Страница 2: Технические решения по использованию утилизаторов в котельных малой мощности (54158)

длина                                                                                      0,748                0,99

высота                                                                                    1,28                  1,434

Масса, кг:

металлической части                                                            95,6                  136,6

керамических колец                                                             70                     140

общая                                                                                      165,5                276,6

Установка декарбонизатаров ведет к снижению температуры нагрева воды на 1,5-2 °С. Поэтому для снижения потерь теплоты в декарбонизационную колонку рекомендуется подавать теплый воздух для продувки из верхней зоны котельной.

При повышенных требованиях к нагреваемой воде устанавливается промежуточный теплообменник в контур циркуляции орошающей воды. При этом соотношение расходов воды циркуляционного контура контактного экономайзера и воды, поступающей к потребителю, принимается равным 1,2-1,4.

Конструкция экономайзерного агрегата АЭ-06, разработанного Киевским НИИ Санитарной техники и оборудования зданий, обеспечивает нагрев воды до 40-45 °С. Конструкция агрегата содержит поверхностный водоподогреватель, предназначенный для подогрева воды, декарбонизатор для снижения содержания углекислоты в конденсате водяного пара, две обогревательные камеры для предотвращения замерзания воды промежуточного циркуляционного контура в случае выключения агрегата, особенно при установке его на открытом воздухе.

Ожидаемый годовой экономический эффект от использования контактных аппаратов составляет, тыс. руб.: для ЭК-БМ1-1 около 8-10, ЭК-БМ1-2 около 27-30, АЭ-06 - 12-13*.

* Величины экономического эффекта приведены в ценах 1989 г.

Схема установки контактных экономайзеров предпочтительна автономная для каждого котлоагрегата, что предотвращает присосы холодного воздуха в экономайзер при отключении одного из котлов. Групповая схема подключения может быть принята только в существующих котельных как вынужденное решение.

Преимущественные области применения контактных экономайзеров: нагрев исходной воды, подпиточной воды для тепловых сетей, питательной воды для котлов, нагрев воды для систем горячего водоснабжения, а также подогрев воздуха для отопления и кондиционирования.

Распространенным видом контактных теплообменников скрубберного типа являются насадочные аппараты, в которых в качестве насадки преимущественно используют кольца Рашига.

Приведенные типы контактных экономайзеров устанавливают за котлами мощностью свыше 2,5 т/ч (1,5 Гкал/ч). Для котлов малой производительности контактные экономайзеры могут быть изготовлены в индивидуальном порядке в качестве нестандартного оборудования либо могут быть использованы блоки экономайзера ЭК-БМ1 для установки в качестве группового экономайзера.

Одним из преимуществ использования скрытой теплоты парообразования дымовых газов является возможность использования получаемого конденсата, т.е. экономия воды.

Количество сконденсировавшейся из дымовых газов воды можно определить по соотношению:

Ск = Gсг B (d′г - d″г),                                                            (2)

где Gг - количество конденсата, кг/ч; Gсг - расход сухих дымовых газов, кг/м3; B - расход топлива на котел, м3/ч; d′г, d″г - влагосодержание дымовых газов соответственно на входе и выходе из утилизатора, кг/кг с.г. (сухих газов).

Анализ воды на действующих контактных экономайзерах показал, что содержание свободного углекислого газа на выходе из контактной камеры может достигать 100 мг/л при температуре воды 30-50 °С [2]. В связи с этим уменьшается концентрация водородных ионов, в результате рН становится ниже 7, а вода приобретает ярко выраженные кислотные свойства. Для использования конденсата в качестве питательной воды необходима установка декарбонизатора. Опасность коррозионной активности воды при пониженном значении рН существует, особенно при малой жесткости и небольшой бикарбонатной щелочности исходной воды.

Использование воды, находящейся в непосредственном контакте с дымовыми газами, для бытовых целей запрещено, поэтому необходимо использование промежуточного теплообменника.

Схема утилизации теплоты дымовых газов за котлом паропроизводительностью 1 т/ч представлена на рис. 2. Для подачи газов через экономайзер за ним установлен вентилятор Ц13-50 № 3. Для возможности переключения дымовых газов помимо установки имеются переключающие заслонки. Применение такой установки позволило повысить КПД с 82 до 93 % (по высшей теплоте сгорания). Температура уходящих газов снижалась с 180-160 до 45-38 °С, подогрев воды в теплообменнике производился от 10 до 34-30 °С. Годовой экономический эффект составил 7 тыс. руб. [4].

Рис. 2. Схема утилизации дымовых газов парового котла:

1 - котел; 2 - контактный экономайзер; 3 - вентилятор; 4 - теплообменник; 5 - бак орошающей воды; 6 - бак горячего водоснабжения

Схема котельной с контактным теплоутилизатором без водоумягчительной установки, разработанная Киевским НИИ Санитарной техники и оборудования зданий [1], представлена на рис. 3.

Практическое применение такой схемы в котельной Челябинского завода оргстекла показало, что в результате конденсационных процессов в утилизаторах может быть получено количество конденсата, способное полностью возместить потребность котельной, при этом она может эксплуатироваться без химводоочистки (при возврате из системы теплоснабжения 66 % конденсата).

Рис. 3. Схема котельной с контактным теплоутилизатором без водоумягчительной установки:

1 - котел; 2 - контактный экономайзер; 3 - деаэратор; 4 - декарбонизатор; 5 - теплообменник горячего водоснабжения; 6 - бак; 7 - промежуточный теплообменник; 8 - теплообменник; 9 - система теплоснабжения; 10 - воздухоподогреватель

Нагретая в экономайзере вода стекает в декарбонизатор и с помощью насоса направляется в промежуточный теплообменник системы горячего водоснабжения, а затем возвращается снова в экономайзер [2]. Часть воды подается в бак, оттуда насосом - в деаэратор и идет на подпитку системы теплоснабжения. Вода, циркулирующая в воздухоподогревателе 10, смешивается с водопроводной водой, часть которой возмещает ее потери за счет испарения в воздухоподогревателе, а ее остаток удаляется в канализацию. В теплообменнике 8 вода, поступившая из подогревателя 10, нагревается и вновь поступает в этот подогреватель.

Эксплуатация такой установки позволила снизить на 10 % удельные капитальные вложения и на 15 % себестоимость вырабатываемой тепловой энергии.

Максимальная температура, до которой можно нагреть воду при прямом теплообмене в контактном теплообменнике, обычно составляет 50-70 °С. Для существенного повышения температуры нагреваемой жидкости возможно использование в качестве промежуточного теплоносителя жидкостей с более высокой температурой кипения (следовательно, и с более высокой температурой «мокрого термометра»). В качестве такого теплоносителя могут быть использованы высококипящие органические теплоносители, минеральные масла, которые нагреют воду в промежуточном теплообменнике. При этом необходима за контактным экономайзером по ходу газа установка водяного экономайзера, охлаждающего дополнительно уходящие газы до температур, исключающих существование в уходящих газах паров промежуточного теплоносителя и одновременно утилизирующего дополнительное количество теплоты.

Латгипропромом и Рижским политехническим институтом разработана конструкция контактных орошаемых теплообменников с активной насадкой (КТАН) [13].

КТАН является теплообменником рекуперативно-смесительного типа. В нем организуются автономные потоки воды, нагреваемой при непосредственном контакте с дымовыми газами и чистой воды, подогреваемой в поверхностном теплообменнике. Поток орошаемой воды интенсифицирует процесс теплопередачу от дымовых газов к чистой воде в поверхностном теплообменнике.

Температура воды на выходе из насадки ограничивается температурой мокрого термометра дымовых газов, которая составляет 55-65 °С. Поэтому температура воды на выходе из активной насадки принимается равной 50 °С.

Разработан ряд типов КТАНов для газифицированных котлов, теплопроизводительность которых 0,23-116,3 МВт (0,2-100 Гкал/ч).

Основные типы и характеристики КТАНов, марки котлоагрегатов, для которых рекомендуется установка утилизаторов и рекомендации по комплектации КТАНами котлов для различных условий работ котельных приведены в табл. 1-3.

Особенностью схемы с применением КТАНов по сравнению с традиционной схемой скруббера с промежуточным теплообменником является то, что процесс теплообмена газа с орошающей и нагреваемой водой происходит одновременно на одной поверхности теплообмена. Практически невозможно в КТАНе осуществить противоток для обоих теплоносителей. Соблюдается противоток только при теплообмене между орошающей водой и нагреваемой, а между газом и орошающей водой существует прямоток, что снижает интенсивность тепломассообмена.

Достоинством КТАН является большая интенсивность процессов тепло- и массообмена газов и орошающей воды за счет повышения (до 6-8 м/с) скорости газов, а также компактность, поскольку все теплообменные поверхности сосредоточены на одном месте. Однако в эксплуатации КТАН не очень удобен, так как ремонт трубчатых поверхностей требует остановки котла.

Следует отмстить, что если для традиционной схемы обычного контактного экономайзера с вынесенным теплообменником имеется большое количество экспериментальных данных, то КТАНы проверены недостаточно в условиях практической эксплуатации и, видимо, должны быть внесены коррективы в их характеристики по мере накопления данных.

Если при установке КТАНа на номинальную теплопроизводительность тепловая нагрузка потребителей ниже номинальной, следует изменять количество дымовых газов, перепускаемых по обводному газоходу. При этом изменяется температура дымовых газов за КТАНом, а теплопроизводительность КТАНа остается неизменной.

Если требуемая поверхность теплообмена больше фактической поверхности КТАНа, коэффициент обвода увеличивают, увеличивая расход дымовых газов через КТАН и уменьшая расчетную поверхность нагрева. В случае же, когда расчетная поверхность меньше фактической, уменьшают коэффициент обвода, что приводит к уменьшению расхода дымовых газов через КТАН и увеличению расчетной поверхности нагрева.

Таблица 1

Основные технические характеристики типового ряда КТАНов-утилизаторов

Таблица 2

Рекомендации по комплектации КТАНами котлов для различных условий работы котельных