Котлы-утилизаторы в тепловых схемах котельных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Котлы-утилизаторы в тепловых схемах котельных

Котел утилизатор - это теплообменное устройство, предназначенное для передачи энергии тепла выхлопных газов или пара в теплую воду или пар. Применение котлов утилизаторов существенно повышает эффективность работы оборудования, результатом работы которого являются выхлопные газы или пар. Вот лишь небольшой список оборудования, на котором применяются котлы утилизаторы:

· газовые электростанции

· дизельные электростанции

· паровые электростанции

· микротурбины

· газовые котлы

· дизельные котлы

Котлы утилизаторы позволяют получать: горячую воду или пар. Котлы утилизаторы (КУ) устанавливаются на отвод выхлопных газов паровых котлов или газовых электростанций, увеличивая, таким образом, выработку пара для нужд объекта. КУ широко применяются в химической, нефтяной, пищевой, текстильной и других отраслях промышленности.

Парогазовая установка с котлом-утилизатором (ПГУ с КУ) -- наиболее перспективная и широко распространённая в энергетике парогазовая установка, отличающаяся простотой и высокой эффективностью производства электрической энергии. Эти ПГУ -- единственные в мире энергетические установки, которые при работе в конденсационном режиме отпускают потребителям электроэнергию с КПД 55--60 %. КУ - важный элемент технологической схемы большинства ПГУ, выполняющий во всех случаях роль утилизатора теплоты выходных газов энергетической ГТУ. В зависимости от схем и ПГУ в КУ генерируется пар от одного до трёх давлений, подогреваются вода и конденсат, вырабатывается технологический пар и др. пар котел утилизатор топливо

КУ могут быть оснащены дожигающими устройствами. В них в среде выходных газов ГТУ дополнительно сжигается топливо, это приводит к повышению и стабилизации температуры газов перед поверхностями нагрева КУ, повышает его паропроизводительность.

Простейшая тепловая схема ПГУ с КУ представлена на данном рисунке:

Рис. 1 Схема ПГУ с КУ: ЭГ-- электрогенератор, К-- компрессор; ГТ -- газовая турбина; КС -- камера сгорания; ПТ -- паровая турбина; КУ -- Котел - утилизатор, К-р -- конденсатор, Н -- насос

Выходные газы энергетической ГТУ поступают в КУ, где большая часть их теплоты передается пароводяному рабочему телу. Генерируемый в КУ пар направляется в паротурбинную установку (ПТУ), где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине (ПТ) пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подается в КУ.

Тепловая схема ПГУ с одноконтурным КУ.

В рассматриваемой ПГУ с одноконтурным КУ удается охладить выходные газы ГТУ до температуры 162 0С и получить невысокое значение КПД производства электроэнергии. Вместе с тем тепловая схема такой установки проста в эксплуатации и характеризуется низкими удельными капиталовложениями. Выбор данного типа ПГУ экономически обоснован в тех случаях, когда применяется дешевое топливо, а электростанция рассчитана на работу с пиковыми нагрузками или когда применяется топливо с высоким содержанием серы.

Рис. 2 Тепловая схема ПГУ с одноконтурным КУ: ГПК - газовый подогреватель конденсата; Д - деаэратор; ПН и КН - насосы

Рис. 3 Принципиальная тепловая схема ПГУ с двухконтурным КУ: ПЕ ВД, ПЕ НД - пароперегреватели высокого и низкого давления; И ВД, И НД - испарительные поверхности высокого и низкого давления; ЭК ВД - экономайзер высокого давления; ГПК - газовый подогреватель конденсата; ДПВ - деаэратор питательной воды; ЧВД, ЧНД - части высокого и низкого давления паровой турбины; К-р - конденсатор; КН - конденсатный насос; ПН ВД, ПН НД - питательные насосы высокого и низкого давления; НРц - насос рециркуляции; РК - регулирующий клапан

В тепловую схему КУ может быть добавлен насос рециркуляции конденсата для поддержания необходимой температуры на входе в котел. Питание контуров высокого и низкого давления осуществляется деаэрированной водой. Деаэратор снабжается паром из магистрали пара низкого давления.

Рис. 4 Тепловая схема одновальной ПГУ с трёхконтурным КУ: ВД, СД, НД - пароводяные контуры КУ высокого, среднего и низкого давления; 1 - природный газ; 2 - жидкое топливо; 3 - самозацепляющаяся (расцепная) муфта; 4 - конденсатный насос; 5 - конденсатор; 6 - воздух

Расцепная муфта между электрогенератором и паровой турбиной обеспечивает обычный пуск ГТУ с помощью тиристорного пускового устройства. После синхронизации с сетью в КУ начинает генерироваться пар, который позволяет запустить паровую турбину по самостоятельному пусковому графику. Затем включается самозацепляющаяся муфта, и паровая турбина подключается к электрогенератору и нагружается. Повышается экономичность установки (по сравнению с одноконтурным КУ), Деаэрация происходит в конденсаторе паровой турбины.

Дожигание топлива в КУ. Выходные газы энергетических ГТУ имеют достаточно высокую температуру, а объёмная концентрация О2 в них составляет 13-16 %. Следовательно, их можно рассматривать в качестве малоактивного окислителя процесса горения. В ряде случаев в ПГУ целесообразно дожигание некоторого количества топлива (обычно прир. газа) в среде выходных газов ГТУ. Это позволяет повысить их температуру, мощность ПГУ и стабилизировать параметры генерируемого в КУ пара.

Рис. 5 Схема ГТУ с дожиганием топлива в КУ

Рис. 6 Принципиальная тепловая схема ПГУ - ТЭЦ варианта 1а

Рис. 7 Принципиальная тепловая схема ПГУ - ТЭЦ варианта 2б

Рис. 8 Принципиальная тепловая схема моноблочной ПГУ - ТЭЦ с двухконтурным КУ и двухступенчатым дожиганием топлива в котле ГТУ: ПН, КН, НР - питательный, конденсатный и насос рециркуляции соответственно; НС, ВС - сетевые подогреватели нижней и верхней ступени; КД - конденсатор; РД - регулирующая диафрагма ПТ; КД1, КД2 - камеры дожигания топлива в КУ

Рис. 9 Тепловая схема системы тригенерации: 1 - компрессор холодильной установки; 2 - охладитель; 3 - редукционный вентиль; 4 - испаритель; 5 - асинхронный двигатель-генератор

КУ вырабатывает пар, который направляется как в паровую турбину, так и внешним потребителям технологических нужд. При совместной работе всех элементов установки коэффициент использования теплоты топлива достигает 90 %.

Рис. 10 Принципиальная тепловая схема ДВС - ТЭЦ

Конденсат греющего сетевую воду пара перед подачей в экономайзер КУ проходит через ряд теплообменников, где предварительно нагревается, последовательно охлаждая смазочное масло, рабочий воздух и охлаждающую воду двигателя. В схеме также предусмотрено независимое охлаждение этих потоков с использованием охлаждающей воды циркуляционного контура с градирней для работы ДВС в автономном режиме. Коэффициент использования теплоты топлива составит 89%.

Рис. 11 Тепловая схема ПГУ - ТЭС: 1 - ПНД; 2 - деаэратор; 3 - ПВД; 4 - электрофильтры; 5 - питательный насос; 6 - конденсатный насос; 7 - установка для удаления серы; 8 - регенеративный воздухоподогреватель; 9 - дутьевой вентилятор; ЦВД, ЦСД, ЦНД - цилиндры высокого, среднего и низкого давления ПТ; 10 - вывод газов в дымовую трубу

Рис. 12 Тепловая схема ПГУ с использованием солнечной энергии

Размещено на Allbest.ru