Парогенератор с рекуперацией тепла ( HRSG ) — это теплообменник с рекуперацией энергии , который восстанавливает тепло из потока горячего газа, такого как турбина внутреннего сгорания, или другого потока отходящих газов. Он производит пар , который можно использовать в процессе ( когенерация ) или использовать для привода паровой турбины ( комбинированный цикл ).
Котлы-утилизаторы состоят из четырех основных компонентов: экономайзера , испарителя , перегревателя и подогревателя воды [ необходимы пояснения ] . Различные компоненты собраны вместе для удовлетворения эксплуатационных требований агрегата. См. прилагаемую иллюстрацию общей компоновки модульного котла-утилизатора.
Модульные котлы-утилизаторы можно классифицировать по нескольким признакам, например, по направлению потока выхлопных газов или количеству уровней давления. В зависимости от потока выхлопных газов котлы-утилизаторы подразделяются на вертикальные и горизонтальные. В котлах-утилизаторах горизонтального типа выхлопные газы проходят горизонтально по вертикальным трубам, тогда как в котлах-утилизаторах вертикального типа выхлопные газы проходят вертикально по горизонтальным трубам. В зависимости от уровня давления котлы-утилизаторы можно разделить на системы с одним давлением и с несколькими давлениями. В котлах-утилизаторах с одним давлением имеется только один паровой барабан, и пар генерируется при одном уровне давления, тогда как в котлах-утилизаторах с несколькими давлениями используются два (двойное давление) или три (тройное давление) паровых барабана. Таким образом, котлы-утилизаторы с тройным давлением состоят из трех секций: секции НД (низкого давления), секции повторного нагрева/ПД (промежуточного давления) и секции ВД (высокого давления). Каждая секция имеет паровой барабан и секцию испарителя , где вода преобразуется в пар. Затем этот пар проходит через перегреватели, повышая температуру выше точки насыщения .
Части котла-утилизатора, работающие под давлением пара и воды, подвергаются широкому спектру механизмов деградации, например , ползучести , термической усталости , ползучести-усталости, механической усталости, коррозии с ускорением потока (FAC), коррозии и коррозионной усталости, среди других.
Упакованные котлы-утилизаторы предназначены для отправки с завода в полностью собранном виде. Их можно использовать в системах утилизации тепла или в турбинах (обычно мощностью менее 20 МВт). Компактный котел-утилизатор может иметь печь с водяным охлаждением, что позволяет повысить эффективность дополнительного сжигания и повысить общую эффективность.
Некоторые котлы-утилизаторы включают дополнительное или канальное сжигание. Эти дополнительные горелки обеспечивают дополнительную энергию для котла-утилизатора, который производит больше пара и, следовательно, увеличивает мощность паровой турбины . Как правило, канальное отопление обеспечивает выход электроэнергии при меньших капитальных затратах. Поэтому его часто используют для пиковых операций.
Котлы-утилизаторы также могут иметь переключающие клапаны для регулирования входящего потока в котел-утилизатор. Это позволяет газовой турбине продолжать работать, когда нет потребности в паре или если котел-утилизатор необходимо отключить.
Контроль выбросов также может быть расположен в котле-утилизаторе. Некоторые из них могут содержать систему селективного каталитического восстановления для уменьшения оксидов азота (вносящих большой вклад в образование смога и кислотных дождей) или катализатор для удаления окиси углерода . Включение SCR существенно влияет на компоновку котла-утилизатора. Катализатор NOx лучше всего работает при температуре от 650 до 750 °F (343–399 °C). Обычно это означает, что секцию испарителя котла-утилизатора придется разделить и разместить СКВ между двумя секциями. Некоторые низкотемпературные катализаторы NOx недавно [ когда? ] поступают на рынок, которые позволяют размещать SCR между секциями испарителя и экономайзера (350–500 °F [177–260 °C]).
Специализированным типом котла-утилизатора без барабанов котла является прямоточный парогенератор. В этой конструкции входная питательная вода проходит по непрерывному пути без сегментированных секций для экономайзеров, испарителей и перегревателей. Это обеспечивает высокую степень гибкости, поскольку секции могут расширяться или сжиматься в зависимости от тепловой нагрузки , получаемой от газовой турбины. Отсутствие барабанов позволяет быстро менять производительность пара и контролировать меньше переменных, а также идеально подходит для циклической работы и работы с базовой нагрузкой. При правильном выборе материала OTSG может работать всухую, а это означает, что горячие выхлопные газы могут проходить по трубам без попадания воды внутрь труб. Это устраняет необходимость в перепускной трубе и системе отвода выхлопных газов, которые необходимы для работы турбины внутреннего сгорания с вышедшим из эксплуатации котлом-утилизатором барабанного типа. [1]
