Принцип работы котла утилизатора кратко

Обновлено: 05.07.2024

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

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.

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.
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.
Корпус загерметизирован, а испарительные змеевики замкнуты в одном контуре использующий циркуляционный насос и по газовому тракту, имеющий выход в дымоход.
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.
Обычно газовые поверхности защищены от износа специальными трубными гильзами стали X17. Также конструкция КУ должна обеспечивать герметизацию установки.
Испарительные элементы, установленные в газоходах котла создают общий циркуляционный контур.
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.
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.

Схема котла-утилизатора и ее краткое описание

Котлы-утилизаторы предназначены для использования физической теплоты газообразных продуктов и отходов химических производств или теплоты экзотермических реакций окисления исходного газообразного сырья для получения энергетического либо технологического пара. Котлы-утилизаторы, использующие теплоту сгорания или теплоту экзотермических реакций окисления указанных веществ, имеют топочные устройства для сжигания или окисления этих веществ.

При температуре газов ниже 900оС и котлах-утилизаторах обычно используются только конвективные поверхности нагрева. Эти агрегаты радиационной камеры не имеют, а целиком выполнены из змеевиков.

Котел-утилизатор типа КУ-16 устанавливают за нагревательными, мартеновскими, обжиговыми печами, а также используют в химической и других отраслях промышленности. Разработан для установки в закрытом помещении. Рассчитан на работу под разряжением. Сейсмичность района установки 6 баллов.

Котел – газотурбинный, с естественной циркуляцией, с горизонтальным расположением испарительных поверхностей. Внутренний диаметр барабана котла КУ-16 – 2200 мм, толщина стенки обечайки – 16, днищ – 20 мм. Материал обечайки и днищ – сталь 20К. Барабан имеет внутрибарабанное паросепарационное устройство в виде дырчатого листа и жалюзи.

Газ проходит по 239 дымогарным трубам диаметром 60×3мм (сталь 20).

К барабану котла крепится входная и выходная газовые камеры. Внутри входной газовой камеры имеется пароперегреватель с горизонтальным расположением змеевиков. Диаметр труб пароперегревателя – 32×3 мм (сталь 20).

Обмуровка входной газовой камеры – многослойная, выполнена из слоев шамотобетона, термоизоляционного бетона и матрацев из шлаковаты. Газоходы котла имеют наружную теплоизоляцию.

Для оистки поверхностей нагрева дымогарных труб котла КУ – 16 предусмотрено обдувочное устройство.

Котел снабжен необходимой арматурой, гарнитурой, устройством для отбора проб пара и воды, а также контрольно-измерительными приборами. Питание котла и сигнализация уровня воды в барабане автоматизированы.

Котел поставляется транспортабельными блоками в следующем комплекте: барабан, входная и выходная газовые камеры, внутрибарабанное устройство, арматура котла, помосты и лестницы, гарнитура и опоры барабана, обдувочное устройство, установка для отбора пара и воды, пароперегреватель, трубопровод в пределах котла.

Рис.8. Котел-утилизатор КУ-16

Схема экономайзера

Экономайзеры используют тепло газов в газоходах после котла. Они снижают потери с уходящими газами. В экономайзерах подогревается питательная вода до поступления ее в барабан котла, при этом облегчается работа котла, предназначенного для испарения воды.

Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными на полых, изолированных со стороны горячих газов балках каркаса .В экономайзере котлов высокого давления до 20% воды может превращаться в пар. Общее число параллельно работающих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5-1 м/с.Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха способствующих коррозии, и предотвращения расслоения пароводяной смеси, которое может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки трубы и ее разрыву. Движение воды в экономайзере обязательно восходящее; в этом случае имеющийся в трубах после монтажа (ремонта) воздух легко вытесняется водой.

Число труб в пакете в горизонтальной плоскости выбирается исходя из скорости продуктов сгорания 6-9 м/с.Скорость эта определяется стремлением с одной стороны получить высокие коэффициенты теплопередачи, а с другой- не допустить чрезмерного золового износа.

Рис.9. Схема экономайзера

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:

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

Влияние котлов-утилизаторов на экологию

Использование котлов-утилизаторов в производственных процессах оказывает благотворное влияние на экологическую обстановку. Во-первых, котлы-утилизаторы снижают выброс тепловой энергии в окружающую среду. Во-вторых, позволяют значительно сократить сжигание твердого, жидкого или газообразного углеводородного топлива, а это, в свою очередь позволяет уменьшить выбросы парниковых газов (окиси углерода СО и оксиды азота NOx). Это замедляет процессы глобального потепления, и позволяет предприятию зарабатывать на снижении издержек за счет экономии топлива.

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:

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.
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.

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.

Классификация котлов утилизаторов

КУ классифицируются по таким параметрам:

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.
Давлению вырабатываемого пара от установок и представляют: низкого до 2 МПа, среднего до 5 МПа и высокого от 5 до 15 Мпа.
По тракту движения сред: газо и водотрубные.
По способу движения воды в нагревательном контуре: естественной и принудительной.
По схеме исполнения и установки нагревательных пакетов: вертикальные и горизонтальные.

Назначение и область применения:

Котел-утилизатор (КУ) – паровой или водогрейный котел, не имеющий собственного топочного устройства для сжигания топлива и использующий теплоту отходящих газов технологических промышленных агрегатов различного назначения. Теплота, генерируемая котлом-утилизатором в виде водяного пара, нагретой воды или нагретого воздушного потока, используется в других технологических процессах либо в когенерационных установках для производства электроэнергии.
Исключение составляют случаи работы котлов-утилизаторов на отходящих газах, содержащих, кроме физической, так же химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь. Такое оборудование активно применяется на предприятиях по переработке нефти, где в ходе производственных процессов образуется угарный газ. Этот газ, сжигаемый в топке котла, участвует в производственном процессе — приводит в действие турбины. При этом выбросы в атмосферу становятся минимальными.

Области применения котлов-утилизаторов классифицируются по следующим признакам:

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

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

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

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.

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.

Что такое котел утилизатор

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.

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.
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.
Корпус загерметизирован, а испарительные змеевики замкнуты в одном контуре использующий циркуляционный насос и по газовому тракту, имеющий выход в дымоход.
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.
Обычно газовые поверхности защищены от износа специальными трубными гильзами стали X17. Также конструкция КУ должна обеспечивать герметизацию установки.
Испарительные элементы, установленные в газоходах котла создают общий циркуляционный контур.
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.
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; .

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

Применение котлов утилизаторов

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.

Виды котлов-утилизаторов в России:

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

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.
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.

Классификация котлов утилизаторов

КУ классифицируются по таким параметрам:

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.
Давлению вырабатываемого пара от установок и представляют: низкого до 2 МПа, среднего до 5 МПа и высокого от 5 до 15 Мпа.
По тракту движения сред: газо и водотрубные.
По способу движения воды в нагревательном контуре: естественной и принудительной.
По схеме исполнения и установки нагревательных пакетов: вертикальные и горизонтальные.

Тепловой расчет утилизатора

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

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.

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:

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.

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: 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.

Котлы утилизаторы: устройство и схема работы

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

Характеристики котлов утилизаторов

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

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

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

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

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

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

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

Что такое пеллетные котлы, читайте здесь.

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

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.

Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство

В утилизационных котлах используется тепло отходящих газов от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.

Использование отходящих газов в котлах повышает экономичность всей установки. Кроме этого, применение утилизационных котлов позволяет избежать установки специальных глушителей, искроулавливателей или искрогасителей на главных двигателях.

Целесообразно использовать тепло отходящих газов от двигателей мощностью от 800 л. с. и выше. Температура отходящих газов, используемых в утилизационных котлах четырехтактных двигателей составляет 370—425° С, от двухтактных двигателей с наддувом 250—380° С, от газовых турбин 240—260° С. В зависимости от температуры отходящих газов давление пара, получаемого в утилизационных котлах, составляет 3—5 ати и не превышает 8 ати. Понятие принципа использования отходящих газов показано на схеме комплексной утилизационной теплоэнергоустановки, рис. 95.

Для отопления и хозяйственно-бытовых нужд судна используется горячая вода, подогретая в водоподогревателе. Кроме турбогенератора, пар можно использовать в палубных механизмах, на подогрев топлива и другие нужды. Применение такой схемы дает возможность сэкономить 8—10% топлива, расходуемого на ДВС. Наиболее часто находят применение вспомогательные утилизационные котлы с наперсткообразными трубами и котлы с вертикальными трубами.

Наперсткообразные трубы образуют водогрейный пучок. Разная длина труб позволяет более полно заполнить ими газовое пространство. Коническая форма придана трубам для более свободного отвода пара. Установленный внутри цилиндра обтекатель направляет газы по кольцевому каналу, в котором расположены наперсткообразные трубы. Для доступа внутрь котла в корпусе предусматривается один-два лаза.

На судах также нашли применение утилизационные котлы с вертикальными трубами, имеющие значительно большую производительность.

Утилизационный котел с вертикальными трубами показан нарис. 97. Поток газов омывает водогрейные трубы в поперечном направлении. Газопровод двигателя присоединяется к котлу при помощи колена. Пучок водогрейных труб образует циркуляционный контур, по которому циркулирует вода. Первые ряды труб, омываемые более горячими газами, являются подъемными, а остальные трубы пучка — опускными. На специальном фундаменте установлены две опоры, поддерживающие пароводяной коллектор. В таких котлах используются отходящие газы от ДВС большой мощности. Поверхность нагрева составляет 450—500 м2, рабочее давление 5 ати, производительность 3,5—4 т/ч, к.п.д. 70—88%.

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.

Классификация котлов-утилизаторов

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

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.

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

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

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.

Принцип работы

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

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

Схему и устройство такой техники можно посмотреть в интернете

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

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

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

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

По каким признакам разделяют котлы:

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

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

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

Варианты котлов:

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

Принцип работы котла утилизатора кратко

Что такое котел утилизатор

Схема котла-утилизатора и ее краткое описание

Применение котлов утилизаторов

Влияние котлов-утилизаторов на экологию

Принцип работы

Газотрубный утилизатор

Классификация котлов утилизаторов

Назначение и область применения:

Тепловой расчет утилизатора

Что такое котел утилизатор

Применение котлов утилизаторов

Принцип работы

Классификация котлов утилизаторов

Тепловой расчет утилизатора

Классификация котлов-утилизаторов

Что такое утилизаторы

Принцип работы котла-утилизатора

Нюансы монтажа

Котел-утилизатор: это что

Котлы утилизаторы: устройство и схема работы

Характеристики котлов утилизаторов

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство

Похожие статьи

Как работает котел-утилизатор (видео)

Комментарии

Классификация котлов-утилизаторов

Котел-утилизатор: назначение и виды

Принцип работы котла-утилизатора

Принцип работы

Котел-утилизатор: это что

Описание разновидностей

Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов

Как работает котел-утилизатор (видео)

Комментарии