2.3 Конструктивні схеми котлів утилізаторів
Котли - утилізатори - важливий елемент технологічної схеми більшості ПГУ, що виконує у всіх випадках роль утилізатора теплоти вихідних газів енергетичної ГТУ. Залежно від схем і ПГУ в КУ генерується пар від одного до трьох тисків , підігріваються вода і конденсат, виробляється технологічний пар та ін. Котли - утилізатори, спроектовані тільки для підігріву води, називають ще газоводяними теплообмінниками ( ГВТО ). Таким чином, КУ підрозділяються на парові, пар яких використовується для роботи в парових турбінах або надсилається технологічним споживачам, водяні, в яких нагріваються мережна вода , конденсат або живильна вода ПТУ енергоблоків, і комбіновані.
За конструктивним виконанням та складом теплової схеми КУ можуть бути декількох типів:
а ) горизонтальні чи вертикальні. Останні виконують підвісними або само опорними ;
б) з природною або примусовою циркуляцією і прямоточні .
У певних умовах залежно від виду спалюваного в ГТУ палива КУ постачають додатково селективними каталізаторами газів, значно знижують в них концентрацію NОх. Місце розташування каталізатора в КУ визначається технологічним процесом. Відновлення оксидів азоту відбувається при вприскуванні у вихідні гази ГТУ регенеруючого агента - водного розчину аміаку при температурі 300-420 °С. Суміш аміак - вихідні гази пропускається через каталізатор.
Котли - утилізатори можуть бути оснащені допалюючими пристроями. У них в середовищі вихідних газів ГТУ додатково спалюється паливо, це призводить до підвищення та стабілізації температури газів перед поверхнями нагріву КУ, підвищує його паропродуктивність. Відстань від пальників камери допалювання до поверхонь нагріву першого пакету труб має бути не менше 5 м (для вирівнювання температури і швидкості газового потоку).
Поверхні нагрівання КУ роблять із сталевих труб із зовнішнім оребренням . Спірально-стрічкове оребрення труб виконують в заводських умовах на спеціальних установках з використанням струмів високої частоти. Це дозволяє приварювати до труб стрічку різної товщини , конфігурації і розміру.
Найбільшим виробником КУ і оребрених труб для їх поверхонь нагріву є АТ «Подільський машинобудівний завод». Завод виготовляє оребрені труби наступних параметрів : діаметр 22-114 мм, товщина стінки 2-12 мм, висота ребра 5-25 мм, товщина ребра 0,8-2 мм, крок витків оребрения 4-15 мм, максимальна довжина оребренной труби 22 м. Оребрення може бути зроблено з вуглецевих, легованих і аустенітних сталей. Крім цього можливо також просічне оребрение труб . У модулях , з яких виготовляють КУ, маса оребрених труб досягає 45 % його загальної маси , а саме оребрение зменшує її в середньому в 1,5 рази в порівнянні з гладкотрубними поверхнями нагріву .
У горизонтальних КУ поверхню нагріву складається з окремих, що об'єднуються в пакети. Кожна секція зазвичай включає в себе верхній і нижній колектори, з'єднані оребреними трубами, мають шахове розташування . В одному ряду по ходу газів встановлюють від трьох до шести секцій , з'єднаних між собою по потоку робочого тіла за допомогою колекторів і перемичок. Ці сполуки розташовані в спеціальних відділеннях поза потоком газів в нижній і верхній частинах КУ .
Конструкція вертикальних КУ має свої особливості. Їх поверхні нагрівання виконують у вигляді окремих модулів, що зміцнюються один над іншим за допомогою каркаса, в якому передбачені бічні бокси для розміщення колекторів і колін труб, що не омиваються димовими газами. Основна частина модуля в залежності від його довжини має кілька несучих перегородок. У них просвердлені отвори діаметром, що перевищує зовнішній діаметр оребренної труби на 8-10 мм. оребрені труби заводяться одночасно через всі отвори і спираються в перегородках на свої ребра. У бічних боксах здійснюються зварювання колін і приварювання труб до колекторів. У разі пошкодження будь-яку трубу можна замінити, відрізавши її від колін або колектора. Застосування шахового розташування труб в пучку забезпечує їх вільне теплове розширення.
Рис. 2.9. Котел-утилізатор вертикальної конструкції (П-86, П-86-1 АТ ПМЗ)
Використання у вертикальному КУ поверхонь нагріву з окремих модулів має ряд переваг:
можливі окреме виготовлення модулів і заводська перевірка їх якості;
підвищення якості монтажних робіт та скорочення їх тривалості;
забезпечення сприятливих умов для транспортування модулів КУ, так як модуль зазвичай має ширину 3-4 м при довжині не більше 15 м.