Конвективні котли-утилізатори

Застосовуються при початковій температурі відхідних газів Т_г<1100‑1200 К і містить звичайно водонагрівач (економайзер), випарні поверхні нагрівання і пароперегрівник.

При зниженні Т_г істотно збільшується витрата газу-теплоносія, необхідно для вироблення одиниці пари і відповідно відношення D/V_г (при D=const) зменшується (D - паропродуктивність котла, кг/год; V_г - витрата газу теплоносія, що гріє, м³/год).

У звичайних котлах на органічному паливі D/V_г1, у КУ з використанням низькотемпературних газів, що відходять, (Т_г75-850 К) D/V_г0,12‑0,15.

Використання газів з низькою температурою робить необхідним для інтенсифікації теплообміну використання трубок малого діаметра (25‑32 мм), поперечного омивання їх газами, змієвикових конструкцій поверхонь нагрівання.

Газотрубні горизонтальні КУ.

Ці котли не вимагають спеціального обмуровування, характеризуються високої газощільністю, прості у виготовленні, монтажі, обслуговуванні; мають знижені вимоги до живильної води.

Недоліки: низький коефіцієнт використання теплоти відхідних газів (50‑60 %), низький парознімання з одиниці поверхні нагрівання (до 12 кг/(м²год)), висока питома витрата металу на вироблення пари (до 8 кг/(кггод)). А також низька межа тиску пари (1,5‑2,0 МПа) (унаслідок наявності циліндричного корпуса (барабана) великого діаметра, невелика витрата відхідних газів- не більше 30‑40 тис м³/год, швидке засмічення труб винесенням і, як наслідок, необхідні часті чищення. Це визначає область застосування - установки невеликої потужності.

Газотрубні КУ поділяють на горизонтальні і вертикальні. У типорозмірах букви означають: Г - горизонтальний, В ‑ вертикальний, Б ‑ с додатковим барабаном-сепаратором; И - з випарним передвключеним пучком; Э - з економайзером; П - з пароперегрівником; С - для охолодження сірчаних газів; Т- з топкою, Ц - з циклонною камерою згоряння. Цифра після букв Г чи В означає площу поверхні нагрівання, м².

Усі газотрубні котли мають природну циркуляцію. Застосовуються в хімічної, нафтохімічної, металургійної й ін. галузях промисловості.

Газотрубний горизонтальний однобарабанний КУ з пароперегрівником показаний на рис.

Рис. Котел-утилізатор Г250П: 1-вхідна камера; 2-пароперегрівник; 3-випарна поверхня; 4-сепараційний пристрій; 5-підведення води; 6-відвід пари; 7-барабан; 8-вихідна камера.

Продукти згоряння (відхідні технологічні гази) надходять у вхідну камеру 1, омивають пароперегрівник 2, проходять усередині труб і через вихідну камеру 8 видаляються в атмосферу. Площа випарної поверхні КУ 250 м².

У верхній частині барабана розташований сепараційній пристрій 4, що представляє собою пароприймальний короб і дірчасті листи. Пароперегрівник змієвикового типу розташований горизонтально і виконаний із труб  323. Живильна вода надходить у барабан через підвідну трубу.

Газотрубні вертикальні КУ.

Застосовуються в хімічній промисловості, промисловості будматеріалів при виробництві керамзиту й ін.

На рис. показаний котел типу Н-380 для охолодження газів у хімічній промисловості.

Поздовжній розріз КУ Н‑380: 1-вхідна газова камера; 2‑барабан казана; 3-димогарні трубки; 4-вихідна газова камера; 5-опора. Котел газотрубний із природною циркуляцією. Газ проходить по 386 димогарних трубах 604 (сталь 20К). Підведення газів верхній, через вхідну газову камеру. Котел установлюється на 4-х опорах, приварених до вихідної газової камери. Вертикальні газотрубні котли не одержали широкого застосування через конструктивні недоліки: запарювання верхніх плоских днищ, ненадійного кріплення труб у трубних дошках, неможливості забезпечення стабільного охолодження трубних дощок і ін.

Водотрубні змієвикові КУ.

Особливістю низькотемпературних водотрубних КУ з поперечно омиваними поверхнями нагрівання з труб малого діаметра є змієвикове компонування і багаторазова примусова циркуляція робочого тіла і пароводяної суміші.

Це котли КУ‑ 40‑ 1, КУ‑ 60‑ 2, КУ‑ 80‑ 3, КУ‑ 100‑ 1, КУ‑ 125 і КУ‑ 150, що встановлюються за металургійними печами та ін. технологічними печами.

Цифри в типорозмірі котлів указують максимальну витрату продуктів згоряння (ПЗ) у тис. м³/год, 1,2,3 - порядковий номер модифікації.

Максимальна тривала температура ПЗ перед казанами 1125 і 925 К; тиск пари 4,5 МПа з температурою 850 С чи 1,8 МПа і 650 С.

Компонування поверхонь нагрівання П-образна. Поверхні скомпоновані в секції, а секції - у блоки. Котли виконуються в напіввідчиненому компонуванні і розраховані на роботу під розрідженням. До барабана котла можливе підключення випарного охолодження.

Рис. Принципова схема котла КУ‑80‑3: 1-циркуляційний насос; 2‑ шламовіддільник; 3-барабан; 4-третя випарна секція; 5-друга випарна секція; 6-пароперегрівник; 7-перша випарна секція; 8-економайзер.

У піднімальній шахті по потоку ПЗ розташовані перший випарний пакет, пароперегрівник, другий випарний пакет і друга секція третього випарного пакета. В опускному газоході розташована перша секція третього випарного пакета і дві секції економайзерів. Живильна вода після економайзера надходить у барабан котла, відкіля за допомогою циркуляційних насосів через шламовіддільник подається в три паралельно включених випарних пакети. Пароводяна суміш з випарних поверхонь нагрівання надходить у барабан, а відсепарована насичена пара направляється в пароперегрівник.

Для охолодження відхідних продуктів згоряння випалювальних печей використовують парові безбарабанні КУ типу УЭЧМ-34, УЭЧМ-67 з багаторазовою примусовою циркуляцією, що розроблені "Укрэнергочерметом". Ці котли прості у виготовленні і надійні в експлуатації.

Рис. УЭЧМ‑ 67 Р=1,3 МПа; tп=131 С; Qг=67 тис. м3/год. т-ра газів поч: 400 С, кін. 190 С.

Водотрубні пакетно-конвективні КУ.

У пакетно-конвективних котлах використовуються фізична і хімічна теплота відкидних газів сажового виробництва. Ці гази містять незначну кількість пальних компонентів і баласту (азот, диоксид вуглецю й ін). Суміш цього газу з повітрям легко спалахує. У газі міститься 80 % баласту, у тому числі 40 % водяної пари, теплота згоряння 1,46‑2,1 МДж/м³.

Для спалювання газів сажового виробництва і використання теплоти "Энергомашем" (м. Бєлгород) випускає серію котлів: ПКК‑30/24‑70‑5; ПКК‑30/45А; ПКК‑75/24‑150‑5; ПКК‑75/45‑150‑5; ПКК‑100/24‑200‑5, ПКК‑100/45‑200‑5.

Чисельник - продуктивність, т/год; Знаменник - тиск пари, атм.

Відкидні гази спалюють разом з газом, що має високу теплоту згоряння (чи мазутом).

Котли ПКК - однобарабанні, конвективні з природною циркуляцією, П-подібне компонування.

Рис. Пакетно-конвективный котел ПКК‑ 100/24-200-5: 1-пальник; 2-підтопок; 3-випарна поверхня; 4-пароперегрівник; 5-барабан; 6-дробоочистка; 7-повітропідігрівник; 8-економайзер.