Охлаждение газов в поверхностных теплообменниках
Поверхностные охладители являются наиболее рациональным типом охладителей газа, так как, во-первых, не увеличивают объема охлаждаемого газа и, во-вторых, позволяют полезно использовать отдаваемое им тепло. Наилучшими и наиболее распространенными охладителями этого типа являются котлы-утилизаторы, получившие широкое распространение в металлургии. Вырабатываемый ими за счет тепла отходящих газов водяной пар используется на нужды производства или для выработки электроэнергии. В основе теплового расчета котла-утилизатора лежат уравнения теплового баланса и теплопередачи:
Vг(I1 – I2)γ = Mп(i2 – i1); (17.4)
Мп(i2 – i1) = kFΔTср, (17.5)
где Vг— количество отходящих газов, м3/с; I1и I2— энтальпия газов до и после котла-утилизатора, Дж/м3; γ — коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери; Мп— количество получаемого пара, кг/с; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); F—поверхность нагрева котла, м2; ΔTср — среднелогарифмическая разность температур газа и пароводяной фазы, °С; i1и i2— энтальпии воды и пара до и после котла, Дж/кг.
В случае установки типового котла-утилизатора при поверочном расчете его неизвестными являются величины Мп, I2 и i2, определяющие паропроизводительностъ котла, температуру газа за котлом и температуру перегретого пара. Расчет ведется методом последовательного приближения. Применительно к мартеновским печам Центроэнергочермет разработал типовой ряд котлов-утилизаторов (табл. 17.1).
Котлы-утилизаторы приведенного типа (рис. 17.1) широко используют и для другого типа печей при условии температуры на входе в котел не выше 850 °С и запыленности газа не выше 25 г/м3.
Рис. 17.1. Продольный разрез котла-утилизатора типа К.У-80-3: 1 — барабан котла; 2 — циркуляционный насос; 3 — предвключенный пакет; 4 — пароперегреватель; 5 — водяной экономайзер; 6 — испарительные поверхности
Таблица 17.1.Технические характеристики котлов-утилизаторов серии КУ
Тип котла- утилизатора | Расход газов, тыс. м3/ч | Температура газа, оС | Паропро-изводи-тельность, т/ч | Параметры пара | Поверхность нагрева, м2 | ||||
при входе | при выходе | давление, МПа | темпера-тура, оС | паропере-гревателя | испари-тельная | экономай-зера | |||
КУ-40 | 12,9 13,0 | 4,5 1,8 | |||||||
ку-60 | 19,0 12,8 19,9 13,8 | 4,5 4,5 1,8 1,8 | |||||||
КУ-80 | 25,8 17,3 26,9 18,4 | 4,5 4,5 1,8 1,8 | |||||||
КУ-100 | 32,6 21,8 33,9 23,2 | 4,5 4,5 1,8 1,8 | |||||||
КУ-125 | 40,8 27,4 42,4 29,4 | 4,5 4,5 1,8 1,8 | |||||||
КУ-150 | 50,5 | 4,5 | |||||||
КУ-100Б | 32,5 22,3 17,3 | 1,8 1,8 1,8 | |||||||
Примечание. Котлы КУ-100 Б башенного типа. |
Годовую экономию условного топлива АВ, получаемую в результате установки котла-утилизатора, и срок окупаемости его установки можно подсчитать по формулам
ΔВ = φДгодΔi(1 — b)·103/29,300hк; (17.6)
tок= Зк/(ao—a)Дгодφ, (17.7)
где φ = 0,94-0,95 — коэффициент, учитывающий расход пара на собственные нужды; Дгод — годовая выработка пара, т; Δi— разность энтальпий перегретого пара и питательной воды, кДж/кг; b= 0,2÷0,3 —коэффициент, учитывающий ухудшение работы ТЭЦ; hк = 0,85—0,90 — к.п.д. замещаемой котельной; Зк — капитальные затраты на установку котла-утилизатора, руб.; а0 — стоимость 1 т пара ТЭЦ, руб.; а — стоимость 1 т пара котла-утилизатора, руб.
Для средних условий работы мартеновских печей емкостью 500 т экономия условного топлива обычно составляет около 20000 т усл. т/год, а срок окупаемости установки 1—2 года.
В цветной металлургии при высоких запыленностях газа ранее применяли газовые поверхностные холодильники (кулеры), состоящие из вертикальных труб большого диаметра (400 мм), соединенных попарно сверху и объединенных бункером снизу. Их устанавливали вне зданий на открытом воздухе. В силу естественной конвекции атмосферный воздух, омывающий трубы снаружи, охлаждает движущиеся внутри труб горячие газы. Холодильники металлоемки, требуют много места и не позволяют утилизировать тепло охлаждающего газа, поэтому в настоящее время в новых установках их не применяют.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 364;