Котельные агрегаты малой мощности основываются на трех аспектах: снижение вредных выбросов в атмосферу, повышение энергетической эффективности за счет рационального использования топлива, интенсификация теплообменных процессов в различных элементах котлов.
Интенсификацию теплообмена в элементах котла можно производить установкой интенсификаторов теплообмена в топке или в жаротрубном элементе.
Первый способ дает ощутимые результаты, как на теплотехнические, так и на экологические результаты (КПД возрастает на 1-3%, выбросы со уменьшаются в 5 раз, NOx в 2 раза). Как правило, в цилиндрическую топку устанавливают вторичные излучатели, способствует лучшему теплообмена в топке, а отсюда - улучшение экологических показателей.
Повышение энергоэффективности конвективных поверхностей может быть достигнуто за счет интенсификации как конвективной, так и лучистой составляющей результирующего теплопереноса.
Интенсификация конвективной составляющей теплообмена происходит, в основном, в связи с аэродинамическим воздействием на газовый поток, в ходе которого искусственная турбулизация пограничного слоя влияет на уменьшение его толщины или разрушение.
Увеличение лучистой составляющей теплопереноса не ведет к турбулизации газового потока, а, следовательно, не связано с дополнительными затратами энергии. Излучение изменяет формирование пограничного теплового слоя у поверхности трубы и исключает подобие теплообмена и гидравлического сопротивл е- ния. В тесных конвективных пучках труб доля излучения газового слоя незначительна. Интенсификация лучистого теплообмена здесь возможна за счет введения специальных насадок, которые будут играть роль промежуточных излучателей. Обычно промежуточные излучатели представляют собой адиабатные поверхности.
В конвективных поверхностях малых водотрубных котлов в качестве промежуточных излучателей наиболее рационально использовать тонкие стальных пл астины или перфорированные листы, свободно размещенные в межтрубном пр о- странстве. Установка таких излучателей позволит повысить коэффициент тепл о- отдачи практически без увеличения аэродинамического сопротивления поверхностей нагрева.
Установка промежуточных излучателей в конвективных газоходах позволит повысить энергоэффективность как вновь проектируемых, так и существующих водотрубных котлов малой мощности без увеличения их аэродинамического сопротивления.
Результатом работы является разработка проекта повышения эффективности котла КВГМ-20 ОАО «НТМК-НСМЗ» г. Нижняя Салда за счет оребрения конвективных поверхностей нагрева.
В качестве сравнения котлов отечественных и зарубежных производителей выбраны котлы Riello, Турботерм, Viessman, ЗиОСАБ и КВГМ.
Специальная часть включает в себя тепловой поверочный расчет до модернизации и после модернизации котла: расчет продуктов сгорания, тепловой баланс, расчет топки и конвективной части. Получили повышение теплопередачи в конвективной части, общее КПД котла и снижение расхода топлива.
В шестой главе разработана схема контрольно -измерительных приборов и автоматики котла, системы газоснабжения и учета вырабатываемой тепловой энергии. Основой автоматизации котла служат контроллеры ОВЕН.
В седьмой главе произведены расчеты по приземистой концентрации выбросов оксидов азота, на основании которых сделан поверочный расчет минимальной высоты дымовой трубы. Существующая дымовая труба удовлетворяет условию ПДК.
В десятой главе выполнен технико-экономический расчет и мероприятия по реализации проекта. Срок окупаемости проекта составит 2,9 года.
