Котлы-утилизаторы

Котлы-утилизаторы используют физическую теплоту, а в некоторых случаях и химическую энергию отходящих газов (обезвреживание газовых выбросов, например сероводородных, при производстве технического углерода путем их сжигания).

Классификация КУ в зависимости от условий теплообмена:

- конвективные;

- радиационно-конвективные;

- радиационные.

Конвективные котлы (рис. 11) устанавливают за мартеновскими и нагревательными печами в черной металлургии, в химической промышленности, за обжиговыми печами - в производстве строительных материалов. Конвективные котлы-утилизаторы выполняют газотрубными и водотрубными.

Радиационно-конвективные котлы устанавливают за отражательными печами цветной металлургии, печами обжига в кипящем слое и за другими установками с высокой температурой запыленных отходящих газов.

Радиационные котлы-утилизаторы устанавливают в системах отвода газов кислородно-конверторных сталеплавильных цехов черной металлургии (высокая температура и запыленность газов). В этих КУ также используется химическая энергия газов при их дожигании.

Наряду с утилизационными функциями некоторые КУ выполняют технологические задачи, например получение серной кислоты из сероводородных газов. Такие КУ называют энерготехнологическими.

Для работы в условиях запыленных дымовых газов большое значение имеет очистка поверхности нагрева от пыли, занос которой повышает сопротивление дымового тракта и ухудшает теплопередачу Методы очистки поверхностей нагрева КУ: паровая обдувка, дробоочистка, виброочистка, ударно-акустическая очистка.

Рис. 11.Принципиальная схема котла-утилизатора

КУ-125 конвективного типа с многократной

принудительной циркуляцией. 1 циркуляционные

насосы; 2  барабан; 3, 4, 6  испарительные секции;

5  пароперегреватель; 7  экономайзер

КУ стандартизованы, выбираются по каталогам в зависимости от параметров дымовых газов (расход, температура, запыленность) и пара. Для установления показателей работы котла в конкретных условиях выполняют его поверочный расчет, целью которого является определение для этих условий паропроизводительности и температуры перегрева пара.

Испарительное охлаждение

В ВТУ имеются элементы, принудительно охлаждаемые водой. В таких ВТУ потери теплоты с охлаждением достигают 15-30% от тепловой мощности печи. Система испарительного охлаждения (СИО) используется в черной и цветной металлургии. В СИО вода преобразуется в пар, что ведет к значительной интенсификации отъема теплоты и в 20-30 раз сокращает расход воды вследствие использования скрытой теплоты парообразования. А это, в свою очередь, способствует сокращению расхода электроэнергии на подачу воды, позволяет использовать химически очищенную воду, что ведет к возрастанию стойкости охлаждаемых элементов. Полученный в СИО пар замещает пар, вырабатываемый в автономных паровых котлах. Большинство СИО работает в условиях естественной циркуляции (рис. 12 а).

Принудительная циркуляция в СИО (рис. 12б) применяется при сложной конфигурации охлаждаемых элементов, цикличной работе агрегатов, а также невозможности расположения барабана на достаточной для естественной циркуляции высоте.

а б

Рис. 12. Принципиальные схемы систем испарительного охлаждения:. а  система с естественной циркуляцией; б  система с многократной принудительной циркуляцией; 1  барабан; 2  охлаждаемый элемент; 3  циркуляционные насосы

Расчет СИО сводится к определению оптимальных диаметров опускного и подъемного трактов, обеспечивающих необходимый расход воды.

Задаются параметры: тепловая нагрузка охлаждаемого элемента, давление пара в барабане-сепараторе, геометрические и гидравлические характеристики контуров. В СИО получают насыщенный пар давлением 0,8-1,8 МПа. В комбинации с КУ давление пара достигает 4,5 МПа.