Обладнання для використання теплових ВЕР

Основним обладнанням для використання теплових вторинних енергоресурсів є: котли-утилізатори, різні системи випарювального охолодження; установки сухого гасіння коксу, газові утилізаційні безкомпресорні турбіни, абсорбційні та пароежекторні холодильні установки, економайзери для нагріву води для котлів, сушильні установки та інші.

Найбільш поширеними в різних галузях народного господарства утилізаційними установками є котли-утилізатори, які використовують високо- і низькопотенціальні димові гази промислових печей і технологічні гази хімічного виробництва.

Особливо широке застосування котли-утилізатори знайшли в металургійній промисловості, де їх використовують з метою економії теплоти димових газів мартенівських, коксових печей та печей для плавлення міді.

В хімічній промисловості котли-утилізатори використовуються в печах виробництва сірчаної кислоти і синтетичного каучуку, в промисловості будівельних матеріалів – в цементних печах і печах скляної промисловості. В залежності від кількості палива, яке спалюється в печі температура димових газів за межами печі може коливатись в межах від 400¸500 ^оС до 1000¸1200 ^оС. Паропродуктивність котлів-утилізаторів може коливатись в межах від 2¸3 до 30¸40 т/год. Тиск пари може коливатись від 0,2¸04 до 4 МПа. Крім цього водяна пара може бути перегрітою до 420¸470 ^оС. Котли-утилізатори виготовляють з природною і вимушеною конвекцією. Котли з природною циркуляцією застосовуються в печах з температурою відхідних газів 800¸1000 ^оС. Котли з вимушеною циркуляцією переважно ставлять за печами, де температура відхідних газів не перевищує 500-600 ^оС. В хімічній промисловості найбільше поширення мають котли з природною циркуляцією.

Проста утилізаційна установка з використанням котла-утилізатора (рис. 13.2) з вимушеною циркуляцією води використовується у виробництві сірчаної кислоти.

В піч киплячого шару подається із бункера-живильника 1 пил кам’яного вугілля з високим вмістом сірки, де він згор’яє з утворенням SO₂, який використовується для виробництва сірчаної кислоти. Відхідні гази надходять в котел-утилізатор 4 для одержання водяної пари з температурою 703-723 ^оС. Котел-утилізатор забезпечений барабанним сепаратором 5, куди подається пароводяна емульсія з холодильних трубок 8, а також кип’ятильних трубок 6. Отримана насичена пара з сепаратора 5 направляється в пароперегрівач 3, з якого при температурі 703-723 ^оС подається споживачам. Гаряча вода з сепаратора 5 циркуляційним насосом 7 подається в трубки холодильника 8 і кип’ятильні трубки 6. Вода, яка подається в барабанний сепаратор попередньо очищається, нагрівається і деаерується. За рахунок теплоти реакції в котлі-утилізаторі вода нагрівається до температури насичення з утворенням пари, яка з сепаратора 5 направляється споживачам при відповідній температурі, а охолоджений аміак подається в теплообмінник 3, де він нагріває азотно-водневу суміш до температури Т = 870 К, після чого направляється для його технологічного використання. Використання теплоти реакції дає можливість одержати водяну пару в кількості 0,8-0,9 т/т аміаку.

На рис. 13.3 приведена схема утилізації теплоти реакції синтезу аміаку за допомогою котла-утилізатора 2. Згідно цієї схеми азотно-воднева суміш після попереднього стиснення до 20,0-34,0 МПа подається в колону синтезу 1, заповнену каталізатором, в якій здійснюється реакція з утворенням аміаку.

 

Рис. 13.3. Принципова схема утилізації теплоти реакції синтезу аміаку: 1-реактор; 2-котел утилізатор; 3- теплообмінник; 4- циркуляційний насос; 5- сепаратор.

 

Рис. 13.4. Схема котла-утилізатора при використанні теплоти відхідних газів з печі випалу сірчаного колчедану: 1- парогенератор; 2- барабан; 3- насос; 4-перегородка; 5- пароперегрівач

 

За рахунок теплоти реакції в котлі-утилізаторі вода нагрівається до температури насичення з утворенням пари, яка з сепаратора 5 направляється споживачам при відповідній температурі, а охолоджений аміак подається в теплообмінник 3, де він нагріває азотно-водневу суміш до температури Т = 870 К, після чого направляється для його технологічного використання. Використання теплоти реакції дає можливість одержати водяну пару в кількості 0,8-0,9 т/т аміаку.

На рис. 13.4 показана схема котла-утилізатора, в якому утилізуються відхідні гази печі випалу сірчаного колчедану, а пароперегрівач – гази, які відводяться з реактора окиснення сірчистого газу в сірчаний ангідрид. Котел-утилізатор являє собою горизонтальний циліндр, який розділений перегородкою 4 на дві секції: зліва – змійєвиковий парогенератор 1 з вимушеною циркуляцією, справа – змієвиковий пароперегрівач 5.

Вода з барабана 2 надходить в циркуляційний насос 3, який подає її в парогенератор 1. Утворена в парогенераторі пароводяна суміш подається в барабан 2, де здійснюється її сепарація. Після сепарації вода знову надходить в парогенератор, а насичена водяна пара подається в пароперегрівач 5, звідки - до споживача. Парогенератор нагрівається відпрацьованими газами, які покидають піч випалу сірчаного колчедану, а пароперегрівач – газами, які виходять з першого шару реактора окиснення сірчистого газу в сірчаний ангідрид.