паровым и водогрейным. Паровые котлы устанавливаются на предприятиях, имеющих потребность в горячем паре для обслуживания технологических процессов: в пищевой и легкой промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и производстве стройматериалов, в мазутно-топливном хозяйстве.

Купить котлы подобного назначения можно непосредственно у производителя, котельный завод “Энергия М” предлагает линейку жаротрубных паровых котлов различной мощности серии КП. Существенным преимуществом газовых котлов является то, что при необходимости паровой котел можно перевести в водогрейный режим путем изменения схемы подключения.

Водогрейные котлы используются для отопления и горячего водоснабжения зданий. В России широко распространены и за много лет эксплуатации доказали свою надежность стальные водотрубные котлы серии КВ. Для работы на газе котельный завод “Энергия М” предлагает купить котлы серии КВа теплопроизводительностью от 400 КВт до 4,0 МВт.

Модельный ряд данных котлов 400 КВт, 500 КВт, 600 КВт, 700 КВт, 800 КВт, 1 МВт,1.1 МВт, 1.2 МВт, 1.3 МВт, 1.4 МВт, 1.

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.

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

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 установкахВ 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.

Самые популярные статьи блога за неделю

• Как самостоятельно рассчитать мощность котла отопления?
• Обзор и тонкости выбора водонагревателей
• Как правильно сделать водонагреватель своими руками?
• Как правильно установить печь в баню
• Утепление потолка в деревянном доме минватой
• Конструкция водонагревателя: как устроен бойлер?
• Как в деревянном доме установить печь

Котел-утилизатор

котел-утилизатор над ГТУ вид 1

Котел-утилизатор предназначен для выработки пара за счет утилизации уходящих газов ГТУ.

В общем газоходе котла последовательно по ходу газов должны быть расположены  пароперегреватель, испаритель, экономайзер и сетевой подогреватель (ГПСВ). Котел с естественной циркуляцией, газоплотный, предназначен для работы под давлением.

Котел должен быть запроектирован для работы со следующими номинальными параметрами:

Газоводяной подогреватель сетевой воды:

— температура воды на входе                                          70 °С;

— температура воды на выходе                                       150 °С;

— давление воды на входе                                             1,6 МПа;

— теплопроизводительность                                          7,5 Гкал/ч (уточняет производитель КУ).

Основные расчетные характеристики котла-утилизатора должны определяться для стандартных условий работы газотурбинной установки:

— температура наружного воздуха – плюс 15 °С;

— давление воздуха на входе в ГТУ — 0,1013 МПа;

— влажность воздуха на входе в ГТУ – 60 %.

Режим работы котла утилизационный, без дополнительного сжигания природного газа в окислительной среде горячих газов после газотурбинного двигателя.

Паропроизводительность котла-утилизатора зависит от мощности работы ГТУ, при этом давление пара поддерживается постоянным.

Модификации по типу топлива

Твердотопливный водогрейный котел работает на дровах, угле, пеллетах, щепе

По способу нагрева теплоносителя различают два типа котлов:

• Водотрубные. В них нагрев жидкости происходит в теплообменнике под воздействием жара сгорающего топлива. Дым выводится на улицу по утепленному дымоходу.
• Газотрубные. Здесь используется энергия газов, образующихся при сгорании. Они проходят по трубе, поверх которой установлена еще одна внешняя труба с жидкостью.

Приборы могут быть универсальными или работать только на одном топливе. Классификация водогрейных котлов:

• Твердотопливные. Агрегаты могут заправляться углем, дровами, брикетами, пластиком и резиной. Имеют простое и надежное устройство, но сильно загрязняют окружающую среду.
• Газотопливные. Являются лучшим вариантом с точки зрения экологической чистоты и экономичности. Отличаются высокой надежностью и безопасностью. Водогрейный котел газовый — это отличный выбор, если есть возможность подключиться к промышленной магистрали.
• Жидкотопливные. Работают на дизельном топливе, но могут сжигать и другие жидкие углеводороды. По принципу действия схожи с газовыми аналогами, но выделяют токсичный дым.
• Электрические. Являются самыми чистыми в плане экологии, так как полностью отсутствуют побочные продукты. Минус в том, что энергия дорогая и расходы на отопление могут оказаться чрезмерно высокими.

Выбор котла осуществляется на основе анализа рынка и стоимости топлива. Приоритет следует отдавать экономичным вариантам и универсальным конструкциям.

Назначение и область применения

Котел-утилизатор (КУ) – паровой или водогрейный котел, не имеющий собственного топочного устройства для сжигания топлива и использующий теплоту отходящих газов технологических промышленных агрегатов различного назначения. Теплота, генерируемая котлом-утилизатором в виде водяного пара, нагретой воды или нагретого воздушного потока, используется в других технологических процессах либо в когенерационных установках для производства электроэнергии.

Исключение составляют случаи работы котлов-утилизаторов на отходящих газах, содержащих, кроме физической, так же  химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь. Такое оборудование активно применяется на предприятиях по переработке нефти, где в ходе производственных процессов образуется угарный газ.

Области применения котлов-утилизаторов классифицируются по следующим признакам: 

• отраслям промышленности, в которых используются вторичные энергоресурсы: котлы для ТЭС, черной и цветной металлургии, химической промышленности; сернокислотного и азотного производств, целлюлозно­бумажной, строительной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности;
• технологическим агрегатам, за которыми или в которых устанавливаются теплоиспользующие котлы: за газовыми турбинами, мартеновскими печами, конвертерами, обжиговыми с кипящим слоем, фьюминговыми, нагревательными, шлаковозгоночными, прокалочными, шахтными, отражательными печами, за печами кислородно­взвешенной плавки, сухого тушения кокса и др.;

Паровые котлы-утилизаторы на ТЭС предназначены для повышения КПД цикла газотурбинной энергоустановки путем утилизации выхлопных газов с получением перегретого пара и с возможностью дальнейшего его использования. Полученный перегретый пар используется для выработки электроэнергии, для технологических нужд, а также для улучшения экологических параметров энергоустановки за счет снижения температуры выхлопных газов и уровня шума.

Водогрейные котлы-утилизаторы находят применение в разных отраслях промышленности, в частности, они устанавливаются на металлургических производствах, в нефтехимии и так далее. Данное котельное оборудование может входить в состав когенерационных установок, использование которых наиболее эффективно с точки зрения окупаемости на предприятиях с большими потребностями в горячей воде и паре.

Область применения

Котлы-охладители конверторных газов используются для сталеплавильного производства для обработки горячих углеродных газов. Они образуются за счет продувания кислородом конвекторов.

Такой вид котлов позволяют сократить конверторный унос и вред для атмосферного воздуха. Они представляют собой радиационно-конвективные агрегаты, в которых реализована многократная принудительная циркуляция и предусмотрена 2-ступенчатая схема испарения.

В некоторых модификациях предусмотрено дожигание оксида углерода, в некоторых — нет.

В последнее время начали применяться модернизированные котлы-утилизаторы, которые применяют для парогазовых установок на тепловых электростанциях.

Что такое вакуумные деаэраторы, вы можете узнать

В них используются вторичные газы, которые выделяются в процессе работы газовой турбины. Получаемый пар (среднего и высокого давления) затем используется заново в турбине, за счет чего значительно экономится топливо.

Котлы для утилизации тепла уходящих газов от газовых турбин или же поршневых двигателей нашли свое применение в когенерационных установках. В результате работы получают пар, который идет на технологические нужды или отопление/обеспечение горячей водой.

Преимущества оборудования, области применения

Рассмотрим основные преимущества и недостатки котлов-утилизаторов

Установки получили активное распространение в химической промышленности, нефтеперерабатывающей, в сталелитейной индустрии, в тяжелом машиностроении и в цехах изготовления красок и масел.

Котлы такого типа могут использовать газ от сгорания топлива – это создает прекрасные предпосылки для организации цикличного и безотходного производства с рециркуляцией энергии.

Котлы-утилизаторы конструктивно делятся на котлы с естественной и принудительной циркуляцией, с барабаном или без него. Кроме того, квалифицированные проектировщики и технологи занимаются разработкой котлов любого типа с учетом конкретных требований заказчика, а также необходимого котельного оборудования.

В промышленности в зависимости от производственного цикла применяются котлы с различными схемами подачи и циркуляцией, с разными мощностными характеристиками, объемом нагревательного бака, с различным количеством регистров для парообразования.

О том какой может быть расход у дизельного котла, читайте

Принцип работы

Принцип работы котла утилизатора заключается в сборе газообразных отработанных отходов и получении из них максимального количества тепловой энергии. Агрегат не имеет собственной топки и в нем не происходит непосредственной процедуры горения. Его используют в промышленных нуждах, где количество газообразных отходов достаточно велико, что позволяет эффективно применять подобные устройства.

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

Схему и устройство такой техники можно посмотреть в интернете

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

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

Спрогнозировать, какой будет экономический эффект от этой затеи сложно, потому что задействуется очень много факторов, просчитать которые до начала тестовых испытаний очень сложно. Но хуже, чем есть точно не будет, это можно гарантировать с полной уверенностью.

ПГУ с котлом утилизатором работает по несколько иной схеме. Здесь в камере для сбора имеется специальная электродная установка, которая мгновенно дожигает все продукты горения. В результате процесса выделяется колоссальное количество энергии. Но такой способ применим только для промышленных масштабов, так как рабочая температура в котлах может доходить до 1300 градусов по Цельсию и нужно использовать только жаростойкие материалы, которые непросто достать в бытовых условиях, а работать с ними еще сложнее. Не стоит рисковать безопасностью ради небольшой экономии.

Монтаж водогрейного котла утилизатора осуществляется между дымоходом и основным отопителем. При этом предпочтительнее вариант, когда система вывода отработанных газов будет снабжена турбиной. Тогда дым будет быстрее попадать на вторичную переработку, соответственно транспортные потери энергии будут стремиться к минимуму.

Проектирования дымохода

Важно запомнить, что неправильное проектирование (расчеты параметров) и эксплуатация, несоблюдение норм при присоединении дымохода к котлу этого класса приводит к возникновению опасной ситуации.

При проектировании отопительной газовой установки особое внимание нужно уделить дымоходу и газоходу. Установка дымохода должна проходить по всем нормам СНиП. То есть следует сделать правильный расчет всех характеристик и норм, которые будут отвечать параметрам котла. Так как от этого проектирования зависит эксплуатация установки, и качество выбросов продуктов сгорания.

Такие расчеты и монтаж должны осуществлять специалисты с лицензией, согласно всем нормам предварительного проектирования, параметров газоходов, количества выбросов и т.д.

Газоходы – это трубопровод, который является частью дымохода. По газоходу перемещаются продукты горения для выброса в дымовую трубу.

В зависимости от функциональности и расположения проектирование газоходов может быть:

• Вертикальный газоход;
• Горизонтальный газоход;
• Подъемный газоход;
• Опускной газоход;
• Поворотный газоход.

Рис. 5 Газоходы
Изготовляется (проектируется) конструкция газохода из стали 3-8 мм толщиной (расчет зависит от мощности котлов). При очень высокой температуре выбросов следует защитить трубы футеровочным покрытием или др. Это нужно, для того чтобы уберечь трубы от агрессивной среды выбросов и опасности при эксплуатации. Газоходы в установках с лицензией должны прокладываться над землей.

Требования к режимам использования

Котел-утилизатор должен обеспечить работу при изменении расхода и температуры газов, поступающих в котел, обусловленных изменением температуры наружного воздуха от плюс 35 до минус 40 °С.

Для определения показателей котла-утилизатора при различных температурах наружного воздуха и нагрузках газовой турбины в состав технической документации должны войти необходимые расчетные таблицы и графики поправок.

Котел-утилизатор должен обеспечить автоматическое поддержание номинальных параметров пара во всем рабочем диапазоне нагрузок ГТУ (50–100 % номинальной мощности).

При этом отклонения параметров пара за котлом не должны превышать допустимых значений, t=420-445 °С, Р=3,4-3,9 МПа.

Котел-утилизатор должен быть приспособлен к пускам из любого температурного состояния с учетом режимов пуска и нагружения ГТУ.

Паровой котел-утилизатор (КУ) – одноконтурный, вертикальный (по ходу газов), барабанного типа, с естественной циркуляцией, газоплотный, предназначен для работы под давлением.

Для повышения эффективности утилизации тепла дымовых газов и снижения температуры уходящих газов за котлом, КУ оснащается  газо-водяным подогревателем (ГВП).

В общем газоходе котла последовательно по ходу газов расположены пароперегреватель, испаритель, экономайзер и ГВП.

Предусмотрена возможность работы котла-утилизатора с отключенным по воде ГВП.

котел-утилизатор над ГТУ вид 2

Работа газовой турбины через отключенный котел-утилизатор не допускается.

Котел имеет собственный каркас, который является несущей конструкцией, воспринимающей нагрузки от поверхностей нагрева, трубопроводов, барабана, обшивки котла и дымовой трубы.

На обшивке котла установлены лазы для доступа к поверхностям нагрева.

Для обслуживания оборудования котла-утилизатора предусмотрены лестницы и площадки обслуживания.

Конструкция котла обеспечивает также условия для проведения механизированного ремонта его узлов в соответствии с типовыми требованиями.

Котел имеет компенсирующие устройства на входе выхлопных газов от ГТУ.

Поверхности нагрева полностью дренируемы.

Котел-утилизатор оборудован и поставляется со всей необходимой запорной, регулирующей, предохранительной арматурой и системами автоматического управления.

Котел-утилизатор оборудован системами , дренажа, отбора проб пара и воды.

Удаление дымовых газов от котла-утилизатора в атмосферу осуществляется через индивидуальную металлическую дымовую трубу.

Эквивалентный уровень звука от котла-утилизатора и газохода на расстоянии 1м от обшивки и 1,5 м от пола не превышает 80 дБА. Для обеспечения шумовых характеристик на выходе из газовой турбины установлен шумоглушитель.

Температура наружных поверхностей котла оборудована изоляцией и не должна превышать 45 оС.

Устройство и принцип действия

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 нескольких независимых контуров с разными показателями парового давления.

Конструкция трехконтурного котла утилизатора включает в себя:

барабан с сепарационными устройствами высокого давления, барабан с сепарационными устройствами среднего давления, барабан с сепарационными устройствами низкого давления, пароперегреватели высокого среднего и низкого давлений, пароперегреватель вторичный, испарители высокого среднего и низкого давлений, экономайзеры высокого и среднего давлений, газовый подогреватель конденсата, каркас, площадки обслуживания, изоляция и обшивка.

Все поверхности нагрева выполнены из труб со спиральным оребрением, дренируемы. Котел снабжен необходимой арматурой, гарнитурой и КИП.

Рис.1. Котел-утилизатор КГТ-258/310/35-15.0/3.14/0.44-540/535/263

Унифицированные энерготехнологические котлы-утилизаторы типа ПКК, предназначенные для сжигания отходящих газов сажевого производства и получения пара, устанавливают за высокотемпературными нагревательными печами.

Котлы типа ПКК — однобарабанные, конвективные, с естественной циркуляцией, выполнены в П-образной компоновке.

Отбросные газы вместе с высококалорийным топливом сжигаются в неэкранированном предтопке. Из предтопка продукты сгорания поступают в подъемный газоход, где расположены секции конвективного пучка — ширмы, образованные из труб, которые объединены индивидуальными входными и выходными коллекторами.

В пространстве, образованном изгибом секций ширм конвективного пучка, находится пароперегреватель, состоящий в зависимости от производительности котла из одного (котел ПКК-30) или нескольких пакетов (четыре для котла ПКК-100).

В опускном газоходе по ходу газов расположены вертикальный трубчатый воздухоподогреватель и водяной стальной экономайзер. Экономайзер состоит из трех пакетов. Поверхности нагрева, расположенные в подъемном газоходе, очищаются с помощью обдувочных приборов типа ОТ, а поверхности, расположенные в опускном газоходе, — дробеструйной установкой. обмуровка предтопка и котлов выполнена в виде трехслойной кирпичной кладки. Котлы типа ПКК, поставляемые транспортабельными блоками, выпускают трех типов: производительностью 30, 75 и 100 т/ч пара.

Рис. 1. Котел-утилизатор типа ПКК: 1 — предтопок, 2, 10 —газоходы, 3 — пароперегреватель, 4 — ширмы, 5 — коллектор, 6 — пароотводящие трубы, 7 — каркас, 8 — барабан, 9 — дробеструйная установка, 11 — воздухоподогреватель, 12 — экономайзер

Устройство и принцип работы

Агрегаты малой мощности, как правило, обеспечивают отопление небольших производственных зданий и цехов. Они снабжаются горелочными устройствами стержневого типа, представляющие собой несколько параллельных стержней с множеством отверстий для выхода топливовоздушной смеси.

Смешивание топлива с воздухом частично происходит внутри стержней, другая часть воздуха подается прямо в топку. Пламя распространяется по всей площади равномерно, раскаленные газы от него поднимаются и нагревают водотрубный теплообменник, выполненный из чугуна или стали.

Стержневыми горелками оборудуются агрегаты мощностью до 100 кВт, в более мощных установках используются газогорелочные устройства факельного типа. Их отличие в том, что вся конструкция вместе с вентилятором вынесена наружу, на фронтальную панель котла. Внутри находится только сопло, из которого на все пространство камеры сгорания распространяется факел пламени.

Пламя горелки прогревает водяную рубашку агрегата напрямую, а отходящие продукты сжигания попадают в газоходы жаротрубного теплообменника. Сама камера сгорания изготавливается круглого сечения с гофрированными стенками, придающими топке дополнительную прочность.

Перед тем как выйти в канал дымохода, разогретые газы могут 2 или 3 раза совершить путь по газоходам в противоположных направлениях, активно передавая тепло водяной рубашке. Соответственно, котел для отопления подобной конструкции считается двухходовым или трехходовым и способен разогревать воду до температуры 115 ºС или производить пар, поэтому является высокотемпературным.

Жаротрубные и водотрубные теплообменники имеют свои достоинства и недостатки, при этом одинаково успешно применяются в промышленном теплосиловом оборудовании. На вопрос, – какой тип теплообменника лучше, нет однозначного ответа, все зависит от каждого отдельно взятого случая.

Например, промышленный газовый котел Ferroli, мощность которого достигает 8 МВт при давлении теплоносителя до 10 Бар, традиционно изготавливается жаротрубной конструкции с тремя ходами газов. Изделия этого производителя превосходно зарекомендовали себя эффективной и надежной работой на различных предприятиях по всему миру.

В целях повышения КПД теплосиловых установок для отбора тепловой энергии отходящих газов в котельных промышленных предприятий применяются дополнительные устройства – экономайзеры. Как правило, они поставляются производителем комплектно с теплосиловым оборудованием.

Например, экономайзеры промышленных газовых котлов Viessmann Vitomax 200HS Тип М237 встроены в конструкцию самого агрегата. По сути, это еще одно жаротрубное устройство, находящееся в самом конце тракта и значительно понижающие температуру дымовых газов.

Устройство и работа котла-утилизатора

нормы качества конденсата в котел

Котел-утилизатор горизонтального профиля, барабанный, 3-х давлений (высокое, среднее и низкое давление) с естественной циркуляцией в испарительных контурах, с промперегревом. На выходе из котла установлен газовый подогреватель конденсата.

Котел-утилизатор подвешивается к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции. Элементы металлоконструкций каркаса КУ соединяются между собой на монтаже при помощи высокопрочных болтовых соединений.

нормы качества питательной воды

Поверхности нагрева котла скомпонованы в виде последовательно расположенных по ходу газов пяти модулей, каждый из которых состоит по ширине из пяти блоков. Блоки, в свою очередь, состоят из отдельных секций теплообменных труб.

Выброс в атмосферу отработавших выхлопных газов ГТУ осуществляется в индивидуальную отдельно стоящую за каждым из котлов дымовую трубу.

Деаэрация конденсата для котла-утилизатора производится в автономном , одном на два котла.

КУ допускает работу при изменении расхода и температуры газов, поступающих от ГТУ, обусловленных изменением температуры наружного воздуха от плюс 34° до минус 51°С.

Рабочий диапазон изменения нагрузки КУ, в том числе насосного оборудования, в соответствии с заданным рабочим диапазоном изменения нагрузки ГТУ. Изменение нагрузки достигается изменением расхода топлива и воздуха в ГТУ. При этом изменяется расход и температура газов на входе в КУ.

КУ работает на скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих от ГТУ, и характеристиками паровой турбины. Предусмотрено регулирование температуры пара высокого давления впрыском питательной воды в пароохладителе.

Котел представляет собой горизонтально расположенный газоход, в котором размещены секции поверхностей нагрева. Утилизационные газы из ГТУ проходят через входной газоход в КУ и омывают последовательно все поверхности нагрева и через выходной газоход попадают в дымовую трубу.

Конструкция КУ предусматривает возможность поддержания котла в горячем резерве установкой отсечного клапана на выходе из КУ на входе в дымовую трубу.

Утилизатор водотрубного исполнения

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.

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.

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.

Характеристики котлов утилизаторов

Работа котлов утилизаторов основана на следующих особенностях: они производят и аккумулируют энергию в виде сильно нагретой воды, потоков пара или конвекции воздуха.

Эта энергия может свободно использоваться для получения других видов энергии или механической работы.

Котел утилизатор устройство которого открывает широкие перспективы для использования энергии тепла от сгорания топлива – это значительно увеличивает коэффициент полезного действия самого топлива и установки, уменьшает температуру нагрева агрегата, позволяет улавливать вредные газы и выхлопы.

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

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

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.