Котел утилизатор принцип работы: Котел-утилизатор характеристики, принцип работы

2.6. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы

2.6. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы

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

Котел-утилизатор (КУ) – паровой или водогрейный котел, не имеющий собственного топочного устройства для сжигания топлива и использующий теплоту отходящих газов технологических промышленных агрегатов различного назначения. Исключение составляют случаи работы котлов-утилизаторов на отходящих газах, содержащих, кроме физической, и химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь. Теплота, генерируемая котлом-утилизатором в виде водяного пара, нагретой воды или нагретого воздушного потока, используется в других технологических процессах либо в когенерационных установках для производства электроэнергии или холода.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Газотрубные и водотрубные котлы-утилизаторы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Котлы-утилизаторы в коксохимической промышленности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Котлы-охладители конверторных газов

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

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

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

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

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

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

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

Котлы-утилизаторы, используемые в парогазовых и когенерационных установках

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Промышленный энерготехнологический агрегат по переработке сланца УТТ-3000

Принцип работы котла-утилизатора — Белтехнотим

Охрана окружающей среды – вопрос, актуальность которого ежегодно возрастает. Современные отечественные предприятия выбрасывают в атмосферу до шестидесяти процентов газов, температура которых достигает тысячи градусов по Цельсию. Экологическую проблему успешно решают котлы – утилизаторы последнего поколения.

Принцип работы котла утилизатора отличается простотой и высокой эффективностью. Не имея собственной топки, агрегат функционирует за счет тепла, вырабатываемого в процессе промышленного производства.

Утилизация газов, в составе которых присутствуют горючие вещества, является закономерным шагом. Агрегат генерирует энергию в виде горячей воды, пара или воздушной конвекции, на основе которой функционируют другие производственные мощности.

Таким образом котел утилизатор выполняет одновременно несколько функций:

• повышает коэффициент полезного действия топлива;
• охлаждает агрегат;
• удерживает вредоносные отходы производства;
• позволяет вторично использовать отработанное сырье.

Эффективность работы котла утилизатора напрямую зависит от производственной сферы в которой он используется.  Существенные объемы отходов накапливаются в процессе работы металлургической и нефтедобывающей промышленности.

Температура и объем остаточных газов прямо пропорциональны количеству сжигаемого топлива, тепловой мощности. Режим поступления в агрегат отходящих газов также оказывает влияние на эффективность его работы.

Циклический принцип функционирования многих установок снижает коэффициент полезного действия котлов утилизаторов. Например, в процессе конверторного производства небольшой объем газа нивелирует целесообразность его повторного использования.

Принцип работы котлов утилизаторов

В основе классификации лежит принцип работы котлов утилизаторов. Так, низкотемпературные устройства характеризуются конвекционной циркуляцией газа. Высокотемпературные – излучают тепловой воздух. Преобразование твердых примесей в газ происходит, когда температура превышает 1300 градусов по Цельсию.

Объем пара – еще один критерий типовой идентификации утилизаторов как агрегатов низкого, среднего и высокого давления.

Принцип движения пара, воды, продуктов утилизации обусловливает разделение устройств на газотрубные и водотрубные.

В свою очередь водотрубные агрегаты делятся на устройства с принудительной и естественной циркуляцией воды в испарительном контуре.

Туннельные, башенные, горизонтальные устройства разделяются по принципу монтажа и компановки.

Принципиальная схема котла утилизатора

Как было сказано выше, устройства подразделяются газотрубные и водотрубные, горизонтальные и вертикальные. Рассмотрим каждый из них.

Устройство газотрубного котла утилизатора

В зависимости от модификации котла, газотрубные устройства разделяются на вертикальные и горизонтальные. Такие агрегаты эффективно комплексно используются с мартеновскими и другими печами для обжига с низкой мощностью.

В нижней части газохода котла установлены ленточные трубы, конвективный пароперегреватель, защищенные специальным экраном. Под воздействием тепла происходит парообразование и циркуляция. Устройства данного типа не требует подключения к топливопроводу или другим энергоносителям. Утилизатор устанавливают в месте дислокации выходного отрезка.

Предтопок, обеспеченный газовой грелкой, поддерживает температуру поступающего в утилизатор газа на постоянном уровне. Используя водопаровую смесь, утилизатор вырабатывает электричество мощностью до 8 МВт.

Принципиальная схема котла утилизатора индифферентна к сфере его использования. Сравнительно небольшая мощность устройств обусловливает их применение в технологических установках для охлаждения отходящих газов. Многочисленные тестирования доказали высокий коэффициент полезного действия котлов данной категории по сравнению со стандартными аналогами. Котлы утилизаторы стоят на страже экологии, существенно снижая концентрацию вредоносных выбросов в атмосферу.

Устройство водотрубного котла-утилизатора

Современная промышленность активно применяет устройства, работающие на принудительной многократной циркуляции. Принципиальным отличием устройства котла утилизатора данной модификации является испарительный элемент вольной формы и свободной пространственной ориентацией.

Принудительная циркуляция, работающая в автоматическом режиме, выводит мощность и температуру парообразования на более высокий уровень. Камерные секции, расположенные внутри устройства, обеспечены циркулирующими насосами малой мощности.

Тепловая энергия, генерируемая в секциях, посредством отражателей суммируется для парообразования, используется как энергоресурс. Специальные дозаторы – экономайзеры, обеспечивают поступление воды в специальные замкнутые отсеки пароотведения. В процессе преобразования, температура газовой смеси снижается, утилизируется тепло, что создает благоприятные условия для энергосбережения.

Конструкция котла зависит от места дислокации и может быть П – образной, вертикальной, в форме башни или горизонтальной.

На пару высокого и среднего давления функционируют паровые турбины. Одноконтурная или двухконтурная модификация утилизатора зависит от мощности турбины. Одноконтурные котлы с принудительной циркуляцией устанавливают в отопительной системе, используя пар для подогрева воды в устранении технологических нужд.

Своевременная диагностика является залогом продолжительной и успешной эксплуатации котлов утилизаторов. Производственная сфера активно использует устройства, существенно снижая экономические затраты и повышая эффективность труда. Не смотря на сравнительно непродолжительную историю, устройства доказали беспрецедентную продуктивность, многофункциональность, надежность. Благодаря высоким характеристикам этот вид техники успешно эксплуатируется наряду с большими и средними мощностями, выгодно их дополняя.

Паровые системы утилизации — IEC Energy Company

Решения с паровыми системами утилизации позволяют Заказчику получить от установки два продукта:

• электрическую энергию
• тепловую энергию в виде пара и горячей воды

Такое решение является оптимальным для объектов, где есть потребность, как в паре, так и в горячей воде. Наши решения позволяют получить от систем утилизации как насыщенный пар давлением от 6 до 32 бар, так и перегретый пар, при использовании дожигающих устройств.

В решениях с паровыми системами тепловая схема в части системы утилизации тепловой энергии выхлопных газов газопоршневых агрегатов (ГПА) выполняется с паровыми котлами-утилизаторами. Котлы-утилизаторы, в зависимости от требуемого давления пара, необходимости использования дожигающих устройств и других особенностей каждого конкретного проекта, могут быть как жаротрубного, так и водотрубного типа с применением различных конфигураций экономайзеров.

В таких решениях порядка 35-40% тепловой энергии, выработанной ГПА, будет отпускаться в виде пара и 65-60% будет отпускаться в виде горячей воды. При решениях с использованием газовых турбин в качестве электрогенерирующего оборудования, вся отпускаемая тепловая энергия может быть выработана в виде пара.

В схемах с паровыми системами принцип работы системы утилизации тепловой энергии газопоршневых агрегатов построен следующим образом:

• выхлопные газы двигателей с температурой 400-450ºС (температура выхлопа двигателя) поступают в секции утилизации парового котла-утилизатора, где происходит испарение нагрев и испарение котловой воды. Паровой котел-утилизатор конструктивно может быть выполнен одно -/ двух — / трех-секционным (1 или 2 секции утилизации и секция с горелкой, необходимость наличия и расчетная номинальная производительность которой определяется расчетом в каждом конкретном случае). Возможна комплектация парового котла-утилизатора экономайзерами подогрева питательной и сетевой воды. Применение экономайзеров на паровом котле-утилизаторе обеспечивает снижение температуры выхлопных газов на выходе из выхлопной трубы до уровня 180-120ºС, что позволяет более полно использовать тепловую мощность выхлопных газов двигателей и достигнуть большей эффективности тепловой схемы.
• при комплектации парового котла-утилизатора экономайзером подогрева сетевой воды поток сетевой воды от систем охлаждения двигателей направляется в экономайзеры подогрева сетевой воды парового котла-утилизатора, где производится догрев воды выхлопными газами до температуры 90-95ºС.
• в остальном построение тепловой схемы аналогично решениям, описанным в разделе «Теплофикационная когенерация».

Мы предлагаем наши решения на базе газовых двигателей MTU ONSITE ENERGY GmbH:

Паровые системы утилизации — TES DKM

Решения с паровыми системами утилизации позволяют Заказчику получить от установки два продукта:

• электрическую энергию
• тепловую энергию в виде пара и горячей воды

Такое решение является оптимальным для объектов, где есть потребность, как в паре, так и в горячей воде. Наши решения позволяют получить от систем утилизации как насыщенный пар давлением от 6 до 32 бар, так и перегретый пар, при использовании дожигающих устройств.

В решениях с паровыми системами тепловая схема в части системы утилизации тепловой энергии выхлопных газов газопоршневых агрегатов (ГПА) выполняется с паровыми котлами-утилизаторами. Котлы-утилизаторы, в зависимости от требуемого давления пара, необходимости использования дожигающих устройств и других особенностей каждого конкретного проекта, могут быть как жаротрубного, так и водотрубного типа с применением различных конфигураций экономайзеров.

В таких решениях порядка 35-40% тепловой энергии, выработанной ГПА, будет отпускаться в виде пара и 65-60% будет отпускаться в виде горячей воды. При решениях с использованием газовых турбин в качестве электрогенерирующего оборудования, вся отпускаемая тепловая энергия может быть выработана в виде пара.

В схемах с паровыми системами принцип работы системы утилизации тепловой энергии газопоршневых агрегатов построен следующим образом:

• выхлопные газы двигателей с температурой 400-450ºС (температура выхлопа двигателя) поступают в секции утилизации парового котла-утилизатора, где происходит испарение нагрев и испарение котловой воды. Паровой котел-утилизатор конструктивно может быть выполнен одно -/ двух — / трех-секционным (1 или 2 секции утилизации и секция с горелкой, необходимость наличия и расчетная номинальная производительность которой определяется расчетом в каждом конкретном случае). Возможна комплектация парового котла-утилизатора экономайзерами подогрева питательной и сетевой воды. Применение экономайзеров на паровом котле-утилизаторе обеспечивает снижение температуры выхлопных газов на выходе из выхлопной трубы до уровня 180-120ºС, что позволяет более полно использовать тепловую мощность выхлопных газов двигателей и достигнуть большей эффективности тепловой схемы.
• при комплектации парового котла-утилизатора экономайзером подогрева сетевой воды поток сетевой воды от систем охлаждения двигателей направляется в экономайзеры подогрева сетевой воды парового котла-утилизатора, где производится догрев воды выхлопными газами до температуры 90-95ºС.
• в остальном построение тепловой схемы аналогично решениям, описанным в разделе «Теплофикационная когенерация».

Мы предлагаем наши решения на базе газовых двигателей MTU ONSITE ENERGY GmbH:

Котлы-утилизаторы выхлопных газов | CLAYTON

Рекуперация тепла Clayton

Котел-утилизатор (рекуператор)  Clayton работает на том же проверенном принципе, что и всемирно известный парогенератор Clayton. Поэтому это наиболее компактное, эффективное, оперативное и безопасное средство для производства высококачественного пара или горячей воды на основе потоков отработанного газа.

Принцип работы

Котел-утилизатор Clayton работает по принципу принудительной циркуляции воды в спиральном теплообменнике. Котел устанавливается в источнике тепла /отработанных газов. Питающая вода при помощи специально разработанного насоса компании Clayton перекачивается через теплообменник в обратном направлении по отношению к газам, являющимся источником тепла.  Смесь пара/воды из выхода теплообменника направляется в высокоэффективный центробежный сепаратор Clayton, откуда поступает высококачественный пар. Отделенная вода попадает обратно в конденсатоприемник. Все системы Clayton отличаются тем, что коррозия, связанная с точкой росы, предотвращается благодаря предварительному нагреву воды.

Несколько взаимосвязанных котлов-утилизаторов Clayton могут действовать одновременно в автоматическом режиме. Многие системы Clayton были разработаны так, чтобы они точно соответствовали требованиям различных отраслей и процессов.

Конструкция

Котел-утилизатор Clayton отличается простой модульной конструкцией, позволяющей обеспечить оптимальный теплообмен.

Для различных процессов была разработана широкая шкала стандартных секций змеевиков. Компьютерная программа выбирает секцию, позволяющую добиться оптимального результата с учетом доступного тепла, необходимого объема пара и разрешенного падения давления.

Благодаря модульной конструкции сборка котла-утилизатора Clayton является простой процедурой. Стандартные секции змеевиков соединяются при помощи фланцев или сварного внешнего корпуса. Затем с каждого конца добавляются конусообразные переходники для подключения к вытяжному тракту. Как правило, подключение воды к каждому змеевику расположено вне корпуса котла.

Бесплатная энергия

Выброс избыточного тепла в атмосферу неприемлем и является неэкономичным.

Данное избыточное тепло можно использовать в качестве источника энергии для котла-утилизатора Clayton. Это решение экономит место и обеспечивает бесперебойное производство пара или горячей воды в течение многих лет практически бесплатно.

Области применения

Котел-утилизатор Clayton может производить пар, используя тепло отработанных газов дизельных двигателей, газотурбинных установок малой мощности, печей для снятия напряжения и других установок, использующих высокотемпературные процессы, например, тепло термических окислителей.

Вот уже более 40 лет котлы-утилизаторы Clayton используются в установках на суше и в море  для рекуперации тепла отработанных газов ходовых и энергетических дизельных установок, а также двигателей, работающих на бензине и мазуте. Для рекуперации тепла при помощи котла-утилизатора Clayton идеально подходят двигатели электрогенераторов до 15 МВт.

Преимущества

〉 Низкий вес

〉 Качественный пар

〉 Быстрое реагирование

〉 Безопасность

〉 Низкие эксплуатационные затраты

〉 Высокая эффективность

〉 Компактность

〉 Работа в автоматическом режиме

〉 Низкий сброс

〉 Полная автоматизация

Котел-утилизатор Clayton обладает всеми преимуществами парогенератора Clayton.

При рекуперации компактность и малый вес являются особыми преимуществами, поскольку котел может быть установлен в непосредственной близости от источника тепла с целью использования вытяжных трактов — а благодаря дизайну компании Clayton возможны различные варианты установки .

Кроме того, котел-утилизатор Clayton не требует нанесения каких бы то ни было шероховатостей на рабочую поверхность, что обычно делается для поддержки переноса тепла. Благодаря отсутствию шероховатостей снижается возможность загрязнения рабочей поверхности депозитами выхлопных газов.

В стандартный набор входит обдувочное устройство, которое может работать параллельно с работой рекуператора.

Скачать буклет

Моя Энергия: Котел-утилизатор

Устройство предназначено для получения перегретого пара высокого и низкого давлений и подогрева конденсата паровой турбины за счет использования тепла горячих выхлопных газов, поступающих с газотурбинной установки.

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

Устройство котла-утилизатора

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

Металлическая обшивка крепится в районе поверхностей нагрева к колоннам каркаса.

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

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

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

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.

Котел-утилизатор газоплотный. Прочность корпуса газохода расчитана на избыточное давление газов на входе в котел-утилизатор после газотурбинной установки — 4,0 кПа и воздействие от хлопка — 3,0 кПа.

Котлы-утилизаторы в производстве азотной кислоты

    Более характерен для конструктивного совмещения элементов следующий пример. Окисление аммиака осуществляется на платиноидном катализаторе, состоящем из нескольких сеток, после чего реакционные газы охлаждаются в котле-утилизаторе. Для равномерного распределения потока по сечению тонкого слоя катализатора реактор должен иметь конусообразные объемы перед и после слоя. Поставив реактор непосредственно на котел-утилизатор, можно уменьшить расходы на аппараты (рис. 5.43), что и используется в современных производствах азотной кислоты. [c.323]









    На крупнотоннажных энерго-технологических агрегатах с огневым обогревом в напряженных температурных условиях работают котлы-утилизаторы и особенно пароперегреватели. Даже при благоприятных решениях конструкций пароперегревателей, например в агрегатах окисления аммиака в производстве азотной кислоты, температура стенки примерно на 200 °С выше температуры пара. Поэтому при неравномерном повышении или резких колебаниях температур происходит температурное расширение отдельных узлов и деталей аппаратов и, как следствие, разгерметизация системы. [c.195]

    Особенности работы котлов-утилизаторов. Котлы-утилизаторы азотных производств предназначены для охлаждения газовых технологических потоков с одновременным получением водяного пара для энергетических или технологических нужд. Как правило, эти котлы работают на механически чистых, но химически агрессивных газах с большими тепловыми нагрузками, с форсированным переходом с режима прогрева на рабочий режим и протеканием химических реакций (в производствах азотной кислоты) между компонентами газового потока в объеме котла. [c.467]

    Безотказную работу котла-утилизатора тепла нитрозных газов в ХТС производства слабой азотной кислоты можно характеризовать получением перегретого водяного пара при 285 °С и давлении 2,7—2,75 МПа. [c.152]

    Математическое описание статики котла-утилизатора в производстве слабой азотной кислоты [c. 45]

    Проведение работ по составлению математического описания статики котла-утилизатора объясняется следующими обстоятельствами наличием значительного числа подобных агрегатов в химической промышленности влиянием режима работы котла на экономичность производства слабой азотной кислоты (котел-утилизатор является для агрегата узким местом ) наличием апробированных методик расче процессов теплопередачи в котельных агрегатах [1]. [c.45]

    Высокие темпы развития химической промышленности предопределяют внедрение технологических установок оптимально большой единичной мощности. В составе таких установок в различных производствах (серной кислоты, слабой азотной кислоты, аммиака, метанола и др.) широкое применение находят котлы-утилизаторы. Только за последние 10 лет парк котлов-утилизаторов в химической промышленности увеличился в [c.5]

    На предприятиях азотной и основной подотрасли находится в эксплуатации около 75 % от общего парка котлов-утилизаторов. На долю установленных в этих подотраслях котлов-утилизаторов приходится 77 % общей паровой мощности котлов-утилизаторов, эксплуатируемых в химической промышленности. Около 80 % вырабатываемой котлами-утилизаторами тепловой энергии приходится на долю трех химических производств слабой азотной кислоты (34 %), аммиака (26 %) и серной кислоты (20%). [c.7]

    КОТЛЫ-УТИЛИЗАТОРЫ в ПРОИЗВОДСТВЕ СЛАБОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ [c.7]

    В котлах-утилизаторах газы существенно охлаждаются, например промежуточные продукты получения аммиака — от 900-1500 до 180°С, сернистый газ в производстве серной кислоты — от 850-950 до 400-450°С, нитрозные газы в технологии азотной кислоты — от 800-850 до 160-170°С и т.д. [c.418]

    МПа и приобретает температуру 406° С. При этом энергия газов преобразуется в механическую работу вала турбины. Отработавшие в турбине газы, проходя через котел-утилизатор, отдают часть содержащейся в них теплоты для выработки пара в котле, и через дымовую трубу уходят в атмосферу. Полученная в результате расширения газов механическая энергия затрачивается в основном на сжатие воздуха в турбокомпрессоре и центробежном нагнетателе для отбора его в цех производства слабой азотной кислоты, а оставшаяся часть энергии через редуктор 5 передается электродвигателю 6 для выработки электроэнергии. [c.56]

    Режим спуска загрязненных производственных сточных вод разнообразен и зависит от технологии производства. Во многих случаях спуск сточных вод осуществляется только периодически (продувка котлов-утилизаторов при производстве аммиака, метанола, азотной кислоты и др.). Периодичность спуска таких сточных вод во многих случаях зависит от качества [c.87]

    Сточные воды от производства слабой азотной кислоты поступают только периодически от продувки котлов-утилизаторов (с содержанием щелочи от 0,5 до 4,0 г/л), от проливов азотной кислоты у насосов, от пробоотборных краников, а также от мойки полов с концентрацией азотной кислоты до 5 г/л. Сточные воды, загрязненные азотной кислотой, нейтрализуются и сбрасываются в дождевую канализацию. Продувочные воды от котлов-утилизаторов сбрасываются в канализационную сеть производственных загрязненных и дождевых сточных вод. [c.90]

    Вода. Используется в производстве азотной кислоты для орошения абсорбционной колонны, для выработки пара при утилизации тепла в котлах-утилизаторах, для охлаждения реакционных аппаратов. Для абсорбции оксидов азота используют чаще всего паровой конденсат и химически очищенную воду. В некоторых схемах разрешено применение конденсата сокового пара (КСП) аммиаиной селитры. В любом случае вода, используемая для орошения колонн, не должна содёржать свободного аммиака и твердых взвесей, содержание хлорид-иона должно быть ие более 2 мг/л, масла — не более 1 мг/л, ЫН4ЫОз —не более 0,5 г/л (особое разрешение). Химически очищенная вода для котлов-утилизаторов должна соответствовать требов а-ниим ГОСТ 20995—75 и ОСТ-108.034.02—79. [c. 12]

    В соответствии с системой ППР средний коэффициент использования мощности технологических линий представляет собой отношение фактического числа часов работы линии к нормативному. Для производств серной кислоты он составляет 0,83, при этом для линий, укомплектованных котлами СКУ-14/40 и ГТКУ-10/40-440 он достигает 0,95—0,98, а для линий с котлами ГТКУ-25/40-440 и 05 не превышает 0,56—0,62. Средний коэффициент использования мощности технологических линий для производств азотной кислоты, на 70 % укомплектованных котлами Г-400ПЭ и КУН-24/16, составляет 0,71. Для производств аммиака и метанола, укомплектоваппых отечественными и импортными котлами-утилизаторами, средний коэффициент равен 0,92 при этом наибольший коэффициент использования (0,96) характерен для котлов типа Н-433, а наименьший (0,88) — для котлов производства ЧССР. [c.21]

    Существенный аспект топливно-энергетической проблемы — это повыщение эффективности использования топливных ресурсов, в частности возможно более полное использование всех видов энергии. Известно, что химическая промышленность и смежные с ней отрасли являются крупнейшими потребителями тепловой и электрической энергии. В последние годы особенно большое внимание уделялось снижению всех видов энергозатрат в химико-технологических процессах — прежде всего уменьшению теплопотерь и наиболее полному использованию реакционной теплоты. Одним из путей повышения энергетической эффективности химико-технологических процессов служит химическая энерготехнология, т. е. организация крупномасштабных химико-технологических процессов с максимальным использованием энергии (прежде всего теплоты) химических реакций. В энерготехнологических схемах энергетические установки — котлы-утилизаторы, газовые и паровые турбины составляют единую систему с химико-технологическими установками химические и энергетические стадии процесса взаимосвязаны и взаимообусловлены. Химические реакторы одновременно выполняют функции энергетических устройств, например вырабатывают пар заданных параметров. Энерготехнологические системы реализуются прежде всего на базе агрегатов большой мощности — крупнотоннажных установок синтеза аммиака, синтеза метанола, производства серной кислоты, азотной кислоты, получения карбамида, аммиачной селитры и т. д. [c.37]

    Особенности технологического процесса получение азотной кислоты (цвет. рис. VI) — производство непрерывное, воздушноаммиачная смесь поступает в контактный аппарат, где происходит окисление аммиака. Необходимая температура поддерживается за счет выделяемой теплоты. Газовую смесь, содержащую оксид азота (II), охлаждают в топке котла-утилизатора. Полученную смесь, содержащую оксид азота (IV), направляют в поглотительную башню, где по принципу противотока происходит смешивание воды и газовой смеси с образованием азотной кислоты (концентрация не менее 60%). Более концентрированную азотную кислоту получают, добавляя концентрированную серную кислоту в качестве водоотнимающего средства. [c.186]

    На рис. 10.5 изображена схема ЭТА производства слабой азотной кислоты под давлением 0,716 МПа. Жидкий аммиак поступает в испаритель аммиака 4, где он испаряется за счет теплоты охлаждения воды (при этом получается побочный продукт — охлажденная вода). Образующийся газообразный аммиак далее поступает в перефеватель 6 и оттуда в смеситель 7. Атмосферный воздух через аппарат очистки 1 поступает в турбокомпрессор 2а, где он сжимается до давления 0,716 МПа, после чего поступает в подофеватель воздуха 5 и далее в смеситель 7 Здесь происходит смещение газообразного аммиака воздухом, после чего ам-миачно-воздущная смесь, пройдя паронитовый фильтр 8, поступает в реактор окисления аммиака 9. Теплота образования нит-розных газов используется в котле-утилизаторе КУН-22/13 J0 для выработки водяного пара. Из котла-утилизатора нитрозные газы, пройдя окислитель 11, последовательно охлаждаются в воз-духоподофевателе 5 и водяном холодильнике 12, после чего поступают в абсорбционную колонну 13. Из низа колонны отводится готовая продукция — слабая азотная кислота, а сверху — хвостовые газы. Последние, пройдя сепаратор 14 и реактор каталитической очистки 3 (являющийся одновременно камерой сгорания газовой турбины), поступают в газовую турбину 26. Расширяясь в ней от давления 0,7 МПа до атмосферного, хвостовые газы передают свою энергию избыточного давления сжимаемому в турбокомпрессоре 2а воздуху. Офаботавшие в турбине хвостовые газы посту пают на утилизацию своей физической теплоты в котел-утилизатор КУГ-66 15, после чего выбрасываются в атмосферу. [c.256]

    Низкий уровень эксплуатации и технического обслуживания котлов-утилизаторов является причиной большого числа аварий и вынужденных остановок производств. Число аварий по причине низкой надежности котлов-утилизаторов достигает 74 % в производстве серной кислоты, 9 % — азотной кислоты и 5 % — аммиака и метанола. Около половины аварий и вынужденных остановок вызываются нарушениями нормативных требований и регламента эксплуатации котлов-утилизаторов. Около 39 % аварий связано с нарушением химико-технологическо- [c.20]

    Окислы азота, полученные окислением ЫНз, после котла-утилизатора проходят теплообменник для подогрева выхлопных газов, теплообменник для подогрева воздуха и скоростной холодильник, где отделяются 7з реакционной воды в виде 2 — 3%-ной НЫОз. Затем газы идут в холодильник-конденсатор 1, где охлаждаются до 20—40° С, причем конденсат в нем представляет собой 25%-ную НЫОз и собирается в сборник 15. Этот кондснсат используется в данном производстве, а 3%-ная НЫОз выводится из цикла и не- участвует в производстве концентрированной НЫ Оз. Затем газы сжимаются турбокомпрессором 2 до 6 ата (при этом они разогреваются) и поступают в холодильник 5, где частично окисляются и охлаждаются до 60° С затем они идут в окислительную колонну 4. Нижняя часть последней орошается азотной кислотой концентрации 58—62%, которая не поглощает окислов азота. Кислота охлаждается водой, протекающей по змеевикам, расположенным на тарелках колонны, и, охлаждая газ, отводит таким образом тепло окисления ЫО в ЫО2. Окончательное окисление ЫЮ произво- [c.112]

    На химических предприятиях тепло газов может быть использовано для получения пара, электроэнергии, подогрева сырья, воды, воздуха. Например, в производстве серной кислоты основной источник вторичных энергоресурсов — тепло обжига серусодержащего сырья — колчедана или серы. Температура обжиговых газов составляет 900—1000° С, а температура сернистого газа для дальнейшего его окисления должна быть 400—450° С. Для использования перепада температур на отдельных предприятиях в обжиговых печах устанавливают котлы-утилизаторы, которые вырабатывают нар в количестве 0,5 Гкал на 1 т серной кислоты. Этот пар идет на технологические нужды, отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение. По такому же направлению используется тепло прокаливания апатитового концентрата во вращающихся печах при производстве обесфторенных фосфатов, тепло реакции контактирования при получении азотной кислоты. В качестве вторичных энергоресурсов может быть использована отходящая горячая вода и другие ресурсы. [c.76]

    Для производства разбавленной азотной кислоты из аммака применяются следующие системы 1) работающие под атмосфер ым давлением, 2) работающие под повышенным давлением и 3) комбинированные, в которых окисление аммиака осуществляется под давлением 3-10 —4-10 Н/м , а окисление N0 и абсорбцию ЫОз водой проводят под повышенным давлением 8-10 —12 10 Н/м . Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под атмосферным давлением приведена на рис. 23. Воздух поступает в установку через заборную трубу, установленную обычно вне территории завода. Для очистки воздуха от механических и химических примесей устанавливаются ситчатый пенный про-мыватель и картонный фильтр. Аммиак очищается от механических примесей и масла в коксовом и картонн м фильтрах. Подача воздуха, аммиака и добавочного кислорода осуществляется при помощи вентилятора с таким расчетом, чтобы газовая смесь содержала 10—12% N1 3. Затем газовая смесь проходит поролитовый фильтр, в котором очищается фильтрацией через трубки из пористой керамики, и поступает в контактный аппарат, в средней части которого помещены платино-родиевые сетки (см. ч. I, рис. 98). Степень окисления аммиака до окиси азота составляет примерно 97 —98%. Температура нитрозных газов на выходе из контактного аппарата обычно поддерживается около 800° С. В котле-утилизаторе температура газов снижается до 250° С. Затем газы охлаждаются водой в кожухотрубных холодильниках примерно до 30° С. При этом происходит частичная конденсация водяных паров и окисление окиси азота. Степень окисления в первом холодильнике [c.59]

    Схема установки для совместного производства серной и азотной кислот показана на рис. 181. Установка включает отделение для контактного окисления аммиака воздухом под атмосферным давлением (контактный аппарат 1) и печное отделение для обжига колчедана. Нитрозные газы охлаждаются, как обычно, в паровом котле-утилизаторе 2 и холодильнике 5. Горячий обжиговый газ после очистки поступает в башню б для денитрации серной кислоты. Из башни выдается 78%-ная серная кислота. Далее, нитрозные газы и обжиговый газ смешиваются и поступают в систему продукционных башен 4. Башни орошаются нитрозой в них происходит образование серной кислоты и нитрозилсерной кислоты. Газы, выходящие из промывной башни 5, выбрасываются в атмосферу. [c.416]

(PDF) Концепция утилизации тепла выхлопных газов

6

1234567890

WMCAUS IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 245 (2017) 052057 doi:10. 1088/1757-899X/245/5/052057

где:

 = 0,68 – коэффициент пропорциональности для угля.

С учетом вышеприведенного введения была рассчитана доля переходящих потерь в зависимости от

температуры выхлопных газов и числа избытка воздуха.Такая зависимость применительно к единице сожженного угля

представлена ​​на рис. 1. Также предполагалось, что температура окружающей среды составляет 10°С.

По результатам измерений, проведенных Лабораторией

инспекции по охране окружающей среды провинции, содержание кислорода в выхлопных газах составляет 18,8 %, а содержание диоксида угля

составляет 1,9 %, что соответствует очень высокому превышению число воздуха  = 10. При правильной эксплуатации

число для данного типа котлов не должно превышать 2.

При наличии избыточного количества воздуха и измеренной температуре отработавших газов 110 оС,

доля переходящих потерь составляет 26,4 %. Принимая это во внимание и принимая упомянутый выше общий КПД равным 0,64, оставшиеся потери, не считая переходящих потерь, составляют:

096,0264,064,011)( ssss



(13)

Следовательно, остальные потери составляют всего 9. 6 % и незначительно изменяются при изменении нагрузки

котла.

6. Сокращение расхода топлива

Как было указано выше, наибольшие потери при использовании топлива в котле – это переходящие потери, и поэтому необходимо предпринять некоторые

усилия для уменьшения таких потерь. Из анализа, проведенного в предыдущей главе, следует, что две величины оказывают наибольшее влияние на снижение переносимых потерь: число избытка воздуха

и температура выхлопных газов.

6.1. Число избыточного воздуха 

Это число является мерой количества воздуха, подаваемого для горения сверх количества, которое

теоретически необходимо, исходя из стехиометрических уравнений горения. Количество воздуха

должно быть как можно меньше, но должно обеспечивать правильный процесс горения. Это означает, что должно выполняться условие

полного сгорания, т.е. в шлаке должно оставаться как можно меньше горючих частиц (а не

сгоревших частиц угля). При этом сгорание должно быть совершенным, т.е.

в выхлопных газах не должно быть угарного газа. Доля оксида углерода

не должна превышать 0,1  0,2 %. При сжигании угля на движущейся колоснике такое условие выполняется при избытке воздуха

число 1,51,8, что соответствует содержанию кислорода в отходящих газах 6,7 9,0 % [3]. котел отвечает за создание надлежащего избытка воздуха.Измеритель содержания кислорода и/или

углекислого газа в выхлопных газах может оказаться полезным. Содержание диоксида углерода для указанных выше условий должно быть 10,813,0 %. Для достижения правильного горения в котле рекомендуется закрепить счетчик или, что еще лучше, самописец

содержания кислорода в уходящих газах для каждого котла.

6.2. Температура выхлопных газов

Температура выхлопных газов является результатом теплообмена между выхлопными газами и нагретым

фактором (водой).Это зависит от площади теплообмена, то есть от конструкции котла. Также на температуру отработавших газов

влияет количество подаваемого воздуха, который не участвует в сгорании

и должен быть нагрет от температуры окружающей среды до температуры на выходе. Предполагая, что

горение организовано правильно и количество избыточного воздуха минимально, температура уходящих газов

может быть снижена только за счет устройства дополнительной площади теплообмена на пути уходящих газов, чаще всего

вне котла ( рекуператора).Таким образом, возможно дополнительное охлаждение отходящих

газов и использование теплоты рекуперации в количестве, выраженном следующей формулой:

4.
Тепловые свойства древесины и древесных отходов
5. Оборудование для сжигания древесных отходов
6. Котлы
7. Первичные двигатели
8. Очистка воды
9. Оборудование для обращения с топливом
10.Разное
Энергетическое и теплотехническое оборудование
11. Газогенераторы

При оценке свойств горючего материала в отношении его применимости в качестве топлива теплотворная способность является одним из наиболее важных показателей. Теплотворная способность показывает, сколько тепловой энергии получается при сгорании одной единицы массы материала.

В случае с древесиной и древесными отходами теплотворная способность зависит от рассматриваемой породы древесины, от используемой части дерева (сердцевина, кора или дерево в целом) и от содержания влаги.Верхний предел теплотворной способности 100 % сухой древесины составляет 18…20 МДж/кг. На практике влажность древесины в момент рубки составляет около 50 % . В зависимости от методов и условий транспортировки и хранения он может повышаться до 65 % или снижаться примерно до 30 %, измеренного на заводе. (Влажность дана на влажную основу, см. стр. 2)

Влажность производственных отходов мельницы зависит от того, на какой стадии процесса извлекаются отходы и проводилась ли перед этой стадией сушка древесины. Например, шлифовальная пыль при производстве панелей убирается с мельницы после сушилок и горячих прессов. Следовательно, его влажность может составлять всего 15 % .

В таблице 4.1 указана теплота сгорания различных видов древесного топлива при различной влажности. Их можно сравнить со значениями мазута в нижней части таблицы.

Таблица 4.1 Теплота сгорания и удельный вес различных видов древесного топлива

При расчете стоимости топлива далее в этом исследовании предполагается, что влажность топлива составляет 50 % . При использовании отходов производства часто получаются значения влажности ниже этого. Таким образом, расчетный расход топливной древесины следует рассматривать как верхний предел, который вряд ли будет превышен на практике.

Следующая таблица основана на данных по выходу отходов различных механических предприятий лесной промышленности, представленных в главе 3. Она показывает, сколько энергии получено в виде древесных отходов на единицу произведенной продукции.Влажность древесины принимается равной 50 %.

Таблица 4.2 Энергосодержание древесных отходов на единицу произведенной продукции и процент потребности в топливе

¹⁾ за тонну 3
²⁾ за м ³ бревна вход

Существующее оборудование для сжигания древесины или дров следующее:

— решетки плоские несъемные (голландские печи, подпорные топки)
— решетки конусные неподвижные
— решетки плоские механические (решетки отвальные, виброрешетки, возвратно-поступательные решетки)
— решетки наклонные и наклонные (включая ступенчатые решетки)
— решетки подвижные
— Z -решетки
-колосники комбинированные наклонные и механические
-циклоны
-кипящие слои
-подвесное сжигание в основной топке
-комбинированное подвешенное и колосниковое сжигание

Упомянутые после передвижных решеток здесь не рассматриваются. Они либо подходят для диапазонов мощностей, выходящих за рамки данного исследования, либо представляют собой технологию, которая слишком сложна (и дорога), чтобы ее можно было рекомендовать для эксплуатации в развивающихся странах.

5.1 Фиксированная плоская решетка

Самая старая система сжигания древесины или коры в промышленности — это сжигание их в куче. Свая может стоять на решетке или на кирпичном полу. Куча обычно сжигается в печи, что обеспечивает стабильное горение и более высокую мощность сгорания.Печь (часто это голландская печь) часто работает только как газогенератор, а сгорание происходит в котле, к которому подсоединена печь.

На следующем рисунке № 5.1 показана голландская печь с плоской решеткой. Обычно голландская печь состоит из двух отделений, разделенных центральной стенкой, так что одно из отделений может осыпаться во время топки другого. Топливо обычно подается сверху печи и образует штабель высотой около 1…1,5 м.

Рисунок 5. 1 Плоская решетка в жаровне.

В современных применениях голландской печи решетка заменена сплошным полом.

Регулирование нагрузки осуществляется путем регулирования потока воздуха для горения. Максимальная влажность топлива 67 % . Голландская печь проста, надежна, безотказна (если спроектирована с достаточным пространством) и дешева. Недостатками системы являются затраты на техническое обслуживание (огнеупорность), плохая реакция на изменение нагрузки и сильный перенос золы и углерода при перегрузке.Голландская печь требует непрерывной работы для поддержания высокой скорости горения (непрерывная подача топлива).

На рис. 5.2 показан кочегар с нижней подачей древесины или древесных отходов. Топливо подается в топку шнеком, расположенным под колосником. Максимальный размер топлива составляет примерно 65 x 10 x 10 мм.

Рис. 5.2 Кочегар с нижней подачей со шнеком.

Преимущество топки с нижней подачей по сравнению с голландской печью заключается в том, что верхняя часть штабеля не охлаждается холодным и влажным топливом или холодным воздухом. С другой стороны, если ворс плотный, воздух не может проникнуть через поверхность ворса, вызывая проблемы с высыханием в центре ворса. По этой причине кочегары с нижней подачей подходят для довольно сухого топлива. (Макс. 40…45 %.)

Рис. 5.3 Жаротрубный котел с мембранным экраном и плоской колосниковой решеткой в ​​огнеупорной камере сгорания (Lambion).

Современные плоские решетки представляют собой точечные решетки с водяным охлаждением. Их изготавливают путем поворота труб котла, образуя пол у дна топки, и укладки колосников поверх труб.Стержни снабжены отверстиями для входа воздуха для горения. Основным преимуществом этого типа решетки является ее дешевизна. Его недостатки:

— озоление ограничивает время использования решетки до 20…22 ч/сутки
— требуется вспомогательное топливо при влажности топлива более 55 %
— требуется значительное техническое обслуживание.

5.2 Решетки с фиксированным конусом

К этой категории относятся несколько небольших решеток. Колосник обычно находится в огнеупорной камере сгорания или является ее частью.Системы в основном идентичны системам из предыдущего раздела, за исключением формы решетки.

Конические решетки подходят для топлива с более высокой влажностью, чем плоские решетки. Топливо обычно подается с помощью кочегарки с нижней подачей (см. рис. 5.4), но сухое топливо также может подаваться сверху (рис. 5.5).

Рисунок 5.4 Огнеупорная печь и топка с нижней подачей.

Рисунок 5.5 Конусная решетка с верхней подачей.

5.3 механические плоские решетки

Рисунок 5.6 Решетка для сброса.

Колосник с самосвальной решеткой обычно применяется в малых и средних установках. Это стационарная решетка (см. рис. 5.6), состоящая из колосников, механически связанных таким образом, что их можно поворачивать на 90 градусов для сброса золы. Одна секция может быть отключена для озоления, в то время как горение продолжается в других секциях.

Рисунок 5.7 Виброрешетка для древесных отходов.

Виброрешетка (рис. 5.7) использовался в США для сжигания древесных отходов. Мощность сгорания несколько выше, чем у отвальной колосниковой решетки. Топливный слой скользит вниз по решетке, поскольку он подвергается прерывистым вибрациям, исходящим от эксцентрикового привода с приводом от двигателя в передней части решетки. Топливо высыхает и сгорает, проходя по решетке, а зола выгружается в бункер в передней части установки.

Рисунок 5.8 Каблиц-решетка

Решетка возвратно-поступательного движения обычно имеет небольшой наклон.На рис. 5.8 показана такая решетка (Kablitz). Колосник Kablitz разделен на отдельные секции, каждая из которых оснащена собственным приводом. Преимуществом возвратно-поступательного колосника является его пригодность для сжигания «сложных» видов топлива, таких как кора. С другой стороны, его цена довольно высока.

5.4 Наклонные и наклонные решетки

Наклонные решетки широко используются в современных котлах, работающих на коре или древесных отходах. Хотя есть небольшие отличия в конструкции — горизонтальные или продольные колосники, равномерный или меняющийся наклон и т.д.- принцип работы примерно одинаков для всех наклонных и наклонных решеток. Топливо подается на верхнюю часть решетки, откуда оно скользит вниз. При скольжении топливо сначала высыхает, а затем воспламеняется и горит. Зола оседает на дне колосника.

В некоторых конструкциях после наклонной решетки добавляются дополнительные решетки для дожигания или для озоления. Однако эти конструкции довольно дороги.

Максимальная влажность топлива 55…65 % в зависимости от конструкции решетки. Однако решетки с горизонтальными решетками, так называемые ступенчатые решетки, подходят только для относительно сухого топлива.

Озоление наклонной решетки производится вручную или автоматически. Озоление требуется один раз в смену, но с современными решетками интервал может составлять даже неделю.

Рисунок 5.9 Подпольная печь со ступенчатой ​​колосниковой решеткой и жаротрубным котлом (Lambion).

5.5 Передвижные решетки

В частности, в Северной Америке древесина и древесные отходы часто сжигаются на передвижных котелках-колосниках.Топливо подбрасывается в топку через питатели, расположенные на высоте 1…4 м над колосниковой решеткой. Топливо падает на подвижную решетку, высыхает, воспламеняется и горит. Зола транспортируется к передней части решетки, откуда она падает в зольник.

В зависимости от степени предварительного подогрева воздуха для горения максимальная влажность топлива составляет от 40 до 55 %.

Основными преимуществами системы передвижных колосников являются ее универсальность и большая мощность сгорания. На нем можно сжигать несколько различных видов топлива, а удаление золы происходит непрерывно.

С другой стороны, движущиеся решетки подвержены механическим повреждениям, что приводит к высоким затратам на техническое обслуживание.

Рис. 5.10 Водотрубный котел (Yoshimine) с распределителем и подвижной решеткой.

Если сравнивать котлы, работающие на дровах, с котлами, работающими на жидком или газовом топливе, самые большие различия существуют в оборудовании для сжигания. Так как нефть и газ можно сжигать в горелках довольно простой конструкции, в предыдущей главе было ясно показано, какое обширное оборудование необходимо для сжигания твердого топлива, такого как древесина и древесные отходы.

Однако в остальной части котла имеется лишь несколько незначительных конструктивных различий между котлами, работающими на твердом топливе, и котлами, работающими на жидком или газовом топливе. Одним из основных отличий является то, что при сжигании твердого топлива обычно требуется больше воздуха для горения, чем при сжигании мазута, что приводит к большему количеству дымовых газов, а также к большему объему котла. Наоборот, с данным котлом при сжигании мазута получается большая мощность, чем при сжигании дров, при условии, что возможно сжигание обоих.

Есть еще одно отличие. Древесина имеет большую зольность, чем нефть, и это требует более интенсивного удаления золы как из печи, так и из дымовых газов.

В целом котел на дровах по многим параметрам не отличается от мазутного. По этой причине можно заменить котел, изначально предназначенный для сжигания мазута, на дровяной. Однако, как упоминалось ранее, результатом будет более низкая мощность котла.

По причинам, перечисленным выше, в этой главе представлено довольно краткое описание котлов. Будут рассмотрены два вопроса: различные теплоносители и основные типы конструкций котлов. Презентация ограничена котлами, которые подходят для промышленного применения на малых предприятиях.

6.1 Теплоноситель

При выборе теплоносителя котла возможны три основных варианта:

— горячая вода
— пар
— горячее масло

6.1.1 Горячая вода

В связи с тем, что температура кипения воды при атмосферном давлении составляет 100 °С, водяная система тепловодного котла должна быть под давлением. Необходимое давление резко возрастает с температурными требованиями. Например, чтобы достичь температуры 200 °C, давление со стороны воды должно постоянно поддерживаться выше 16 бар. Таким образом, промышленные водогрейные котлы в основном применяются на предприятиях с низкими температурными требованиями, примерно от 100 °C до 140 °C.Одним из примеров является лесопилка с сушильными камерами (см. раздел 3.2).

6.1.2 Пар

Пар используется там, где требуется тепло при более высоких температурах (150 °C…200 °C), а также в приложениях, включающих паровые турбины или паровые двигатели. Паровой котел, как правило, дороже водяного и требует более обширной системы очистки воды. С другой стороны, для передачи того же количества тепла с паром требуется меньший массовый расход, чем с водой, что может привести к экономии затрат на трубопроводы.

6.1.3 Горячее масло

Использование масла в качестве теплоносителя вместо пара или воды дает ряд существенных преимуществ. Во-первых, температуры до 300 °C и выше могут быть достигнуты без повышения давления в системе. Это обеспечивает как лучшую безопасность эксплуатации, так и простоту конструкции. Во-вторых, не требуется водоподготовка.

Температуру 200 °C можно рассматривать как нижний температурный предел для экономичной работы на горячем масле.

При производстве панелей требования к температуре сушилок и горячих прессов очень высоки.Однако на некоторых небольших предприятиях оборудование рассчитано на работу при более низком уровне температуры.

Некоторые недостатки связаны с работой на горячем масле. Если котел спроектирован ненадлежащим образом, масло может треснуть (изменить свой химический состав) и, в конце концов, привести к выходу из строя труб. Кроме того, утечки в трубах могут привести к значительным повреждениям, в то время как теплоноситель является легковоспламеняющимся. Наконец, горячее масло имеет довольно низкую удельную теплоемкость и требует более широких труб, чем водяная или паровая система теплопередачи.

6.2 Типы конструкций котлов

Хотя существует множество различных конструкций котлов, основной принцип работы у них общий. Топливо сжигается с выделением тепла, которое от дымовых газов передается теплоносителю. Так работают все котлы, независимо от того, какое топливо применяется, как и где оно сжигается, какой теплоноситель используется.

Если исключить оборудование для сжигания, которое было представлено в предыдущей главе, котлы можно разделить на две группы по конструктивным особенностям.Эти:

— котлы жаротрубные
— котлы водотрубные

6.2.1 Пламенно-пламенные трубчатые котлы

В пламенно-трубном котле горячие дымовые газы проходят внутри труб котла, нагревая (испаряя) среду вне труб. В зависимости от конфигурации трубы дымовые газы проходят через котел от одного до четырех раз, прежде чем покинуть дымовую трубу. Соответственно котлы называются одноходовыми, двухходовыми и т. д. Трехходовой котел показан на рисунке 6. 1.

Жаротрубные котлы поставляются для широкого диапазона мощностей. Некоторые котельные фирмы предлагают пламенно-жаротрубные котлы на воде, паре и перегретом паре от 170 кВт до 18 000 кВт или от 250 кг/ч до 28 т/ч производительностью. Диапазон давления этих котлов составляет 1,5…29 бар.

6.2.2 Водотрубные котлы

Как следует из названия, вода или любая другая используемая среда течет внутри труб водотрубного котла, а продукты сгорания выходят наружу.Это показано на рисунке 6.2.

При выработке пара с водотрубными котлами малых размеров — 15 т/ч пара или менее — котел часто оборудуется одним или двумя барабанами (в некоторых котлах даже тремя). Питательная вода подается в верхний барабан питательным насосом котла. Оттуда вода по сливной трубе поступает в нижний барабан или коллектор.

На обратном пути в барабан вода нагревается горячими дымовыми газами и превращается в смесь воды и пара. Циркуляция вверх-вниз поддерживается тем, что пароводяная смесь, текущая вверх, имеет более высокую температуру и, следовательно, меньшую плотность, чем водяной пар, идущий вниз.

Рисунок 6.1 Упрощенный разрез жаротрубного парового котла

Рисунок 6.2 Упрощенный разрез водотрубного парового котла

В верхнем барабане пар отделяется от воды и направляется либо непосредственно, либо через пароперегреватель туда, где он необходим (первичный двигатель, производственный процесс и т.д.). Вода рециркулируется и часть ее продувается для удаления примесей и поддержания высокого качества котловой воды.

Водотрубные котлы обычно используются, когда требуется более высокая мощность. Нижний предел производительности составляет 1 т/ч пара. С другой стороны, существуют энергетические котлы водотрубной конструкции производительностью в несколько тысяч тонн пара в час, но они, естественно, не входят в круг интересов данного исследования.

Невозможно дать точных правил выбора жаротрубных или водотрубных котлов для выработки тепла. В общем, теплую воду и небольшие объемы насыщенного пара предпочтительно генерируют первые, в то время как большие количества пара и особенно перегретого пара генерируют последние. На практике решение должно приниматься в каждом конкретном случае в отношении котла в целом, включая также оборудование для сжигания.

Первичные двигатели, которые будут обсуждаться ниже:

— Паровые турбины с противодавлением
— Конденсационные паровые турбины
— Паровые двигатели

7.1 Паровые турбины с противодавлением

При рассмотрении первичных двигателей, использующих пар, нет принципиальной разницы в том, как вырабатывается пар или какое топливо используется для выработки пара.Таким образом, электроэнергетическое оборудование электростанции, работающей на дровах, не отличается от оборудования электростанции, работающей на каком-либо другом топливе. По этой причине первичные двигатели будут представлены далее довольно кратко.

Турбины с противодавлением используются в промышленных процессах, где требуется пар низкого или среднего давления. Пар высокого давления поступает в турбину, и при его расширении часть его тепловой энергии преобразуется в механическую энергию.

Механическая энергия используется для приведения в действие электрического генератора или механического оборудования, такого как насосы, вентиляторы, компрессоры и т. д.

Пар на выходе выходит из турбины под избыточным давлением и направляется в процесс для нагрева или сушки. Пар среднего давления может подаваться через отбор турбины, если этого требует технологический процесс. Однако малогабаритные турбины мощностью 2 МВт и ниже редко оснащаются отводами.

На рис. 7.1 показаны размеры турбины с противодавлением мощностью 1,5 МВт.

Некоторые производители предлагают турбогенераторные установки без фундамента, что упрощает сборку и требует меньшего объема здания.Экономическая выгода от этого очевидна.

Паровые турбины с противодавлением изготавливаются в диапазоне мощностей от менее 100 кВт до более 100 МВт. Это исследование, однако, касается энергоснабжения мелкой промышленности, в которой установлен верхний размер турбины на уровне 2…3 МВт.

Срок поставки для этих размеров обычно составляет от шести до двенадцати месяцев плюс время, необходимое для транспортировки на завод.

Состояние входного и выходного пара может сильно различаться.Верхний предел давления на входе обычно составляет около 80 бар, но правильная работа возможна и при значительно более низких давлениях. Противодавление варьируется от 2 до 10 бар.

7.2 Конденсационные паровые турбины

В конденсационной турбине пар расширяется ниже атмосферного давления и конденсируется при нагревании охлаждающей воды в конденсаторе. Поскольку выходной пар находится под низким давлением, он бесполезен для промышленного применения.

Однако в некоторых случаях конденсационные турбины могут использоваться на промышленных электростанциях в качестве конденсационных хвостовиков, соединенных с турбинами с противодавлением.В случае низкой потребности в технологическом паре излишки пара пропускаются через хвостовик конденсации для выработки большей мощности.

Конденсационная турбина не сильно отличается от турбины с противодавлением по размерам, параметрам пара (за исключением выходного давления), срокам поставки и цене.

Оборудование для конденсации пара требует дополнительных инвестиций плюс наличие охлаждающей воды. Для конденсационной турбинной установки мощностью 1 МВт требуется около 0,1 м ³ охлаждающей воды в секунду.

Рисунок 7.1 Размеры (мм) паровой турбины с противодавлением мощностью 1,5 МВт.

7.3 Паровые двигатели

Современные высокоскоростные паровые двигатели поставляются как с противодавлением, так и с конденсацией. Как правило, они служат той же цели на промышленной электростанции, что и паровые турбины, хотя принцип работы иной. Расширяющийся пар заставляет поршень двигаться вверх и вниз между его конечными положениями. Поршень, в свою очередь, приводит в движение вал, к которому подключен генератор или какое-либо механическое устройство.

Возможна работа паровой машины при относительно низких значениях пара. Температура на входе не должна превышать 400 °C. Нормальные значения давления пара составляют 15…25 бар. Паровая машина также может работать на насыщенном паре, хотя это приводит к довольно низкому КПД.

Один производитель предлагает агрегаты с паровыми двигателями, которые можно объединять в более крупные комплекты в зависимости от требуемой мощности. Мощность одного агрегата составляет 100…150 кВт в зависимости от режима пара. В принципе, нет верхнего предела количества агрегатов паровой машины, которые можно комбинировать таким образом, но цена двигателя делает большие комплекты экономически невыгодными.

Хотя цена за кВт паровой машины значительно выше, чем у паровой турбины, паровая машина имеет некоторые технические преимущества:

— возможна работа при плохих параметрах пара

— максимальная мощность двигателя сравнительно легко увеличивается добавлением в набор дополнительного блока

— КПД при работе с частичной нагрузкой не снижается в такой степени, как у паровых турбин.

Однако кажется очевидным, что эти преимущества только в некоторых крайних случаях могут перевесить высокие инвестиционные затраты при сравнении паровой машины с паровой турбиной той же мощности.

На рис. 7.2 показаны основные размеры трехблочной двигатель-генераторной установки. (Электрическая мощность около 450 кВт).

Срок поставки комплекта из одной или двух единиц составляет 5 месяцев без учета доставки.

Рисунок 7.2 Размеры 1…3 ед.-пар
двигатели. (Разлив)

7.4 Краткий обзор первичных двигателей

Подводя итог, можно сказать, что наиболее важными свойствами первичных двигателей являются следующие:

Турбина с противодавлением

— перегретый пар в электрическую или механическую энергию
— отходящий пар под избыточным давлением в промышленный процесс

Конденсаторная турбина

— перегретый пар в электрическую или механическую энергию

— пар на выходе ниже атмосферного давления

— альтернативно в качестве хвостовой части конденсации после турбины с противодавлением для выработки дополнительной мощности при низкой потребности в тепле

Паровой двигатель

— перегретый (не более 400 °C) или насыщенный пар в электрическую или механическую энергию
— режим противодавления или конденсации
— возможно расширение за счет добавления агрегатов двигателя
— цена за кВт в 5-10 раз выше, чем для противодавления турбины давления.

Целью обработки воды является поддержание благоприятных условий для работы парового котла путем:

— предотвращение накопления отложений на поверхностях нагрева
— минимизация коррозии оборудования и трубопроводов в пароводяном цикле.

Требования к водоподготовке сильно зависят от типа котла, давления в котле и качества исходной воды.

Наиболее важные этапы водоподготовки на электростанции представлены на рис. 8.1. Эти этапы следующие:

8.1 сырая вода

В зависимости от местных условий исходная вода содержит различное количество примесей, взвешенных частиц и газов. Сырая вода фильтруется и аэрируется, в некоторых случаях также осаждается.

8.2 Подпиточная вода

Существует ряд различных методов обработки подпиточной воды. Все они предназначены для удаления или замены таких ионов (солей и минералов), которые могут нанести вред оборудованию пароводяного цикла. Это делается:

— ионообменники различных типов
— испарители
— оборудование на основе обратного осмоса или их комбинации.

При давлении в барабане 40…60 бар и выше, как правило, желательна деминерализация. Это вызывает порог затрат на очистку воды при превышении этого уровня давления.

Ионообменники требуют регулярного обслуживания квалифицированным персоналом, что может ограничить применение в развивающихся странах. Испарители работают на тепле, что приводит к потребности в паре или горячей воде.

8.3 Питательная вода

Питательная вода представляет собой смесь очищенного конденсата и очищенной подпиточной воды.Перед поступлением в котел обрабатывается добавками и термически деаэрируется для соответствия требованиям качества.

8.4 Котловая вода и пар

Для получения максимально чистого пара качество котловой воды контролируется путем введения добавок и непрерывной продувки из барабана.

8.5 Конденсат

Примеси конденсата удаляют на механических фильтрах и/или в ионообменниках.

Рисунок 8.1 Блок-схема водоподготовки

По сравнению с жидким топливом оборудование для обращения с древесным топливом, естественно, намного сложнее. Основное отличие заключается в том, что древесину нельзя перекачивать по трубам, как масло, а требуется конвейерная система для транспортировки из одного места в другое.

Кроме того, чтобы соответствовать требованиям котла, топливо часто должно быть преобразовано из его первоначальной формы и размера в форму, которая лучше подходит для транспортировки и сжигания.

Система обращения с топливом для электростанции или теплоцентрали, работающей на древесном топливе, должна проектироваться отдельно в каждом конкретном случае. Она может состоять из следующих видов оборудования:

— рубильные машины для производства щепы из круглого леса, лесозаготовительных отходов или древесных отходов от процесса,

— конвейеры ленточные, элеваторы и винтовые конвейеры для транспортировки и подачи топлива,

— шнековые разгрузчики для подачи на конвейер снизу штабеля, например щепы

— силосы и бункеры для промежуточного хранения,

— силосы приемные для выгрузки с грузовых автомобилей или фронтальных погрузчиков,

— фронтальные погрузчики для транспортировки топлива в качестве альтернативы ленточным конвейерам.

Большинство электростанций или тепловых электростанций, работающих на древесном топливе, используют мазут в качестве пилотного топлива и в некоторых случаях для улучшения контроля нагрузки. На этих заводах оборудование для обращения с топливом состоит как из древесины, так и из системы обращения с маслом.

Независимо от того, какое топливо используется, оборудование электростанций и тепловых станций классифицируется следующим образом:

— котельная
— турбинная установка (не входит в чисто тепловые)
— водоподготовка
— оборудование для обращения с топливом
— вспомогательное оборудование
— трубопроводы и изоляция
— контрольно-измерительные приборы
— электрификация
— ОВиК (отопление, вентиляция и охлаждение) ) оборудование

Турбинная установка относится к производству электроэнергии в целом и может включать в себя различные типы первичных двигателей.

Первые четыре группы обсуждались в предыдущих главах. В этой главе речь пойдет об оставшихся.

10.1 Вспомогательное оборудование

Эта группа включает следующее оборудование

— насосы
— вентиляторы
— компрессоры
— клапаны подготовки пара
— краны
— инструменты для ремонта и обслуживания
— и т.д.

Чем крупнее завод, тем обширнее список вспомогательного оборудования.

10.2 Трубопровод и изоляция

Назначением системы трубопроводов электростанции или теплоцентрали является передача потоков воды, пара или конденсата из одного места в другое внутри установки без слишком высоких потерь давления или тепла при передаче.

10.3 Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы включают в себя все оборудование, используемое для измерения, контроля, защиты и сигнализации при эксплуатации предприятия. Это инструмент оперативного персонала, и при разработке разветвленной системы КИПиА установка должна эксплуатироваться небольшим обслуживающим персоналом.

Верно и обратное. Снижая уровень автоматизации, инвестиционные затраты снижаются, но требуется больше обслуживающего персонала.

Важнейшими объектами управления паросиловой установкой являются:

— уровень воды в барабане,
— давление и температура пара,
— частота вращения и напряжение турбогенератора.

Центром управления является диспетчерская или на небольших предприятиях панель управления.

10.4 Электрификация

Целью электроустановки на электростанции является передача генерируемой энергии туда, где она необходима, и с нужным напряжением.На промышленной электростанции основным потребителем является производственный процесс, но и сама установка нуждается в некоторой части выходной мощности для запуска электродвигателей, подключенных к ее насосам, вентиляторам и другому подобному оборудованию. Если выработка электроэнергии превышает технологическую и вспомогательную потребность, излишек передается в сеть общего пользования.

Дизельные генераторы и аккумуляторы используются для подачи электроэнергии в режиме ожидания и, если установка не подключена к сети общего пользования, энергии, необходимой для запуска.

10.5 ОВКВ

К этой группе оборудования относятся:

— отопление
— вентиляция
— система пресной воды
— канализация
— система противопожарной защиты.

Одним из способов использования энергии древесного топлива является его преобразование в горючий газ (производительный газ) в газификаторе. Технологии газификации твердого топлива уже более ста лет, но растущие затраты на энергию значительно увеличили исследовательскую деятельность в этой области в последние годы.

Генераторный газ образуется в процессе частичного сгорания, при котором химическая энергия топлива превращается в газ, в основном монооксид углерода и водород. Реакция протекает в газоплотной реторте газификатора, в которую подается топливо и воздух. Реакция поддерживается собственным теплом, и не требуется никаких внешних источников тепла, кроме воспламенения. В некоторых случаях вводят пар, чтобы предотвратить слишком высокое повышение температуры реакции.

В газификаторе с неподвижным слоем реторта заполняется топливом сверху.Топливо медленно движется вниз, проходя через ряд различных зон. Первая – это зона сушки, в которой содержание воды снижается по сравнению с входным значением макс. 20…30 %. По пути вниз температура повышается, что вызывает коксование топлива в зоне нагрева и газификацию углерода в следующей. Зола удаляется снизу, например, с помощью вращающейся решетки.

Воздушные потоки проходят через газификатор в том же направлении или в противоположном направлении, что и поток топлива, или через слой топлива.

Соответственно, газификаторы с неподвижным слоем подразделяются на генераторы с нисходящей, восходящей или поперечной тягой.

Другим типом является газификатор с псевдоожиженным слоем, который газифицирует топливо в слое песка или другого подобного материала. Слой поддерживается высокоскоростным потоком воздуха, поступающим в нижнюю часть газификатора.

Горячий газ, выходящий из газификатора, имеет теплоту сгорания 5… 10 МДж/м ³ . Он может содержать различные примеси, такие как зола и пары смол и масел.Если газ сжигается в двигателе, его необходимо сначала очистить и охладить, но если он используется в котле, в этом нет необходимости.

Преимущество преобразования топливной древесины в газ перед сжиганием заключается в том, что газ можно сжигать с помощью гораздо более простого оборудования, чем твердое топливо. Генераторный газ дает возможность перейти с нефти или природного газа на древесное топливо в старых установках сжигания — котлах, печах, сушилках и т.д. — с относительно небольшими изменениями в оборудовании.

Возможность газификации древесины в новых установках по сравнению с прямым сжиганием древесины здесь не оценивалась.Причина этого в том, что большинство современных систем газификации древесины все еще находятся на стадии прототипа или экспериментальной установки. Поэтому было трудно получить достоверную информацию о ценах.

Некоторые трудности возникают при газификации древесины. Из-за неоднородности сырья качество (и теплота сгорания) газа может меняться в процессе эксплуатации. Эту проблему можно решить, сначала сделав древесный уголь из древесины, а затем газифицируя древесный уголь. Результатом будет более однородное качество генераторного газа, но, с другой стороны, более высокая стоимость оборудования и больший риск нарушений в работе.

Другая проблема заключается в том, что влажность топлива не должна превышать 20…30 % при подаче в газификатор с неподвижным слоем. Это требует некоторой формы осушителя топлива и требует дополнительных затрат по сравнению с прямым сжиганием.

Генераторный газ также предлагает возможность выработки электроэнергии с помощью дизельных агрегатов без предварительного преобразования энергии топлива в пар. Особенно при небольших мощностях это привело бы к экономии капитальных затрат и позволило бы производить малую электроэнергию на месте в местах, где электроэнергия из общественной сети стоит дорого или вообще недоступна.

Многие производители в настоящее время разрабатывают системы газопоршневых двигателей, но информация о современных установках, находящихся в коммерческой эксплуатации, отсутствует. Эту технологию пока нельзя считать проверенной.

Учитывая нынешнюю исследовательскую деятельность в области газификации древесины, представляется возможным, что как технически, так и экономически газификаторы появятся на рынке в течение нескольких лет.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie
потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Типы пожаров в котлах, работающих на выхлопных газах (EGB), и способы их предотвращения

Котлы, работающие на выхлопных газах, — это тип системы рекуперации тепла на судах, которая позволяет выхлопному теплу главного двигателя производить пар при выходе в атмосферу.

Любая система, работающая при высокой температуре, всегда имеет риск возгорания. Это относится к ЭГБ, у которых температура выхлопных газов на входе 300-400 град. C. Наиболее распространенным типом котлов на выхлопных газах (EGB), используемых на судах, являются водотрубные котлы.

В водотрубном исполнении вода проходит через трубную решетку, расположенную на пути отработавших газов внутри газохода главного двигателя. Выхлопной газ проходит по трубным решеткам и нагревает воду, в результате чего образуется пар.

Основным компонентом сажевых отложений являются твердые частицы, но, кроме того, в котле могут откладываться несгоревшие остатки топлива и смазочных масел.

Нагар и возгорание в EGB могут быть-

1. Из-за плохого сгорания топлива в основном двигателе
2. Из-за длительного медленного приготовления на пару
3. Длительное маневрирование корабля
4. Частые пуски и остановки двигателя
5. Некачественное топливо/цилиндровое масло
6. Низкая скорость выхлопных газов при прохождении EGB
7. Низкая скорость подачи воды в водопроводные трубы
8. Коэффициент расхода низкой циркуляционной воды

Типы выхлопных газов/копоти в котле-утилизаторе (УГБ)

Для лучшего понимания пожар ЭГБ лучше различать по стадиям, а не по видам. Пожары EGB можно разделить на две или три стадии в зависимости от интенсивности пожара.

Стадия 1: Обычный пожар сажи

Этап 2: Водородный огонь

Стадия 3: Железный огонь

Стадия 1: Обычный пожар сажи:

Копоть откладывается в водяной трубе котла-утилизатора. При движении корабля на малой скорости температура выхлопа главного двигателя может варьироваться от 100 до 200 град. С. Этой температуры достаточно для воспламенения «мокрой сажи», температура воспламенения которой составляет около 150 град.С.

Если сажа «сухая», то она не воспламенится при такой низкой температуре (150 град. С), но при работе двигателя на более высоких оборотах и ​​температуре газов выше 300 град. C, то в присутствии избытка кислорода отложения горючих материалов будут выделять достаточно паров, которые могут воспламениться от искры или пламени.

Вышеупомянутые возгорания сажи называются малыми или обычными сажевыми возгораниями, поскольку тепловая энергия отводится циркулирующей котловой водой и паром. Кроме того, искры остаются внутри воронки или уменьшаются при прохождении через пламегаситель в верхней части воронки.

Этап 2: Водородный огонь

Водородный пожар в ЭГБ возникает при протекании химической реакции диссоциации воды при температуре выше 1000 град. C. Это приводит к образованию водорода (h3) и монооксида углерода (CO), которые являются горючими по своей природе.

2h3O= 2h3 + O2 (диссоциация воды, приводящая к образованию водорода-h3)

H 2 O + C = H 2 + CO (Реакция воды с углеродистым отложением, приводящая к образованию монооксида углерода-CO)

Этап 3: Железный огонь

На этом этапе начинается цепная реакция окисления металлического железа при высокой температуре 1100 град.C, что означает, что при такой высокой температуре трубка начнет гореть сама, что приведет к полному расплавлению трубных пакетов.

2Fe + O2 2=FeO+ тепло

Строго не рекомендуется использовать воду или пар на этом этапе для тушения пожара, потому что перегретый утюг будет вступать в реакцию с водой, чтобы продолжить эту реакцию.

Fe + h3O = FeO+ h3 + теплота

Меры по предотвращению пожара

• Избегайте медленного пропаривания главного двигателя
• Обеспечение хорошего сгорания топлива в основном двигателе
• Убедитесь, что топливо обработано и имеет хорошее качество при подаче в двигатель
• Регулярная продувка труб котла сажей
• Проводить промывку водой в портах через регулярные промежутки времени
• Убедитесь, что конструкция выхлопной трубы обеспечивает равномерный нагрев всей трубы
• Предварительно подогретая оборотная вода, подаваемая в котел в основном во время пуска
• Циркуляционный насос нельзя выключать в любое время при работающем основном двигателе
• Не останавливайте циркуляционный насос в течение как минимум двух часов после остановки главного двигателя
• Запуск циркуляционного насоса за 2 часа до запуска главного двигателя

Как бороться с пожаром EGB?

Реакция на отслеживание огня EGB будет разной для разных стадий.

При возгорании 1 степени, т. е. обычном возгорании сажи :

а) Остановить главный двигатель и тем самым подачу кислорода к огню

b) Продолжайте эксплуатировать водяной циркуляционный насос. Никогда не останавливайте насос

c) Никогда не используйте для тушения пожара сажеобдувочные аппараты любого типа – паровые или воздушные, так как оба они усилят действие огня

d) Убедитесь, что все выпускные клапаны на остановленном главном двигателе находятся в закрытом положении, чтобы исключить любую возможность подачи воздуха в очаг возгорания сажи

д) Крышка фильтра турбокомпрессора

f) Промывка водой, если она предусмотрена, может использоваться для тушения пожара.Обычно подключается к судовой противопожарной системе

.

g) Возможно внешнее граничное охлаждение

Для крупного пожара :

а) Остановить главный двигатель, если он еще не остановлен

b) Остановите насос циркуляционной воды.

c) Закройте все впускные и выпускные клапаны на линии циркуляции воды

d) Слить (оставшуюся) воду из секций котла-утилизатора путем слива

e) Охладите большим количеством брызг воды, чтобы охладить очаг возгорания (следите за тем, чтобы вода не попала в другие части, так как вода может ускорить реакцию)

СохранитьСохранить

Теги: судовые котлы

Котлы и экономайзеры утилизаторы для помещений морских машин

Котлы и экономайзеры утилизаторы для помещений морских машин

Главная || Дизельные двигатели

||Котлы||Системы подачи

||Паровые турбины ||Обработка топлива ||Насосы ||Охлаждение ||

Котлы и экономайзеры на выхлопных газах для морских машинных помещений

Использование выхлопных газов от главных дизельных двигателей для
Генерация пара — это средство рекуперации тепловой энергии и улучшенная установка
эффективность.

Теплообменник выхлопных газов показан на рисунке выше. Это просто
ряд трубных блоков, по которым циркулирует питательная вода, по которым выхлопные газы
поток. Отдельные банки могут быть устроены так, чтобы обеспечивать подогрев сырья, пар.
Генерация и перегрев. Для подачи пара требуется котельный барабан.
генерация и разделение должны иметь место, и обычно используется
барабан вспомогательного котла.

выровнять=»влево»>

выровнять=»влево»>

выровнять=»влево»>

Вспомогательная паровая установка

Вспомогательная паровая установка, предусмотренная в современных дизельных двигателях
танкеры обычно используют теплообменник выхлопных газов в основании
воронка и один или два водотрубных котла.

Насыщенный или перегретый пар может быть получен из вспомогательного
паровой котел. В море он действует как паровой приемник тепла выхлопных газов.
обменник, который циркулирует через него. В порту работает на мазуте
обычный способ.

Рис. Вспомогательная система паровой установки
align=»center»>

Котлы и экономайзеры на выхлопных газах

Вспомогательные котлы на судах с главными дизельными двигателями, кроме танкеров,
обычно имеют композитную форму, позволяющую генерировать пар с использованием жидкого топлива.
или выхлопные газы дизельного двигателя.При таком расположении
котел действует как теплообменник и поднимает пар в собственном барабане.

Эскиз парового экономайзера
align=»center»>

Общие указания

В обязанности главного инженера входит ознакомление всех сотрудников машинного отделения с процедурами безопасной эксплуатации и технического обслуживания котла-утилизатора/экономайзера.

Принципы безопасной эксплуатации, такие как обеспечение работоспособности и правильной настройки клапанов и креплений, а также необходимость постепенного прогрева и охлаждения аналогичны принципам, описанным ранее для котлов, работающих на жидком топливе.Как и прежде, необходимо всегда следовать рекомендациям производителей по эксплуатации.

Возгорание сажи в котлах и экономайзерах

Возгорание сажи в котлах и экономайзерах, работающих на выхлопных газах, чрезвычайно опасны, катастрофичны и могут серьезно угрожать безопасности судна. Персонал судов должен знать об опасностях и методах предотвращения.

Они вызваны отложениями сажи в дизельных двигателях, работающих на тяжелом топливе, как правило, при работе с малой нагрузкой или при маневрировании в условиях отсутствия перепуска отработавших газов.Эти отложения могут также содержать избыток смазочного масла цилиндров и очень восприимчивы к воспламенению при увеличении мощности двигателя и температуры выхлопных газов.

Поэтому крайне важно, чтобы трубы поддерживались в чистом состоянии за счет эффективного использования сажеобдувочных устройств. В частности, после периодов медленной работы или маневрирования в течение продолжительных периодов важно, чтобы операции продувки сажи выполнялись до увеличения мощности или в случае остановки двигателя.В теплообменнике, на котором нет отложений сажи, не может возникнуть возгорание сажи.

Также следует отметить, что циркуляционный насос котловой воды должен запускаться заблаговременно до пуска главного двигателя и не останавливаться в течение как минимум 2-3 часов после остановки главного двигателя, чтобы обеспечить достаточное охлаждение трубок.

Инструкция по эксплуатации котла-утилизатора/экономайзера

Эти рекомендации по эксплуатации не являются всеобъемлющей процедурой, а являются лишь памяткой.Фактические инструкции производителя в сочетании с практическим опытом на борту определяют фактическую последовательность действий.
i) Запуск из холодного состояния

1. Убедитесь, что дренажные клапаны закрыты.
2. Вентиляционное отверстие открытого типа.
3. Убедитесь, что клапаны циркуляционного насоса открыты.
4. Приоткрыть впускной клапан и закрыть вентиляционные отверстия при выходе пара/воды.
5. Медленно открыть впускной/выпускной клапан.
6. Обратные клапаны, фланцы и т. д.на утечку.
7. Дать устройству прогреться.
8. Запустить циркуляционный насос и обеспечить резервный блок в автоматическом режиме.
9. Проверить давление насоса, нагрузку двигателя и т. д.
10. Убедитесь, что манометр дифференциального давления на стороне газа работает.

ii) Запуск из горячего состояния
Если система была временно остановлена, убедитесь, что установлена ​​полная циркуляция воды, прежде чем газ будет пропущен через котел.В обязанности главного механика или второго механика в его отсутствие входит обеспечение работы циркуляционного насоса перед запуском главного двигателя.

В случае, если главный двигатель работал с температурой отработавших газов выше 200°С в течение любого промежутка времени, без работы циркуляционного насоса, двигатель должен быть замедлен, а температура отработавших газов в и из котла-утилизатора должна быть доводят до температуры ниже 100 градусов по Цельсию перед запуском циркуляционного насоса.Последствия запуска циркуляционного насоса с отработавшими газами труб котла при повышенных температурах могли быть катастрофическими.

На судах с выхлопным экономайзером с перепускным клапаном температура воды является критическим фактором для предотвращения образования конденсата и кислоты на стороне газа. При работе с отработавшими газами в обход экономайзера должна поддерживаться минимальная температура 140°С.

iii) Операция

1) Циркуляция дымовых газов котла должна поддерживаться постоянно.Это необходимо для поддержания температуры трубы и предотвращения коррозии холодного конца трубы и ребер.

2) Продувку сажи проводить не менее трех раз в день.

3) Если по какой-либо причине необходимо остановить циркуляцию, перед остановом установка должна быть продута сажей.

4) Необходимо позаботиться о том, чтобы при медленной подаче пара или работе главного двигателя в условиях, при которых выхлопные газы могут загрязнять боковые поверхности газа (работает вспомогательный вентилятор), следует использовать перепускной клапан, если он установлен. .

5) Контролируйте перепад давления на стороне газа и сигнал тревоги высокой температуры на выходе отработавших газов, если он установлен.

6) Если имеется химикат для удаления сажи, введите его в соответствии с инструкциями производителя.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Когда частота вращения основного двигателя увеличивается после периода медленного пропаривания, следует увеличивать продувку сажи и очень медленно увеличивать мощность двигателя, одновременно контролируя параметры экономайзера.

iv) Нормальный останов

1. Непосредственно перед окончанием морского перехода включают обдувочные аппараты.
2. Поддерживайте циркуляцию не менее 12 часов после остановки двигателя.
3. Выключить циркуляционные насосы.

ПРИМЕЧАНИЕ: Суда с коротким периодом пребывания в порту, такие как автовозы и контейнеровозы, не должны останавливать циркуляционный насос ни на якорной стоянке, ни в порту.

4. Закрыть запорную арматуру котла.
5. Откройте сливы и выпускной клапан.
6. Во время стоянки по левому борту следите за корпусом блока экономайзера на наличие признаков высокой температуры.

v) Аварийное отключение (возгорание сажи или повреждение трубки)

1. Работайте сажеобдувщиками.
2. Остановите циркуляционный насос и изолируйте агрегат.
3. Откройте сливные клапаны.
4. В зависимости от обстоятельств остановите главный двигатель.
5. Контролируйте блок трубок на предмет развития возгорания сажи.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Если трубки не повреждены, циркуляцию можно продолжить, а также запустить резервный насос для улучшения циркуляции, но подачу корма необходимо тщательно контролировать. Существует опасность возгорания водорода в случае выхода из строя трубки; также попадание воды в основной двигатель может привести к серьезному повреждению поршней и шатунов из-за гидравлического запирания.

Эффективность экономайзера выхлопных газов

Экономайзер выхлопных газов на корабле похож на огромный теплообмен, который обменивает тепло между выхлопными газами двигателей на воду и производит пар для той же цели, что и вспомогательные котлы
производить пар.

Рекомендованной энергии и количества пара, генерируемого экономайзером выхлопных газов, обычно достаточно для повседневных нужд корабля в паре, таким образом, судну с экономайзером выхлопных газов обычно не требуется топить котел во время перехода. Что касается повышения эффективности за счет предотвращения загрязнения со стороны газа и воды, применяются те же принципы, что и для котла.

Эффективность экономайзера отработавших газов можно повысить за счет увеличения частоты продувки сажи (один или два раза в день в море). Регистрация разности температур отработавших газов и перепада давления может указывать на чистоту экономайзера. Промывку водой следует планировать в периоды капитального ремонта.

Техническое обслуживание экономайзера выхлопных газов не только повысит эффективность использования энергии, но и снизит общие затраты на техническое обслуживание и снизит риски безопасности, связанные с возгоранием сажи.Иногда использование присадок к топливу может улучшить чистоту экономайзера.

При проектировании судов желательна максимальная рекуперация отработанного тепла. Для экономайзеров выхлопных газов температура дымовой трубы должна быть как можно ниже, но с достаточным запасом, чтобы быть выше точки росы, чтобы избежать серной коррозии. Обычно оптимальной считается температура воронки от 165 до 195°С при использовании мазута.

Чистота котла

i) Промывка водой
Продувка удалит сухие отложения с трубных блоков, но для более тяжелых отложений необходима промывка водой.Опыт и осмотр определяют необходимую частоту, однако обычно требуется проводить промывку водой каждые 500 часов работы или один раз в месяц.

1. Выключить котел и дать ему остыть.

2. Промойте водой с помощью ручного шланга или копья. Для первоначальной промывки можно использовать соленую воду, хотя пресная вода предпочтительнее, обычно ее количество составляет около 15-20 тонн. Для облегчения удаления кислых отложений сажи в воду для промывки можно добавить мягкое нейтрализующее моющее средство.

3. Если загрязнение сильное и отложения трудно удалить, перед промывкой может потребоваться нанести химические моющие растворы непосредственно на поверхности трубок. Дайте время впитаться, прежде чем смыть из шланга.

4. Окончательное ополаскивание трубок должно производиться не менее 30 минут пресной водой для удаления всей соленой воды, если она используется, и/или чистящих химикатов.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Перед началом промывки водой убедитесь, что все дренажные отверстия и т. д. чистые, и что были приняты меры предосторожности, чтобы избежать попадания воды в турбонагнетатели и главный двигатель.

По завершении промывки водой необходимо внимательно осмотреть блок труб экономайзера на наличие оставшихся отложений сажи. Требуется тщательный осмотр изнутри кожуха экономайзера.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Вероятность возгорания сажи увеличивается после мойки из-за оставшихся холодных влажных отложений сажи, а также из-за искр, вылетающих из воронки. Должны быть приняты меры предосторожности, защищены швартовые канаты и т. д., а средства пожаротушения должны быть в состоянии готовности.

ii) Сбор сажи

Большинство судов оборудовано резервуаром для сбора сажи для удержания сажи/промывки во время промывки водой выхлопных газовых котлов или экономайзеров.

В некоторых конструкциях сажа выбрасывается прямо за борт через воспитатель, приводимый в движение пожарной магистралью или аналогичное устройство. Другие представляют собой простой резервуар для сбора и водосливную систему, при которой сажа удерживается внутри резервуара, а промывочная вода возвращается в трюм для сброса за борт через OWS.Утвержденные планы расстановки судов должны быть на борту.

Что касается системы водосливов, то сажа собирается и сохраняется на борту для утилизации на берегу. Всякий раз, когда сажа выгружается на берег для утилизации, соответствующие сведения должны быть зарегистрированы в Журнале учета мусора.

Работа всухую

Следует избегать эксплуатации котла-утилизатора без циркуляции по трубам, за исключением аварийных ситуаций. Необходимо соблюдать следующие стандартные процедуры работы всухую:

• Сообщить о ситуации в соответствующий офис управления.
• Прочтите раздел руководства по эксплуатации перед эксплуатацией оборудования в сухом состоянии.
• Температура выхлопных газов двигателя должна быть не выше ожидаемого максимума.
• Период сухого хода должен быть как можно короче.
• Перед работой всухую необходимо очистить трубные блоки от всех следов сажи и других отложений.
• Очистка обдувом сажи должна продолжаться в течение всего периода сухого хода как минимум с той же частотой, что и при нормальной работе.
• Блок трубок должен быть слит и вентилирован.
• Мониторинг температуры газа на входе и выходе важен для предотвращения внезапного повышения температуры. Колебания температуры могут указывать на наличие сажевого пожара.

Почему температура газа на выходе поддерживается около 180°С в
теплообменник выхлопных газов? — Выход датчика температуры газа в теплообменнике ОГ
поддерживается при температуре выше 180°C для предотвращения низкотемпературной коррозии
происходит.В выхлопных газах содержится около 10% водяного пара.
а также продукты серы и это может привести к серной кислоте
формовочная с точкой росы 140С. Количество энергии выхлопных газов, используемой в отходящем тепле
восстанавливающих систем составляет около 5 10 %.

Обобщенная информация о морском котле Информационные страницы:

1. Требования к различным типам котлов — водотрубные котлы и т. д.

Водотрубный котел используется для паровых установок высокого давления, высокой температуры и большой производительности, например.г. подача пара для турбин главных двигателей или турбин грузовых насосов. Жаротрубные котлы используются для вспомогательных целей, чтобы обеспечить меньшее количество пара низкого давления на судах с дизельными двигателями…..

2. Принцип работы и порядок работы жаротрубных котлов

Жаротрубный котел обычно выбирают для производства пара низкого давления на судах, требующих пара для вспомогательных целей. Эксплуатация проста, и можно использовать питательную воду среднего качества. Название «цистерновый котел» иногда используется для жаротрубных котлов из-за их большой емкости по воде. Также используются термины «дымовая труба» и «ослиный котел».

Использование выхлопных газов главных дизельных двигателей для
Генерация пара — это средство рекуперации тепловой энергии и улучшенная установка
эффективность. Вспомогательная паровая установка, предусмотренная в современных дизельных двигателях
танкеры обычно используют теплообменник выхлопных газов в основании
воронкой и одним или, возможно, двумя водотрубными котлами …..

3. Использование креплений котлов

Водотрубные котлы из-за их меньшего водосодержания по отношению к паропроизводительности требуют некоторых дополнительных приспособлений: Автоматический регулятор питательной воды.Это устройство, установленное на линии подачи перед главным обратным клапаном, необходимо для обеспечения правильного уровня воды в котле при любых условиях нагрузки. Котлы с высокой скоростью испарения будут использовать многоэлементную систему управления питательной водой….

4. Чистота питательной воды для котлов

Наиболее «чистая» вода будет содержать некоторое количество растворенных солей, которые выделяются из раствора при кипячении. Затем эти соли прилипают к нагревательным поверхностям в виде накипи и снижают теплопередачу, что может привести к локальному перегреву и выходу из строя трубок.Другие соли остаются в растворе и могут образовывать кислоты, которые разъедают металл котла. Избыток щелочных солей в котле вместе с воздействием эксплуатационных нагрузок приводит к состоянию, известному как «щелочное растрескивание». Это фактическое растрескивание металла, которое может привести к серьезному выходу из строя…..

5. Принцип действия и порядок работы парогенератора

Паропарогенераторы производят насыщенный пар низкого давления для бытовых и других нужд.Они используются в сочетании с водотрубными котлами для обеспечения вторичного парового контура, который предотвращает любое возможное загрязнение питательной воды первого контура. Расположение может быть горизонтальным или вертикальным со змеевиками внутри кожуха, которые нагревают питательную воду…

6. Как контролировать горение в морском котле

Важным требованием к системе управления горением является правильное соотношение количества сжигаемого воздуха и топлива. Это обеспечит полное сгорание, минимум лишнего воздуха и приемлемые выхлопные газы.Следовательно, система управления должна измерять расход мазута и воздуха, чтобы правильно регулировать их пропорции…..

7. Безопасная эксплуатация котла. Подготовка и подъём пара

Все котлы имеют
топка или камера сгорания, где топливо сжигается для высвобождения его энергии.
В топку котла подается воздух для сжигания топлива.
происходить. Большая площадь поверхности между камерой сгорания и
вода позволяет энергии сгорания в виде тепла быть
переведены в воду…..

8. Процесс сжигания мазута — горелки различной конструкции

Судовые котлы в настоящее время работают на остаточном низкосортном топливе. Это топливо хранится в цистернах с двойным дном, из которых оно забирается перекачкой.
перекачивать в отстойники. Здесь любая вода в топливе может
осесть и быть осушенным прочь.

9. Устройство котла — процесс сжигания — подача воздуха

Горение – это сжигание топлива в воздухе с выделением тепловой энергии.
Для полного и эффективного сгорания необходимо правильное количество топлива и
воздух должен быть подан в топку и воспламенен.Примерно в 14 раз больше
воздух как топливо необходим для полного сгорания….

10. Обычный подпружиненный предохранительный клапан и усовершенствованный предохранительный клапан высокого подъема для судового котла

Предохранительные клапаны устанавливаются попарно, обычно на одной клапанной коробке. Каждый клапан должен выпускать весь пар, который котел может произвести без
повышение давления более чем на 10% за установленный период…..

11. Правильный рабочий уровень для судовых котлов — использование указателей уровня воды

Указатель уровня воды обеспечивает визуальную индикацию уровня воды в котле в районе правильного рабочего уровня.

12. Как поддерживать уровень воды в морском котле?

Современный высокотемпературный водотрубный котел высокого давления вмещает небольшое количество воды и производит большое количество пара. Поэтому необходим очень тщательный контроль уровня воды в барабане. Реакции пара и воды в барабане сложны и требуют системы управления, основанной на ряде измеряемых элементов……

13. Меры предосторожности при работе с морским котлом

Все средства управления котлом, регуляторы, сигнализация и расцепители должны быть проверены регулярно в соответствии с применимой Системой планового технического обслуживания и рекомендациями производителя.Каждое испытание должно быть запротоколировано с подписью инженера, проводившего испытание….

Морские механизмы — Полезные теги

Судовые дизельные двигатели || Парогенераторная установка || Система кондиционирования воздуха || Сжатый воздух || Морские батареи || Грузовой холодильник || Центробежный насос || Различные охладители || Аварийный источник питания || Теплообменники отработавших газов || Система подачи || Насос для отбора корма ||
Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Топливная форсунка || Топливная система || Обработка мазута || Редукторы || Губернатор ||
Морской мусоросжигатель ||
Масляные фильтры ||
Двигатель MAN B&W ||
Судовые конденсаторы ||
Сепаратор масляной воды ||
Устройства защиты от превышения скорости ||

Поршень и поршневые кольца ||
Прогиб коленчатого вала ||
Морские насосы ||

Различные хладагенты ||
Станция очистки сточных вод ||
Пропеллеры ||
Электростанции
||
Система пускового воздуха ||
Паровые турбины ||
Рулевой механизм ||
Двигатель Sulzer ||
Турбинный редуктор ||
Турбокомпрессоры ||
Двухтактные двигатели ||
Операции UMS ||

Сухой док и капитальный ремонт ||
Критическое оборудование ||
Палубные механизмы и грузовые механизмы
|| Контрольно-измерительные приборы

|| Противопожарная защита
|| Безопасность машинного отделения ||

Машинные помещения. com о принципах работы, конструкции и эксплуатации всех механизмов
предметы на корабле предназначены в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. Для любых замечаний, пожалуйста

Свяжитесь с нами

Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
Условия использования

Ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности|| Домашняя страница||

Водотрубный котел: типы, детали, принципы работы

Пар является одним из величайших источников энергии в наше время.Мы использовали пар с самого начала нашей первой промышленной революции в истории человечества. Он обеспечивает тепло для технологического нагрева, стерилизации и многих других применений, которые, среди прочего, становятся все более важными для промышленных объектов. Котел или парогенератор — это устройство, используемое для создания пара путем подачи тепловой энергии на воду. Различные типы котлов доступны в нескольких размерах и формах и находят свое применение в различных областях. Водотрубный котел является одним из них, который широко применяется в промышленности.В этой статье у нас будет описание водотрубных котлов, включая работу, детали, типы, преимущества и недостатки. Прочтите этот новый блог на Linquip, чтобы узнать больше.

Водотрубные котлы Особенности

Водотрубный котел представляет собой один из нескольких вариантов оборудования, работающего под давлением, используемого для преобразования воды в пар в контролируемых условиях. Способ быстрого производства пара состоит в том, чтобы подавать воду под давлением в трубу или трубы, окруженные дымовыми газами.Самый ранний пример этого был разработан Голдсуорти Герни в конце 1820-х годов для использования в паровых дорожных экипажах. Современные котлы большой мощности относятся к водотрубным. По сути, в этом котле вода будет течь внутри труб, окруженных дымовыми газами. При использовании этого котла вырабатывается больше пара, поэтому общий КПД котла высок. Возможность проектирования водотрубных котлов без использования чрезмерно больших и толстостенных сосудов высокого давления делает эти котлы особенно привлекательными для применений, требующих:

• Высокая паропроизводительность (до 500 кг/с)
• Пар высокого давления (до 160 бар)
• Перегретый пар (до 550°C)

Водотрубный котел широко используется в бумажной, сахарной и других отраслях промышленности, требующих электроэнергии и пара. Благодаря своим превосходным рабочим характеристикам использование водотрубных котлов является наиболее предпочтительным в следующих основных областях:

• Различные технологические применения в промышленности
• Подразделения химической обработки
• Целлюлозно-бумажные заводы
• Крупные турбины коммунальных предприятий
• Очистные установки

Компоненты водотрубного котла

Обзор частей и функций водотрубного котла.

• Кожух котла: Этот кожух представляет собой внешнюю цилиндрическую часть напорного резервуара.
• Паровой барабан: Сосуд для сбора пара и воды.
• Грязевой барабан: Это пространство цилиндрической формы в основании водного пространства. Он будет собирать примеси, такие как грязь, осадок и другие.
• Водяные стены: Это система труб вокруг печи для извлечения тепла из топлива для производства пара.
• Топка: Закрытое помещение, предназначенное для сжигания топлива.
• Предохранительный клапан: Находит применение для предотвращения излишней силы при строительстве котла.
• Сетчатый фильтр: Это тип устройства в качестве фильтра для удержания твердых частиц, пропускающих жидкость.
• Смотровое стекло: Стеклянная трубка используется на паровых котлах для визуального контроля уровня воды в котлах.
• Паровой запорный клапан: Управляет подачей пара наружу.
• Обратный клапан подачи: Через этот клапан проходит вода с высоким напором, который просто поступает в котел и подает воду в водогрейный котел.
• Горелка : Это один из типов устройств для подачи воздуха и топлива в котел с заданной скоростью. Это наиболее важный аппарат для сжигания газа или нефти.
• Экономайзер: Аксессуар, используемый для рекуперации тепла дымовых газов, выходящих из котла, путем нагрева питательной воды.
• Перегреватель: Используется для повышения температуры пара.

Принцип работы водотрубных котлов

Давайте узнаем о принципе работы водотрубного котла, и это поможет вам ясно понять его преимущества и недостатки.

Питательная вода подается внутрь парового барабана с помощью обратного клапана подачи. Вода поступает в грязевой барабан, где любые нежелательные частицы оседают на дне грязевого барабана. Циркуляция воды обеспечивается циркуляционными трубами, а давление пара поддерживается уравнительными трубами. Топливо, которое сжигается в топке над решеткой, производит горячие дымовые газы, которые проходят по водяным трубам, создавая свою температуру. Для правильного прохождения горячих дымовых газов над водяными трубами устроены дефлекторы.Нагретая вода производит пар высокого давления, используемый для производства электроэнергии. Для повышения экономичности котла выхлопные газы также находят применение для предварительного подогрева воздуха для горения, подаваемого в горелки, и для подогрева питательной воды в экономайзере.

Типы водотрубных котлов

Ниже приведен список типов водотрубных котлов: судовые двигатели.Он находит применение исключительно в тех случаях, когда требуется давление выше 10 бар и паропроизводительность более 7000 кг/час.

• Котел Стирлинга: Этот котел представляет собой раннюю форму водотрубных котлов, использовавшихся для выработки пара на больших наземных стационарных установках. Они получили широкое распространение в отраслях, производящих горючие отходы и требующих технологического пара. Котлы Стирлинга являются одним из самых крупных водотрубных котлов.
• Простой вертикальный котел: Эти котлы находят применение в паровых транспортных средствах, а также в мобильных машинах, таких как железнодорожные паровые машины, паровые тягачи, паровые экскаваторы и паровые краны.

Имейте в виду, что вопреки распространенному мнению, что котел локомотива является водотрубным котлом, вам лучше знать, что это жаротрубный котел, а не пример водотрубного котла.

Водотрубные котлы Pros

Значительные преимущества системы водотрубных котлов:

• Безопасная и простая эксплуатация Быстрая передача тепла
• Требуется меньшая площадь пола при заданной мощности
• Легко транспортируется
• Легкий доступ ко всем частям для очистки, осмотра и ремонта
• Выдерживает высокое давление пара
• Большая испарительная способность

2 90 Водотрубные котлы Минусы

Некоторые ограничения, связанные с использованием водотрубных котлов, включают:

Заключение

Итак, перед вами полезный путеводитель по водотрубным котлам.Если у вас есть какие-либо вопросы для обсуждения в этой статье в Linquip, сообщите нам об этом, оставив ответ в разделе комментариев. Есть ли какие-либо вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших специалистов.

Комплексное моделирование котлов-утилизаторов

Введение

Котлы-утилизаторы представляют собой сложное оборудование, важное для рекуперации тепла и, в свою очередь, защиты окружающей среды. Котлы-утилизаторы необходимы при эксплуатации объектов энергетической отрасли, таких как газотурбинные установки и дизельные двигатели, а также в металлургии и других отраслях промышленности, где в технологических процессах образуется избыточное тепло высокой температуры до 1000 градусов.Котлы-утилизаторы используются для рекуперации избыточной тепловой энергии, а также для повышения общей эффективности цикла. Еще одной особенностью котлов-утилизаторов, используемых на этих установках, является защита окружающей среды – утилизация вредных выбросов.

В этой статье обсуждается точное моделирование этих сложных котлов-утилизаторов. Рассмотрим моделирование парогенератора-утилизатора (HRSG), который используется в комбинированном парогазовом цикле для утилизации отходящего тепла от газотурбинной установки и выработки перегретого пара, с использованием программ тепложидкостного сетевого подхода и комплексов оптимизации.

Котел-утилизатор имеет четыре основных теплообменника: чугунный экономайзер, стальной экономайзер кипящего типа, испаритель с сепаратором и пароперегреватель.

С одной стороны котла-утилизатора подается питательная вода из цикла, а с другой стороны подается горячий газ от газовой турбины в процессе работы. Вода предварительно нагревается и поступает в стальной экономайзер, где в трубах начинается процесс кипения. После процесса в экономайзерах вода поступает в межтрубное пространство испарителя, где происходит ее активное кипение.В сепараторе пароводяная смесь разделяется на насыщенный пар и слив. Насыщенный пар направляется в пароперегреватель, где образуется перегретый пар, который поступает в цилиндр паровой турбины. Переливная вода возвращается в парообразование. Для циркуляции и удаления газа в котле-утилизаторе используется вытяжной вентилятор. Модель HRSG также оснащена пароохладителем для охлаждения пара. Принцип работы пароохладителя следующий: питательная вода забирается из экономайзера и поступает в секцию пароперегревателя, через форсунки поступает в поток перегретого пара, мелкодисперсные капли воды смешиваются, нагреваются и испаряются, в результате чего пар охлаждается. .

Рисунок 1 – Направление потоков КУ

Различные подходы

Процесс кипения происходит как в стальных трубах экономайзера, так и в межтрубном пространстве испарителя во время работы КУ. В результате формируется двухфазный поток. Кипение приводит к интенсификации процессов теплообмена, изменению структуры течения и образованию пузырьков, что необходимо точно учитывать при моделировании. Для определения гидравлических сопротивлений теплообменников и котла-утилизатора в целом, а также моделирования процессов фазового перехода использовалась программа тепложидкостной сети AxSTREAM NET™.Кроме того, программа позволяет учитывать конвективный и лучистый теплообмен. Эти комплексные методы позволяют пользователям определять все необходимые параметры газа и воды и точно моделировать коэффициенты теплопередачи.

Рисунок 2 – Схема котла-утилизатора в AxSTREAM NET™

Следует отметить, что AxSTREAM NET™ может использоваться для детального моделирования каждого компонента котла-утилизатора и для неинтервального моделирования в зависимости от поставленной задачи. Каковы различия между этими двумя подходами? Давайте разберемся!

Сравнение интервального и неинтервального методов

Мы использовали оба этих подхода при моделировании котла-утилизатора.Интервальный метод применялся для моделирования чугунного экономайзера. В этом случае количество труб было разделено на 7 пучков по 95 трубок в каждом, а длина труб разделена пополам. Неинтервальный метод применялся для моделирования стального экономайзера кипящего типа. В данном случае теплообменник моделировался двумя элементами – элементом трубы для моделирования сопротивления трубного пучка, задающим общее количество труб теплообменника, и элементом для моделирования сопротивления трубы потоку в межтрубном пространстве.Следует отметить, что интервальный метод позволяет пользователю индивидуально выполнять моделирование различных схем в зависимости от поставленной задачи, а также получать более точные результаты в моделируемой установке.

Комплексное моделирование

В настоящее время необходимо применять комплексный подход к решению любых инженерных задач, оценивающих работу всего цикла, где используются установки, и проводить точный анализ их взаимодействия. Таким образом, мы рассматриваем анализ влияния и взаимодействия параметров турбоустановки и котла-утилизатора в различных режимах работы, которые зависят от параметров окружающей среды.

Для анализа влияния параметров окружающей среды на показатели котла-утилизатора дополнительно использовались программные комплексы, разработанные SoftInWay. Это обеспечивает современный подход к реализации циклического анализа и расчета одновременно всех составляющих схемы. Таким образом, программное обеспечение 0D для анализа и расчета термодинамического цикла (AxCYCLE™) и программное обеспечение для интеграции и оптимизации (AxSTREAM ION™) использовались для автоматического согласования расчетов цикла газовой турбины для различных режимов в AxCYCLE™ с расчетами расхода, температуры и теплопередачи. коэффициенты в AxSTREAM NET™.

Рисунок 3 – Процесс исполнения через AxSTREAM ION™

Не секрет, что обычно ГТ обычно не работают на расчетных режимах (T _воздух =15 C;P=0,1031 МПа;Влажность=60%-ISO-2314) при по сравнению с паровой турбиной. Параметры наружного воздуха постоянно меняются. В результате изменяются основные характеристики ГТ-цикла, такие как электрическая мощность, КПД, параметры газа на выходе из турбины.

Очевидно, что эффективность газотурбинного цикла возрастает с понижением температуры наружного воздуха, что влияет на весь термодинамический цикл.В результате количество генерируемого пара уменьшается с повышением температуры окружающей среды, а температура генерируемого пара увеличивается. Кроме того, расход газа от сопротивления ГТ и котла-утилизатора увеличивается при снижении температуры окружающей среды.

Рисунок 4 – Зависимость параметров котла-утилизатора от температуры воздуха на входе

Выводы

Таким образом, мы смогли выполнить сложные задачи оптимизации для расчета анализа потока и взаимодействия параметров в сложных системах (таких как комбинированные парогазовые циклы) с помощью AxSTREAM ION™ , и дают возможность использовать разные подходы к моделированию, что сокращает время анализа схемы (очень важно для каждого инженера 🙂 ).