Водородный котел с угловой трубой представляет собой передовой газовый котел, импортированный из-за рубежа. Часть печи представляет собой полностью мембранную стеновую конструкцию. В зоне конвекционного нагрева используется структура поверхности нагрева в виде флага. Он отличается малым коэффициентом утечки воздуха, компактной конструкцией, безопасной и надежной циркуляцией воды.
1. Анализ водородного топлива
Водород имеет много отличий от природного газа, промышленного газа и биогаза, а именно:
1.1 Легкий удельный вес: водород — самый легкий из известных в мире газов. Его плотность очень мала, всего 1/14 часть воздуха. Остаточный несгоревший водород легко скапливается в свободном пространстве мертвого угла дымовых газов.
1.2 Быстрое горение и взрывоопасность: температура воспламенения составляет 400°C, а скорость горения примерно в 8 раз выше, чем у природного газа. При концентрации водорода в воздухе в пределах 4-74,2% он сразу же взорвется при попадании открытого огня. Поэтому проблема дефлаграции водорода является первоочередной задачей при проектировании водородного котла.
1.3 Высокая температура горения: температура пламени может достигать 2000 ℃ во время горения. Поддержание безопасной циркуляции воды в трубе нагрева также является залогом безопасной эксплуатации водородного котла.
1.4 Большое содержание воды в дымовых газах: водород после сгорания превращается в воду, а вода превращается в пар после поглощения тепла от сгорания, что увеличивает количество дымовых газов. Увеличение количества пара в дымовых газах улучшает их температуру точки росы. Температура дымовых газов водородного котла обычно выше 150°C, чтобы избежать окислительной коррозии из-за конденсата при низкой нагрузке.
2. Текущее состояние водородного котла
Водородный котел можно разделить на газовый котел LHS и газовый паровой котел SZS. Газовый котел LHS имеет максимальную паропроизводительность 2 т/ч, а газовый паровой котел SZS имеет максимальную паропроизводительность 6 т/ч и выше.
Газовый котел LHS имеет вертикальную компоновку. Поверхность нагрева корпуса представляет собой комбинацию водяной и огневой труб. Излучающая поверхность нагрева состоит из водяной стены. Внутренняя труба водяной стенки и внешний сливной стакан образуют контур естественной циркуляции. Нижняя и верхняя часть водяной стенки и сливного стакана соединены с коллектором и нижней трубной решеткой барабана. Конвективной поверхностью нагрева является дымоход в кожухе барабана. Над корпусом углового трубчатого котла расположен экономайзер, а внизу – горелка. Дымовые газы идут снизу вверх.
Газовый паровой котел СЗС имеет полностенную мембранную топку, топочное сечение типа «Д», также называемое котлом типа «Д». Передняя стенка топки с горелкой. Пройдя топку, дымовые газы попадают на конвекционную поверхность нагрева. Конвекционная поверхность нагрева состоит из пучка труб, соединяющего верхний и нижний барабаны. Наконец, дымовой газ выводится из хвостовой части конвекционной поверхности нагрева.
3. Конструкция углового трубчатого котла
3.1 Расчетный параметр
| Элемент | Единица | Ценить |
| Номинальное испарение | т/ч | 4.0 |
| Температура питательной воды | ℃ | 20,0 |
| Эффективность дизайна | % | 91,9 |
| Давление пара | МПа | 1,0 |
| Температура насыщенного пара | ℃ | 184 |
| Потребление топлива | Нм 3 /ч | 1105 |
| Температура дымовых газов на входе в топку | ℃ | 2011 |
| Температура дымовых газов на выходе из печи | ℃ | 1112 |
| Температура дымовых газов на входе в пучок конвекционных труб | ℃ | 1112 |
| Температура дымовых газов на выходе из пучка конвекционных труб | ℃ | 793 |
| Температура дымовых газов на входе в спирально-ребристый пучок труб | ℃ | 793 |
| Температура дымовых газов на выходе из пучка спирально-ребристых труб | ℃ | 341 |
| Температура дымовых газов на входе в экономайзер | ℃ | 341 |
| Температура дымовых газов на выходе из экономайзера | ℃ | 160 |
3.2 Выбор типа
Конструкция полностью сохраняет преимущество углового трубчатого котла в циркуляции воды. С учетом малой плотности выполнена оптимизированная модификация на базе угольного котла ДЗЛ.
3.3 Конструкция водородно-парового котла ДЗС
Основная задача состоит в том, чтобы организовать топку и конструкцию поверхности нагрева, обеспечить стабильное горение, безопасную и эффективную поверхность нагрева. Как повысить безопасность находится в центре внимания этого проекта.
3.3.1 Схема потока дымовых газов
Он принимает прямоточный процесс дымовых газов, а горелка находится на передней стенке печи. После сгорания водород проходит через конвекционный пучок легких труб, пучок труб со спиральным оребрением и пучок труб экономайзера. Верхняя часть дымохода горизонтальна и пряма, удобна для выдувания сажи и не создает мертвого угла.
3.3.2 Конструкция печи
Поперечное сечение топки имеет форму «「」». Верхний и нижний коллекторы разделены мембранной стенкой. Насыщенная вода поступает из левого нижнего коллектора и поступает в правый верхний коллектор.
В верхней части печи находится взрывозащитная дверца пружинного типа, которая может быстро снизить давление при дефлаграции печи.
3.3.3 Конструкция поверхности конвекционного нагрева
Пучок труб с поверхностью нагрева в виде флажка является особенностью углового трубчатого котла. Один конец приварен к стенной трубе мембраны, а другой конец к несущей трубе. Когда дымовой газ течет сверху вниз, он может поддерживать стабильность трубы с поверхностью нагрева.
3.3.4 Конструкция экономайзера
Для дальнейшего снижения температуры дымовых газов в конце парового котла установлен спирально-оребренный экономайзер. Напорный бак находится в нижней части экономайзера и предназначен для слива конденсата при низкой нагрузке.
3.3.5 Конструкция других частей
В этом угловом трубчатом котле используется водородная горелка из Южной Кореи. Горелка выполняет функции перенаправления потока, принудительного смешивания, регулирования нагрузки и управления рычажным механизмом. Скорость сгорания водорода может достигать 100%. Горелка также имеет системы высокого давления, низкого давления, отсечки, обнаружения утечек, вентиляции, стабилизации давления, антипламенной и других систем.
