Котлы-утилизаторы

Котел утилизатор – это теплообменное устройство, предназначенное для передачи энергии тепла выхлопных газов или пара в теплую воду или пар. Применение котлов утилизаторов существенно повышает эффективность работы оборудования, результатом работы которого являются выхлопные газы или пар.

Рис. 2.1 Схема котла-утилизатора с принудительной циркуляцией (1 - барабан; 2 - испарительная часть; 3 - пароперегреватель; 4 - водяной экономайзер)

Котлы утилизаторы позволяют получать горячую воду или пар. Котлы утилизаторы устанавливаются на отвод выхлопных газов паровых котлов или газовых электростанций, увеличивая, таким образом, выработку пара для нужд объекта. Котлы-утилизаторы широко применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и др. отраслях промышленности.[1]

Парогазовая установка с котлом-утилизатором — наиболее перспективная и широко распространённая в энергетике парогазовая уста­новка, отличающаяся простотой и высокой эффективностью производства электрической энергии. Эти парогазовые установки — единственные в мире энергетические установки, которые при работе в конденсационном режиме отпускают по­требителям электроэнергию с КПД 55—60 %. В зависимости от схем и парогазовых установок в котлах-утилизаторах генерируется пар от одного до тёх давлений, подогреваются вода и конденсат, вырабатывается технологический пар и др.

Котлы-утилизаторы могут быть оснащены дожигающими устройствами. В них дополнительно сжигается топливо, это приводит к повышению и стабилизации температуры газов перед поверхностями нагрева котлов-утилизаторов, повышает его паропроизводительность.

Рис. 2.2 Простейшая тепловая схема парогазовой установки с котлом-утилизатором (ЭГ- электрогенератор; К- компрессор; ГТ - газовая турбина; КС - камера сгорания; ПТ - паровая турбина; КУ - Котел - утилизатор, К-р - конденсатор; Н – насос)

Выходные газы энергетической газовой турбиной установки поступают в котел-утилизатор, где большая часть их теплоты передается пароводяному рабочему телу. Генерируемый в котел-утилизатор пар направляется в паротурбинную установку, где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине пар конденсируется в конденсаторе паровой турбиной установки, конденсат с помощью насоса подается в котел-утилизатор.

Рис. 2.3 Тепловая схема парогазовой установки с одноконтурным котлом-утилизатором (ГПК - газовый подогреватель конденсата; Д - деаэратор; ПН и КН - питательный и конденсатный насосы)

В рассматриваемой парогазовой установки с одноконтурным котлом-утилизатором удается охладить выходные газы газовотурбиной установки до температуры 162 ⁰С и получить невысокое значение КПД производства электроэнергии. Вместе с тем тепловая схема такой установки проста в эксплуатации и характеризуется низкими удельными капиталовложениями. Выбор данного типа парогазовых установок экономически обоснован в тех случаях, когда применяется дешевое топливо, а электростанция рассчитана на работу с пиковыми нагрузками или когда применяется топливо с высоким содержанием серы.

Рис. 2.4 Принципиальная тепловая схема парогазовой установки с двухконтурным котлом-утилизатором (ПЕ ВД, ПЕ НД - пароперегреватели высокого и низкого давления; И ВД, И НД - испарительные поверхности высокого и низкого давления; ЭК ВД - экономайзер высокого давления; ГПК - газовый подогреватель конденсата; ДПВ - деаэратор питательной воды; ЧВД, ЧНД - части высокого и низкого давления паровой турбины; К-р - конденсатор; КН - конденсатный насос; ПН ВД, ПН НД - питательные насосы высокого и низкого давления; НРц - насос рециркуляции; РК - регулирующий клапан)

В тепловую схему котла-утилизатора может быть добавлен насос рециркуляции конденсата для поддержания необходимой температуры на входе в котел. Питание контуров высокого и низкого давления осуществляется деаэрированной водой. Деаэратор снабжается паром из магистрали пара низкого давления.

Рис. 2.5 Тепловая схема одновальной парогазовой установки с трёхконтурным котлом-утилизатором (ВД, СД, НД – пароводяные контуры котла-утилизатора высокого, среднего и низкого давления; 1 - природный газ; 2 - жидкое топливо; 3 - самозацепляющаяся (расцепная) муфта; 4 - конденсатный насос; 5 - конденсатор; 6 - воздух)

Расцепная муфта между электрогенератором и паровой турбиной обеспечивает обычный пуск газовотурбиной установки с помощью тиристорного пускового устройства. После синхронизации с сетью в котел-утилизатор начинает генерироваться пар, который позволяет запустить паровую турбину по самостоятельному пусковому графику. Затем включается самозацепляющаяся муфта, и паровая турбина подключается к электрогенератору и нагружается. Повышается экономичность установки по сравнению с одноконтурным котлом-утилизатором.[2]

Заключение

При разработке проектов новых промышленных предприятий в их топливно-энергетических балансах предусматривается рациональное и наиболее полное использование вторичных энергетических ресурсов с учетом территориальных возможностей кооперирования предприятий по теплоте, внедрение технологических процессов, обеспечивающих более эффективное внутреннее использование энергетических ресурсов с целью снижения их потерь.

Дальнейшее развитие топливно-энергетического комплекса, совершенствование энергетического баланса, повышение производительности груда при производстве энергетических ресурсов на основе внедрения новейших достижений науки и техники, рациональное использование и экономное расходование топлива и энергии — важнейшие народнохозяйственные задачи.[2]

Список использованной литературы

1. Мурадова З.А. Теплоэнергетика металлургических заводов [Текст]: учебник для вузов / З.А. Мурадова, Ю.И. Розенгарт. – М.: Металлургия, 1985.–303 с.

2. Бровкин В.Л. Теоретические основы металлургической теплотехники [Текст]: учебное пособие для вузов / В.Л. Бровкин, Н.П. Свинолобов. – Днепропетровск: Пороги, 2002. – 226 с.

3. Теплотехника [Текст]: учебник для вузов / А.М. Архаров, С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.

4. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха [Текст]: учебник для вузов / В.М. Гусев, Н.И. Ковалев, В.П. Попов, В.А. Потрошков и др. – Л.: Стройиздат, 1981. – 343 с.

Дата добавления: 2015-07-26