Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Принцип работы котла утилизатора, как работают котлы утилизаторы

Что такое котел утилизатор? Это котел, который в качестве источника топлива использует теплоту уходящих газов мартеновских печей, плавилен, сушильных цехов и так далее. Разобраться, как работает котел утилизатор и какие особенности он имеет, предстоит далее.

Зачем нужны котлы утилизаторы?

В реальной жизни человек привык к тому, что энергией называют только электричество. На деле, помимо электричества, существует еще и тепловая энергия. Причем не известно, что важнее. Тепловая энергия регулярно используется человечеством в виде тепла для приготовления пищи, горячей воды и пара, который вращает огромные турбины для получения того самого электричества.

Но технологический процесс зачастую не предусматривает утилизации остаточного тепла в уходящих газах. В особенности это касается высокотемпературных химических производств и заводов металлургии. Уходящие газы здесь достигают температуры 1200 градусов. Помимо бесполезной траты денег, выброс газов приводит к ухудшению экологической ситуации. Использование котлов-утилизаторов значительно снижает ущерб, наносимый окружающей природе.

Отличие от обыкновенных котлов

Обычный котел условно можно разделить на несколько частей:

  • Топка. Здесь топливо преобразуется в тепло уходящих газов.
  • Емкость с водой или барабан. Здесь находится отработанная водно-паровая смесь. Сюда же подводится питательная вода.
  • Теплообменник. Грубо говоря это ряды труб на пути отвода газов. По трубам течет вода. Уходящие газы отдают тепло через стенку, превращая воду в пар.

Устройство котлов –утилизаторов немного отличается. У них топки нет. Ее роль выполняет технологический процесс производства. Часто газы перед подачей в котел пропускают через камеру сжигания частиц, чтобы отчистить уходящие газы от шлаков и других твердых загрязнений, способных повредить внутреннюю поверхности оборудования котла.

По той же причине в котлах-утилизаторах нельзя использовать обычные марки стали, все трубы выполняются из высших сортов металла, чтобы уберечь оборудование от воздействия твердых частиц.

Принцип работы

Принцип работы котла-утилизатора – это не сложный процесс. Представим себе пространство, чаще всего трубу, заполненную отсеками труб с циркулирующей в них водой. Использовать отсеки дешевле, поскольку на каждый отсек устанавливается отдельный насос, поддерживающий циркуляцию жидкости. Много малых насосов дешевле большого той же мощности. Принудительная циркуляция жидкости ускоряет парообразование.

Вода под воздействием температур делится на слои, каждый из которых обладает своей плотность. Вследствие прогревания нижних слоев и подъема их наверх, происходит перемешивание и циркуляция жидкости в трубах. Механическая циркуляция значительно ускоряет этот процесс. Использование насосов позволяет распределять тепло равномерно.

Сквозь трубы с водой проходят отработанные дымовые газы с высокими температурами. Отработанные газы служат источником тепла. Для ускорения процесса на входе в котел стоит вентилятор. Все устройство содержит в себе несколько вентиляторов, которые позволяют несколько раз прогнать дым сквозь топку для достижения максимального эффекта.

После котла пар поступает к потребителю, откуда возвращается в бак с водой. К баку происходит постоянное подмешивание подпиточной воды. Цикл не может постоянно использовать одну и ту же жидкость, потери при прохождении сети труб от котла к потребителю неизбежны.

Чтобы понять принцип работы-котла утилизатора, необходимо знать, как происходит подготовка питательной воды. Для ее подготовки используется деаэратор, который избавляет воду из общегородской сети от примесей калия и магния. Именно эти элементы отвечают за образование накипи. Без предварительной отчистки трубы в котле и на пути к потребителю быстро зарастут. В лучшем случае это ухудшит теплообмен, в худшем полностью остановит работу котла.

Перед подачей в барабан подготовленная вода подогревается, чтобы снизить теплопотери паровой смеси на нагрев внесенной жидкости. Для этого используется экономайзер. Принцип работы экономайзера не отличается от принципа работы теплообменника в самом котле: это сеть труб, через которые вода течет в барабан котла. Через эти трубы отработанный газ после теплообменников уходит в атмосферу.

Обратите внимание: через экономайзер вода не циркулирует, а протекает сразу в барабан котла по змеящемуся трубопроводу. Дым здесь так же не циркулирует, просто проходя сквозь трубы. Нагреть питательную воду отработанными газами невозможно, использование насосов и вентиляторов здесь нецелесообразно. Газ на этом этапе уже отдал максимальный запас тепла, задача экономайзера – сделать цикл еще экономичнее.

Так вкратце выглядит схема работы котла-утилизатора.

Классификация

Выделим основные виды котлов-утилизаторов:

  • По конструктивному обустройству системы труб: водотрубные и газотрубные котлы.
  • По температуре используемого газа: низкотемпературные и высокотемпературные.
  • По параметрам пара на выходе из котла: низкого давления, повышенного давления и высокого давления.
  • В зависимости от конструкции: туннельный, башенный и горизонтальный. Конструкция в основном выбирается в соответствии с особенностями помещения и используемыми газами. Туннельный тип наиболее эффективный, поскольку он подразумевает длинный путь прохождения уходящего газа.

Кроме того, выделяют котлы с естественной и вынужденной циркуляцией жидкости и газов. Но использовать естественную циркуляцию сегодня невыгодно. Это было оправдано в годы, когда насосное оборудование стоило дорого и не было возможности подобрать устройство для каждой конкретной машины. Сегодня такая возможность есть.

Использование принудительной циркуляции позволяет уменьшить габариты котла, сделать его более эффективным и экономически целесообразным. Эффективность котла измеряется в Вт, то есть единицах тепла в единицу времени. Мощность котла соотносится с теплопотребностью здания при выборе оборудования.

При подборе утилизатора учитывается так же и максимальные возможности уходящих газов по отдаче тепла. Вытянуть всю энергию не получится, это противоречит второму закону сохранения энергии.

Куда расходуется пар?

Утилизаторы устанавливаются на заводах. Завод это не только станки и плавильни, еще это сеть столовых, залы для отдыха и система отопления. Чаще всего пар используется для нужд самого завода. Этот теплоноситель бежит по трубам отопления, подогревает воду для хозяйственных целей, используется для нагрева поступающего в помещения воздуха.

Читайте также:
Ламинат- прекрасный материал для пола

Если мощности завода позволяют, то частично пар может использоваться для отопления близлежащих домов. Но это большая редкость, поскольку столь громадные предприятия в наше время убыточны, а потому не нужны.

Утилизаторы для дома

Котлы-утилизаторы для дома не используются и точка. Это огромные агрегаты промышленного назначения. Утилизировать газы, которые появляются в процессе эксплуатации дома просто нерентабельно, а значит не нужно. Поэтому для домов любых размеров, включая многоквартирные строения, утилизаторы не используются. Этот аппарат был изобретен для заводов и исключительно в промышленности используется до сих пор.

паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств

Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.

Классификация котлов-утилизаторов

Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.

Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.

Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.

Что влияет на классификацию котла утилизации:

  • Температура газа. Оборудование может быть низкотемпературным и высокотемпературным. При низкой температуры тепловая энергия подается путем посредством конвенции. Высокие показатели говорят об излучении. Если температура превышает 1100 градусов, то стоит ожидать сгорания жидких продуктов и их перехода в агрегатное состояние.
  • Пар. Оборудование может работать при низком, повышенном и высоком давлении.
  • Передвижение жидкости. Жидкости, пар и продукты сгорания движутся по котлу, который может быть газотрубным или водотрубным.
  • Способ передвижения жидкости. То, как жидкость движется в контуре испарения, влияет на естественную и принудительную циркуляцию в котле.

На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.

Что такое утилизаторы

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

Принцип работы котла-утилизатора

Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.

Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.

В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.

Читайте также:
Как очистить алюминий от окисления: эффективные способы

Как работают трубные утилизаторы:

  • В основе работы лежит принцип многоразовой принудительной циркуляции. Именно поэтому вид испарительного элемента может быть любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяют на секции, подключенные параллельно: это уменьшает сопротивление области испарения и приводит в действие циркуляционные насосы.
  • Вода поступает в котел и проходит экономайзер, перенаправляясь в барабан агрегата отопления. Из него жидкость выкачивает насос, затем она перенаправляется в пакеты испарения.
  • В барабане происходит разделение паровых смесей и воды. Это приводит к тому, что из пара в агрегате выделяется вода.

Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.

Нюансы монтажа

Монтаж начинает с выбора места под электрокотельную, при установке мощных агрегатов более 6 кВт рекомендуется отдельное помещение без доступа посторонних лиц и детей. ТЭНовые конструкции отопительного котла промышленного изготовления допускается устанавливать на кухне. ЭК располагают так, чтобы около него оставалось свободное место для обслуживания и ремонта. Минимальные просветы:

  • до верхнего перекрытия помещения — 0.80 м;
  • до «0» отметки в случае навесного типа — не менее 0.50 м;
  • до стен — 0.05 м;
  • до труб — более 0.50 м;
  • перед фронтом котла — более 0.70 м.

Важное значение имеет уровень расположения корпуса – он должен быть строго горизонтальным. Установка котла зависит от типа системы отопления – при естественной циркуляции электрокотел располагается в нижней точке, с принудительной циркуляцией – в любом удобном месте.. Возможна установка не одного агрегата, а несколько, в этом случае обвязка их осуществляется параллельно, чтобы они работали с одинаковой нагрузкой

Возможна установка не одного агрегата, а несколько, в этом случае обвязка их осуществляется параллельно, чтобы они работали с одинаковой нагрузкой.

  1. Для настенной конструкции сначала устанавливают кронштейны, которые поставляются в комплекте с агрегатом.
  2. После крепления их на стене дюбелями или анкерами навешивают корпус.
  3. Напольный агрегат устанавливают на ровной подставке из диэлектрика.
  4. Обвязывают контуры отопления и ГВС.
  5. Устанавливают запорно-регулирующую арматуру на входном и выходном патрубке.
  6. Устанавливают грязевик датчики, манометры и термометры по рабочей схеме.
  7. Подключают агрегата к электросети. В качестве кабель-канала можно использовать гофрированный гибкий трубопровод.
  8. Если скачки напряжения в сети нередки, то подключение нужно выполнять через стабилизатор.
  9. Устанавливается электрозащита, мощность предохранителя выбирают выше самой большой токовой нагрузки котла в рабочем состоянии, заземление при подключении обязательно. Выполняют заземление 3- или 5- жилой в кабеле.
  • Нулевой рабочий провод N присоединяют к нулевой шине щитка.
  • Заземляющий РЕ провод присоединяется к своей шине «Земля».
  • Для силовой линии используют марку ВВГ кабеля с количеством жил 3 или 5, с сечениями соответствующей мощности ЭК, обычно размер обозначен в паспорте изделия.
  • Двухконтурный котел обвязывается через трехходовой клапан электрического типа. По сигналу термостата, он направляет поток теплоносителя на подогрев контура ГВС либо отопления.
  • После окончания монтажный работ котел осматривают и убеждаются в том, что он установлен строго горизонтально и к нему подключены все коммуникации.
  • Заполняют котел водой и под водопроводной водой делают опрессовку — определяют утечки в соединениях и исправность запорно-регулирующей арматуры.
  • Проверяют работу электрооборудования котла и циркуляционного насоса встроенного в котел.
  • Тестируют работоспособность датчиков и автоматики безопасности.

Электрические котлы с насосом это самый передовой метод отопления с возможностью современной регулировкой нагрева от 0 до 100 %, Используя систему «Умный дом» управление можно выполнять онлайн, вне стен дома. И хотя сам насос потребляет дополнительное электричество для своей работы, эти затраты окупаются быстро с учетом комфортности, автономности и безопасности услуг

Самое важное – у этой схемы большое будущее, учитывая, что в нее легко интегрируются любые вторичные энергоресурсы зеленой энергетики, в связи, с чем данный вид теплоснабжения набирает популярность во всем мире

Котел утилизатор принцип работы

Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.

Классификация котлов-утилизаторов

Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.

Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.

Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.

Что влияет на классификацию котла утилизации:

  • Температура газа. Оборудование может быть низкотемпературным и высокотемпературным. При низкой температуры тепловая энергия подается путем посредством конвенции. Высокие показатели говорят об излучении. Если температура превышает 1100 градусов, то стоит ожидать сгорания жидких продуктов и их перехода в агрегатное состояние.
  • Пар. Оборудование может работать при низком, повышенном и высоком давлении.
  • Передвижение жидкости. Жидкости, пар и продукты сгорания движутся по котлу, который может быть газотрубным или водотрубным.
  • Способ передвижения жидкости. То, как жидкость движется в контуре испарения, влияет на естественную и принудительную циркуляцию в котле.
Читайте также:
Как самостоятельно вырастить имбирь из корня, купленного в обычном магазине

На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.

Котел-утилизатор: назначение и виды

Котел-утилизатор предназначен для использования в производстве тепла, которое извлекается из газов, получаемых путем работы различных промышленных агрегатов и двигателей внутреннего сгорания. Такие устройства не подключены к какой-либо топке и получают температуру исключительно из отходящего газа. Некоторые утилизаторы-котлы действуют в качестве охладителя технологических газов при производстве серной кислоты.

Обычно котел-утилизатор паровой используется в металлургической промышленности. В нем температура газов достигает +400 °С, а при работе со сталеплавильными печами – +1500 °С. Если производительность предприятия не столь высока, то довольно эффективными будет оборудование с принудительной циркуляцией. Благодаря своей конструкции, паровой котел-утилизатор практически безопасен для окружающей среды, так как выделяет в атмосферу минимум загрязняющих веществ. К тому же, он экономный, ведь расходы на газоочистку невероятно низки, и эффективно использует топливо.

Котел-утилизатор паровой обычно устанавливается на дизельных и газовых электростанциях, микротурбинах, дизельных котлах и т.д. В нефтепромышленности угарный газ, образующийся в процессе работы двигателей, сжигается для вырабатывания энергии. Полученная в результате вода превращается в пар и высвобождается наружу. Такой способ переработки газа действует и в металлургическом производстве. Пар иногда применяют в технологических нуждах на тех предприятиях, где это необходимо. Также происходит снижение затрат на горячую воду (путем ее получения из парового котла). Остатки отработанного вещества выводятся через дымовую трубу.

Конструкцию утилизаторы-котлы имеют разную. Кроме указанной выше модели, принудительной циркуляции существует модель с естественной циркуляцией. Также различают механизм с барабаном и без оного. Некоторые фирмы разрабатывают модели по индивидуальному заказу с учетом специфики места установки (например, внутри помещения или снаружи).

В зависимости от назначения, утилизаторы бывают водогрейные и паровые, имеющие дожигающее устройство, с одним, двумя или тремя уровнями давления, требующие горизонтальной или вертикальной установки и многие другие. Существует множество видов утилизаторов, отличающихся конверторами (для черной и цветной металлургии) или используемыми ресурсами (кокс, стекло, губчатое железо, сталь и другие материалы).

Стоить отметить модульный котел-утилизатор паровой, который интегрируется в установку уходящих газов легче, чем другие, и не требует больших затрат. Он надежно функционирует при частых колебаниях нагрузки, а также очень хорошо передает тепло.

Перед установкой необходимо выяснить, какую мощность потребляет тот или иной котел-утилизатор. Обычная мощность оборудования от 120 кВт до 1700 кВт. Для этого желательно обратиться к специалистам компании, устанавливающей котлы, чтобы они смогли заранее сказать, какую модель лучше приобрести. Для обслуживания утилизаторов предусмотрены лестницы и площадки.

Принцип работы котла-утилизатора

Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.

Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.

В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.

Как работают трубные утилизаторы:

  • В основе работы лежит принцип многоразовой принудительной циркуляции. Именно поэтому вид испарительного элемента может быть любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяют на секции, подключенные параллельно: это уменьшает сопротивление области испарения и приводит в действие циркуляционные насосы.
  • Вода поступает в котел и проходит экономайзер, перенаправляясь в барабан агрегата отопления. Из него жидкость выкачивает насос, затем она перенаправляется в пакеты испарения.
  • В барабане происходит разделение паровых смесей и воды. Это приводит к тому, что из пара в агрегате выделяется вода.

Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.

Принцип работы

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

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

Схему и устройство такой техники можно посмотреть в интернете

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

Читайте также:
Как установить каскадный смеситель во время ремонта в ванной комнате

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

Спрогнозировать, какой будет экономический эффект от этой затеи сложно, потому что задействуется очень много факторов, просчитать которые до начала тестовых испытаний очень сложно. Но хуже, чем есть точно не будет, это можно гарантировать с полной уверенностью. Главное только все правильно сделать, чтобы дым действительно собирался в специальном отсеке, а потом спокойно выводился наружу, когда остынет. Любой негерметичный стык приведет к попаданию продуктов горения в комнату.

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

Монтаж водогрейного котла утилизатора осуществляется между дымоходом и основным отопителем. При этом предпочтительнее вариант, когда система вывода отработанных газов будет снабжена турбиной. Тогда дым будет быстрее попадать на вторичную переработку, соответственно транспортные потери энергии будут стремиться к минимуму. По статистике именно во время движения теряется наибольшее количество полезных свойств, поэтому ускорение процесса доставки пойдет только на пользу.

Котел-утилизатор: это что

Принцип работы котла-утилизатора заключается в использовании энергии тепла, выделению которой способствуют промышленные технологические процессы. Когда в состав газов, на которых работает котел, входят химические составляющие, то их сжигают. Котел утилизации – это прибор, который способствует генерации энергии в виде горячей воды, нагретого пара или потока воздуха.

Специфичность работы оборудования заключается в том, что газы содержат мелкие частицы, пребывающие в разнообразных физических состояниях.

Работа печей происходит при очень высоких температурах, что приводит к тому, что в процессе плавления металла в отходящих газах образуются мелкие элементы. Использование теплоты газов позволяет повысить коэффициент использования энергии топлива. На эффективность работы котла влияет мощность тепла.

По каким признакам разделяют котлы:

  • Температура;
  • Параметры пара;
  • Движение пара;
  • Способ движения воды;
  • Компоновка;
  • Поверхность нагрева.

Различные установки и оборудование выделяют тепло, которое котел-утилизатор успешно использует для своей работы. Такие котлы считаются очень производительными и экономичными. Его особенность заключается в отсутствии устройства топки.

Описание разновидностей

В зависимости от температуры отходящих газов котлы утилизаторы делятся на следующие виды: низкотемпературные (конвекционные 900 °С) и высокотемпературные (свыше 1000°С).

По принципу работы виды бывают такие: паровые (с паросборником и без) и водогрейные.

Котел-утилизатор (водогрейный и паровой) по конструкции бывает двух видов:

  • Без топочного отделения. В таком устройстве принцип работы основан на прямом воздействии отходящих газов на теплообменник с водой или паром и получении отопления и горячей воды.
  • С топочным отделением. Котел-утилизатор вторично перерабатывает отходящие газы, дожигает и получает больше энергии для нагрева теплоносителя, в этом и состоит принцип его работы. Такие модификации агрегатов обладают достаточным количеством энергии, так что в некоторых случаях их используют для генерирования электроэнергии.

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Газотрубные котлы-утилизаторы широко используются в промышленности. Для работы котлов используется тепловая энергия дымовых газов. Такое устройство не подключают к топливопроводу или другим сетям, подающим энергоноситель. Чтобы энергия использовалась эффективно, необходимо устанавливать котел там, где находится выходной отрезок.

Если сравнивать со стандартными котлами, можно сказать, что котлы, утилизирующие отходящие газы, имеют больший КПД, что снижает уровень вредных выбросов в атмосферу.

Котлы можно приобрести у отечественных и зарубежных производителей. Теплоноситель нагревается за счет того, что газы движутся вдоль труб. Такой тип оборудования используют для того, чтобы производить пар, характеризующийся низким и средним давлением.

Варианты котлов:

  • Имеет естественную или принудительную циркуляцию.
  • В состав входит один или несколько барабанов.
  • Модели котлов могут быть газотрубными или водотрубными.

Схема кота выглядит следующим образом: стальной корпус, пучок жаропрочных трубок, нагревательные и испарительные поверхности, штуцеры, подающие питательную воду, система, предназначенная для отвода ненужных газов. Утилизационные котлы могут быть вертикальными и горизонтальными. Выбор модели зависит от того, где будет расположено оборудование. Эффективен пиролизный котел-утилизатор, который работает на резине.

Как работает котел-утилизатор (видео)

Широкое производство котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они способствуют меньшему загрязнению окружающей среды, работая на сжигаемых газах. Тепло, которое вырабатывается от технологических процессов, используют для работы котлов, что очень оправданно.

Комментарии

-1 Садыр. 13.11.2017 16:55 Хорошая тема. Как бы её применить на животноводческой мегаферме?
Цитировать

Обновить список комментариев RSS лента комментариев этой записи

Принцип работы котла утилизатора

Мировая индустрия сегодня потребляет огромное количество энергии. Самая большая проблема состоит в том, что половина ее тратится впустую из-за неэффективных процессов генерации. Тепло в виде пара, горячей воды или дымовых газов выбрасывается в окружающую среду практически в любом производственном цикле.

Сегодня, используя интеллектуальные современные системы утилизации, отработанное тепло можно повторно использовать для других целей, что снижает выбросы углерода в атмосферу и тепловое загрязнение окружающей среды. Статистика подтверждает, что крупными источниками теплового загрязнения являются нефтепереработка, металлургия и энергетика.

Котлы утилизаторы (КУ) – котлы для использования отработанного тепла и технологических газов от газотурбинных и дизельных установок. Температура выбросов достигает сотни и даже тысяч градусов, в связи с чем перед инженерами и исследователями стоит вопрос максимального использования этой энергии.

  • 1 Что такое котел утилизатор
  • 2 Применение котлов утилизаторов
  • 3 Принцип работы
  • 4 Классификация котлов утилизаторов
  • 5 Тепловой расчет утилизатора
Читайте также:
Кортеновская сталь – новое слово в дизайне и архитектуре

Что такое котел утилизатор

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

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

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

Для эффективной работы КУ применяют тепло, выбрасываемое от других производственных процессов, поэтому устройства, в большинстве случаев, не имеют камеру сгорания. Поскольку они работают в агрессивной среде и в зонах высоких температур, ремонт котлов утилизаторов проводится намного чаще, чем основного технологического котельного оборудования.

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

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

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

Типичный КУ имеет:

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

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

Применение котлов утилизаторов

Котлы утилизаторы нашли широкое применение в промышленном секторе и системах жизнеобеспечения, используя энергию уходящих газов.

Поскольку устройство не подключено к системам топливоподачи или другим источникам природных энергоносителей, для эффективности схемы регенерации котел устанавливают непосредственно в точке бросовой энергии.

Области применения устройств для использования вторичных энергоресурсов:

  • в схеме повышения эффективности работы ТЭС;
  • утилизация выбросов после работы ГТУ;
  • утилизация тепла в черной и цветной металлургии;
  • утилизация выбросов химической промышленности и азотных удобрений;
  • технологических циклах целлюлозно-бумажной отрасли;
  • строительных материалов;
  • нефтяной отрасли.

В России несколько заводов выпускающие подобное оборудование, их номенклатура способна удовлетворить широкий спектр использования вторичных энергоресурсов. Отличительной чертой таких КУ является их уникальность, поскольку они выпускаются индивидуально под реальные выбросы, фактически установленное оборудование и площадку для монтажа.

Виды котлов-утилизаторов в России:

  1. Объекты малой энергетики от 2 до 60 МВТ, водогрейный тип, с естественной циркуляцией воды, топкой или без, имеющие горизонтальное или вертикальное движение газовой среды.
  2. Блоки до 300 МВТ, паровые КУ, моно или дубль блоки ПГУ или дополнения к схемам существующих ЭС в паре: газотурбинная установка и котел утилизации.
  3. Блоки до 850 МВТ, паровые котлы в схеме ПГУ.

Основные технические данные КУ для энергетики:

  • паропроизводительность от 10 до 300 т/ч;
  • давление среды от 0.46 до 12.7 Мпа;
  • использование температуры от 200 до 560 С.

Принцип работы

Принцип работы КУ зависит от схемы выработки вторичных энергоресурсов и движения газов – в трубном или межтрубном пространстве.

Газотрубные утилизаторы, вторичный энергоноситель движется в газовом пространстве, вертикальном или горизонтальном. Такие установки обычно устанавливаются в схеме работы мартеновских или других печей, они обладают малыми показателями энергоэффективности.

Читайте также:
Как отучить кота и кошку гадить в неположенном месте: совет специалиста

Принцип работы котлов утилизаторов:

  1. Горячие газы с Т = 1200 С из печи движутся во по-газовоздушному тракту на вход газохода КУ, на входе, которого на стенах расположены W- нагревающие поверхности ленточных экранов и конвективный пароперегреватель.
  2. Вода, получая тепло от уходящих газов нагревается и движется в виде пароводяной смеси, с помощью естественной циркуляцией, образуя пар Р до 4.5 МПа и Т 440 С.

Общая мощность таких КУ составляет до 10 МВт. Для получения стабильной нагрузки, в котлах устанавливается предтопок, работающий с газовой форсункой.
В водотрубных КУ – вторичные энергоресурсы движутся в межтрубном пространстве, а нагреваемая вода в трубах. Принцип работы котла утилизатора основан на многократной принудительной циркуляции теплоносителя в водяном контуре.

Испарительный элемент выполнен ввиде параллельных секций, что уменьшает сопротивление среды, и дает возможность использовать маломощные насосы для циркуляции воды. Схема такого КУ выполняется горизонтальной или вертикальной и определяется фактической схемой расположения оборудования.

В когенерационных установках в виде вторичных энергоресурсов используют тепло газов от турбин. Полученный пар применяется для нагревания воды в бойлерной системе отопления или на технические нужды промышленных объектов. Обычно это одноконтурные котлы с принудительной циркуляцией.

Пиролизные КУ обрабатывают отходы жилищно-коммунальной сферы и промышленности, для чего оснащены озонатором, развивающим высокотемпературный режим, что позволяет сжигать любые полимерные или бытовые отходы.

Классификация котлов утилизаторов

КУ классифицируются по таким параметрам:

  1. Температуре поступающих газов: низкотемпературные 1001 С. В первом случае происходит конвекционная теплопередача, а во втором тепло передается в виде излучения, поскольку в этой среде частицы газа изменяют свое состояние.
  2. Давлению вырабатываемого пара от установок и представляют: низкого до 2 МПа, среднего до 5 МПа и высокого от 5 до 15 Мпа.
  3. По тракту движения сред: газо и водотрубные.
  4. По способу движения воды в нагревательном контуре: естественной и принудительной.
  5. По схеме исполнения и установки нагревательных пакетов: вертикальные и горизонтальные.

Тепловой расчет утилизатора

Для выполнения теплового расчета КУ потребуются данные уходящих газов от первичной установки генерации заданные параметры сред. Задача состоит в определении показателей сред, участвующих в процессах теплопередачи по конструктивным элементам утилизатора.

Например, расчет КСТ -80 с исходными данными:

  • Максимальный расход газов G0=6,500 тыс.м3/ч;
  • Параметры пара: Рпп=4 Мпа, tпп=430С;
  • Параметры газов перед КУ 750С;
  • Температура воды tпв=100С.
  • Состав газовой среды: С02=7.0 %, СО=16.0 %, N2=60. 0%, H2=12.0%, SO2=1.0 %, H2O=4.0 %.

Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Home » Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Вопрос охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов всегда был и будет актуальным. На промышленных предприятиях коэффициент использования органического топлива на уровне 40%, а остальные газы выбрасываются в воздух. Часто температура отходящих газов достигает больше 1000°С.

Содержание:
  • Принцип действия газотрубных и водотрубных котлов
  • Газотрубный утилизатор
  • Водотрубный утилизатор

Использование котлов-утилизаторов решает вопрос переработки отходов и получение дополнительной теплоты за счет использования энергия отходящих газов.

Особенности работы котлов-утилизаторов Котел-утилизатор не имеет собственной топки, принцип его работы простой и эффективный, он основан на использовании теплоты, что выделяется во время технологических промышленных процессов при работе различных агрегатов или энергетических установок.

Если во время работы в составе отходящих газов есть не только физическая, но и химическая теплота (горючие составляющие), то их целесообразно сжечь. Котлы-утилизаторы имеют следующий принцип работы: они генерируют энергию в виде нагретой воды, пара или воздушного потока, она может быть использована во время работы другого оборудования для производства холода или тепла в когенерационных установках.

Одной из специфической особенностей работы промышленного оборудования является то, что в составе отходящих газов содержится много мелких частиц, которые пребывают в твердом, газообразном или жидком состоянии. Они образуются во время работы оборудования и являются частью окалины, металла, шлака, шихты. Во время процесса плавления металла, в составе отходящих газов появляется много жидких частиц. Все это получается из-за того, что печи работают при высоком температурном режиме.

Схема работы котла-утилизатора.

Котлы-утилизаторы позволяют использовать теплоту отходящих газов, что повышает коэффициент использования топлива, уменьшает температуру вынесения технологического сырья, дает возможность его улавливать.

На то, как эффективно котлы-утилизаторы будут использовать теплоту отходящих газов, влияет тепловая мощность, которую имеет котел, режим поступления в него газов, температура отходящих газов. От того, сколько будет сжигаться топлива в конкретной технологической установке и какой процесс происходит, будет напрямую зависеть температура и количество отходящих газов. Много шихтовых газов образуется во время работы оборудования, используемого для плавки руд цветных металлов и во время продувки кислородом конвертеров, что преобразуют чугун в сталь.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу котла, является режим поступления в него газов. Многие технологические установки имеют циклический принцип, а это, в свою очередь, негативно влияет на эффективность работы котлов-утилизаторов. Часто указанные неудобства возникают на конвертерном производстве, и цикличность работы печей приводит к тому, что котел-утилизатор будет работать с низкой эффективностью. Признаки, по которым котлы-утилизаторы делятся на группы

  1. В зависимости от температуры газов, что попадают в котел. По данному принципу утилизаторы делятся на низкотемпературные ( 1000°С). При низких температурах перенос тепла выполняется за счет конвекции, а при высоких температурах — за счет излучения. Если температура больше 1100°С, то продукты сгорания, что были в жидком состоянии, изменяют свое агрегатного состояние.
  2. По параметрам пара утилизатор может быть низкого давления (Р = 1,5 МПа, t=300°С), повышенного (4,5 МПа и 450°С) и высокого (10-14 МПа и 550°С).
  3. Также влияет принцип взаимного движения пара, воды и продуктов сгорания, утилизатор может быть водотрубным или газотрубным;
  4. В зависимости от способа движения воды в испарительном контуре, водотрубный утилизатор бывает с принудительной или естественной циркуляцией.
  5. В зависимости от оформления компоновки и поверхностей нагрева, утилизатор может быть горизонтального, туннельного, башенного типа. В низкотемпературных котлах используется принцип змеевиковой конвективной поверхности нагрева, а у высокотемпературных моделях — радиационно-конвективные поверхности.
Читайте также:
Кирпич для внутренней отделки

Принцип действия газотрубных и водотрубных котлов

Газотрубный утилизатор

Газотрубные котлы выпускаются с горизонтальным и вертикальным их расположением, могут использоваться совместно с обжиговыми, мартеновскими и другими печами, которые имеют сравнительно небольшую мощность.

Газ, температура которого около 1200°С, выходит из печи и попадает в нижнюю часть газохода котла. Там установлены W-образные трубные ленточные и экранные настенные поверхности, конвективный пакет пароперегревателя. Тепло превращает воду в пар, и пароводяная смесь начинает циркулировать в указанных поверхностях. Во время работы утилизатор вырабатывает пар, давление которого до 4,5 МПа и температура до 440°С, что позволяет обеспечить электрическую мощность до 8 МВт. Чтобы поддерживать постоянный тепловой потенциал газов, поступающих в утилизатор, установлен предтопок с газовой горелкой.

Все газотурбинные утилизаторы имеют одинаковый принцип работы, независимо от того, в какой отрасли они используются. Они применяются для охлаждения отходящих газов, технологических установок, что имеют небольшую мощность.

Водотрубный утилизатор

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

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

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

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

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


Сейчас отопление в доме обходится все дороже с каждым годом, поэтому люди стараются найти более экономичные варианты. Чтобы обеспечить хорошее отопление…


Многие владельцы загородных домов отдают предпочтение системе отопления, работающей на основе газовых котлов. Несмотря на то что установка оборудования…


Все большей популярностью на отечественных рынках стали пользоваться пиролизные котлы. Стоимость их практически в два раза выше, чем у обычных котлов, но…

Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

Эффективность котла-утилизатора: 3 составляющих

Эффективность использования теплоты отходящих газов в котлах-утилизаторах зависит от температуры отходящих газов, тепловой мощности и режима поступления газов в теплоиспользующую установку Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.

Классификация котлов-утилизаторов

Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.

Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.

Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.

Что влияет на классификацию котла утилизации:

  • Температура газа. Оборудование может быть низкотемпературным и высокотемпературным. При низкой температуры тепловая энергия подается путем посредством конвенции. Высокие показатели говорят об излучении. Если температура превышает 1100 градусов, то стоит ожидать сгорания жидких продуктов и их перехода в агрегатное состояние.
  • Пар. Оборудование может работать при низком, повышенном и высоком давлении.
  • Передвижение жидкости. Жидкости, пар и продукты сгорания движутся по котлу, который может быть газотрубным или водотрубным.
  • Способ передвижения жидкости. То, как жидкость движется в контуре испарения, влияет на естественную и принудительную циркуляцию в котле.
Читайте также:
Как рассчитать стоимость фундамента под дом?

На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.

Принцип работы котла-утилизатора

Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.

Для оптимизации расходов тепловой энергии и повышения эффективности работы предприятий используются промышленные котлы утилизаторы отходящих газов

Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.

В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.

Как работают трубные утилизаторы:

  • В основе работы лежит принцип многоразовой принудительной циркуляции. Именно поэтому вид испарительного элемента может быть любой необходимой конфигурации. Испарительный элемент разделяют на секции, подключенные параллельно: это уменьшает сопротивление области испарения и приводит в действие циркуляционные насосы.
  • Вода поступает в котел и проходит экономайзер, перенаправляясь в барабан агрегата отопления. Из него жидкость выкачивает насос, затем она перенаправляется в пакеты испарения.
  • В барабане происходит разделение паровых смесей и воды. Это приводит к тому, что из пара в агрегате выделяется вода.

Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.

Котел-утилизатор: это что

Принцип работы котла-утилизатора заключается в использовании энергии тепла, выделению которой способствуют промышленные технологические процессы. Когда в состав газов, на которых работает котел, входят химические составляющие, то их сжигают. Котел утилизации – это прибор, который способствует генерации энергии в виде горячей воды, нагретого пара или потока воздуха.

Среди всего промышленного котельного оборудования котлы утилизаторы газов выделены в отдельную категорию относительно своей конструкции

Специфичность работы оборудования заключается в том, что газы содержат мелкие частицы, пребывающие в разнообразных физических состояниях.

Работа печей происходит при очень высоких температурах, что приводит к тому, что в процессе плавления металла в отходящих газах образуются мелкие элементы. Использование теплоты газов позволяет повысить коэффициент использования энергии топлива. На эффективность работы котла влияет мощность тепла.

По каким признакам разделяют котлы:

  • Температура;
  • Параметры пара;
  • Движение пара;
  • Способ движения воды;
  • Компоновка;
  • Поверхность нагрева.

Различные установки и оборудование выделяют тепло, которое котел-утилизатор успешно использует для своей работы. Такие котлы считаются очень производительными и экономичными. Его особенность заключается в отсутствии устройства топки.

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Газотрубные котлы-утилизаторы широко используются в промышленности. Для работы котлов используется тепловая энергия дымовых газов. Такое устройство не подключают к топливопроводу или другим сетям, подающим энергоноситель. Чтобы энергия использовалась эффективно, необходимо устанавливать котел там, где находится выходной отрезок.

Котлы утилизаторы используют для образования энергии тепло отходящих дымовых газов, которые являются побочным продуктом производства

Если сравнивать со стандартными котлами, можно сказать, что котлы, утилизирующие отходящие газы, имеют больший КПД, что снижает уровень вредных выбросов в атмосферу.

Котлы можно приобрести у отечественных и зарубежных производителей. Теплоноситель нагревается за счет того, что газы движутся вдоль труб. Такой тип оборудования используют для того, чтобы производить пар, характеризующийся низким и средним давлением.

Варианты котлов:

  • Имеет естественную или принудительную циркуляцию.
  • В состав входит один или несколько барабанов.
  • Модели котлов могут быть газотрубными или водотрубными.

Схема кота выглядит следующим образом: стальной корпус, пучок жаропрочных трубок, нагревательные и испарительные поверхности, штуцеры, подающие питательную воду, система, предназначенная для отвода ненужных газов. Утилизационные котлы могут быть вертикальными и горизонтальными. Выбор модели зависит от того, где будет расположено оборудование. Эффективен пиролизный котел-утилизатор, который работает на резине.

Как работает котел-утилизатор (видео)

Широкое производство котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они способствуют меньшему загрязнению окружающей среды, работая на сжигаемых газах. Тепло, которое вырабатывается от технологических процессов, используют для работы котлов, что очень оправданно.

Принцип работы котла утилизатора

Мировая индустрия сегодня потребляет огромное количество энергии. Самая большая проблема состоит в том, что половина ее тратится впустую из-за неэффективных процессов генерации. Тепло в виде пара, горячей воды или дымовых газов выбрасывается в окружающую среду практически в любом производственном цикле.

Сегодня, используя интеллектуальные современные системы утилизации, отработанное тепло можно повторно использовать для других целей, что снижает выбросы углерода в атмосферу и тепловое загрязнение окружающей среды. Статистика подтверждает, что крупными источниками теплового загрязнения являются нефтепереработка, металлургия и энергетика.

Котлы утилизаторы (КУ) – котлы для использования отработанного тепла и технологических газов от газотурбинных и дизельных установок. Температура выбросов достигает сотни и даже тысяч градусов, в связи с чем перед инженерами и исследователями стоит вопрос максимального использования этой энергии.

  • 1 Что такое котел утилизатор
  • 2 Применение котлов утилизаторов
  • 3 Принцип работы
  • 4 Классификация котлов утилизаторов
  • 5 Тепловой расчет утилизатора
Читайте также:
Кратность воздухообмена в спортивном зале: нормы и правила обустройства вентиляции в спортзале

Что такое котел утилизатор

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

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

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

Для эффективной работы КУ применяют тепло, выбрасываемое от других производственных процессов, поэтому устройства, в большинстве случаев, не имеют камеру сгорания. Поскольку они работают в агрессивной среде и в зонах высоких температур, ремонт котлов утилизаторов проводится намного чаще, чем основного технологического котельного оборудования.

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

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

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

Типичный КУ имеет:

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

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

Применение котлов утилизаторов

Котлы утилизаторы нашли широкое применение в промышленном секторе и системах жизнеобеспечения, используя энергию уходящих газов.

Поскольку устройство не подключено к системам топливоподачи или другим источникам природных энергоносителей, для эффективности схемы регенерации котел устанавливают непосредственно в точке бросовой энергии.

Области применения устройств для использования вторичных энергоресурсов:

  • в схеме повышения эффективности работы ТЭС;
  • утилизация выбросов после работы ГТУ;
  • утилизация тепла в черной и цветной металлургии;
  • утилизация выбросов химической промышленности и азотных удобрений;
  • технологических циклах целлюлозно-бумажной отрасли;
  • строительных материалов;
  • нефтяной отрасли.

В России несколько заводов выпускающие подобное оборудование, их номенклатура способна удовлетворить широкий спектр использования вторичных энергоресурсов. Отличительной чертой таких КУ является их уникальность, поскольку они выпускаются индивидуально под реальные выбросы, фактически установленное оборудование и площадку для монтажа.

Виды котлов-утилизаторов в России:

  1. Объекты малой энергетики от 2 до 60 МВТ, водогрейный тип, с естественной циркуляцией воды, топкой или без, имеющие горизонтальное или вертикальное движение газовой среды.
  2. Блоки до 300 МВТ, паровые КУ, моно или дубль блоки ПГУ или дополнения к схемам существующих ЭС в паре: газотурбинная установка и котел утилизации.
  3. Блоки до 850 МВТ, паровые котлы в схеме ПГУ.

Основные технические данные КУ для энергетики:

  • паропроизводительность от 10 до 300 т/ч;
  • давление среды от 0.46 до 12.7 Мпа;
  • использование температуры от 200 до 560 С.

Принцип работы

Принцип работы КУ зависит от схемы выработки вторичных энергоресурсов и движения газов – в трубном или межтрубном пространстве.

Газотрубные утилизаторы, вторичный энергоноситель движется в газовом пространстве, вертикальном или горизонтальном. Такие установки обычно устанавливаются в схеме работы мартеновских или других печей, они обладают малыми показателями энергоэффективности.

Принцип работы котлов утилизаторов:

  1. Горячие газы с Т = 1200 С из печи движутся во по-газовоздушному тракту на вход газохода КУ, на входе, которого на стенах расположены W- нагревающие поверхности ленточных экранов и конвективный пароперегреватель.
  2. Вода, получая тепло от уходящих газов нагревается и движется в виде пароводяной смеси, с помощью естественной циркуляцией, образуя пар Р до 4.5 МПа и Т 440 С.
Читайте также:
Кратность воздухообмена в спортивном зале: нормы и правила обустройства вентиляции в спортзале

Общая мощность таких КУ составляет до 10 МВт. Для получения стабильной нагрузки, в котлах устанавливается предтопок, работающий с газовой форсункой.
В водотрубных КУ – вторичные энергоресурсы движутся в межтрубном пространстве, а нагреваемая вода в трубах. Принцип работы котла утилизатора основан на многократной принудительной циркуляции теплоносителя в водяном контуре.

Испарительный элемент выполнен ввиде параллельных секций, что уменьшает сопротивление среды, и дает возможность использовать маломощные насосы для циркуляции воды. Схема такого КУ выполняется горизонтальной или вертикальной и определяется фактической схемой расположения оборудования.

Котел утилизатор: принцип работы простой и эффективный

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

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

Принцип работы

Схема работы типичного утилизационного котла. (Для увеличения нажмите)

Работа котла происходит следующим образом.

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

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

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

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

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

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

Комплектующие

Конструкция котла утилизатора состоит из:

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

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

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

Топливные ресурсы

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

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

Подходят следующие виды топлива:

  • дерево и отходы из него, куски ДСП, опилки, обрезки, кора, шпалы, окрашенные доски;
  • резиновые отходы, покрышки от любого автомобиля, отходы от производства резиновых изделий;
  • пластиковая тара, упаковочные материалы, обломки пластиковых изделий, отходы от производства пластмассы, корпусные изделия;
  • кожа, дермантин, тряпочные отходы, остатки от производства швейных, обувных изделий;
  • бумага, картон;
  • строительные отходы, битумные куски, рубероид.

Многофункциональная защита

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

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

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

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

Блок управления

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

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

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

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

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

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

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: