Для чего нужен утилизационный котел на судне
Вспомогательные и утилизационные котлы
На судах с главными дизельными или дизель-электрическими энергетическими установками, для получения пара и горячей воды для собственных нужд, устанавливают вспомогательные и утилизационные котлы.
Обычно вспомогательный котел включается при стоянке судна, а для получения пара в таком котле сжигается мазут.
В ходовом режиме судна, для получения пара, в утилизационном котле, используется энергия отработанных газов, уходящих из главных двигателей (иногда и из вспомогательных).
На рис. 1.4. показана схема водотрубного вспомогательного котла 13 с естественной циркуляцией и утилизационным котлом 6 с принудительной циркуляцией и с собственным сепаратором пара 9. Утилизационный котел предназначен для снабжения перегретым паром турбогенератора и насыщенным паром всех остальных судовых потребителей на ходу. Перегретый и насыщенный пар поступают по трубам 7 и 2, соответственно по трубе 4 отбирается насыщенный пар на паротушение. Питание обоих котлов (вспомогательного и утилизационного) осуществляется питательными насосами 10 (один из них резервный) из теплого ящика 11.
Рис. 1.4. Схема вспомогательного и утилизационного котлов с паровыми и водяными трубопроводами
Широкое распространение на судах получили утилизационные котлы с принудительной циркуляцией водотрубного типа. Принудительную циркуляцию обеспечивают насосы 8 (один из них резервный). Излишки пара из котла, а также отработавший пар от всех потребителей сбрасываются в конденсатор турбогенератора или в специальный конденсатор – с помощью клапана 5. Утилизационный котел снабжен арматурой и перепускными трубами, которые позволяют отключать отдельные его секции поверхностей нагрева. В случае аварийной остановки ГД предусмотрены электромагнитные клапаны 3 для быстрого отключения потребителей насыщенного пара. Из конденсаторов конденсат подается конденсатным насосом по трубе 12 в теплый ящик 11, в который поступает и добавочная (подпиточная) вода, подаваемая из цистерны котельной воды насосом 1. В теплом ящике обычно устанавливают фильтры для очистки питательной воды, от загрязняющих ее примесей (ила, шлама и масла).
Помимо своего основного назначения утилизационные котлы выполняют дополнительную функцию искроуловителя и глушителя газодинамического шума дизеля.
В современной практике на транспортных судах с дизельными установками применяют две схемы утилизации тепла отходящих газов:
— система с обычной утилизацией тепла, в которой насыщенный пар (Р = 0,4 ÷ 0,7 МПа) расходуется на общесудовые и бытовые потребители.
— система с глубокой утилизацией тепла, в которой насыщенный пар перегревают и направляют в турбогенератор.
Первая схема простая, ее применяют на всех морских и речных теплоходах, где котел имеет цилиндрическую форму.
Для отделения пара и воды в котельном агрегате предусмотрен сепаратор. Утилизационные котлы работают только на ходовом режиме, а при глубокой утилизации тепла могут заменить один дизель-генератор на турбогенератор.
Контрольные вопросы
1. Для каких целей на судах применяются парогенераторы (котлы)?
2. Что следует понимать под котельной установкой?
3. В чем заключается различие между водотрубными и газотрубными котлами?
4. Что относят к основным эксплуатационным показателям главных паровых котлов?
5. Что представляет собой испарительность топлива?
6. Чем характеризуется относительное водосодержание?
7. Чему обычно равняется относительное водосодержание судовых водотрубных котлов?
8. Из чего состоят современные паровые котлы?
9. Для чего предназначен пароперегреватель?
10. Для чего устанавливают водяной экономайзер и воздухоподогреватель?
11. Назначение воздухоподогревателя.
12. С помощью чего образуется котельный агрегат?
13. Что относится к вспомагательным механизмам и устройствам, обслуживающим котельный агрегат?
14 Для чего предназначены дутьевые вентиляторы?
15.Назначение питательной установки?
16. В связи с чем, каждую котельную установку оборудуют запорными, регулирующими и предохранительными устройствами, а также контрольно-измерительными приборами и системами автоматизации процессов?
17. С какой целью на судах устанавливают вспомогательные и утилизационные котлы?
18. Объяснить схему вспомогательного и утилизационного котлов с паровыми и водяными трубопроводами.
19. Что представляют собой утилизационные котлы? Назовите их основные и дополнительные функции?
Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство
Котел-утилизатор используют для того, чтобы избавиться от отходов, при этом используя энергию, которая могла бы быть просто потрачена без толку. Обычно промышленные предприятия избавляются от газов, просто выбрасывая их в атмосферу. При этом газы могут иметь такую высокую температуру, которая позволяет использовать их энергию для работы котла-утилизатора. Котлы способствуют эффективному использованию топлива, и при этом выполняют свою функцию. Особенность котла-утилизатора в том, что он работает на тепле, которое вырабатывается от других технологических процессов.
Классификация котлов-утилизаторов
Для того чтобы котел-утилизатор работал эффективно, ему необходимо тепло, которое можно получить в ходе сжигания газов, образующихся от разных технологических процессов. Котел не предназначен для того, чтобы работать, используя собственную топочную камеру. Важно следить за составом используемых газов.
Если в состав газов, предназначенных для сжигания, входят физические и химические элементы, то последние нужно сжигать.
Характерной чертой работы промышленных систем утилизации является использование газов, в которых содержаться разнообразные мелкие частицы. Частицы могут находиться как в жидком, твердом, так и в газообразном состоянии. Появлением частиц сопряжено с работой установок, используемых на производстве. Это могут быть металлические частицы, шихт, шлак или окалин.
Что влияет на классификацию котла утилизации:
На классификацию котлов влияет комплектация и качество нагревательных поверхностей. Оборудование может быть башенным, горизонтальным и туннельным. Если устройства работают на низких температурах, то их поверхность называется змеевиковой конвективной нагревательной поверхностью.
Условное обозначение и модификации:
Условное обозначение типоразмера водотрубного парового котла — утилизатора (далее — КУ) парогазовых установок должно состоять из разделенных тире и последовательно расположенных обозначений и индексов в указанной ниже последовательности:
— тип движения среды в пароводяном тракте котла; — индекс наличия дожигающего устройства; — номинальная паропроизводительность контура, т/ч; — абсолютное давление пара (в контуре), МПа; — температура пара (в контуре), °С; — индекс наличия независимого контура подогрева воды в газо-водяном подогревателе или в водо-водяном теплообменнике (допускается указывать при необходимости).
Типы движения среды или тип КУ определяются схемами движения рабочих сред в контурах, которые подразделяются на нижеследующие:
Пр — с принудительной циркуляцией; Прп — с принудительной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
Е — с естественной циркуляцией; Еп — с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара; П — прямоточные; Пп — прямоточные с промежуточным перегревом пара.
В КУ с несколькими контурами движения пароводяной среды каждый контур может обозначаться своей буквой (Пр, П, Е), соответствующей типу движения пароводяной среды в контуре КУ. Если в КУ применены контуры одинакового типа движения пароводяной среды, то используется объединенное однобуквенное обозначение. Если второй и последующий контуры будут одного типа, то буквенное обозначение может быть показано одной буквой для второго и последующих контуров. Кроме того, для КУ с дожиганием топлива в газовом тракте после вышеуказанных буквенных обозначений обязательным является добавление индекса «д» (КУ с дожиганием топлива в газовом тракте котла-утилизатора).
Индексы, указывающие на наличие в котле-утилизаторе независимых контуров подогрева воды, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям, обозначаются «гв» и «вв» :
гв — с независимым контуром подогрева воды в газо-водяном подогревателе, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям;
вв — с водо-водяным теплообменником для подогрева воды, не используемой в других контурах КУ и подаваемой непосредственно сторонним потребителям.
При обозначении независимого контура подогрева воды в газо-водяном подогревателе или водо-водяного теплообменника указывается его максимальная мощность.
Пример условного обозначения:
ППрЕд-330/380/82-14,5/3,1/0,59-580/580/306-5,3вв
Паровой котел-утилизатор трехконтурный с дожиганием и с промперегревом пара. Контур высокого давления с прямоточным движением среды номинальной паропроизводительностью 330 т/ч, контур среднего давления с принудительной циркуляцией номинальной паропроизводительностью 380 т/ч, контур низкого давления с естественной циркуляцией номинальной паропроизводительностью 82 т/ч, с абсолютным давлением пара в контуре высокого давления 14,5 МПа, среднего давления 3,1 МПа, низкого давления 0,59 МПа, с температурой пара в контуре высокого давления 580 °С, среднего давления 580 °С, низкого давления 306 °С, с водо-водяным теплообменником независимого контура подогрева воды максимальной тепловой мощностью 5,3 МВт.
Условные обозначения и аббревиатуры, применяемые при обозначении котлов- утилизаторов в других отраслях промышленности:
Пример расшифровки условного обозначения котла-утилизатора:
КУ-100Б-1Б
Котлы типа ОКГ:
— ОКГ — охладитель конверторных газов; — число, стоящее за буквенной аббревиатурой, показывает емкость конвертора, т; — 1,2 — тип модификации; — БД — без дожига; — У — унифицированный.
Принцип работы котла-утилизатора
Все газотрубные устройства можно разделить на два типа: те, которые располагаются вертикально, и те, которые – горизонтально. Агрегаты аще всего устанавливают поблизости от обжиговых, мартеновских и других видов печей. Нельзя сказать, что газотрубное оборудование представляет собой слишком мощные агрегаты.
Принцип работы котла заключается в том, что разогретый до очень высокой температуры газ, уходит из печи и направляется в нижнюю часть газохода оборудования.
В области газохода располагаются настенные элементы (ленты и экраны) и пароперегревательный конвективный пакет. Тепло превращает воду в пар. Вода и пар циркулируют по поверхностям стенок котла. Чтобы поддерживать стабильный тепловой потенциал, перед утилизатором устанавливают предпоток, оснащенный газовой горелкой.
Как работают трубные утилизаторы:
Через паронагреватель пар переходит в систему отопления. Сам котел утилизатора может иметь П-образную, горизонтальную или башенную форму. На выбор конструкции влияет место, в котором будет установлен котел.
Котел-утилизатор: это что
Принцип работы котла-утилизатора заключается в использовании энергии тепла, выделению которой способствуют промышленные технологические процессы. Когда в состав газов, на которых работает котел, входят химические составляющие, то их сжигают. Котел утилизации – это прибор, который способствует генерации энергии в виде горячей воды, нагретого пара или потока воздуха.
Специфичность работы оборудования заключается в том, что газы содержат мелкие частицы, пребывающие в разнообразных физических состояниях.
Работа печей происходит при очень высоких температурах, что приводит к тому, что в процессе плавления металла в отходящих газах образуются мелкие элементы. Использование теплоты газов позволяет повысить коэффициент использования энергии топлива. На эффективность работы котла влияет мощность тепла.
По каким признакам разделяют котлы:
Различные установки и оборудование выделяют тепло, которое котел-утилизатор успешно использует для своей работы. Такие котлы считаются очень производительными и экономичными. Его особенность заключается в отсутствии устройства топки.
Топливные ресурсы
Пиролизный котел позволяет использовать разнообразные отходы, при этом КПД будет варьироваться от 80- 96%, согласно составу энергоносителей.
Подходят следующие виды топлива:
Варианты котлов-утилизаторов отходящих газов
Газотрубные котлы-утилизаторы широко используются в промышленности. Для работы котлов используется тепловая энергия дымовых газов. Такое устройство не подключают к топливопроводу или другим сетям, подающим энергоноситель. Чтобы энергия использовалась эффективно, необходимо устанавливать котел там, где находится выходной отрезок.
Если сравнивать со стандартными котлами, можно сказать, что котлы, утилизирующие отходящие газы, имеют больший КПД, что снижает уровень вредных выбросов в атмосферу.
Котлы можно приобрести у отечественных и зарубежных производителей. Теплоноситель нагревается за счет того, что газы движутся вдоль труб. Такой тип оборудования используют для того, чтобы производить пар, характеризующийся низким и средним давлением.
Варианты котлов:
Схема кота выглядит следующим образом: стальной корпус, пучок жаропрочных трубок, нагревательные и испарительные поверхности, штуцеры, подающие питательную воду, система, предназначенная для отвода ненужных газов. Утилизационные котлы могут быть вертикальными и горизонтальными. Выбор модели зависит от того, где будет расположено оборудование. Эффективен пиролизный котел-утилизатор, который работает на резине.
Куда расходуется пар?
Утилизаторы устанавливаются на заводах. Завод это не только станки и плавильни, еще это сеть столовых, залы для отдыха и система отопления. Чаще всего пар используется для нужд самого завода. Этот теплоноситель бежит по трубам отопления, подогревает воду для хозяйственных целей, используется для нагрева поступающего в помещения воздуха.
Если мощности завода позволяют, то частично пар может использоваться для отопления близлежащих домов. Но это большая редкость, поскольку столь громадные предприятия в наше время убыточны, а потому не нужны.
Как работает котел-утилизатор (видео)
Широкое производство котлов-утилизаторов оправдано их высокой эффективностью и экологичностью. Они способствуют меньшему загрязнению окружающей среды, работая на сжигаемых газах. Тепло, которое вырабатывается от технологических процессов, используют для работы котлов, что очень оправданно.
Комментарии
-1 Садыр. 13.11.2017 16:55 Хорошая тема. Как бы её применить на животноводческой мегаферме?
Цитировать
Обновить список комментариев RSS лента комментариев этой записи
Принцип работы судовых котлов: классификация и эксплуатация
Принцип работы судового котла
На судах различного назначения неотъемлемым и важным ресурсом является водяной пар, который служит для разных целей. Если на судне предусмотрена паросиловая установка, то пар необходим для вращения паровых турбин валопровода судна и, как следствие, передачи энергии движителю.
Если на судах установлены дизельные или газотурбинные двигатели, то пар требуется для выработки электроэнергии в турбогенераторах, а также для целей отопления и бытовых хозяйственных нужд. За производство водяного пара отвечает паровой котёл, который производит перегретый и влажный водяной пар под давлением.
Принцип работы заключается в подведении тепла, полученного путём сгорания органического топлива, к воде и образовании пара.
Судовые котлы классифицируются по следующим характеристикам:
Со структурой судового парового котла можно ознакомиться на рисунке 1, где указаны схемы судовых котлов разных типов.
Основные части парового котла это топка (I) и несколько рекуперативных теплообменников, находящихся за ней: пароперегреватель (II), испаритель (III), водоподогреватель (IV) и воздухоподогреватель (V). Конструкция котла судового подразумевает разделение горячих дымовых газов и холодных пара, воздуха и воды герметичной перегородкой для того, чтобы среды обменивались теплотой, не смешиваясь.
Функция пароперегревателя заключена в его названии, испаритель образует пар из воды,водо- и воздухоподогреватели соответственно названию. Основная нагреваемая поверхность это испаритель, а остальные теплообменники представляют собой дополнительную.
Узлы и системы котельной установки:
Помимо прочего котельная установка снабжена системами автоматического регулирования подачи воды, топлива и воздуха в котёл, системами водоподготовки, защиты парового котла.
Если на корабле установлен утилизационный котёл, то благодаря использованию теплоты исходящих газов – утилизации – обеспечиваются технологические процессы, не связанные с движением судна.
Подготовка котельной к работе
Удостовериться в наличии необходимого количества воды и проверить топку на отсутствие мазута. Также нужна вентиляция топки, чтобы избежать воспламенения накопившихся газов. При подаче топлива в топку розжиг его осуществляется электрическим запалом или от горящего источника.
Пар распределять следует медленно для равномерного прогревания частей котла. Перед подъёмом пара нужно убедиться, что воздушный клапан открыт. Во время подогрева воды и подъёма пара проверяется герметичность люков, лазов и крышек. Включают подпиточные насосы, запускают автоматические котельные установки с включением топливного насоса, вентилятора и подачей тока к зажигающим электродам.
По достижению давления пара 1 кг/кв.см. закрывают воздушные краны и продувают водоуказательные приборы. После достижения паром давления 3 кг/кв.см. обследуют фланцы и лазы, обжимая их гайки. При давлении 5 кг/кв.см. включается подпитка водой и продувка.
При давлении в половину рабочего убеждаются в состоянии предохранительных клапанов. После чего ожидается подъём пара, время от розжига топлива до его первого появления занимает от трети до половины общего времени подъёма. Когда давление достигает рабочих параметров снова осматриваются клапаны, манометры и приборы.
Эксплутационные особенности
Важным условием бесперебойной работы котельных агрегатов является обеспечение достаточного уровня воды иначе недостаток воды чреват пережогом теплообменников и поломкой и снижением срока службы.
Необходимо постоянно контролировать уровень воды в тёплом ящике, работу подпиточных насосов, работу автоматического управления подпиткой. Если температура воды вырастает более, чем на 50° С, то это грозит выходом из строя насоса подачи из-за заполнения его паром. Заполнение котла выше нормы приводит к нестабильной работе паровых механизмов.
В случае использования газового оборудования избежать перегрев воды способно автоматическое газовое регулирование.
Процесс горения топлива
Качество горения в топочной камере осуществляется путём регулярного наблюдения в оборудованный глазок или при помощи газоанализатора.Чтобы обеспечить правильный теплотехнический процесс горения, следует добиться верного соотношения подаваемых в топку топлива и воздуха определённого давления.
Поставщики топлива обязаны предоставить сертификаты, составленные по результатам лабораторного анализа. Форсунки нужно очищать от отложений и нагара 3 раза в сутки при непрерывной работе. Если горение прекращается, то мгновенно закрывается клапан подачи топлива, чтобы оно не скапливалось в топке, что небезопасно.
Прекращение работы котла
При остановке котельной установки нужно выключить систему автоматического управления, прекратить подачу топлива, воздуха и воды. При ручном управлении сначала отключаются форсунки топливный насос, дутьё и подпитка водой. Затем стравливается пар и продувание. Из остывшего котла удаляется вода. Перекрывается запорная арматура и из трубопроводов удаляются вода, воздух и пар.
Очистка котла
В случае несоблюдения требований по водоподготовке на теплообменниках могут образовываться большие объёмы накипи спустя первые 1000 часов работы, что влияет на теплопотери, перегреву и необходимости механической и химической чисток. Процедуры проводятся при условии стоянки судна обеспеченной якорными и швартовными устройствами.
Механическая чистка выполняется кирками, скребками и электроинструментом. Также могут использоваться металлические щётки.
Химическая чистка подразумевает щелочение котла или промывка кислотными средствами. Щелочение это процесс заполнения водотрубного котла выше нормы водным раствором средства против накипи и при давлении в 2 Бар проведение верхней и нижней продувки. Продолжительность процедуры до 10 часов.
Практическая очистка дымогарных и водогрейных труб от сажи выполняется банником.
Производители
Нормы и правила
Обслуживание судовых паровых котлов регулируется Правилами технической эксплуатации судовых паровых котлов Министерства морского флота. Согласно Правилам использование корабельных котлов должно производиться с учётом максимальной теплопроизводительности, без нанесения ущерба их техническому состоянию, обеспечивая безопасную работу и наименьший расход топлива.
Правильная организация труда и следование Правилам технической эксплуатации судовых котлов играет главную роль в выполнении вышеупомянутых требований. Нарушение Правил чревато авариями и нестабильной работой.
Судовые утилизационные котлы, назначение, устройство
В утилизационных котлах используется тепло отходящих газов от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.
Использование отходящих газов в котлах повышает экономичность всей установки. Кроме этого, применение утилизационных котлов позволяет избежать установки специальных глушителей, искроулавливателей или искрогасителей на главных двигателях.
Целесообразно использовать тепло отходящих газов от двигателей мощностью от 800 л. с. и выше. Температура отходящих газов, используемых в утилизационных котлах четырехтактных двигателей составляет 370—425° С, от двухтактных двигателей с наддувом 250—380° С, от газовых турбин 240—260° С. В зависимости от температуры отходящих газов давление пара, получаемого в утилизационных котлах, составляет 3—5 ати и не превышает 8 ати. Понятие принципа использования отходящих газов показано на схеме комплексной утилизационной теплоэнергоустановки, рис. 95.
В схеме показан котел «Ла-Монт», выполненный как утилизационный. Котлы этого типа установлены на судах типа теплоходов «Андижан», «Волголес», «Омск» и др. Вместо сложного циркуляционного насоса применен водоструйный эжектор А. Работает эжектор за счет напора питательного насоса и создает в системе котла четырех-пятикратную циркуляцию воды. Полученный пар в пароперегревателе на 15—20° С выше температуры насыщения и используется в турбогенераторе.
Для отопления и хозяйственно-бытовых нужд судна используется горячая вода, подогретая в водоподогревателе. Кроме турбогенератора, пар можно использовать в палубных механизмах, на подогрев топлива и другие нужды. Применение такой схемы дает возможность сэкономить 8—10% топлива, расходуемого на ДВС. Наиболее часто находят применение вспомогательные утилизационные котлы с наперсткообразными трубами и котлы с вертикальными трубами.
Котел с наперсткообразными трубами или котел типа «Кларксон» показан на рис. 96. Котел состоит из наружного вертикального барабана и внутреннего цилиндра (или жаровая труба), являющегося трубной решеткой, в которую ввальцованы наперсткообразные трубы диаметром 52—44,5 мм и длиной 140—380 мм. Трубы имеют глухие концы и расположены в шахматном порядке.
Наперсткообразные трубы образуют водогрейный пучок. Разная длина труб позволяет более полно заполнить ими газовое пространство. Коническая форма придана трубам для более свободного отвода пара. Установленный внутри цилиндра обтекатель направляет газы по кольцевому каналу, в котором расположены наперсткообразные трубы. Для доступа внутрь котла в корпусе предусматривается один-два лаза.
Трубы больших котлов очищают от накипи вручную, а небольших — путем «холодного душа» (как в испарителях) с использованием тепла отходящих газов.
Котлы типа «Кларксон» надежны в эксплуатации и установлены на многих судах отечественной и иностранной постройки. Производительность этих котлов составляет 0,5—2 т/ч, рабочее давление 5—8 ати, к. п. д. — 70—88%.
На судах также нашли применение утилизационные котлы с вертикальными трубами, имеющие значительно большую производительность.