Схема рециркуляции дымовых газов в котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема рециркуляции дымовых газов в котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями

Новожилов Ю.Н.

В условиях роста цен на энергоносители возникает необходимость поиска путей снижения энергопотребления на промышленных предприятиях. С этой целью следует проводить анализ эффективности ряда технологических схем, давно считающихся типовыми, классическими.

На электростанциях к таким схемам относятся, например, схемы подогрева воздуха перед его поступлением в воздухоподогреватели котлов. Вопреки принятым типовым схемам целесообразнее поступающий воздух подогревать сначала в калориферах низкотемпературным теплоносителем, а уже потом -- рециркуляцией нагретого, горячего воздуха. Представляют также интерес схемы отбора воздуха на рециркуляцию в котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями (РВП). Здесь есть определенная особенность. Заключается она в том, что по ширине патрубка горячего воздуха после РВП образуется градиент температуры в несколько десятков градусов. Эту особенность технологического процесса можно использовать целесообразно, если отбирать воздух для рециркуляции не из общего короба, где воздух уже перемешан и температура его усреднилась, а из выделенной в патрубке зоны с высокой температурой потока воздуха. Такого, более горячего воздуха на рециркуляцию потребуется меньше, следовательно, будут меньше и затраты электроэнергии на ее осуществление.

В ряде случаев в котельных агрегатах применяется и рециркуляция дымовых газов для регулирования температуры перегретого пара и уменьшения количества образующихся в топке котла окислов азота. Возможны два варианта отбора дымовых газов на рециркуляцию: до и после РВП. Во втором варианте наблюдается технологическая особенность, аналогичная рассмотренной выше для воздуха.

Дымовые газы отбираются на рециркуляцию после РВП 7 (рис. 1) и специальным дымососом 3 по коробу 4 нагнетаются в топку котла 5. Остальные уходящие газы удаляются основным дымососом 6. В выходном патрубке РВП по ширине потока дымовых газов образуется температурный градиент, достигающий нескольких десятков градусов. Однако отбор части дымовых газов на рециркуляцию осуществляется из расположенного дальше короба 2, где дымовые газы уже перемешались и температура их усреднилась.

Анализ схем рециркуляции дымовых газов показывает, что, рационально используя образующийся температурный градиент потока дымовых газов в выходном патрубке РВП, можно повысить экономическую эффективность котла или иной технологической установки. Для этого предлагается схема, приведенная на рис. 2. Через корпус РВП 1, заполненный набивкой 2, и примыкающие к нему патрубки 3 и 4 движутся горячие дымовые газы 5, а через патрубки б и 7, тоже примыкающие к корпусу РВП с набивкой, перемещается нагреваемый воздух 8.

Образование градиента температур в потоке дымовых газов в выходном патрубке 4 за РВП объясняется следующим, Нагреваемый поток воздуха 8, проходя через РВП, отбирает тепло у его набивки 2 и охлаждает ее. При вращении РВП охлаждаемая воздухом набивка перемещается в зону потока горячих газов и за счет теплоотдачи нагревается ими, а дымовые газы при этом охлаждаются.

Рис.2

Особенность процесса заключается в том, что охлаждение потока дымовых газов по его сечению происходит неравномерно. До наиболее низкой температуры охлаждается часть потока газов, движущихся в зоне А (см. рис. 2, в). Здесь набивка 2, охлажденная потоком нагреваемого воздуха до минимальной температуры, только входит в поток дымовых газов. В этой зоне набивка еще не нагрета горячими газами, поэтому она отбирает от них максимальное количество тепла, интенсивно снижая их температуру и при этом нагреваясь. При вращении РВП набивка перемещается поперек потока дымовых газов. При этом в последующих зонах газы охлаждаются все меньше и меньше, так как набивка входит в поток все более и более нагретой, т. е. их температура по сечению потока возрастает.

На рис. 2, г приведен график распределения температур в потоке греющих дымовых газов на выходе из РВП в сечении В-В. Как видно, самая низкая температура в потоке охлаждаемых дымовых газов за РВП наблюдается в зоне А, где набивка, имея минимальную температуру, входит в поток дымовых газов. Самая же высокая температура дымовых газов за РВП отмечается в зоне Б, где набивка, уже нагретая до максимальной температуры, выходит из потока газов. Разность температур в этих зонах составляет, как отмечалось выше, несколько десятков градусов. Зависит она от нагрузки котельного агрегата и ряда других факторов.

Таким образом, экономическую эффективность котельного агрегата можно повысить, если дымовые газы на рециркуляцию отбирать из зоны Б, исключив возможность их перемешивания с низкотемпературной частью газов в общем коробе. Конструктивно это выполняется очень просто. В патрубке 4 на выходе дымовых газов из РВП устанавливается разделяющая перегородка 9, которая располагается по всей ширине потока дымовых газов и достигает набивки 2. Перегородку 9 изготовляют из листовой стали толщиной 4-5 мм. Высота ее зависит от конструкции патрубка и примыкающего к нему короба и составляет около 2 м.

Перегородка отделяет высокотемпературную зону 10 для части потока дымовых газов 11, прошедших через набивку РВП в зоне А, и исключает возможность смешивания высокотемпературной части потока 11 с основным потоком дымовых газов на расстоянии, определяемом высотой этой перегородки. Поскольку перегородка устанавливается вдоль потока дымовых газов, она не оказывает ему существенного аэродинамического сопротивления. Из отгороженной перегородкой 9 зоны 10, где дымовые газы имеют наибольшую температуру, и осуществляется их отбор на рециркуляцию.

Естественно, если из потока дымовых газов отобрать на рециркуляцию самую горячую его часть, температура оставшихся газов после их перемешивания будет ниже, чем температура всего потока после перемешивания, но без отбора высокотемпературной части. А понижение температуры уходящих дымовых газов и характеризует рост экономической эффективности котельного агрегата. Подача же в топку котла более горячих дымовых газов рециркуляции означает поступление дополнительного тепла. Значит, для соблюдения теплового баланса в топке котла надо будет сжечь меньшее количество топлива. Это и определяет эффект экономичности от изменения схемы рециркуляции дымовых газов.

Данная схема может быть использована не только в энергетических котлах, но и в других промышленных установках, где применяются РВП.

энергопотребление рециркуляция технологический газ

Выводы

1. Установка разделительной перегородки в выходном патрубке потока дымовых газов РВП позволяет выделить зону с более высокой температурой.

2. Отбор горячих дымовых газов на рециркуляцию из зоны с наиболее высокой температурой повышает экономичность работы котельного агрегата за счет снижения как расхода топлива, так и температуры уходящих газов.

Размещено на Allbest.ru