Котел-утилізатор: характеристики, принцип роботи

Однією з головних задач оптимізації сучасного виробництва є скорочення шкідливих викидів і відходів. Газові суміші, що виробляються в процесі експлуатації печей та теплових агрегатів, складають значну частку продуктів згоряння, які ніяк не використовуються, але забруднюють повітря. Тому навіть на побутовому рівні сучасні бойлерні установки орієнтуються на вторинне застосування відхідних газів. З такими ж цілями на багатьох виробництвах впроваджується котел-утилізатор, знижує підвищені температури обслуговуються технологічних сумішей.

Пристрій агрегату

При всій зовнішній схожості з звичайними індустріальними котлами утилизирующее обладнання має суттєві відмінності. Переважно вони зумовлені особливостями гріючого теплоносія, пристрій якого робиться розрахунок на можливість охолодження запилених газів. В іншому випадку камера теплового обміну може запорошитися і втратити робочі якості, так як буде збільшено і гідравлічний опір по відношенню проходить сумішей. Типові конструкції газових котлів-утилізаторів передбачають наявність двох відсіків з газотурбінними камерами. За функцію регулювання робочих параметрів спалювання відповідає перепускний газохід з шибером. Це свого роду байпас, одночасно підвищує ефективність регуляції теплообміну і мінімізує аварії через механічного перенапруги корпусу. Оскільки мова йде про роботу в умовах екстремальних температур, функціональні елементи і розхідники виконуються із спеціальних марок сталей. Зокрема, труби із запобіжниками мають жароміцні покриття і загартовану основу. Сам корпус ретельно герметизується, а випарні контури замикаються в одну циркуляційну ланцюг з висновком в димар.

Основні характеристики агрегатів

Корпус виготовляється з товстих листів сталі – до 15-20 мм. Для внутрішніх камер згоряння може застосовуватися і більш міцний сплав, що буде залежати від інтенсивності планованого робочого процесу. Для циркуляційних контурів зазвичай використовують труби діаметром до 30 мм і товщиною стін близько 2-3 мм. З точки зору експлуатаційних можливостей, ключовим параметром є температурний межа. На вході це значення може становити 300-1200 мм. °C. Після завершення технологічного процесу підприємства на його піч віддає технологічні гази з такими показниками. На виході температурні характеристики котлів утилізаторів знижуються до 150-200 °C, при цьому робочий тиск може становити до 50 атм. Тому конструкція повинна розраховуватися не тільки на теплові, але й на фізичні навантаження при експлуатації під високим тиском. В залежності від моделі утилізатори можуть виконувати і завдання підігріву води з парою. Наприклад, в якості обладнання для ГВП комбінована бойлерна установка підготовляє теплоносій до 80-100 °C.

Принцип роботи газотрубних котлів

Одна з найбільш практичних і поширених моделей котла розглянутого типу, конструкція якого може бути горизонтальної та вертикальної. Газотрубные моделі використовують в обслуговуванні виробничих відходів випалювальних і мартенівських печей. Робочий процес ґрунтується на тому, що гаряча газова суміш з температурним режимом близько 1200 °C переправляється з промислової печі в газоприемный канал переробного обладнання. Цю частину котла складають настінні поверхні W-подібної форми. Як правило, це конструкції з екранів і стрічок. Надалі принцип роботи котлів-утилізаторів газотрубного типу будується на функції конвективного пароперегрівача. При нагріванні гарячої води відбувається утворення пари. Комбінація рідини і парових мас формує суміш, циркулюючу по вищезазначеній W-подібної конструкції, захоплюючи велику площу температурного розподілу. Даний процес використовує енергію газу, що надходить, при цьому утворюючи пар з гарячою водою – ресурси, які можуть застосовуватися в рамках технології виробництва на тому ж підприємстві.

Принцип роботи водотрубних котлів

Теж передбачається підігрів рідини з виділенням пари, але в даному випадку надходження водного носія організується через економайзер. Після цього він проходить в опалювальний барабан, де перетворюється в пар. Процедура вироблення тепла здійснюється в ході сепарування води і парових сумішей в приймальному резервуарі. Підключення різних технологічних контурів до барабана може бути паралельним або послідовним – залежить від конструкції пічного джерела газової суміші, з яким взаємодіє котел–утилізатор. Принцип роботи також передбачає проходження води через фільтрацію в шламоотделителе і перехід в випарні пакети.

Особливості когенераційних і піролізних котлів

Це два типи утилізаторів, які безпосередньо не відносяться до промислових технологічних спалювачам відходів. Що стосується когенераційної установки, то вона приймає в якості палива не тільки гази, а й твердотільні полімерні матеріали, дозволяючи отримувати на виході і гарячу воду з парою, і електроенергію. Настільки широка функціональність досягається за рахунок інтеграції в пристрій додаткових силових агрегатів, які забезпечують високу продуктивність. Для порівняння, звичайний паровий котел-утилізатор проектується з розрахунком на повну незалежність від сторонніх джерел енергії. Його робота енергетично забезпечується відходами промислових печей. У свою чергу, піролізні котли здійснюють вторинну переробку не тільки в умовах виробництва, але і в побуті. Їх особливістю є універсальність з точки зору підключення до опалювальних агрегатів з різними конструкціями і робочими характеристиками.

Комплектація котла-утилізатора

Хоча і в базовому оснащенні конструкції такого устаткування отримують широкий набір допоміжних пристроїв, по мірі розширення підприємства або в ході його переорієнтації може виникнути потреба в різного роду додатках. Зокрема, системи захисту являють собою навісні елементи, запобіжні блоки, жаростійкі екрани і запірні клапани. Для влаштування складних циркуляційних систем застосовується сантехнічна арматура, що дозволяє конструювати теплообмінники різного пристрою. Для підтримки достатнього тиску котел-утилізатор також забезпечується насосним обладнанням і вентиляторами з функцією нагнітання повітря.

Системи керування котлами

Найпростіша схема регулювання робочих параметрів реалізується через органи ручного контролю. Корпус містить панель з ключовими інструментами, що дозволяють встановлювати налаштування температури, тиску, часу згоряння і т. д. В сучасних модифікаціях котел-утилізатор забезпечується електронними засобами управління. До основного реле можуть підключатися датчики, контролери, таймер з контрольно-вимірювальною апаратурою і модулі дистанційного керування. Оператор з диспетчерського кімнати повністю контролює процес, а при необхідності програмує автономну роботу обладнання на певні режими з заданими параметрами.

Висновок

Якість утилізації технологічних продуктів переробки на підприємстві залежить не тільки від характеристик і робочих властивостей котла, але і від умов експлуатації. В першу чергу, для повноцінного функціонування агрегату повинні бути підведені всі необхідні інженерні комунікації. Далі виконуються монтажні операції. Як правило, встановлення котлів-утилізаторів проводиться на фундаментній платформі, спеціально підготовленої базі або високоміцної стяжці. Потім виконується підключення до печей, вентиляційних каналах, системи водопостачання, каналу димовидалення і т. д. Обслуговування переважно зводиться до видалення відкладень від газових сумішей на робочих поверхнях. Для цього застосовують методи віброочищення, абразивного піскоструминного впливу і обмывки спеціальною хімією.