Охлаждение и утилизация тепла дымовых газов мусоросжигательных установок (МСУ)

Температура уходящих газов после топочной камеры 800... 1000 ^оС. Для использования тягодутьевых и пылеулавливающих устройств (кроме мокрых систем), установленных в МСУ, требуется снизить температуру до 250...300°С. Это условие может быть выполнено охлаждением газов (без утилизации тепла) за счет смешения с воздухом или впрыскивания воды в поток газов. Кроме того, газы можно охлаждать путем теплообмена в парогенераторе, сушильном аппарате, опреснителе морской воды и т. д.

МСУ с водяным и воздушным охлаждением. На небольших установках и некоторых установках средней мощности для охлаждения дымовых газов пользуются разбавлением их атмосферным воздухом, впрыскиванием воды в поток дымовых газов или комбинацией этих двух способов.

Количество воздуха, необходимого для охлаждения газа до заданной температуры, может быть определено по формуле

Котлы-утилизаторы для использования тепла уходящих газов. Использование котла-утилизатора в мусоросжигательном котлоагрегате позволяет достигнуть трех целей: понизить температуру дымовых газов с 800... 1000 до 250...350°С; защитить (предохранить) внутреннюю футеровку топочных камер от воздействия высоких температур; утилизировать тепло дымовых газов для выработки тепла.

Удельная паропроизводительность котлов-утилизаторов мусоросжигательных котлоагрегатов (МСК) 15...20 кг/(м²·ч) (удельный паросъем с 1 м² поверхности нагрева), что значительно ниже энергетических установок, для которых эта величина составляет 40... 60 кг/(м²·ч).

Котлы-утилизаторы МСК могут компоноваться как одно целое с топкой или быть вынесены в виде отдельного блока. Как правило, на котлах вырабатывается насыщенный или перегретый до 220... 250 °С пар при давлении 1,3 МПа. Однако когда пар используют для выработки электроэнергии, он имеет более высокие параметры.

Чтобы избежать сильного загрязнения конвективных поверхностей нагрева, не рекомендуется располагать трубы в шахматном порядке, что чрезвычайно затрудняет их очистку. По этой же причине нежелательно располагать трубы горизонтально. Дымоходы котла должны иметь такую конфигурацию, чтобы летучая зола не могла оседать в местах изменения направления потока газа.

Для очистки поверхностей нагрева котла используют сжатый воздух, дробевую сажеочистку, острый пар. Компрессор и ресивер со сжатым воздухом располагают в котельной. В качестве основных формул необходимых для расчета котлов-утилизаторов, могут быть использованы выражения, приведенные в табл. 6.11.

Некоторые специалисты считают, что при проектировании новых МСК следует выполнять такие условия: топка для сжигания отходов должна быть полностью изолирована от топки для сжигания традиционных видов топлива; оба топочных устройства могут работать на один парогенератор.

В последнее время появились установки, в которых в одной топке котла сжигают энергетическое топливо и обогащенные отходы, доведенные на специальной технологической установке до гранул определенного размера. Доля тепла, получаемая от отходов в общей тепловой нагрузке агрегата, не превышает 20 %. Однако установки по предварительной подготовке отходов к сжиганию сложны и поэтому до сих пор широко не применяются.

Крупные городские МСК непрерывно сжигают отходы, т.е. вырабатывают сравнительно постоянное количество энергии, в то время как потребность в ней имеет суточные и годовые максимумы и минимумы. Для ликвидации этого несоответствия на большинстве современных крупных МСЗ, работающих изолированно (не в централизованные тепловые сети), устанавливают специальные воздушные конденсаторы для снятия избытков тепловой энергии.

МСЗ с воздушными конденсаторами не нуждаются в крупном источнике водоснабжения, в холодную погоду из дымовой трубы не выбрасывается пар, как при охлаждении дымовых газов опрыскиванием воды. При отсутствии потребителя вырабатываемого пара он конденсируется в воздушном конденсаторе. Конденсат с температурой 10 °С направляется в конденсационный бак, откуда питательным насосом подается в парогенератор. Вода из отделения химической очистки проходит через деаэратор и также направляется в парогенератор.