Использование энергетических ресурсов. Газотрубные котлы-утилизаторы Оценка экономии энергии Печь – паровой котел ПКС-10/40 Энерготехнологическое комбинирование

Энергосбережение в энергетике и теплотехнология

Утилизация высокотемпературных тепловых отходов

Газотрубные котлы-утилизаторы

При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг  > 300-600 °С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные поверхности нагрева и пароперегреватель. Глубина охлаждения отходящих газов в КУ зависит от соотношения D/Gг, где D – паропроизводительность котла, кг/ч; Gг – расход греющего газа теплоносителя, м3/ч. С уменьшением начальной температуры греющих газов Тг существенно увеличивается расход газа-теплоносителя, необходимого для выработки единицы пара, а соотношение D/Gг (при D = const) соответственно уменьшается. Так, если для обычных паровых котлов на органическом топливе параметр D/Gг » 1, то для получения пара при использовании низкотемпературных отходящих газов (Тг = 400-600 °С) он составляет 0,12-0,15 [4,5].

Газотрубные КУ широко распространены во многих от­раслях промышленности. Продукты сгорания (отходящие технологические газы) в этих КУ проходят внутри труб, размещенных в водяном объеме барабана. Эти котлы не требуют специальной обмуровки, характеризуются высокой газоплотностью, простотой изготовления, монтажа, обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.

К основным недостаткам КУ подобного типа относятся низкий коэффициент использования теплоты отходящих от технологических агрегатов газов (50—60 %), высокий удельный расход металла на выработку пара (до 8 кг/(кг×ч)). К недостаткам следует также отнести низкий предел давления вырабатываемого пара (всего 1,5-2,0 МПа) из-за наличия барабана большого диамет­ра, ограниченный пропуск отходящих газов — не более 30-40 тыс. м3/ч. Кроме того, внутренние поверхности труб, газотрубных котлов быстро заносятся уносом, поэтому необходимо применять частые чистки труб. Применение газотрубных котлов для использования теплоты низкотемпературных производственных газов целесообразно для установок небольшой мощности, особенно тогда, когда греющие газы имеют повышенное давление или содержат взрывоопасные или ядовитые компоненты.

В зависимости от конструктивного оформления газотрубные котлы делят на горизонтальные и вертикальные. Основные теплотехнические и конструктивные характеристики одно- и двухбарабанных газотрубных КУ приведены в табл. 5.

В типоразмерах газотрубных котлов буквы означают: Г - горизонтальный; В - вертикальный; Б - с дополнитель­ным барабаном-сепаратором; И - с испарительным предвключенным пучком; Э - с экономайзером; П - с пароперегревателем. Для газотрубных энерготехнологических агрегатов буквы дополнительно обозначают: Т - с топкой; Ц - с циклонной камерой сгорания. Цифра после букв Г и В означает площадь основной испарительной поверхности нагрева газотрубного котла, м2.

К газотрубным горизонтальным однобарабанным КУ относятся агрегаты типов Г-250, Г-250П, Г-345, Г-345П, Г-550П и др., предназначенные для выработки насыщенного, а при наличии пароперегревателя — перегретого пара за счет использования теплоты технологических газов.

Таблица 5

Основные технические характеристики котлов-утилизаторов

Тип

котла

Назначение

Паропроизводи-тельность, т/ч

Давление, МПа

Температура, ºС

Объем дымовых газов, м3/ч

Температура газов перед котлом, ºС

Температура уходящих газов, ºС

Г-150

Охлаждение технологичес-ких газов в процессе обезврежива-ния сероводо-родных газов

0,53

0,5

151

2293

360

159

Г-420

1,0

0,5

151

7257

280

155

Г-950

5,0

0,5

151

21870

287

161

Г-250

Охлаждение технологичес-ких газов

3,2

1,4

194

16000

600

270

Г-345

8,1

1,4

194

40000

600

260

Г-250П

3,1

1,4

240

16000

600

260

Г-345П

7,9

1,4

260

40000

600

250

Г-550П

11,6

1,4

280

55000

600

240

Г-145Б

4,7

1,4

194

8000

1200

280

Г-1030Б

31

1,4

194

50000

1200

240

Г-330БИ

9,5

1,4

194

15000

1200

310

Г-445БИ

15,7

1,4

194

25000

1200

250

Г-660БИ

23,3

1,4

194

35000

1200

235

В-90Б

5,0

0,8

170

25000

850

560

В-460Б

6,6

1,4

194

60000

400

225

Г-400ПЭ

В производстве азотной кислоты

7,5

1,6

230

66500

405

185

Г-420 БПЭ

25

15

250

56200

900

-

На рис. 10 показан котел Г-250 с пароперегревателем, с площадью испарительной поверхности нагрева котла 250 м2.

На рис. 11 показан Г-330БИ. В этом котле основные испарительные поверхности выполнены из труб диаметром 50×3 мм и расположены в нижнем барабане.

К горизонтальным газотрубным двухбарабанным котлам относится и котел Г-420БПЭ, предназначенный для выработки перегретого пара за счет использования теплоты нитрозных газов в схеме получения слабой азотной кислоты (рис. 12).

Котлы-утилизаторы типов В-90Б, В-460Б, Н-89, Н-180, Н-433 предназначены для использования теплоты конвертированных газов и выработки насыщенного пара для технологических и бытовых нужд завода (см. табл. 5).

Водотрубные котлы-утилизаторы Наиболее распространенными водотрубными котлами являются котлы марки КУ, выпускаемые Белгородским заводом.

В пакетно-конвективных котлах (ПКК) используют физическую и химическую теплоту отбросных газов сажевого производства.

Котлы-утилизаторы за обжиговыми печами серного колчедана При обжиге колчеданов получают два продукта: металл и диоксид серы.

Кроме рассмотренных паровых котлов в сернокислотном производстве, используют также выпускавшиеся ранее газотрубные котлы на отходящих газах с естественной циркуляцией ГТКУ (газотрубный КУ) типов: ГТКУ-6/40б.п., ГТКУ-10/40 (рис. 17) и ГТКУ-25/40.

Котлы типа КС-200 ВТКУ (рис. 18) и КС-450 ВТКУ устанавливают за печами обжига серного колчедана в кипящем слое производительностью по колчедану соответственно 200 и 450 т/сут.

При комбинированном получении технологической и энергетической продукции – обжигового газа и пара энергетических параметров - предпочтение отдается надежной работе основного технологического звена.

Методы и критерии оценки эффективности использования энергии Балансовые соотношения для анализа энергопотребления. Тепловые и материальные балансы. Эксергетический баланс. Энергобалансы промышленных предприятий. Оценка эффективности использования энергии на региональном, отраслевом уровнях, на предприятиях, в теплотехнических установках. Основные критерии эффективности использования ТЭР.
Оптимальное использование теплоты уходящих газов газовых турбин