Газотурбинные установки электростанций

Принцип работы водотрубных котлов

Тоже предполагается подогрев жидкости с выделением пара, но в данном случае поступление водного носителя организуется через экономайзер. После этого он проходит в отопительный барабан, где преобразуется в пар. Процедура выработки тепла осуществляется в ходе сепарирования воды и паровых смесей в приемном резервуаре. Подключение разных технологических контуров к барабану может быть параллельным или последовательным – зависит от конструкции печного источника газовой смеси, с которым взаимодействует котел–утилизатор. Принцип работы также предусматривает прохождение воды через фильтрацию в шламоотделителе и переход в испарительные пакеты.

Устройство агрегата

При всей внешней схожести с обычными индустриальными котлами утилизирующее оборудование имеет существенные отличия. Преимущественно они обусловлены особенностями греющего теплоносителя, в устройстве которого делается расчет на возможность охлаждения запыленных газов. В ином случае камера теплового обмена может запылиться и утратить рабочие качества, так как будет увеличено и гидравлическое сопротивление по отношению к проходящим смесям. Типовые конструкции газовых котлов-утилизаторов предусматривают наличие двух отсеков с газотурбинными камерами. За функцию регуляции рабочих параметров сжигания отвечает перепускной газоход с шибером. Это своего рода байпас, одновременно повышающий эффективность регуляции теплообмена и минимизирующий аварии из-за механического перенапряжения корпуса. Поскольку речь идет о работе в условиях экстремальных температур, функциональные элементы и расходники выполняются из специальных марок сталей. В частности, трубы с предохранителями имеют жаропрочные покрытия и закаленную основу. Сам корпус тщательно герметизируется, а испарительные контуры замыкаются в одну циркуляционную цепь с выводом в дымоход.

Котлов-утилизатор

Отличительной особенностью котлов-утилизаторов, как оборудования для генерации пара, является необходимость обеспечения пропуска большого количества греющих дымовых газов на единицу вырабатываемого водяного пара ( ЕУД. Это отношение является прямой функцией начальной па входе в аппарат температуры дымовых газов и их расходом.

В большинстве котлов-утилизаторов тепловоспринимающие поверхности располагаются по ходу продуктов сгорания следующим образом: пароперегреватель, испаритель и водонагреватель. В данных котлах тепло в основном передается конвекцией.

При наладке котлов-утилизаторов следует проверять равномерность и устойчивость циркуляции, регулируя гидравлическое сопротивление змеевиков установкой шайб, как это делается на обычных паровых котлах.

При разработке котлов-утилизаторов принимался минимальный температурный напор А / мин 30 С, а недогрев воды до точки кипения в водяном экономайзере составлял 40 С.

Компоновка котла.

Трубная система котлов-утилизаторов имеет различные конфигурацию и расположение труб по типу стационарных или судовых котлов. Как и в котлах сбросных ПГУ, в котлах-утилизаторах с топкой для сжигания дополнительного топлива воздушный подогреватель может заменяться газоводяным.

Отдельные виды котлов-утилизаторов, рассмотренных в книге, постепенно заменяются котлами более современной конструкции или подвергаются модернизадии. Однако принципы организации ремонтов и рекомендации по повышению уровня эксплуатации, изложенные в книге, достаточно универсальны и применимы для котлов-утилизаторов различных типов.

Условия эксплуатации котлов-утилизаторов в различных производствах весьма разнообразны. Рассмотрим некоторые из них. Малые скорости обжиговых газов в котлах типа ВТКУ ( до 3 м / с) исключают эрозионный износ и самоочистку поверхностей нагрева котла, что приводит к их интенсивному заносу и повышению температуры за котлом и перед электрофильтрами сухой газоочистки. Обслуживающий персонал часто допускает продолжительную работу котлов-утилизаторов с превышением температуры газов на выходе на 100 — 150 С относительно регламентированной, что способствует увеличению отложений на поверхностях нагрева.

Узким местом котлов-утилизаторов являются пароперегре-вательные элементы, работающие в условиях псевдоожиженно-го слоя колчедана. Вследствие эрозионного износа труб змеевиков срок службы элементов из стали 12Х1МФ составляет всего 6 — 8 месяцев. Пароперегревательные блоки из стали 1Х11В2МФ работают в течение двух лет, однако и в этом случае трубы змеевиков подвергаются эрозионному износу. Срок службы испарительных элементов кипящего слоя составляет 3 — 3 5 года, при этом новые типы ширмовых водотрубных котлов-утилизаторов ВТКУ через 25 — 30 сут требуют остановки для чистки ширм, поскольку отсутствует их самообдувка.

Котел-утилизатор КУ-16.

При конструировании котлов-утилизаторов, использующих тепловые отходы, следует учитывать содержащиеся в греющих газах агрессивные компоненты, например, сернистые газы, поступающие из печей обжига серосодержащего сырья. Если в подводимых к котлу технологических газах есть горючие составляющие, организуют их предварительное дожигание в радиационной камере, которая в этом случае фактически превращается в топку.

Капитальный ремонт котлов-утилизаторов осуществляется для полного или близкого к полному восстановления их ресурса и предусматривает замену или восстановление любых его частей, в том числе базовых. Объем капитального ремонта включает: объем текущего ремонта; ремонт барабана котла; замену или бандажирование штуцеров барабана; замену труб поверхностей нагрева, соединительных труб в пределах котла, коллекторов, испарительных и пароперегревательных элементов; ремонт и замену металлоконструкций котла и восстановление антикоррозионного покрытия металлоконструкций.

Схема замены пакетов поверхностей нагрева котла-утилизатора.

При эксплуатации котлов-утилизаторов и ремонтах выявляются конструктивные недоработки, связанные с обеспечением стационарными и инвентарными средствами механизации, оптимальными техническими решениями их компоновки.

Надежность работы котлов-утилизаторов можно существенно повысить, если автоматизировано управление тем производством, в составе которого они установлены. При решении проблем автоматизации производств возникают трудности, преодолеть которые не всегда просто. Поэтому рассмотрим, например, схему автоматизации участка обжига сернокислотного производства. Схемой предусмотрена стабилизация всех контролируемых переменных, для которых имеется конкретный регулирующий орган.

Требования к навыкам и качествам оператора технологических установок

Разумеется, на серьезный стратегический объект, которым по закону являются все нефтеперерабатывающие заводы в стране, не могут принять совсем неквалифицированного работника.

Источник фото senivpetro/freepik

Труд оператора технологических установок предполагает высокую ответственность. Он должен быстро принимать решения и менять работу оборудования.

Поэтому такой специалист обязан знать:

технологический процесс переработки сырья (что и в каком порядке организовано);
назначение и устройство оборудования, которое он обслуживает;
правила использования контрольно-измерительных приборов;
физико-химические свойства сырья, реагентов и готового продукта, ГОСТы на все сырье.

Хороший оператор также должен хотя бы на начальном уровне владеть навыками слесарного дела.

От специалиста требуются внимательность, дисциплинированность, ответственный подход к работе и умение своевременно принимать решения.

Преимущества

Гибкость – возможность поэтапной модернизации системы с постепенным наращиванием функциональности и изменением конфигурации без демонтажа и замены установленного оборудования.

Надежность – использование эффективных схем резервирования, таких как 100% «горячее» резервирование управляющей сети, 100% «горячее» резервирование серверов базы данных, 100% «горячее» резервирование контроллерного оборудования и т.д.

Открытость – использование общедоступных и общепризнанных стандартов и протоколов обмена (Fast Ethernet, Modbus, IEC 60870-5-101/104, TCP/IP и др.). Наличие механизмов обмена со смежными и вышестоящими системами, в том числе OPC и ODBC.

АСУ ТП ГТЭС представляет собой единый информационно-управляющий комплекс, позволяющий осуществлять контроль и управление технологическим оборудованием во всех режимах работы станции и обеспечивает выполнение всех требований действующих нормативных документов в области энергетики. Внедрение АСУ ТП приводит к значительному расширению функциональных возможностей, повышению уровня надёжности технологического оборудования и средств автоматизации, снижению трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт.

Новости

Система учета энергоресурсов ГТУ Казанской ТЭЦ-3 внесена в Госреестр средств измерений

Состоялся запуск газотурбинной установки ТЭЦ компании «Маяк» в Пензенской области

Внедрение системы учета энергоресурсов новой газотурбинной установки Казанской ТЭЦ-3

Разработана АСУ ТП газотурбинных установок ТЭЦ «Маяк-Энергия»

показать все

Разработана проектно-сметная и рабочая документация на АСУ ТП ГТУ-ТЭЦ ООО «Маяк-Энергия»

Итоги сотрудничества НПФ «КРУГ» и компании «КВАРЦ Групп» в 2015 году

Видео

Генерация
Решения по автоматизации ответственных производств: АСУ ТП котлов, турбин, ГТУ, ГТЭС.

SCADA КРУГ-2000
Архитектура, преимущества, решения, новый функционал версии 4.3

Комплектные шкафы бесперебойного питания (ШБП)
Готовые решения для информационных систем

Информационные листы

Автоматизированная измерительная система комплексного учёта энергоресурсов газотурбинной установки Казанской ТЭЦ-3 введена в промышленную эксплуатацию

Автоматизированная система управления технологическими процессами ГТУ-ТЭЦ «Маяк-Энергия» (Пенза)

Сферы применения и отличительные особенности

Турбины на газу используются в разнообразных областях: от снабжения электроэнергией зданий гражданского и аграрного предназначения до запитки индустриальных объектов и мест добычи нефти и газа. Также помимо возможности электроснабжения отдельных объектов оборудование такого типа способно снабдить энергией целые поселения и жилые районы.

Все подобные электростанции можно подразделить на несколько видов со своими конструктивными особенностями и предназначением:

Автономные стационарные агрегаты. Могут быть разной мощности, но обычно она начинается от 2,5 кВт. Их пакетируют в контейнеры и ставят в отдалении от жилых помещений. Однако есть и турбогенераторы экологического типа, которые можно смонтировать и в городской черте. Автономные ГТЭ в определенных вариациях устанавливают даже на крышах зданий.
Передвижные мобильныегазотурбинные электростанции. Их возможно доставить в самые отдаленные уголки страны, например, для обеспечения энергией и теплом шахтерского либо нефтедобывающего поселка.
Мини-энергостанции. Главная их функция состоит в производстве тепловой и электроэнергии. Отличительная черта станций малой мощности – сравнительно малые габариты и низкий уровень шума, что способствует расположению подобной установки поблизости от энергопотребителя.

Помимо подачи электричества, минитурбины могут использоваться в системах отопления, при этом агрегат вырабатывает горячий пар и воду, и в вентиляционных системах.

Виды и область применения газотурбинных установок в нефтегазовой промышленности

Определение 1

Газотурбинная установка – это энергетическая установка, представляющая собой конструктивную совокупность турбины и вспомогательных механизмов и устройств (компрессор, теплообменный аппарат, пусковое устройство, электрический генератор и газовоздушный тракт).

Продуктом работы газотурбинной установки является переработанный газ, который в дальнейшем может использоваться для выработки энергии, производства горячей воды или пара.

Две основные части газотурбинной установки — это генератор и силовая турбина, которые размещаются в одном корпусе.

Газотурбинная установка может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В обычном режиме установка работает на газе, но при аварийном режиме может продолжать работать на дизельном топливе. Поэтому для работы газотурбинной установки могут применяться:

древесный газ;
дизельное топливо;
коксовый газ;
керосин;
шахтный газ;
природный газ;
попутный нефтяной газ;
биогаз (такой газ образовывается в результате процесса переработки мусора).

Мощность газотурбинных установок колеблется от десятков киловатт до десятков мегаватт. Наибольший коэффициент полезного действия газотурбинной установки достигается при работе в режимах тригенерации (выработка тепловой, электрической энергии и энергии хода) и когенерации (одновременная выработка электрической и тепловой энергии).

Коэффициент полезного действия современных газотурбинных установок колеблется в пределах от 33% до 59 %, в зависимости от режима использования турбин установок.

Газотурбинные установки широко применяются в нефтегазовой промышленности. Разработка нефтегазовых месторождений и добыча нефти и природного газа очень энергоемкий процесс и объем потребляемой энергии только возрастает во времени. Поэтому практически во всех нефтегазовых компаниях. В данной области они применяются для повышения энергоэффективности технологических процессов и в области энергосбережения. На нефтегазовых месторождениях газотурбинные установки применяются для переработки попутного нефтяного газа, который в дальнейшем используется для выработки собственного электроэнергии, а также для утилизации отводимого тепла.

В зависимости от способа подвода теплоты к рабочему механизму газотурбинные установки могут быть:

Закрытого типа. Такие установки находятся по постоянным давлением и внутри ее циркулирует одинаковое количество рабочего тела. Подвод тепла осуществляется через специальную поверхность, что исключает возможность смешивания рабочего тела с продуктами сгорания.
Полузакрытого типа. В этом случая открытая часть установки служит для подачи в нее атмосферного воздуха и отвода избыточного объема рабочего тела.
Открытого типа. При таком типе газотурбинной установки атмосферный воздух пройдя процесс обработки выбрасывается в атмосферу, что исключает его повторное использование. То есть в таких установках происходит постоянная замена рабочего тела

Котёл утилизатор СЭТА 100 Ц-100-2М

Серный энерготехнологический агрегат СЭТА 100 Ц-100-2М предназначен для охлаждения сернистых газов при сжигании чистой элементарной серы в производстве серной кислоты и выработки перегретого пара с параметрами 39 кГс/см2 и 440 0С. Таблица 3.1. Технические характеристики энерготехнологического котла СЕТА-Ц-100-2М. Одной из главных составных частей котла является испарительный блок с конвективным пучком. Он состоит из двух кольцевых коллекторов Ø 159х11, соединенных между собой 24 панелями, сваренными из труб Ø 38х5 с шагом 60 мм. Радиационно-конвективная поверхность образована также змеевиками из труб Ø 38х3, которые в нижней части образуют веерообразные ширмы, а верхней части плотный конвективный пучок. Образованное сходящимися к центру газохода трубами конвективного пучка окно используется для перепуска газов. Оно закрывается байпасной заслонкой, выполненной из стали 15Х25Т. Перемещением заслонки вверх байпасное окно приоткрывается и газы обходят конвективный пучок при этом температура газов на выходе из пуска повышается. В нижнем и верхнем кольцевых коллекторах испарительного блока установлены перегородки, которыми одна четвёртая часть всей поверхности блока выделена в солёный отсек. Барабан котла СЕТА-Ц-100-2М цельносварной, выполняется из стали 20К. Внутренний диаметр 1510 мм, толщина стенки 36 мм. Барабан разделён на два отсека – чистый и солёный. В качестве первичного сепарационного устройства применяется потолочный жалюзийный сепаратор с дырчатым потолком. Внутрибарабанные устройства выполняются съёмными. Демонтаж жалюзийного сепаратора производится через съёмный торцевой лист На барабане установлены сосуды постоянного уровня, от которых берутся импульсы на приборы КИП и автоматики. Для устранения попадающих в котловую воду накипеобразующих ионов кальция и магния в барабан котла вводится раствор фосфорнокислого натрия, который распадается на ионы натрия и окислов фосфора. Ионы окислов фосфора образуют с ионами кальция и магния нерастворимые соли, которые выделяются в толще котловой воды в виде мельчайших частиц шлама, не прилипающего к поверхности нагрева и легко удаляемого из котла продувочной водой. На линии фосфатирования на горизонтальном участке установлен обратный клапан. Переходная камера представляет собой конструкцию, состоящую из двух полых цилиндров. Цилиндры вставлены один в другой с зазором для прохода воздуха. Внутренние цилиндры Ø 1912 мм, а наружные 2300 мм, материал ВСт3 с толщиной 6 мм. В переходной камере имеется лаз, гляделка. Обмуровка переходной камеры выполнена из высокоглиноземнистого кирпича. Каркас под барабан, а также портал под испарительный блок выполнены из профильного металла, цельносварными, коробчатого типа. Портал воспринимает нагрузку от котла, а также даёт свободу теплового расширении испарительного блока – вверх, переходной камеры с циклоном — вниз. Часть нагрузки от консольного закрепления циклона также воспринимается порталом. Для использования тепла продувочной воды установлен теплообменник, подогревающий питательную воду. Выходной коллектор перегретого пара оборудован приборами контроля параметров пара (термометр, манометр), а также прибором безопасности (предохранительным клапаном). На коллекторе установлена продувочная линия с запорными вентилями. На трубопроводе насыщенного пара и на регуляторах питания в верхних точках установлены воздушные вентили. Котёл оборудован трубопроводом аварийного слива с соответствующей арматурой. Котловая вода поступает в нижний кольцевой коллектор испарительного блока по трубам Ø 108х4,5. Отвод пароводяной смеси из верхнего коллектора производиться также трубами Ø 108х4,5. Насыщенный пар по двум трубам 89х4 собирается в коллектор, откуда подаётся в 1-ю ступень пароперегревателя. Помосты и лестницы котла – металлические, тип покрытия – решетчатые.

Состав: Вид общий (ВО), Спецификация

Софт: Компас v12, CDW

https://youtube.com/watch?v=WBaI4LGu000

Функциональное описание

Теплота потока уходящих газов турбины используется в различных отсеках котла для генерации пара, чтобы питать паровую турбину. Уходящие газы направляются в корпус котла и проходят поверхности нагрева прежде, чем их выбрасывают в атмосферу.

Входящий тепловой поток предназначен только для утилизации. В котле не будет использоваться никакого топлива с целью повышения температуры газов на входе.

Котел-утилизатор будет проектироваться для газовой турбины, работающей на природном газе, поэтому возможно выгодное использование газового потока, которое ведет к минимальным температурам дымовых газов на выходе из котла (для точных значений см. диаграмму тепловых балансов).

Давление пара на выходе КВД предполагается неизменным. Температура пара на выходе КВД будет поддерживаться максимальной, но может изменяться без дополнительного регулирования при изменении режима работы газовой турбины. Межсекционное регулирование температуры пара КВД производится с помощью сбросной воды питательных насосов котла-утилизатора.

Предохранительная арматура и вытяжные трубы, обеспечивающие сбросы в атмосферу для безопасности персонала, будут обеспечивать защиту каждого контура давлений, барабанов и системы деаэрации от повышения давления.

Бак продувки предназначен для приема высокопотенциального пара непрерывной продувки барабанов котла. Продувочный пар будет идти в резервуар питательной воды и используется для подогрева и деаэрации. Конденсат от продувочного бака поступает в резервуар-приемник.

Система байпасов КВД и КНД, предназначенная для обоих контуров, позволяет пустить или остановить их быстро и независимо друг от друга.

Котел утилизатор будет снабжен системой вентиляции и дренажа. Котел-утилизатор будет полностью дренируемый. Дренажный трубопровод сливает дренаж в резервуар-приемник, где происходит сепарация продувочного пара от воды при атмосферном давлении. Предварительные системы вентиляции и дренажа будут спроектированы для испытания всей гидравлической системы.

Промышленные пиролизные котлы – конструкция и принцип работы

Посветив несколько недель исследованию рынка предложений данного оборудования, мы выделили несколько производителей, продукция которых занимает более 90% рынка промышленных газогенераторных котлов. Проанализировав конструкционные особенности этих предложений, мы выявили общие черты данных конструктивов, позволяющие объединить эти котлы в один общий тип, который мы условно назвали так – “промышленные пиролизные котлы верхнего дожига

“. Сейчас попробуем объяснить почему:

Промышленные котлы о которых идет речь, обладают множеством общих признаков. Первым из них является страна производства. Все промышленные пиролизные котлы, которые пользуются основным спросом на территории нашей страны, выпускаются в России. Причем с весьма странным распределением по географии. Почти все предприятия расположены в городе Кострома и только один завод находится в городе Москва.

Вторым общим признаком, который технически является ключевым, можно назвать способ сжигания полученного газа. Этот процесс организован в камере сжигания, которая во всех конструктивах находится над камерой газификации (генерации пиролизного газа). Сжигание (термохимическая реакция) газов происходит при смешивании с вторичным воздухом, попадающим в эту камеру во всех случаях одинаковым способом – через инжектора, расположенные в камере. Инжектора организованы в виде цилиндрических труб с просверленными в них отверстиями. Вторичный воздух, подаваемый в эти трубы, перед подачей подогревается в специальных воздушных каналах, примыкающих к топке котла. Это позволяет сохранять требуемую температурную среду в камере сжигания для эффективного поддержания термохимической реакции горения пиролизных газов. Процесс горения протекает при температуре около 900 градусов Цельсия, что значительно выше, чем температура горения дров в котлах прямого горения, откуда и возникает более высокий КПД работы оборудования, а так же более экономичный расход топлива.

Итоговым общим сходством можно обозначить общую конструкцию всех рассматриваемых нами котлов. У всех котлов есть зольная камера, отделенная от топки колосниковой решеткой, есть большая топочная камера, есть камера сжигания газов и есть камера отвода продуктов горения. На этом сходства заканчиваются. О принципиальных различиях мы расскажем в нашем условном не большом рейтинге котлов, который мы составили с учетом конструкционных отличий и преимуществ. Ниже расположено схематическое изображение, отражающее общие конструкционные характеристики котлов.

Теперь поговорим о принципиальных различиях, которые сосредоточены вокруг конструкции водяной рубашки котлов, способов подачи вторичного воздуха, а так же в области эффективности отъема получаемого тепла в результате горения пиролизных газов. Данный анализ мы решили представить в виде рейтинга торговых марок, рассказывая о каждой из рассмотренных нами по блокам.

Классификация инсинераторов

Очистные агрегаты различаются размерами, объемом загрузки, мощностью и областью использования. Ниже представлена более подробная классификация.

По типу сжигаемых отходов

Агрегаты предназначены для утилизации следующих отходов:

ТБО;
медицинских;
жидких — для работы на ГЭС;
биологических;
ветеринарных;
древесных;
нефтяной промышленности;
очистных сооружений;
газообразных.

По используемому топливу

Устройства могут работать на разных видах топлива:

дизельном;
твердом;
газовом.

Газовые инсинераторы работают экономично, повышают эффективность эксплуатации и обслуживания по сравнению с устройствами, заправленными дизельным ГСМ. Однако такое условие вызывает меньшую производительность.

Инсинераторы, работающие на твердом топливе, применяются для нейтрализации отходов древесной промышленности. В их комплектацию дополнительно включены теплообменники и подогреватели вторичного воздуха.

По типу печи

Монтаж оборудования выполняется с различными системами печных установок:

Подовая — камера сжигания, применяемая в компактных агрегатах с производительностью 50-200 кг/час.
Барабанная. Ее особенностью является устройство в виде горизонтального барабана, в который мусор подаётся автоматической системой загрузки. Барабанные печи устанавливаются под углом наклона к движению отходов.
Циклонно-вихревая — высокоэффективное устройство для переработки мусора жидкого или газообразного состояния.
С колосниковой решеткой. Устройство имеет движущуюся решетку, с помощью которой мусор сжигается лучше, чем в предыдущих типах.
Сжигание в кипящем слое. Этот способ обеспечивает термическое уничтожение остатков ила очистных установок и подобного мусора.

По способу установки

Устройства могут устанавливаться:

на мобильную платформу;
стационарно;
с возможностью передвижения.

Передвижные установки используются, когда применение стационарных инсинераторов нерационально, и монтируются в контейнер. Их польза заключается в быстром уничтожении трупов птиц и животных, что позволяет не распространять инфекции. Мобильные агрегаты устанавливаются на платформу и передвигаются на прицепе.

Их используют, когда целесообразно проводить утилизацию в местах скопления мусора, а не транспортировать его к инсинератору. Например, в случае эпидемии в экстренном порядке.

Котлы утилизаторы водогрейные, КУВ-11,6, КУВ-18,6, КУВ-23,2, КУВ-10

Котлы утилизаторы водогрейные: КУВ-11,6, КУВ-18,6, КУВ-23,2, КУВ-10

Котел-утилизатор водогрейный часть котельного оборудования предназначен для повышения КПД цикла газотурбинной энергоустановки путем утилизации выхлопных газов с получением горячей воды для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также для улучшения экологических параметров энергоустановки за счет снижения температуры выхлопных газов и уровня шума.

Крупные котлы-утилизаторы не имеют всех элементов котлоагрегата. Отходящие вторичные газы попадают сразу на поверхности нагрева (экономайзер, испаритель, пароперегреватель). Воздухоподогреватель и топка в котлах-утилизаторах отсутствуют, так как газы, используемые в котле, образуются в технологическом процессе основного производства. Температура газов, поступающих в энергетический котел-утилизатор, приблизительно составляет 350—700 °C.

Предназначены для утилизации тепла выхлопных газов газотурбинного агрегата. Применяются на отопительных газотурбинных ТЭЦ в блоке с газотурбинным агрегатом № Обозначение…

Барабанные котлы

Циркуляция воды в барабанном котле с принудительной циркуляцией1 Питательный насос 2 Экономайзер 3 Подъемные трубы 4 Опускные трубы 5 Барабан 6 Пароперегреватель 7 В турбину 8 Циркуляционный насос

Вода, подаваемая в котёл питательным насосом (например, паровым инжектором), пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

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.

Устройство утилизатора. Источник фото: info.wikireading.ru

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.

Особенности оборудования

Котел утилизатор работает без собственной топочной камеры. Такой агрегат использует тепло, получаемое в ходе других технологических процессов.

Одна из характерных черт функционирования промышленных утилизационных систем состоит в том, что в выходящих газах могут находиться множество небольших частиц. Они бывают в жидком, твердом или газообразном виде. Возникают частицы вследствие работы производственных установок и представляют собой осколки металла, шихты, шлака или окалины. Жидкие частицы — результат выплавки металлов. В целом, образование этих микроотходов связано с повышенными температурами, применяемыми при металлообработке.

На эффективность утилизации выходящих газов оказывает влияние тепловая мощность отопительного агрегата, режим подачи в него отходов и их температура. Объем и температура выходящих газов зависит от количества сжигаемого топлива и характера промышленного процесса. Значительный объем шихтовых газов выдается в цветной и черной металлургии — при продувании конвертеров кислородом.

Схема котла-утилизатора с принудительной циркуляцией: 1 — барабан; 2 — испарительная часть; 3 — пароперегреватель; 4 — водяной экономайзер.

Как сказано выше, на функционирование утилизатора большое влияние оказывает режим подачи в него газов. Промышленное оборудование (особенно это относится к конвертерам) часто работает циклично, что отрицательно сказывается на продуктивности котельного агрегата.

Котел утилизатор можно классифицировать по следующим параметрам:

По температуре газа, подающегося в агрегат. По этому параметру оборудование подразделяется на: низкотемпературное (менее 900 градусов) и высокотемпературное (свыше 1000 градусов). В условиях низких температур передача тепловой энергии осуществляется благодаря конвекции, а при высоких показателях — в процессе излучения. При температурах, превышающих 1100 градусов, жидкие продукты сгорания меняют свое агрегатное состояние.
По паровым характеристикам котел утилизатор может относиться к 3 классам: оборудования с низким давлением (1,5 МПа и 300 градусов), с повышенным давлением (4,5 МПа и 450 градусов), и с высоким (от 10 до 14 МПа и 550 градусов).
По принципу передвижения жидкости, пара и продуктов сгорания утилизационные котлы разделяются на два типа: газотрубные и водотрубные.
По способу передвижения жидкости в испарительном контуре утилизирующее оборудование дифференцируется на котлы с естественной и принудительной циркуляцией.
По комплектации и нагревательным поверхностям оборудование подразделяется на такие типы: башенный, горизонтальный и туннельный. В низкотемпературных устройствах применяется змеевиковая конвективная нагревательная поверхность. В высокотемпературных модификациях — конвективно-радиационная поверхность.

Выводы

Таким образом, на основании изложенного можно сделать следующие выводы. Вследствие значительного влияния подсосов воздуха на эффективность эксплуатации технологических печей они должны быть минимизированы

Особенно это важно для печей большой производительности и для печей, работающих с большим разрежением в топке, поскольку чрезмерно высокое разрежение увеличивает подсос воздуха

Все места возможного подсоса воздуха должны быть герметизированы. Следует применять специально разработанные устройства для уменьшения подсоса воздуха в печь, например, смотровые порты вместо обычных гляделок. Печи должны быть оснащены приборами контроля содержания кислорода, моноксида углерода и замера разрежения в топочном пространстве и на выходе из печи. Операторам и ИТР нужно понимать необходимость выявления подсосов воздуха и вести постоянную работу по их устранению. Важным является поддержание работы в камере сгорания с разрежением на уровне, установленном проектом. Необходимо избегать режимов эксплуатации технологических печей с большими или низкими значениями содержания кислорода и с повышенным содержанием моноксида углерода в дымовых газах, большими значениями разрежения. С этой целью нужно контролировать и регулировать тягу в технологических печах.