Керамічні рекуператори

Інтенсифікація теплосприйняття в низькотемпературних ПОГ можлива шляхом підвищення швидкості продуктів згоряє і зменшення діаметра труб парогенератора. Підвищення швидкості обмежується збільшенням газового опору і власної витрати потужності на димосос. Це обмеження має особливо важливе значення для низькотемпературних ПОГ, що працюють при великих значеннях , оскільки споживана потужність димососом пропорційна , а потужність, що виробляється парогенератором, -- його паровиробництву DУ. Саме тому в низькотемпературних ПОГ на дымосос витрачається до 10--15% еквівалентної їм електричної потужності, що приблизно в 8--10 разів перевищує власну витрату енергії на подолання опору в парогенераторах з автономним спалюванням палива.

Збільшення опору у зв'язку із збільшенням швидкості продуктів згоряє визначає значення економічно виправданої швидкості продуктів згоряє. Для умов енергетики СРСР ця швидкість знаходиться в межах 5--8 м/с при подовжньому і 2--3 м/с при поперечному струмі теплоносія (нормальні фізичні умови).

При зменшенні діаметра нагрівальних труб коефіцієнт конвективної тепловіддачі підвищується пропорційно, діаметру в ступені (n -- 1). Тому цей напрям інтенсифікації тепловіддачі найбільш результативно для поперечний омиваних пучків труб, для яких показник ступеня п у числа Рейнольдса рівний 6,6--0,64.

Відзначимо, що при зменшенні діаметра труб і незмінних інших умов роботи нагрівальної системи її газовий опір не підвищується, а знижується пропорційно зростанню коефіцієнта конвективної тепловіддачі. Тому для низькотемпературних ПОГ, що працюють при великих значеннях , застосовують нагрівальні труби малого діаметра. Наприклад, при поперечному обмиванні пучків труб продуктами згоряє застосовують кип'ятильні труби діаметра 25--32 мм при середній швидкості продуктів згоряє 2--3 м/с.

Мал. VI.3. Схема централізованої установки парогенератора КУ-40 за групою пічних агрегатів:

1 -- випарні змійовики пічних агрегатів (№ I--4); 2 -- фільтри парогенератор ний вода; 3 -- барабан-сепаратор; 4 -- циркуляційні насоси; 5 -- центральний пароперегрівач; 6 -- топочний пристрій.

Застосування труб малого діаметра не слід жорстко пов'язувати з тісним їх розташуванням, що допустимо тільки при чистих продуктах згоряє. При підвищеному вмісті віднесення, особливо дрібнодисперсного, малий діаметр труб потрібно поєднувати з достатньо великими відносними кроками.

Застосування для ПОГ поверхонь нагріву поперечний омиваних продуктами згоряє труб малого, діаметра зумовлює змієвикову їх компоновку і примусовий рух робочого тіла -- пароводяної суміші. Парогенератори змієвикового. типа з багатократною примусовою циркуляцією (МПЦ), встановлювані за мартенівськими і нагрівальними печами, мають наступні експлуатаційні переваги:

Можливість надійної роботи при великому (200--500 мг/л) солевмісті живильної води.

Можливість надійної роботи при різко змінному навантаженні, оскільки швидкість примусової циркуляції не залежить від навантаження парогенератора.

Все це дало можливість широко застосовувати парогенератори МПЦ в якості парогенераторів для різних промислових печей. Перша серія бестопливних парогенераторів (КУ-80, КУ-60 КУ-50, КУ-40) була виготовлена Таганрогським котлобудівельним заводом.

Серед цієї серії особливе місце займає КУ-40, призначений для централізованої установки за групою пічних агрегатів невеликої продуктивності (мал. VI.3). В ньому парогенератори декількох пічних агрегатів з'єднані в один блок. Випарні змійовики кожного пічного агрегату приєднані до одного барабана і обслуговуються загальній циркуляційною і живильною установками КУ-40 складається тільки з випарних змійовиків, розташованих в двох вертикальних газоходах.

Слід підкреслити, що установка (мал. VI.3) більш доцільна, ніж використовування в централізованій випарній системі продуктів, згоряє від декількох пічних агрегатів, оскільки при цьому неминучі присоси в розвинутих сполучних газоходах.

Уніфіковані парогенератори на газах

В даний час промисловість випускає нову серію ПОГ підвищених параметрів КУ-125, КУ-100--1, КУ-80--3, КУ-60--2. Всі вони розраховані на пропуск відповідно 125, 100, 80, 60 тис. м3 продуктів згоряє в годину з початковою температурою 1125--925 К і призначені для вироблення пари тиском 4,5, і 1,8 МПа при температурі 650--675 К. Парогенератори можуть працювати в комплексі з випарним охолоджуванням печей або тільки для використовування фізичного тепла йдуть, з печей продуктів згоряє.

Розглянемо принципову схему парогенератора уніфікованої серії КУ-125 (мал. VI.4, а). Випарна частина, парогенератора складається з трьох секцій 3, 4 і 6, включених послідовно по потоку продуктів згоряє і паралельно по воді парогенератора , що подається циркуляційними насосами.

Співвідношення довжин змійовиків кожної секції підбирається так, щоб гідравлічний опір їх був однаковим. Рахуючи кратність циркуляції для всіх секцій незмінної, можна цю умову виразити у вигляді:

,

де l1, l2, l3 -- відповідно довжина змійовиків першої, другої і третьої секцій; D1 D2 і D3 -- їх паровиробництво (мал. VI.4, б).

Розподіл випарної системи парогенератора на дві-три секції, включені по воді парогенератора паралельно, дозволяє в 6--8 разів понизити необхідний тиск і потужність циркуляційних насосів. Подальше дроблення випарної системи дає незначне зменшення потужності. Всі поверхні нагріву ПОГ набрані з труб діаметром 32 X 3 мм за винятком пароперегрівача 5, розрахованого на тиск 1,8 МПа, який виготовляється з труб діаметром 38 х 3 мм. Змійовики випарних пакетів звичайні одноплощинні, змійовик же водяного економайзера 7 зігнутий по схемі «висхідної змійки». Внутрішній діаметр барабана для парогенераторів уніфікованої серії всіх типорозмірів рівний 1508 мм і залежно від тиску (4,6 і 1,8 МПа) відрізняється завтовшки стінки (36 і 16 мм). В парогенераторах КУ-125 передбачений пристрій внутрішньобарабанної сепарації 2- циклонного типу. Пароводяна суміш підводиться до циклонів. У верхній частині барабана встановлюється перфорована парозабірна труба і дірчастий стельовий щит. Напруга парового об'єму барабана при тиску 4,5 МПа розраховано на 300 м3/м3, а при 1,8 МПа --до 600 м3/м3.

Мал. VI.4. Принципова схема парогенератора уніфікованої серії КУ-125:

а -- послідовність включення тепловикористовуючих елементів; б -- графік паровиробництва.

Корпус парогенератора, що є кожухом газоходу, в якому розміщені змієвикові поверхні нагріву, в зоні високих температур (понад 675-725 К) виготовляється із сталевого листа (д=6 мм) з внутрішньою футеровкою легковагою шамотною цеглою. Решта газоходів виконується із сталевих листів (д=5 мм), що сполучаються на зварці, з відповідними профілями жорсткості і зовнішньою тепловою ізоляцією. Для сприйняття теплових подовжень окремих ділянок корпусу служать компенсатори сальникового типу.

Конструктивні і розрахункові характеристики уніфікованої серії ПОГ приведені в табл. 7 і 8. додатки.

Основні техніко-економічні показники низькотемпературних ПОГ невисокі:

Паронапруга поверхонь нагріву

= 14ч20кг/(м2·год)

Витрата металу, що працює під тиском для вироблення 1 кг пари

= 2,3ч2,4 кг/кг

Енергетичний к. і. т. зэн = 35ч38 %

Це пояснюється тим, що розглянуті ПОГ є механічним придатком до існуючих технологічних агрегатів і тому встановлюються в зоні низьких температур за регенераторами або рекуператорами високотемпературних печей. При переміщенні парогенератора в зону більш високих температур продуктів згоряє ці недоліки значною мірою усуваються.

Парогенератори на газах з повітрепідігрівачами

В попередньому параграфі розглянуто розташування тепловикористовуючих елементів по схемі пекти -- рекуператор (регенератор) -- парогенератор. В цій схемі кінцевою ланкою тепловикористовуючої системи є парогенератор, що працює при То == 775 ч 975 К і нижче залежно від величини присосів в свинях

Мал. VI.5. Схема комплексного використовувань тепла охолоджування Конструктивних елементів печі й фізичного тепла продуктів згоряє, що відходять: 1 -- роздаточно-сборний бак технічної води; 2 -- циркуляційні насоси; 3 -- барабан-сепаратор; 4 -- парогенератор на газах, що відходять; 5 -- водяний економайзер; 6 -- другий випарний пакет; 7 -- пароперегрівач; 8 -- перший випарний пакет; 9 -- воздухоподігрівач; 10 -- опорні труби печі: 11 -- подовжні труби від печі до парогенератора.

При роботі печей на газі з підвищеною теплотою згоряє і необхідності помірного підігріву повітря для спалювання палива в печах (675--725 К) найвигіднішої є енерготехнологічна схема піч--парогенератор -- рекуператор. Рекуператор виконується із звичайної вуглецевої сталі і комплектно поставляється разом з парогенератором заводом-виготівником.

Переміщення парогенератора в зону більш високих температур (1300--1600 К) і включення системи випарного охолоджування печі в контур циркуляції парогенератора створюють сприятливі умови для ефективного топливовикористання (мал. VI.5).

В енерготехнологічній схемі

1. Спрощується конструкція печі, скорочується об'єм будівельно-монтажних робіт технологічного агрегату.

Мал. VI.6. Залежність основних показників роботи ПОГ від температури продуктів, згоряє на вході в парогенератор: 1 -- питома витрата металу; 2 -- сумарна паровиробіток; 3-- паронапруга; 4 -- п питома витрата продуктів згоряє.

Ліквідовуються обмеження по параметрах пари -- практично можливе вироблення пари будь-яких енергетичних параметрів.

Знижуються втрати тепла з продуктами згоряє, що йдуть , і сумарний до. і. т. установки підвищується до 80%.

4. Значно підвищуються всі техніко-экономічні показники роботи тепловикористовуючих пристроїв, збільшується надійність їх експлуатації.

На мал.. VI.6 показана залежність основних показників роботи ПОГ від температури продуктів згоряє на вході в парогенератор T0. .

Переваги енерготехнологічного розміщення ПОГ можна побачити з наступного наближеного аналізу.

Рівняння теплопередачі: для ПОГ, розміщеного в кінці тракту продуктів згоряє

(VI.3)

2 для ПОГ з повітропідігрівачами (див. рис, VI.7)

(VI.4)

Звідси

(VI .5)

Зміна ?T:

(VI.6)

де Т' і Т" -- температури продуктів згоряє на вході в пароводяну частину парогенератора і на виході з неї; ТК1 і ТК2 -- середня температура пари, в парогенераторі.

При однакових В, Vп.с і рівняння теплових балансів

(VI.7)

(VI.8)

При умові з цих рівнянь виходить

(VI.9)

Підставивши значення Q і ?T з рівнянь (VI.9) і (VI.6) в рівняння (VI.5) при , отримаємо

(VI .10) .

Паронапруга поверхонь нагріву кг/(м2 · год) визначиться на підставі рівнянь (VI.9 і VI. 10). Тоді

 (VI.11)

або на підставі (VI.9, VI.И) при К1 = К2

(VI.12)

Дійсно, з рівнянь (VI.3) і (VI 4) при на підставі (VI.9)

(VI.13)

Для наближеної оцінки порядку величин в приведених формулах використовуються розрахункові дані парогенератора КУ-80, встановленого в кінці тракту продуктів згоряє, і ПОГ з повітропідігрівачами в схемі піч-- парогенератор--рекуператор: КУ-80 --Т'1 = 920 K; Т'1 = 500 K; Т'1 = Т'2 = 470 К; ПОГ з воздухоподогревателями - Т'2= 1470 К; Т'вз= 673 К; Tух = 450 К; зВП = 0,95; природний газ--

1. Температура продуктів згоряє за економайзером

2. Зміна паровиробництва по рівнянню VI.9

3. Відношення поверхонь нагріву при К1 = К2 по рівнянню (VI.10)

4. Зміна паронапруження поверхонь нагріву по рівнянню (VI 13)

по, рівнянню (VI. 12) .

Отримані значення справедливі при і

. (VI.14) .

де -- відповідно середня температура води в економайзері, води у випарних пакетах і пари в пароперегрівачі.

Слід мати на увазі, що отримані дані необхідно уточнити, чи відповідають вони дійсним параметрам пари, умовам компоновки поверхонь нагреву і теплопередачі в окремих елементах і в цілому парогенераторі.

Отримані наближені дані свідчать про безперечні переваги ПОГ, включені по енерготехнологічній схемі. При роботі печей на газі із зниженою теплотою згоряє і для реверсивно-регенеративних сталеплавильних печей схема включення елементів системи пічного агрегату може бути наступний: лягти -- високотемпературний ступінь повітропідігрівача (ВП-2) -- парогенератор -- низькотемпературний ступінь повітропідігрівача (ВП-1) Для сталеплавильних печей повітропідігрівач має, два ступені; предвключений парогенератору цегляний регенератор або керамічний рекуператор, розрахований на підігрів повітря ют 675--725 К до технологічно необхідної температури, і металевий рекуператор, в якому повітря спочатку нагрівається до 675--725 К.

Парогенератор з воздухопідігрівачами має П-образну форму з багатократною примусовою циркуляцією води. В контур циркуляції включена система, випарного охолоджуванні печі. В підйомному газоході (мал. VI.7) послідовно розташовані: перший випарний пакет 7, паропідігрівач б , другий - випарний пакет 5 і економайзер 4. Обидва випарні пакети включено по воді паралельно. В опускному газоході розміщений трубчастий сталевий повітропідігрівач 10. Циркуляційна вода подається циркуляційним насосом 1 через шламоуловитель 2 у випарні поверхні. Сепарація пари відбувається в барабані 3. Між обома газоходами розташований перепускний газохід 9 для підведення частини продуктів згоряє з печі безпосередньо у повітропідігрівача.

Мал. VI.7. Схема ПОГ з повітропідігрівачами.

На випадок аварії пароводяна частина парогенератора відключається від потоку продуктів згоряє шиберами 8, розташованими до і після пароводяній частині парогенератора. При подачі продуктів згоряє в перепускний газохід 9 зниження їх температури, що забезпечує нормальну роботу повітропідігрівача, досягається, рециркуляціфєю частини що йдуть з парогенератора продуктів згоряє або присадкою холодного повітря.

Фізичне тепло відходять, з печі продуктів згоряє використовується в парогенераторі для вироблення пари заданих параметрів, для підігріву живильної води до температури насичення і перегріву пари СИО, а також для нагріву повітря до необхідної температури у повітропідігрівачі в кількості, необхідній для спалювання палива в печі.

Пароворобництво пароутворюючої частини парогенератора Dпог. Визначається по формулі

де ц -- коефіцієнт, враховує теплоотвод в оточуючу середовище; Qр -- фізичне тепло продуктів згоряє на вході в парогенератор, кДж/год; -- тепло., що витрачається в парогенераторі для нагріву живильної води до температури насичення і перегрів,.пара системи, випарного охолоджування, кДж/год; QВЗ -- . тепло, що витрачається в парогенераторі для нагріву повітря з урахуванням витоків повітря і втрати тепла до печі, кДж/год; QB3 = VB3 ((); iп.п.-- ентальпія перегрітої пари, кДж/кг; іп.в. -- ентальпія живильної води, кДж/кг; ін.в. -- ентальпія води при температурі насичення, кДж/кг. Додатково до цієї формули

де Vп.с. -- витрата продуктів згоряє, м3/год; І0 -- ентальпія продуктів згоряє на вході в парогенератор, кДж/м3; Іух -- ентальпія продуктів згоряє на виході з парогенератора, кДж/м3; Іпр -- ентальпія підсмоктуваного повітря на 1 м3 продуктів згоряє, кДж/м3.

де Dпи.о.-- середнє паровиробництво системи випарного охолоджування печі, кг/год; Ін.п. - ентальпія насиченої пари, кДж/кг; Р -- відсоток продування ПОГ.

де ?бпог -- присоси повітря в ПОГ; -- теоретична витрата повітря для спалювання 1 м3 палива, м3/м3; iх.вз -- ентальпія підсмоктуваного холодного повітря; кДж/м3.

Сумарна средньочасове паровиробництво установки з комплексним використовуванням тепла що відходять з печі продуктів згоряє і тепла охолоджування конструктивних елементів печі

(VI.15)

Мал. VI.8. Схема ПОГ башерного типу.

ПОГ баштового типа встановлюють безпосередньо на прокатній печі. Переваги парогенератора наступні:

1. Відпадає необхідність в споруді довгих, громіздких і дорогих свиней від печі до парогенератора, а також пов'язані з цим тепловідвід в оточуючу середовище і зниження температури продуктів згоряє через великі присоси повітря по цьому тракту.

2. Відпадає необхідність в споруді спеціальної будівлі для розміщення парогенераторів.

3. Завдяки відсутності свиней значно спрощується компоновка устаткування, що розташовується під печами; звільняється багато місця для розміщення насосних станцій і устаткування системи випарного охолоджування.

4. Значно скорочуються витрати на капітальне будівництво, об'єм і терміни будівельних і монтажних робіт.

Поверхні нагріву ПОГ баштового типу (мал. VI.8) розташовані в такій послідовності: перший випарний пакет 2, паронагоівач 3, другий випарний пакет 4, водяний економайзер 5, повітрепідігрівач 6. При роботі парогенератора продукти згоряння димососом 8 віддаляються в атмосферу через димар 7. Сепарація пари відбувається в барабані 1. Нагріте повітря подається в повітропроводи 10, а потім в піч 11. У разі відключення парогенератора продукти згоряє з печі відводяться в атмосферу через перепускний газохід 9 і димар 7, минувши димосос 5.

Страницы: 1, 2, 3, 4