Основи на котлите и дизайна на топлоизвличащи парогенератори (HRSG)

Дизайнът на котелите се е променял малко от първото столетие от н.е. Котелът използва гориво – въглища, мазнина, природен газ или слънчева енергия – за да нагрее вода и да произведе пара, която се използва като енергиен носител. Топлоизвличащите парогенератори (HRSG) се наричат също и парни котли за възстановяване на отпадъчно топло, тъй като улавят топлината от изгорелите газове и я използват в странични процеси.

Котли

• В котлите с водни тръби (water‑tube) горивната камера е пълна с въздух, а тръбите, през които преминава водата, са потопени в него. Когато въздухът се нагрее, водата в тръбите кипи и се образува пара. При котлите с огнени тръби (fire‑tube) водата е в съд, а тръбите, през които минава въздухът, са вътре в него. Според P.C. McKenzie Company, котлите с огнени тръби са по‑малки и поддържат налягане до 250 psi (psig), докато котлите с водни тръби са по‑големи и могат да работят при налягане до 5 000 psi.

Топлоизвличащи парогенератори (HRSG)

• Вместо да изхвърлят горещите отработени газове в атмосферата, HRSG‑овете ги улавят и ги използват за захранване на други процеси. Например, Chicago Bridge and Iron Company монтира HRSG‑ове в електроцентрали, където отпадъчната топлина захранва турбини. Според PG Environmental and Thermal Technologies, независимо от конкретния дизайн, всички HRSG‑ове се състоят от три основни отделения: изпарител, надпарител и икономайзер.

Комбинирани топло‑електрически съоръжения (CHP)

• Комбинираните топло‑електрически съоръжения (CHP) съчетават технологии на котлите и HRSG, за да постигнат максимална ефективност и спестяване на енергия. Според Агенцията за защита на околната среда (EPA) на САЩ, CHP‑овете предоставят енергийно‑ефикасни решения за производство на електрическа и топлинна енергия от едно гориво. Тези системи се използват в индустрии, където се изисква пара и електричество – химически заводи, рафинерии, фабрики за производство на хартия. EPA отбелязва, че CHP технологията значително намалява емисиите на въглероден диоксид, главният парников газ.

Съображения за околната среда и безопасност

• Тъй като парогенераторите отделят замърсители, е необходимо прилагане на контрол на емисиите, за да се намалят рисковете за здравето. Въглеродният оксид (CO) е често срещан продукт от изгарянето, особено при дървени горива. Според техническите спецификации на котела, адекватната вентилация е от съществено значение за предотвратяване на отравяне с CO, независимо от вида на горивото, а димните канали трябва да бъдат добре уплътнени. Например, според Университета Рутгерс, използването на гориво с ниско съдържание на азот (например нискоазотно мазнино) намалява емисиите.

С правилен избор на котел, HRSG и интегрирана CHP система, предприятията могат да оптимизират енергийната си консумация, да намалят оперативните разходи и да допринесат за опазване на околната среда.