Технологія підвищення ККД котлів з одночасним зниженням утворення оксидів азоту шляхом інтенсифікації топкового теплообміну з використанням вторинних випромінювачів

 Призначена для і підвищення ефективності спалювання газоподібного палива в котлах та зниження токсичних викидів в атмосферу.

Недоліком багатьох знаходяться в експлуатації водогрійних і парових котлів є малоефективна тепловіддача в топці і обумовлені цим висока температура відхідних газів (до 200 — 250 ° С) і низький ККД (до 85 — 87%).

Одним з можливих і реальних шляхів підвищення ефективності використання палива в котлах, і відповідно підвищення їх ККД і зменшення газових викидів в атмосферу (включаючи CO2, NOx, та ін.), Є інтенсифікація теплообміну і відповідно тепловіддачі в котельній камері.

При спалюванні природного газу в відносно невеликих топкових обсягах котлів з розвиненим екрануванням стінок, з точки зору інтенсифікації теплообміну і надійної стабілізації факела доцільна установка проміжних (вторинних) випромінювачів — твердих нагрітих до високих температур тіл, що є немов би «тепловими дзеркалами», передають випромінювання до поверхонь нагріву.

Дія проміжних випромінювачів засновано на тому, що вони сприймають тепло селективним випромінюванням і конвекцією від продуктів згоряння і передають його повним спектром випромінювання до водоохолоджуваним поверхням, розташованим в топці. Перебуваючи в стаціонарному режимі при незмінній температурі, проміжні випромінювачі весь падаючий на них тепловий потік перевипромінюють на поверхні екрану у вигляді відбитого тепла і власного випромінювання.

Установка проміжних випромінювачів в котельній камері котла забезпечує інтенсифікацію променистого теплообміну, за рахунок чого збільшується тепловіддача в топці і відповідно підвищується ККД котлів і зменшується витрата палива. Крім того, введення в зону факела проміжних випромінювачів дозволяє знизити максимальні температури в ядрі зони горіння, за рахунок чого зменшуються освіту і відповідно викиди токсичних речовин, в першу чергу оксидів азоту. В результаті зниження як максимальних температур в зоні горіння, так і температур на виході з топки і за котлом, полегшуються умови роботи, підвищується надійність і збільшується термін експлуатації котла.

Використання проміжних випромінювачів дозволяє:

  • збільшити тепловіддачу в топці котла на 10 — 30%;
  • зменшити витрату палива (природного газу) в котлах:
    продуктивністю до 1 Гкал — на 3 — 5%,
    продуктивністю 1 — 6 Гкал — на 1 — 3%,
    продуктивністю 6 — 30 Гкал — на 0,6 — 1%;
  • знизити утворення оксидів азоту на 20 — 30%;
  • знизити температуру відхідних газів на 60 — 90 0С;
  • підвищити надійність експлуатації і збільшити термін служби котлів (на 10- 20%, або на 3 — 5 років) за рахунок зниження максимальних температур в зоні горіння на 30 — 70 0С.

Технологія не вимагає великих капітальних вкладень і експлуатаційних витрат, термін окупності складає 1 — 2 роки в залежності від типу котла.

Для виготовлення випромінювачів використовуються вогнетривкі матеріали на основі оксидів або тугоплавких сполук, що забезпечують можливість тривалої експлуатації в умовах високих температур в окисно-відновної середовищі при можливості реалізації досить великого числа теплозмін.

Розроблено технічні рішення щодо застосування проміжних випромінювачів в котлах НІІСТУ різних модифікацій, а також в котлах ТВГ, ДКВР, КВ-ГМ та інших продуктивністю до 30 Гкал / год (до 50 т / год пара).