Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Классификация

По назначению:

• Энергетические паровые котлы — предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.
• Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».
• Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения пара вторичные энергетические ресурсы теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих газов ГТУ.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы могут быть подразделены на две группы:

• газотрубные (жаротрубные, дымогарные) котлы
• водотрубные котлы

Водотрубные котлы по принципу движения воды и пароводяной смеси подразделяются на:

• барабанные (с естественнойruen и принудительной циркуляцией: за один проход по испарительным поверхностям испаряется лишь часть воды, остальная возвращается в барабан и проходит поверхности многократно)
• прямоточные (среда между входом и выходом котла движется последовательно, не возвращаясь)

В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В газотрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а теплоноситель омывает трубы снаружи.

Обозначения

Согласно , стационарные паровые котлы имеют следующую структуру обозначения:

Тип-D-P-T-FOН

• Пр — с принудительной циркуляцией (вода из барабана подаётся в испарительные поверхности специальными насосами);
• Прп — с принудительной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
• Е — с естественной циркуляцией (под действием разности плотностей воды и пара);
• Eп — с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
• П — прямоточные;
• Пп — прямоточные с промежуточным перегревом пара;
• К — с комбинированной циркуляцией (в одних поверхностях естественная, в других принудительная);
• Кп — с комбинированной циркуляцией и промежуточным перегревом пара.

DПаропроизводительность котла, т/ч.PДавление на выходе из котла, МПа (ранее часто указывалось в кгс/см²)TТемпература на выходе из котла, °C (для котлов, генерирующих насыщенный пар, не указывается). Если температура после промперегрева отличается от температуры первичного пара, она указывается через дробь.FВид топлива (если топка не слоевая):

• К — каменный уголь и полуантрацит (тощий уголь);
• А — антрацит, антрацитовый штыб (шлам);
• Б — бурый уголь, лигниты;
• С — сланцы;
• М — мазут;
• Г — природный газ;
• О — отходы, мусор;
• Д — другие виды топлива.

OТип топки (для газомазутных не указывают, кроме «В»):

• Т — камерная топка с твердым шлакоудалением;
• Ж — камерная топка с жидким шлакоудалением;
• Р — слоевая топка (решетка);
• В — вихревая топка;
• Ц — циклонная топка;
• Ф — топка с кипящим (флюидизированным) слоем (стационарным и циркулирующим);
• И — иные виды топок, в том числе двухзонные.

Трубки

Все трубки будут бесшовные круглого сечения, без газовых пузырей, нагара и других механических дефектов. Ребра будут навариваться на трубки по всему периметру. Материал ребер совместим с материалом трубок.

Концы трубок под приварку (включая установленные на заводе-изготовителе короткие трубки в барабанах или коллекторах) будут тщательно обработаны на станке, чтобы обеспечить качественное сварное соединение и предотвратить их повреждение при транспортировке или из-за ржавления. Все трубы будут точно подогнаны под необходимые изгибы без их сплющивания или существенного утонения стенок труб в местах сгибов.

Модули тепловоспринимающих элементов пройдут гидравлические испытания на заводах изготовителях.

Что такое утилизаторы

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

Технические характеристики

Использование газовых отходов в полном объеме позволяет котлам иметь высокие показатели КПД. У устройств, работающих на жидком или твердом топливе, они существенно меньше. Однако если теплообменные поверхности сильно засорены, эффективность работы агрегата снижается. Чистить эти части конструкции можно, обмывая водой или обдувая паром. Практикуется также технология виброочистки.

В разных отраслях промышленности на определенных этапах цикла производства задействуются различные типы котлов. Они отличаются числом парообразовательных регистров, параметрами мощности, используемыми циркуляционными схемами, требовательностью к качеству теплоносителя.

Насколько эффективно будет работать агрегат, зависит от типа подачи, количества газовых масс и их температуры. Объемы выбрасываемых отходов у разных видов промышленности отличаются. Наибольшее количество образуется при переработке нефти и в металлургии. Специфичным для последней является шихтовый газ. Присутствие окалины металлов благоприятно для прогорания газового топлива.

Конструкция — котлов-утилизатор

Конструкция котлов-утилизаторов определяется особенностью греющего теплоносителя. При низкотемпературных тепловых отходах ( ниже 800 — 900 С) применяют газотрубные и водотрубные конвективные установки, при высокотемпературных ( выше 1100 — 1200 С) — радиационно-конвек-тивные котлы-утилизаторы.
 

Конструкция котлов-утилизаторов должна быть рассчитана на охлаждение часто весьма запыленных газов

Конструкция котлов-утилизаторов определяется особенностью греющего теплоносителя. При низкотемпературных тепловых отходах ( ниже 800 — 900 С) применяют газотрубные и водотрубные конвективные установки, при высокотемпературных ( выше 1100 — 1200 С) — радиационно-конвек-тивные котлы-утилизаторы.
 

Большое разнообразие конструкций котлов-утилизаторов и энерготехнологических агрегатов объясняется прежде всего различными местными условиями их применения. Так, например, на химических производствах есть установки, в которых энергетический агрегат работает при давлении охлаждаемых газов до 0 7 МПа ( 7 кгс / см2); давление же газов в 0 1 — 0 15 МПа ( 1 — 1 5 кгс / см2) встречается весьма часто.
 

В некоторых конструкциях котлов-утилизаторов типа ГТКУ имеются два отсека, в которых расположены газотрубные секции. Для регулирования температуры отходящих газов внутри котла установлен перепускной ( байпасный) газоход с шибером. Все газовые трубы защищены от износа предохранительными гильзами из стали марки X17 и на входе газа снабжены насадками из жароупорного стекла или шамота. Конструкция котла обеспечивает хорошую герметизацию агрегата. Испарительные элементы, расположенные в печи и газоходах котла, объединены в общий циркуляционный контур.
 

В начальный период большинство конструкций котлов-утилизаторов для цветной металлургии проектировалось на базе энергетических котлов П — образной компоновки, поэтому с учетом специфики уноса металлургических переделов конструкции котлов-утилизаторов подвергались значительным изменениям. На металлургических заводах эксплуатируются котлы БКЗ-50 / 39У, котлы типа Стерлинг, котлы БГ-35М, БГ-35РФ, ДКВР-10 / 13, а также УКЦМ-25 / 40 и многие другие.
 

В Советском Союзе ряд конструкций котлов-утилизаторов создан Центральным научно-исследовательским дизельным институтом.
 

Необходимо отметить, что за рубежом в некоторых конструкциях котлов-утилизаторов давление пара может превышать 80 ат.
 

Рассмотрим более подробно технологические и теплотехнические характеристики некоторых видов конструкций котлов-утилизаторов малой и средней мощности. Считая, что в данное время наиболее простейшими представителями из многообразия разновидностей котлов-утилизаторов, которые устанавливаются за печными агрегатами, являются газотрубные, приведем описание и принцип их работы.
 

В начальный период большинство конструкций котлов-утилизаторов для цветной металлургии проектировалось на базе энергетических котлов П — образной компоновки, поэтому с учетом специфики уноса металлургических переделов конструкции котлов-утилизаторов подвергались значительным изменениям. На металлургических заводах эксплуатируются котлы БКЗ-50 / 39У, котлы типа Стерлинг, котлы БГ-35М, БГ-35РФ, ДКВР-10 / 13, а также УКЦМ-25 / 40 и многие другие.
 

На рис. 55 — I показаны две конструкции котлов-утилизаторов для двигателей внутреннего сгорания. Газы направляются по дымогарным трубам, очистка которых может производиться либо механически, либо путем выжигания.
 

Чтобы устранить оседание частиц сажи на рабочих поверхностях котла, следует предусмотреть высокие скорости газа. Опыты показывают, что котел-утилизатор работает удовлетворительно при скорости газа в трубах не менее 25 — 30 MJCBK. При этих скоростях газовый поток находится в режиме так называемого самообдува тепло-обменных поверхностей, так что сажа не оседает на них. Использование обычно применяемых в промышленности паровых котлов, без учета указанных особенностей теплоносителя, не дает желаемых результатов. Конструкция котла-утилизатора, так же как и конструкция форсунки, является обычно секретом каждой фирмы. Поэтому не представляется возможным дать описание конструкции котлов-утилизаторов, применяемых в настоящее время на промышленных установках газификации мазута.
 

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».

Водотрубный утилизатор

Утилизаторы, имеющие многократную принудительную циркуляцию, широко используются в промышленности. То, что такой анализатор имеет принудительную циркуляцию, позволяет испарительный элемент делать любой формы и ориентации в пространстве.

В таких котлах испарительная система распределяется на несколько секций, они подключены параллельно, это позволяет значительно снизить сопротивление испарительной части и использовать циркуляционные насосы меньшей мощности.

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

Вода, которая питает утилизатор, поступает через водяной экономайзер, а затем в барабан котла. Отсюда при помощи насоса вода через шламоотделитель идет в испарительные пакеты, которые включены параллельно. Полученная пароводяная смесь в барабане сепарируется, и вода отделяется от пара. После чего пар через пароперегреватель идет к потребителю. В зависимости от того, где надо установить утилизатор, его компоновка может быть П-образной, башенной или горизонтальной.
Котлы-утилизаторы в парогазовых и когенерационных установках
В парогазовых установках используются котлы-утилизаторы, которые рассчитаны для получения пара среднего и высокого давления для дальнейшего его использования в паровой турбине. В таком котле источником энергии также является энергия отходящих газов. Здесь используются водотрубные котлы, у которых конвективные поверхности нагрева и многократная принудительная циркуляция. От мощности паровой турбины будет зависеть конструкция котла, он может быть одноконтурным или иметь 2 независимых контура, в которых будет разное давление пара.

Такие барабанные утилизаторы вырабатывают пар, давление которого от 0,65 до 8 МПа, а также горячую воду, за счет того, что утилизируют тепло выхлопных газов от газотурбинной установки.

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

Если говорить о котлах-утилизаторах когенерационных установок, то они используют теплоту выхлопных газов поршневых двигателей или газовых турбин. Вырабатывают пар, который используют для подогрева воды в системе отопления или для технологических нужд. Такие котлы делают одноконтурными с принудительной циркуляцией.

Коллекторы

Необходимое количество коллекторов и их расположение будут обеспечивать максимальное удобство их использования и обслуживания.

Конструкция раздающих и сборных коллекторов обеспечит равномерное распределение водяного и парового потока во всех трубных пучках. Они обеспечат свободное расширение трубных пучков. Компоновка трубных коллекторов позволит производить замену трубок и чистку внутренних поверхностей. При повреждении трубки в составе одного модуля, может понадобиться вырезать несколько труб для ее ремонта.

Патрубки, связывающие трубные пучки с коллекторами будут расположены вне корпуса котла. Проектная температура коллекторов будет определяться согласно стандартам EN.

Торцы трубок, коллекторов и других открытых частей, работающих под давлением, будут очищены от нагара и других соединений, а также будут уплотнены во избежание попадания инородных тел во время транспортировки, хранения перед монтажом. Эти части не будут уплотняться во время очистки, для того чтобы обеспечить осмотр и полное удаление чистящих средств.

Все патрубки и штуцера будут приварены к коллекторам в производственных цехах.

Где это возможно, коллекторы будут той же длины что и бесшовные трубки, а также будут иметь оснащение, предназначенное для дренирования.

Конструкция выходных коллекторов позволит воспринимать изгибающие моменты и моменты тяги от прикрепленных трубопроводов.

Испытательные патрубки под давлением, колодцы термометров, устройства фиксирующие температуру, а также испытательные образцы, необходимые для полных испытаний котла будут предоставлены наряду с постоянной измерительной аппаратурой.

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.

Котел утилизатор

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

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

Котел утилизатор. Устройство.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое котел утилизатор

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

Источник фото: hurstboiler.com

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

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

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

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

Особенности оборудования:

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

Типичный КУ имеет:

• барабан;
• испаритель без перегревателя;
• экономайзер воды.

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

Сферы применения паровых котлов и назначение

Паровые котлы активно используются в следующих отраслях:

1. Отопительные системы. Существуют промышленные и бытовые модели паровых котлов, позволяющие использовать пар в качестве теплоносителя. Пар проходит через отопительные контуры и/или поступает в теплообменники устройств горячего водоснабжения, тем самым обеспечивая перемещение тепловой энергии. Бытовой паровой отопительный котел часто комбинируется с твердотопливными отопительными устройствами. На промышленных объектах используются более мощные и надежные устройства, вырабатывающие перегретый пар, имеющий повышенную теплоотдачу.
2. Энергетика. Паровые машины позволяют преобразовывать разогретый пар в электрическую энергию. Рабочий процесс выглядит довольно просто: пар перемещается в турбину и вращает вал, за счет чего и происходит выработка электричества. Данный принцип с успехом используется на множестве электростанций.
3. Промышленность. Паровые устройства вполне могут обеспечивать механическое движение различных элементов систем. Принцип работы парового котла промышленного назначения выглядит так же, как и в предыдущем случае, но выработанная энергия направлена на осуществление механического воздействия на элементы, которые должны двигаться.

Знание того, для чего нужен паровой котел и где он применяется, позволяет использовать устройство с предельной эффективностью.

Автоматизация процессов[ | ]

Котлоагрегат представляет технически сложное устройство. Как многомерный объект он содержит в себе множество систем регулирования. Множество технологических параметров необходимо поддерживать для надежной и экономичной работы котла. Такими основными параметрами являются:

• Система тепловой нагрузки котлоагрегата: процесс горения в топке;
• подачу воздуха в топку котла;
• разрежение в топке;

Система регулирования температуры перегретого пара;
Система регулирования питания котлоагрегата.

Система регулирования питания котлоагрегата

Регулирование питания паровых котлов

осуществляется следующими образом. Принято, что максимально допустимые отклонения уровня воды барабане ±100 мм от среднего значения. Снижение уровня может привести к нарушениям питания и охлаждения водоподъемных труб. Повышения уровня может привести к снижению эффективности внутрибарабанных устройств. Перепитка барабана и заброс частиц воды в турбину может явиться причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток. Трёхимпульсная САР питания водой барабанного парогенератораСхемы регулирования

. Исходя из требований к регулированию уровня воды в барабане, автоматический регулятор должен обеспечить постоянство среднего уровня независимо от нагрузки котла и других возмущающих воздействий.В переходных режимах изменение уровня может происходить довольно быстро, поэтому регулятор питания для обеспечения малых отклонений уровня должен поддержать постоянство соотношения расходов питательной воды и пара. Эту задачу выполняет трёхимпульсный регулятор.

Регулятор перемещает клапан при появлении сигнала дисбаланса между расходами питательной воды Дпв и пара Дпп. Кроме того, он воздействует на положение питательного клапана при отклонениях уровня от заданного значения. Такая САР питания, совмещающая принципы регулирования по отклонению и возмущению, получила наибольшее распространение на мощных барабанных котлах.

Регулирование водного режима котлоагрегата

Регулирование водного режима барабанного парового котла Химический состав воды, циркулирующей в барабанных котлах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной и безремонтной компаний. К основным показателям качества котловой воды относятся общее солесодержание и избыток концентрации фосфатов. Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляется с помощью непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой выполняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане. Регулирование непрерывной продувки осуществляется путем воздействия регулятора на регулирующий клапан на линии продувки. Помимо корректирующего сигнала по солесодержанию, на вход ПИ- регулятор 2 поступает сигнал по расходу продувочной воды Дпр и сигнал по расходу пара Дпп. Сигнал по расходу пара поступает на расходомер 3, электромеханический интегратор которого используется в качестве импульсатора, воздействующего через пусковое устройство 4 на включение и отключение плунжерного фосфатного насоса 6.

Классификация промышленных паровых котлов:

• энергетические (выработка пара для обеспечения работы турбин энергетических установок, вырабатывающих электрическую энергию);
• промышленные (обеспечение функциональности различных систем на технологических предприятиях);
• позволяет подстанции штатно работать при температуре окружающего воздуха от -60 до +40 0С) под ветровой и снеговой нагрузками.

Специфической особенностью 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 при высоком температурном режиме в печи.

Паровые котлы позволяют использовать теплоту отходящих газов, что повышает коэффициент использования топлива, уменьшает температуру вынесения технологического сырья и дает возможность его улавливать. Режим поступления в котел-утилизатор газов, также является важным фактором.

Котлы утилизаторы: устройство и схема работы

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

Характеристики котлов утилизаторов

Целесообразность применения таких котлов объясняется потребностью сжигания газов, в которых имеется составляющая топливной структуры, особенно это применимо для дизелей и двигателей внутреннего сгорания.

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

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

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

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

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

Мощность котла, как базисного элемента системы отопления, равняется теплопотере всей сети, обеспечивающей помещение с определенными габаритами и теплотехническими свойствами.

Что такое пеллетные котлы, читайте здесь.

Режим, который объясняет поступление газа в котел, является не менее важным фактором. Большинство технических установок имеет циклический характер подачи, а это не очень хорошо влияет на “питание” котла утилизатора.