Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
8-2. КОТЛЫ-УТИЛИЗАТОРЫ
Тепло дымовых газов, уходящих из печей, кроме подогрева воздуха и газообразного топлива, может быть использовано в котлах-утилизаторах для выработки водяного пара. В то время как подогретые газ и воздух используются в самом печном агрегате, пар направляется внешним потребителям (для производственных и энергетических нужд).
Во всех случаях следует стремиться к наибольшей регенерации тепла, т. е. к возвращению его в рабочее пространство печи в виде тепла
Qr = ^r(*r-0;
Qb= В (^в ^*)>
(7-42)
(7-43)
J56
нагретых компонентов горения (газообразного топлива и воздуха). В самом деле, увеличение регенерации тепла ведет к сокращению расхода топлива и к ийтенсификации и улучшению технологического процесса. В печах, оборудованных рекуператорами с глубоким охлаждением дымовых газов (до 150—250°С), например во многих печах для нагрева металла, отпадает необходимость в дополнительном использовании. Однако наличие рекуператоров или регенераторов не всегда исключает возможность установки котлов-утилизаторов. В первую же очередь котлы-утилизаторы нашли применение в крупных печах с относительно вы-
S ларолерегрейатем
Рис. 8-1. Газотрубный котел-утилизатор ТКЗ типа КУ-40. 1 — пароперегреватель; 2 — трубная поверхность; 3 — дымосос.
сокой температурой отходящих дымовых газов: в мартеновских сталеплавильных печах, в медеплавильных отражательных печах, во вращающихся печах для обжига цементного клинкера, при сухом способе производства цемента и т. д.
Тепло дымовых газов, отходящих от регенераторов мартеновских-печей с температурой 500—650°С, используется в газотрубных котлах-утилизаторах с естественной циркуляцией рабочего тела. Поверхность-нагрева газотрубных котлов состоит из дымогарных труб, внутри которых проходят дымовые газы со скоростью примерно 20 м/сек. Тепло от газов к поверхности нагрева передается путем конвекции, а потому увеличение скорости повышает теплопередачу. Газотрубные котлы просты в эксплуатации, при монтаже не требуют обмуровки и каркасов и обладают высокой газоплотностью.
На рис. 8-1 показан газотрубный котел Таганрогского завода средней производительности ?>Ср=5,2 т/ч с расчетом на пропуск дымовых газов до 40 000 m3Jh. Давление пара, вырабатываемого котлом, равно' 0,8 Мн/м2; температура 250°С. Температура газов до котла 600°С, за-котлом 200—250 "С.
В котлах с принудительной циркуляцией поверхность нагрева составляется из змеевиков, расположение которых не ограничивается усло-
шг
виями естественной циркуляции, и поэтому такие котлы компактны. Змеевиковые поверхности изготовляются из труб малого диаметра, например d=32X3 мм, что облегчает вес котла. При многократной циркуляции, когда кратность циркуляции составляет 5—18, скорость воды в трубках значительна, не менее 1 м/сек, вследствие чего в змеевиках уменьшается выпадение из воды растворенных солей, а кристаллическая накипь смывается. Тем не менее котлы должны питаться водой, химически очищенной при помощи катионитовых фильтров и других способов водоподготовки, соответствующей нормам питательной воды для обычных паровых котлов.
Рис. 8-2. Схема котла-утилизатора с многократной принудительной циркуляцией.
1 — экономайзерная поверхность; 2 — испарительная поверхность; 3 — пароперегреватель; 4 — бара-бан-коллектор; 5 — циркуляционный насос; 6 — шлакоуловитель; 7 — дымосос>
На рис. 8-2 дана схема размещения змеевиковых поверхностей нагрева в вертикальных дымоходах. Движение пароводяной смеси осуществляется циркуляционным насосом. Расположение поверхностей нагрева представлено в поперечном разрезе на рис. 8-3. Конструкции котлов подобного типа разработаны Центроэнергочерметом и Гипромезом и изготовляются на расходы дымовых газов до 50—125 тыс. м3/ч со средней паропроизводительностью от 5 до 18 т/ч.
Стоимость пара составляет 0,4—0,5 руб]т вместо 1,2—2 руб/т у пара, отобранного из паровых турбин ТЭЦ и 2—3 руб/т у пара от промышленных котельных. Стоимость пара составляется из затрат на энергию для привода дымососов, расходов на приготовление воды, амортизацию, ремонт и обслуживание. Скорость газов в котле составляет от 5 до 10 м/сек, что обеспечивает хорошую теплопередачу. Аэродинамическое сопротивление газового тракта составляет 0,5—1,5 кн/м2, поэтому агрегат должен иметь искусственную тягу от дымососа. Усиление тяги, которым сопровождается установка котлов-утилизаторов, как правило, улучшает работу мартеновских печей. Подобные котлы получили распространение на заводах, но для их хорошей работы требуется защита поверхностей нагрева от заноса пылью и частицами шлака и систематическая очистка поверхностей нагрева от уноса посредством обдувки перегретым 158
паром, промывки -водой (при остановках котла), вибрационным путем и др.
Для использования тепла дымовых газов, отходящих от медеплавильных отражательных печей, устанавливаются водотрубные котлы с естественной циркуляцией. Дымовые газы в этом случае имеют очень высокую температуру (1 100—
1 250°С) и загрязнены пылью в количестве до 100—200 г/м3, причем часть пыли имеет высокие абразивные (истирающие) свойства, другая часть находится в размягченном состоянии и может шлаковать поверхность нагрева котла. Именно большая запыленность газов и заставляет пока отказываться от регенерации тегЛча в этих печах и ограничиваться использованием дымовых газов в котлах-утилизаторах.
