Установки для внешнего энергетического использования теплоты отходящих газов

Дата добавления: 2014-05-20 | Просмотров: 1565

5.1. Низкотемпературные котлы на отходящих продуктах сгорания

Ограниченные возможности технологического использования теплоты отходящих продуктов сгорания высокотемпературных печей обусловливают необходимость дополнительного их использования для выработки пара технологического и энергетического назначения в котлах. В СССР в 1939 г. впервые были введены в эксплуатацию котлы с дымогарными трубами. Первый котел на отходящих продуктах сгорания (КОГ) с принудительной циркуляцией был установлен за мартеновской печью в 1947 г. В этом же году вышла первая серия бестопливных котлов.

Установка КОГ за мартеновскими печами дает возможность не толь ко использовать физическую теплоту отходящих продуктов сгорания но значительно улучшить работу самой печи. Оборудование мартеновских печей бестопливными котлами с дымососной тягой способствует сокращению продолжительности плавки на 6,3–14,5%, увеличению производительности печи на 5,8–18%, повышению стойкости свода на 10–13%, удлинению кампании печей на 10–15 % и сокращению удельного расхода технологического топлива на 2–5,5%.

Основным фактором, определяющим увеличение производительно- ста мартеновских печей и сокращение продолжительности плавки, является тепловая форсировка печей, возможная благодаря запасу разрежения, который создается дымососом котлов.

Мощность КОГ выражается по-разному в зависимости от их применения и назначения. Для большой группы котлов, которые устанавливают за мартеновскими и прокатными печами в черной металлургии мощность принято исчислять в тысячах метров кубических продуктов сгорания, пропускаемых через котел в час. Например, марки КУ-100, КУ-125 означают: котел-утилизатор, пропускающий 100 и 125 тыс. м³/ч продуктов сгорания. В некоторых случаях мощность КОГ характеризуется соответствующей ей технологической мощностью производственного агрегата. Например, марки ОКГ-ЮО и OKГ-250 означают: охладители конверторных газов, устанавливаемые за конверторами для передела чугуна вместимостью 100 и 250 т. Мощность некоторых КОГ, используемых в цветной металлургии и химической промышленности, выражает их паропроизводительность (т/ч). Например, марка котла УКЦМ 25/40 расшифровывается так: утилизационный котел для цветной металлургии паропроизводительностью 25 т/ч, давление пара 4 МПа.

Исчисление мощности котлов в тоннах часовой производительности наиболее правильно для всех КОГ независимо от области их применения и назначения, так как паропроизводительность является важнейшим показателем, определяющим энергетическое значение котла.

Классификация КОГ. Принципы классификации следующие:

1. По температуре продуктов сгорания на входе в котел Т₀. По этому параметру КОГ делятся на низкотемпературные при Т₀ < 1075...1175К и высокотемпературные при Т₀ > 1375...1475К.

Такое деление на две группы, с границей между ними в области 1275К, обусловливается коренным изменением именно в этой области условий теплоотдачи от продуктов сгорания (при температуре ниже 1075...1175К преобладает конвекция, а при температуре 1375...1475К – радиация) и изменением агрегатного состояния технологического и топливного уноса, который при температуре 1175...1275К содержится в продуктах сгорания преимущественно в жидком состоянии.

2. По параметрам пара КОГ делятся на котлы низких (1,5 МПа при 575К), повышенных (4,5 МПа при 725К) и высоких параметров (10...14 МПа при 825К).

3. По способу циркуляции воды КОГ делятся на котлы с многократной принудительной циркуляцией (МПЦ) и котлы с естественной циркуляцией.

В основном применяются КОГ с принудительной циркуляцией, на изготовление которых расходуется меньше металла, чем на изготовление котлов с естественной циркуляцией воды. Они более компактны и отличаются устойчивой циркуляцией при любой нагрузке. Циркуляционный насос работает с постоянным числом оборотов, поэтому при снижении нагрузки котла кратность циркуляции увеличивается, а при его форсировке – несколько уменьшается. При принудительной циркуляции можно располагать барабан на некотором расстоянии от КОГ, а также устанавливать один барабан на два или несколько котлов.

Принудительная циркуляция дает возможность применять трубки малых диаметров (например, 32х3 мм), для которых коэффициент теплопередачи конвекцией в 1,5 раза больше, чем для обычно применяемых при естественной циркуляции кипятильных труб диаметром 83 мм. Это особенно важно для низкотемпературных КОГ, в которых решающее значение имеет конвективный теплообмен.

Недостатком КОГ с принудительной циркуляцией является зависимость надежности его эксплуатации от источников электроснабжения.

Бестопливные котлы с естественной циркуляцией имеют ограниченную интенсивность парообразования, особенно при низком удельном тепловосприятии испарительной системы, и непригодны для минимальных нагрузок, близких к растопочным или горячему резерву (менее 20...30 %).

4. По конструктивному принципу КОГ делятся на змеевиковые, конвективные и радиационно-конвективные. Кроме того, КОГ бывают П-образной формы, башенного и горизонтально-туннельного типов.

КОГ первой группы устанавливают преимущественно за ванными регенеративными и камерными рекуперативными печами в черной металлургии (мартеновские и методические печи, нагревательные колодцы), а также в химической промышленности (печи с кипящим слоем и др.). К этой же группе относятся установки сухого тушения кокса.

КОГ второй группы устанавливают за отражательными печами в цветной металлургии (плавильными, рафинировочными и шлаковозгоночными). Они входят также в состав циклонных энерготехнологических установок, осваиваемых в химической промышленности и цветной металлургии. К этой же группе относятся и конверторные котлы, устанавливаемые за сталеплавильными конверторами.