4.3 Термодинамическая эффективность работы котла-утилизатора
4.3.1 Уменьшение эксергии продуктов сгорания в котле–утилизаторе, кДж/с:
,
кДж/с
4.3.2 Приращение эксергии пара, образующегося в котле–утилизаторе в случае получения перегретого пара, кДж/с:
,
кДж/с
4.3.3 Потери эксергии в котле – утилизаторе, кДж/с:
,
кДж/с
4.3.4 Эксергетический КПД котла–утилизатора
,
.
4.4 Термодинамическая оценка эффективности совместной работы котельного агрегата с котлом- утилизатором
4.5 Составим эксергетический баланс котельного агрегата без воздухоподогревателя, но с котлом – утилизатором, кДж/м3:
,
.
,
кДж/м3
или в %
,
.
При использовании
котельного агрегата с воздухоподогревателем,
эксергия уходящих газов составляет
или
- меньше, чем при использовании котла –
утилизатора, т.е. работа совершаемая
уходящими газами в процессе, в первом
случае меньше.
Таким образом, использование котлов – утилизаторов делает работу котельного – агрегата эффективнее и энергетически совершеннее.
5. Схема котла-утилизатора и ее краткое описание
Котлы-утилизаторы предназначены для использования физической теплоты газообразных продуктов и отходов химических производств или теплоты экзотермических реакций окисления исходного газообразного сырья для получения энергетического либо технологического пара. Котлы-утилизаторы, использующие теплоту сгорания или теплоту экзотермических реакций окисления указанных веществ, имеют топочные устройства для сжигания или окисления этих веществ.
При высоких температурах газов (более 900оС) эти котлы снабжаются радиационными (экранными) поверхностями нагрева и имеют такую же компоновку, как и обычный паровой котел, только вместо топки – радиационная камера, в которую снизу входят газы. Воздухоподогреватель отсутствует, если горячий воздух не нужен производству. Газы сначала охлаждаются в радиационной камере как в топке «обычного» котла. Большой свободный объем этой камеры позволяет иметь повышенную толщину излучающего слоя и , как следствие, повышенную степень черноты газов. Поэтому здесь теплота в основном передается излучением.
При температуре газов ниже 900оС и котлах-утилизаторах обычно используются только конвективные поверхности нагрева. Эти агрегаты радиационной камеры не имеют, а целиком выполнены из змеевиков.
Котел-утилизатор типа КУ-16 устанавливают за нагревательными, мартеновскими, обжиговыми печами, а также используют в химической и других отраслях промышленности. Разработан для установки в закрытом помещении. Рассчитан на работу под разряжением. Сейсмичность района установки 6 баллов.
Котел – газотурбинный, с естественной циркуляцией, с горизонтальным расположением испарительных поверхностей. Внутренний диаметр барабана котла КУ-16 – 2200 мм, толщина стенки обечайки – 16, днищ – 20 мм. Материал обечайки и днищ – сталь 20К. Барабан имеет внутрибарабанное паросепарационное устройство в виде дырчатого листа и жалюзи.
Газ проходит по 239 дымогарным трубам диаметром 60×3мм (сталь 20).
К барабану котла крепится входная и выходная газовые камеры. Внутри входной газовой камеры имеется пароперегреватель с горизонтальным расположением змеевиков. Диаметр труб пароперегревателя – 32×3 мм (сталь 20).
Обмуровка входной газовой камеры – многослойная, выполнена из слоев шамотобетона, термоизоляционного бетона и матрацев из шлаковаты. Газоходы котла имеют наружную теплоизоляцию.
Для оистки поверхностей нагрева дымогарных труб котла КУ – 16 предусмотрено обдувочное устройство.
Котел снабжен необходимой арматурой, гарнитурой, устройством для отбора проб пара и воды, а также контрольно-измерительными приборами. Питание котла и сигнализация уровня воды в барабане автоматизированы.
Котел поставляется транспортабельными блоками в следующем комплекте: барабан, входная и выходная газовые камеры, внутрибарабанное устройство, арматура котла, помосты и лестницы, гарнитура и опоры барабана, обдувочное устройство, установка для отбора пара и воды, пароперегреватель, трубопровод в пределах котла.
Рис.8. Котел-утилизатор КУ-16