Котёл-утилизатор
Общая характеристика
В процессе работы различных технологических печей в отходящих газах остается огромное количество тепловой энергии, которую можно использовать для подогрева воды, генерации пара или для промышленных нужд, например в хлебопекарных печах для пароувлажнения.
Использование вторичных энергоресурсов позволяет экономить энергоресурсы, что приводит к снижению расхода топлива и тем самым значительно снижает ущерб, наносимый окружающей среде. Для утилизации остаточного тепла в отходящих газах широкое применение нашел котёл-утилизатор.
Котёл-утилизатор представляет собой котёл, который не имеет собственной топки и использует теплоту отходящих газов различных технологических печей. Температура газов, поступающих в котёл-утилизатор колеблется в приделах от 280—400°С (при установке на хлебопекарной печи или за двигателями внутреннего сгорания) до 900—1500°С (на предприятиях черной и цветной металлургии, нефтехимической промышленности и т.д.). Крупные котлы-утилизаторы имеют все элементы котлоагрегата, за исключением устройств, связанных с сжиганием топлива. Для малых производительностей и низких давлений применяются котлы-утилизаторы газотрубные либо с многократной принудительной циркуляцией, реже - прямоточные сепараторные и барабанные с естественной циркуляцией.
Классификация котлов утилизаторов:- По отраслям промышленности, в которых используются;
- По температуре поступающих газов:
1)низкотемпературные: менее 1000 °С (конвекционная теплопередача);
2)высокотемпературные: более 1000 °С (передача тепла в виде излучения).
- По давлению вырабатываемого пара:
1) низкое : до 2 МПа;
2) среднее: до 5 МПа;
3) высокое: от 5 до 15 МПа.
- По тракту движения сред:
1) газотрубные;
2) водотрубные.
- По способу движения воды и газов в нагревательном контуре:
1) естественная;
2) принудительная.
- По схеме исполнения и установки нагревательных пакетов:
1) вертикальные;
2) горизонтальные.
В основном используется принудительная циркуляция газов, позволяющая уменьшить размеры котла и сделать его более эффективным.
Параметры расчета котла-утилизатора
| п/п | Параметр | Ед.измерения |
|---|---|---|
| 1 | Теплоемкость газов на входе в котёл | КДж/(м3К) |
| 2 | Задаваемая температура на выходе котла | °С |
| 3 | Теплоемкость газов на выходе котла | КДж/(м3К) |
| 4 | Энтальпия газов на входе в котёл | КДж/м3 |
| 5 | Энтальпия газов на выходе котла | КДж/м3 |
| 6 | Коэффициент сохранения тепла | |
| 7 | Теплота, отдаваемая тепловыми газами | кВт |
| 8 | Паропроизводительность | л/ч |
Эффективность котла измеряется в Вт, то есть единицы тепла в единицу времени.
В начало...
Принцип действия
Для наглядности рассмотрим котёл-утилизатор барабанного типа, газотрубный с принудительной циркуляцией газов с помощью дымососов. В газотрубном котле-утилизаторе горячий газ движется по трубам, а подогреваемая вода вокруг труб.
Котёл-утилизатор данного типа предназначен для получения перегретого водяного пара при использовании отходящих газов печей.
Котёл-утилизатор состоит из барабана-испарителя, входной и выходной газовых камер. Во входной камере установлен конвективный пароперегреватель с горизонтальным расположением змеевиков, а в выходной газовой камере - экономайзер для подогрева воды. Теплообменники в газовых камерах представляют собой конвективные поверхности нагрева в виде решетки рядов труб, которые обдуваются потоком газа. В испарителе газ движется по трубам.
Питается котёл химически очищенной водой. Для ее подготовки используется деаэратор, который избавляет воду от примесей калия и магния. Именно эти элементы отвечают за образование накипи. Питательная вода предварительно нагревается в экономайзере, а уже потом поступает в барабан-испаритель. В барабане-испарителе нагреваемая вода находится в межтрубном пространстве, нагревается до температуры кипения и испаряется с получением насыщенного пара с температурой 207°С, который поступает в пароперегреватель, где подогревается еще до 240°С с давлением 18кгс/см2 и подается в заводскую сеть.
Таким образом дымовые газы проходят пароперегреватель,испаритель, экономайзер и далее уходят в атмосферу. За время движения дымовые газы охлаждаются от 450°С до 50°С и дымососами подаются в дымовую трубу.
В начало...
Котёл-утилизатор для хлебопекарной печи
Используемый нами комплекс для утилизации теплоты отходящих газов хлебопекарной печи разработан и внедрен в эксплуатацию ООО "НПО Теплоенергоресурс" г.Винница. Данное предприятие имеет высококвалифицированных специалистов в своей области деятельности, с большим опытом работы. За все время нашего сотрудничества данное предприятие можно охарактеризовать только с хорошей стороны.
Комплекс для утилизации теплоты отходящих газов состоит из парогенератора производительностью до 150 кг/час с давлением пара до 0,7 бар, водонагревателя (утилизационный экономайзер) мощностью до 40 кВт с температурой воды на выходе до 115 °С. Получаемый пар подается в заводсткую сеть и используется в технологических целях.
Утилизатор построен на вертикальных термосифонах, которые обеспечивают эффективную передачу тепла с минимальными потерями и являются перспективными теплопередающими элементами повышенной надежности.
Термосифоны имеет простую конструкцию, имеют малое термическое сопротивление, обладают автономностью и наличием двойного высокотеплопроводного барьера между нагреваемым и охлаждаемым теплоносителем. Концевая часть термосифона, к которой подводится теплота, называется испарителем, а часть, от которой происходит отвод теплоты - конденсатором. Между конденсатором и испарителем расположена транспортная зона. Поднимающийся вверх пар, с отдачей теплоты, переходит в жидкую фазу и опускается вниз. Таким образом происходит замкнутый цикл работы.
Термосифон представляет собой герметично закрытую полость, частично заполненную промежуточным теплоносителем (например водой). Термосифон используется для передачи тепла и в качестве поверхности для нагрева. Внутри термосифона происходят фазовые превращения воды и пара в результате кипения и конденсации. Для выбора теплоносителя для термосифона (промежуточный теплоноситель), в зависимости от материала конструкции, можно воспользоваться таблицей, представленной ниже:
| Материал труб | Рекомендуемый промежуточный теплоноситель |
|---|---|
| Нержавеющая сталь | Аммиак, метанол, дифенил |
| Медь | Вода, ацетон, хладон-13, хладон-22, хладон-23 |
| Алюминий | Аммиак, ацетон, хладон-11 |
| Углеродистая сталь | Ацетон, хладон-11 |
К хлебопекарным печам, вместо КПД, применимо понятие коеффициента использования топлива (КИТ). Комплекс утилизиции имеет возможность повышать КИТ до 30 %, понижая температуру уходящих газов с 280-400 °С до 50 °С. Экономический эффект зависит от режима и времени работы установки и может быть разным по срокам окупаемости.
Путем создания турбулентности потока горячего воздуха, поступающего в парогенератор (многочисленные нелинейные фрактальные волны), увеличивается теплоотдачи газов, что улучшает эффективность котла-утилизатора.
Хлебопекарная печь с котлом-утилизатором над ней - вид сбоку
Хлебопекарная печь имеет две горелки и две отводящие трубы.На фотографии на переднем плане представлена вторая горелка по ходу движения хлебебулочных изделий. Шкаф управления комплексом утилизации расположен слева.
котёл-утилизатор
Котёл-утилизатор - вид сбоку
котёл-утилизатор обладает относительно малой массой, металлоемкостью и габаритами, имеет высокую надежность и стабильность работы. Окупаемость затрат по сэкономленному топливу не превышает 2 года.
Мнемосхема котла-утилизатора
Дымовые газы с двух башен хлебопекарной печи дымососом подаются в парогенератор, после в водонагреватель и далее в дымовую трубу. Подогретая очищенная вода подпитывает парогенератор, а полученный пар поступает в сеть предприятия. Водонагреватель ,помимо нагрева воды для подпитки парогенератора, обеспечивает горячее водоснабжение предприятия (ГВС).
В начало...
