Главная » 2016»Апрель»22 » Новые перспективные направления развития котельной техники малой и средней тепловой мощности
19:37
Новые перспективные направления развития котельной техники малой и средней тепловой мощности
Новые перспективные направления развития котельной техники малой и средней тепловой мощности Рис. 7.30. Водогрейный котел Unimat международной компании LOOS: 1 — горелка; 2 — дверца; 3 — гляделка; 4 — тепловая изоляция; 5 — газотрубная поверхность нагрева: 6 — лючок в водяное пространство котла; 7 — жаровая труба (топочная камера); 8 — патрубок подвода воды в котел; 9 — патрубок для отвода горячей воды; 10— газоход отходящих продуктов горения; 11 — смотровое окно; 12 — дренажный трубопровод; 13 — опорная рама
Современная котельная техника малой и средней тепловой мощности развивается в следующих направлениях: • повышение энергетической эффективности путем всемерного снижения тепловых потерь и наиболее полного использования энергетического потенциала топлива; • уменьшение габаритов котельного агрегата за счет интенсификации процесса сжигания топлива и теплообмена в топочной камере и на поверхностях нагрева; • снижение загрязняющих атмосферу газообразных выбросов (СО, NOy, SOx); • повышение надежности работы котельного агрегата.
Новая технология сжигания реализуется, например, в котлах с пульсирующим горением. Топочная камера такого котла представляет собой акустическую систему с высокой степенью турбулизации дымовых газов. В топочной камере котлов с пульсирующим горением отсутствуют горелки, а следовательно, и факел. Подача газа и воздуха осуществляется прерывисто с частотой примерно 50 раз в секунду через специальные пульсирующие клапаны, и процесс горения порций газа происходит во всем топочном объеме. При сжигании в топке повышается давление, увеличивается скорость продуктов горения, что приводит к существенной интенсификации процесса теплообмена, дает возможность уменьшить габариты и массу котла, организовать процесс сжигания без использования громоздких и дорогих дымовых труб. Работа таких котлов отличается низкими выбросами СО и NOx, КПД таких котлов достигает 96 %. Энергетическая эффективность котельных агрегатов оценивается уровнем КПД. При работе на газообразном и жидком топливах КПД зависит в основном от потери теплоты с уходящими газами. При полном сжигании топлива потери теплоты от химической неполноты сгорания qxu равны нулю, а потери теплоты через наружные ограждения в окружающую среду для современных котлов сведены к минимуму и составляют доли процента. При снижении температуры уходящих газов до такой степени, при которой происходит конденсация водяных паров продуктов горения, достигается двойной эффект, когда, с одной стороны, выделяемая скрытая теплота конденсации водяных паров существенно повышает используемый энергетический потенциал топлива (он усваивается хвостовыми поверхностями нагрева котла), а с другой стороны, уменьшаются потери теплоты с уходящими газами. Подобные котлы получили название низкотемпературных (при отсутствии конденсации водяных паров продуктов сгорания) и конденсационных (при наличии конденсации водяных паров). Такие котлы выпускают фирмы Wiessmann (Германия), Buderus (Германия), СТС (Швеция) и др. В настоящее время для умягчения и обессоливания подпиточной воды используются весьма сложные установки, зачастую требующие для своей работы дорогостоящие компоненты. Кроме того, необходимо платить и за сбросы солевого концентрата, который оказывает губительное влияние на окружающую среду. Вакуумный водогрейный котел японской фирмы Takuma — это герметичная емкость, наполненная определенным количеством хорошо очищенной воды. Топочная камера котла представляет собой жаровую трубу, находящуюся ниже уровня жидкости. Выше уровня воды в паровом пространстве установлены два теплообменника, один из них включен в отопительный контур, другой работает в системе горячего водоснабжения. Благодаря небольшому вакууму, автоматически поддерживаемому внутри котла, вода закипает в нем при температуре ниже 100 °С (температуры кипения при атмосферном давлении). Испаряясь, вода конденсируется на теплообменниках и поступает обратно в жидкую фазу. Очищенная вода не выводится из агрегата, и обеспечить необходимое ее количество несложно. Таким образом снимается проблема химической подготовки котловой воды, качество которой является непременным условием надежной и длительной работы котельного агрегата. Отопительные котлы американской фирмы Teledyne Laars — это водотрубные установки с горизонтальным теплообменником из оребренных медных труб. Особенностью таких котлов, получивших название «гидронные», является возможность использования для них неподготовленной сетевой воды. В этих котлах пред¬усматривается обеспечение высокой скорости (более 2 м/с) протекания воды через теплообменник. Таким образом, если вода и вызывает коррозию оборудования, то образующийся осадок будет образовываться, но не в теплообменнике котла. В случае использования жесткой воды быстрый поток снизит или предотвратит образование накипи. Использование принципа высокой скорости воды привело разработчиков к решению максимального уменьшенного объема водяной части котла, так как в противном случае необходим слишком мощный циркуляционный насос, потребляющий большое количество электроэнергии. В последнее время на российском рынке котельную технику наряду с российскими производителями предлагают многочисленные зарубежные фирмы, появились и совместные разработки с участием как иностранных, так и российских предприятий. Современные водогрейные и паровые котлы малой и средней мощности часто выполняются жаротрубными или жарогазотрубными. Эти котлы отличаются высоким КПД, низкими выбросами газообразных отходов, компактностью, высокой степенью автоматизации, простотой эксплуатации и надежностью. На рис. 7.30 приведен комбинированный жарогазотрубный водогрейный котел Unimat международной компании LOOS. Котел имеет топочную камеру, выполненную в виде жаровой трубы 7, омываемую с боковых сторон водой. В переднем торце жаровой трубы расположена откидывающаяся дверца 2 с двухслойной тепловой изоляцией 4, в которой установлена горелка 1. Продукты горения из жаровой трубы поступают в конвективную газотрубную поверхность 5, в которой совершают двухходовое движение, а затем по газоходу 10 покидают котел. Подвод воды в котел осуществляется через патрубок, а для отвода горячей воды служит патрубок 9. Наружные поверхности котла имеют тепловую изоляцию 4. Наблюдение за факелом воз¬можно через гляделку 3 в дверце котла. Осмотр состояния наружной части газотрубной поверхности может быть проведен через лючок 6, а торцевой части корпуса — через смотровое окно 11. Для слива воды из котла предусмотрен дренажный трубопровод 12. Котел устанавливается на опорную раму 13. Относительно большой объем топки и, как следствие, невысокая плотность тепловыделения в топке (0,4...0,6 МВт/м3) обеспечивают полное сгорание топлива. Трехходовое движение дымовых газов обеспечивает высокую эффективность радиационного теплообмена в жаровой трубе и конвективного теплообмена в газотрубной части котла. Тепловая мощность котлов от 0,1 до 19,2 МВт, КПД котла в стандартном исполнении 95,9%.
