Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Ивановский государственный энергетический
университет имени В.И. Ленина»
Кафедра тепловых электрических станций
Контрольная работа
По курсу «Режимы работы и эксплуатации
Котельных установок тэс»
Вариант №6
Выполнил:
Студент группы 5-75
Загулин А.С.
Иваново 2017.
1. Характеристика и функции энергообъектов .Характеристика энергообъектов:
Необходимость производства тепловой и электрической энергии для нужд промышленных предприятий и быта человека общеизвестна. Собственно электроэнергия может быть выработана генераторами, солнечными батареями, магнитогидродинамическими генераторами (МГД - генераторами). Однако для промышленной выработки электрической энергии используют синхронные генераторы трехфазного переменного тока, первичными двигателями для которых могут быть паровые, газовые или гидравлические турбины.
Промышленная выработка тепловой и электрической энергии и доставка ее до непосредственного потребителя осуществляются энергообъектами.
К энергообъектам относятся : электрические станции, котельные, тепловые и электрические сети.
Комплекс энергообъектов, связанных общностью режима работы и имеющих централизованное оперативно диспетчерское управление, составляет энергетическую систему, которая, в свою очередь, является основным технологическим звеном энергопроизводства.
Ниже представлена краткая характеристика энергообъектов.
Электрические станции В общем случае электростанциями называют предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют на тепловые электростанции (ТЭС); гидроэлектростанции (ГЭС); атомные электростанции (АЭС); гелиоэлектростанции, или солнечные, электростанции (СЭС); геотермальные электростанции (ГТЭС); приливные электростанции (ПЭС).
Большую часть электроэнергии (как в России, так и в мире) вырабатывают тепловые (ТЭС), атомные (АЭС) и гидравлические электростанции (ГЭС). Состав и расположение электростанций по регионам страны зависят от наличия и размещения по территории страны гидроэнергетических и теплоэнергетических ресурсов, их технико-экономических характеристик, затрат на транспорт топлива, а также от технико-экономических показателей работы электростанций.
Тепловые электрические станции (ТЭС) подразделяются на конденсационные (КЭС); теплофикационные (теплоэлектроцентрали - ТЭЦ); газотурбинные (ГТЭС); парогазовые электрические станции (ПГЭС).
Конденсационные электрические станции (КЭС) строят по возможности ближе к местам добычи топлива или к местам, удобным для его транспортировки, на крупных реках или водоемах. Основными особенностями КЭС являются:
Использование мощных экономичных конденсационных турбин;
Блочный принцип построения современных КЭС;
Выработка для потребителя одного вида энергии - электрической (тепловая энергия вырабатывается только для собственных нужд станции);
Обеспечение базовой и полупиковой части графика потребления электроэнергии;
Оказание существенного влияния на экологическое состояние окружающей среды.
Теплофикационные электрические станции (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. На них устанавливаются теплофикационные турбины типа «Т»; «ПТ»; «Р»; «ПР» и т.п.
Газотурбинные электростанции (ГТЭС ) в качестве самостоятельных энергетических установок имеют ограниченное распространение. Основу ГТЭС составляет газотурбинная установка (ГТУ), в состав которой входят компрессоры, камеры сгорания и газовые турбины. ГТУ потребляет, как правило, высококачественное топливо (жидкое или газообразное), подаваемое в камеру сгорания. Туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. К основным недостаткам ГТУ следует отнести:
Повышенные шумовые характеристики, требующие дополнительной звукоизоляции машинного отделения и воздухозаборных устройств;
Потребление значительной доли (до 50-60 %) внутренней мощности газовой турбины воздушным компрессором;
Малый диапазон изменения электрической нагрузки вследствие специфического соотношения мощности компрессора и газовой турбины;
Низкий общий КПД (25-30 %).
К основным достоинствам ГТЭС следует отнести быстрый запуск энергетической установки (1-2 мин), высокую маневренность и пригодность для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах.
Парогазовые электрические станции (ПГЭС) для современной энергетики являются наиболее эффективным средством значительного повышения тепловой и общей экономичности электростанций, использующих органическое топливо . Основу ПГЭС составляет парогазовая силовая установка (ПГУ), в состав которой входят паровая и газовая турбины, объединенные общим технологическим циклом. Соединение этих установок в единое целое позволяет:
Снизить потерю теплоты с уходящими газами ГТУ или парового котла;
Использовать газы за газовыми турбинами в качестве подогретого окислителя при сжигании топлива;
Получить дополнительную мощность за счет частичного вытеснения регенерации паротурбинных установок и, в конечном итоге, повысить КПД парогазовой электростанции до 46-55 %.
Гидравлические электрические станции (ГЭС) предназначены для выработки электроэнергии за счет использования энергии водных потоков (рек, водопадов и т.п.). Первичными двигателями на ГЭС являются гидротурбины, которые приводят во вращение синхронные генераторы. Отличительная особенность ГЭС – небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды, которое в несколько раз меньше, чем на ТЭС. Это объясняется отсутствием на ГЭС крупных механизмов в системе собственных нужд. Кроме этого, технология производства электроэнергии на ГЭС довольно проста, легко поддается автоматизации, а пуск гидроагрегата занимает не более 50 секунд, поэтому резерв мощности энергосистем целесообразно обеспечивать именно этими агрегатами. Однако строительство ГЭС сопряжено с большими капиталовложениями, большими сроками строительства, спецификой размещения гидроресурсов страны, со сложностью решения экологических задач.
Атомные электростанции (АЭС) – это по существу тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Они могут быть сооружены практически в любом географическом районе, но при наличии источника водоснабжения. Количество потребляемого топлива (уранового концентрата) незначительно, что облегчает требования к его транспортировке. Одним из основных элементов АЭС является реактор. В настоящее время на АЭС используются реакторы двух типов – ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) и РБМК (реактор большой мощности канальный).
Солнечные, геотермальные, приливные, ветряные электростанции относятся к нетрадиционным типам электростанций, информация о которых, может быть получена из дополнительных литературных источников.
Котельные установки
Котельные установки включают комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара. Главной частью этого комплекса является паровой или водогрейный котел. В зависимости от назначения котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.
Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс ТЭС в виде котельного цеха или котельного отделения в составе котлотурбинного цеха ТЭС.
Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленных зданий и технологические процессы производства.
Отопительные котельные обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. В отопительных котельных могут использоваться водогрейные и промышленные паровые котлы различных типов и конструкций. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, т.е. теплопроизводительность, и температура воды, а для парового котла – паропроизводительность, давление и температура свежего пара.
Тепловые сети
Представляют собой теплопроводы, предназначенные для транспортирования тепловой энергии в виде пара или горячей воды от источника теплоты (ТЭС или котельной) к тепловым потребителям.
В состав теплопроводов входят: соединенные между собой стальные трубы; тепловая изоляция; компенсаторы тепловых удлинений; запорная и регулирующая арматура; строительные конструкции; опоры; камеры; дренажные и воздухоспускные устройства.
Тепловая сеть является одним из наиболее дорогостоящих элементов системы централизованного теплоснабжения.
Электрические сети
Электрическими сетями называют устройство, соединяющее источники питания с потребителями электроэнергии. Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей, кроме этого, электрические сети обеспечивают передачу энергии на большие расстояния и позволяют объединить электрические станции в мощные энергетические системы. Целесообразность создания мощных энергетических объединений обусловлена их большими технико-экономическими преимуществами. Электрические сети классифицируют по различным признакам:
Для передачи постоянного или трехфазного переменного тока;
Электрические сети низких, средних, высоких и сверх высоких напряжений;
Внутренние и наружные электрические сети;
Основные, сельские, городские, промышленные; распределительные, питающие и т.п.
Более подробные сведения об электрических сетях рассматриваются в специальной технической литературе.
Функции энергообъектов
С точки зрения технологии производства электрической и тепловой энергии основными функциями энергообъектов являются производство, преобразование, распределение тепловой и электрической энергии и отпуск ее потребителям.
На рис. изображена принципиальная схема комплекса энергообъектов, обеспечивающих промышленную выработку тепловой и электрической энергии, а также доставку ее потребителю.
Основу комплекса составляет ТЭЦ, на которой осуществляется производство, преобразование и распределение электрической, а также производство и отпуск тепловой энергии.
Производство электрической энергии осуществляется непосредственно в генераторе (3). Для вращения ротора генератора используется паровая турбина (2), на которую подается острый (перегретый) пар, полученный в паровом котле (1). Выработанная в генераторе электроэнергия преобразуется в трансформаторе (4) на более высокое напряжение, для уменьшения потерь при передаче электроэнергии потребителю. Часть выработанной в генераторе электроэнергии используется на собственные нужды ТЭЦ. Другая, большая её часть, передается на распределительное устройство (5). С распределительного устройства ТЭЦ электроэнергия поступает в электрические сети энергетических систем, из которых осуществляется отпуск электроэнергии потребителям.
ТЭЦ осуществляет также производство тепловой энергии и отпуск её потребителю, в виде пара и горячей воды. Тепловая энергия (Qп) в виде пара отпускается с регулируемых производственных отборов турбины (в некоторых случаях непосредственно с паровых котлов через соответствующие РОУ) и в результате его использования у потребителя – конденсируется. Конденсат полностью или частично возвращается от потребителя пара на ТЭЦ и далее используется в пароводяном тракте, обеспечивая снижение пароводяных потерь электростанции.
Нагрев сетевой воды осуществляется в сетевых подогревателях (6) электростанции, после которых нагретая сетевая вода подаётся в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения потребителей или в так называемые тепловые сети. Циркуляция горячей («прямой») и холодной («обратной») теплосетевой воды осуществляется за счет работы так называемых сетевых насосов (СН).
Принципиальная схема комплекса энергообъектов
1 – паровой котел; 2 – паровая турбина; 3 – синхронный генератор; 4 – трансформатор; 5 – распределительное устройство; 6 – сетевой подогреватель. КН, СН, ЦН, ПН – соответственно конденсатный, сетевой, циркуляционный и перекачивающий насосы; НПТС – насос подпитки теплосети; ДС – дымосос; С.Н. – собственные нужды ТЭЦ; Тр.С.Н. – трансформатор собственных нужд ТЭЦ.
– – – границы зон обслуживания оборудования энергообъектов.
7. Приведите принципиальную технологическую схему котельной установки. Перечислите технологические системы в пределах обвязки котла и дайте им (системам) краткую характеристику.
Котельная установка ТЭС предназначена для выработки перегретого пара, заданных параметров и соответствующего химического качества, который используется для привода ротора турбоагрегата в целях выработки тепловой и электрической энергии.
На неблочных ТЭС используются в основном котельные установки, включающие барабанные котлы с естественной циркуляцией, без промежуточного перегрева пара, эксплуатируемые при средних, высоких и сверхвысоких давлениях (соответственно 3,5; 10,0 и 14,0 МПа), и реже используются котельные установки с прямоточными котлами.
Принципиальная технологическая схема котельной установки неблочной ТЭС представлена на рис
Рис. . Принципиальная технологическая схема котельной установки неблочной ТЭС
Б – барабан котла; ВЦ– выносной циклон; РНП– расширитель непрерывной продувки; ОП – охладитель пара; МНС – мазутонасосная станция; РТМ – регулятор температуры мазута; РДМ, РДГ – регулятор давления мазута, газа; РПТТ – регулятор подачи количества твердого топлива; ГРП – газорегуляторный пункт; ГВ – горячий воздух; СПВ – слабо подогретый воздух; РПП – расширитель периодической продувки; Т – топка котла; ПК – поворотная камера котла; КШ – конвективная шахта; ПСК – паросборная камера; ИПК, ОПК – соответственно импульсный и основной предохранительные клапана; ДВ – дутьевой вентилятор; ДС – дымосос; ДРГ – дымосос рециркуляции дымовых газов; ЗУ – золоулавливающее устройство; КГПВ – коллектор горячей питательной воды; КХПВ – коллектор холодной питательной воды; К.О.П. – коллектор острого пара; К.С.Н. – паровой коллектор собственных нужд; КУ – конденсационная установка; КК – калориферы котла; ОП – охладители пара впрыскивающего типа; ПЭН – питательный насос; РР – растопочный расширитель; РБ – растопочный барботер; РРОУ растопочное редукционно-охладительное устройство; СУП – сниженный узел питания котла;– сливной канал гидрозолошлакоудаления.
Технологические системы в пределах обвязки котла (рис.) , а именно :
- систему заполнения и питания барабана котла , включающую питательные трубопроводы, идущие от общестанционных коллекторов холодной и горячей питательной воды до барабана котла. Система обеспечивает поддержание требуемого уровня воды в барабане эксплуатируемого котла, а также защиту экономайзера от пережога в режимах пуска и останова котлоагрегата, что является одним из основных условий нормальной эксплуатации котельной установки;
- систему мазутопроводов в пределах обвязки котла обеспечивающую подачу топочного мазута, подготовленного на мазутонасосной, непосредственно к форсункам горелочных устройств. В общем случае система должна обеспечивать:
1) поддержание требуемых параметров мазута перед форсунками, обеспечивающими качественный его распыл при всех режимах эксплуатации котла;
2) возможность плавного регулирования расхода мазута, подаваемого к форсункам;
3) возможность изменения нагрузки котла в регулировочном диапазоне нагрузок без отключения форсунок;
4) исключение застывания мазута в мазутопроводах котла при выведенных из работы форсунках;
5) возможность вывода мазутопроводов в ремонт и полное удаление при этом остатков мазута из отключаемых участков мазутопровода;
6) возможность пропарки (продувки) отключенных (включаемых) мазутных форсунок;
7) возможность быстрой установки (снятия) форсунки в горелочное устройство;
8) быстрое и надежное отключение подачи мазута в топку в режимах аварийного останова котла.
Структура схемы мазутопроводов котла зависит в основном от типа применяемых мазутных форсунок;
- систему газопроводов в пределах обвязки котла обеспечивающую :
1) избирательную подачу газа к горелкам котла;
2) регулирование производительности горелок изменением давления газа перед ними;
3) надежное отключение схемы при обнаружении неисправностей в ней или при срабатывании защит, действующих на отключение котла;
4) возможность продувки газопроводов котла воздухом при выводе их в ремонт;
5) возможность продувки газопроводов котла газом при заполнении схемы;
6) возможность безопасного проведения ремонтных работ на газопроводах и газовоздушном тракте котла;
7) возможность безопасного розжига горелок;
- индивидуальную систему пылеприготовления. В современных энергетических паровых котлах твердое топливо сжигают в пылевидном состоянии. Подготовка топлива к сжиганию осуществляется в системе пылеприготовления, в которой производится его сушка, размол и дозирование специальными питателями. Для сушки топлива используют сушильные агенты. В качестве сушильных агентов используются воздух (горячий, слабоподогретый, холодный) и топочные газы (горячие, холодные) или то и другое вместе. После отдачи теплоты топливу сушильный агент называют отработанным сушильным агентом. Выбор системы пылеприготовления определяется видом топлива и его физико-химическими свойствами. Различают центральные и индивидуальные системы пылеприготовления. В настоящее время наибольшее распространение получили индивидуальные системы пылеприготовления, выполненные по схеме с пылевым бункером, или по схеме прямого вдувания, когда готовая пыль отработанным сушильным агентом транспортируется к горелкам топочного устройства;
- систему газовоздушного тракта котла предназначенную для организации транспорта воздуха, необходимого для сжигания топлива, продуктов сгорания, образующихся в результате горения топлива, а также улавливания золы и шлака и рассеивания на значительное расстояние остающихся после улавливания вредных выбросов (золы, оксидов азота и серы, нагретых газов и др.). Газовоздушный тракт начинается от воздухозаборных окон ВЗО и заканчивается выходной насадкой дымовой трубы. При детальном рассмотрении в нём можно выделить воздушный и газовый тракты;
- систему паропроводов острого пара в пределах котельного цеха (отделения), включающую элементы защиты трубопроводов обвязки котла от недопустимого повышения давления, элементы защиты пароперегревателя от пережога, соединительный паропровод и растопочный узел;
- систему регулирования температуры пара предназначенную для поддержания температуры перегретого (первичного и вторичного) пара в заданном диапазоне. Необходимость регулирования температуры перегретого пара вызвана тем, что она при эксплуатации барабанных котлов находится в сложной зависимости от режимных факторов и конструктивных характеристик котла. В соответствии с требованиями ГОСТ 3619-82 для котлов среднего давления (Р пе = 4 МПа) колебания перегретого пара от номинального значения не должны превышать +10С, –15С, а для котлов, работающих при давлении более 9 МПа, + 5С, –10С. Различают три способа регулирования температуры перегретого пара: паровой, при котором воздействуют на паровую среду преимущественно путем охлаждения пара в пароохладителях; газовый способ, при котором изменяют тепловосприятие пароперегревателя со стороны газов; комбинированный, при котором используются несколько способов регулирования;
- системы очистки поверхностей нагрева котла от наружных отложений включают: паровую и воздушную обдувки, водяную обмывку, обмывку перегретой водой, дробевую очистку и виброочистку. В настоящее время начинают применяться новые виды очистки поверхностей нагрева: импульсная и термическая;
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Статистическая характеристика котла при изменении температуры питательной воды
барабанный котел турбина аккумуляторный
В Процессе эксплуатации котла его производительность может изменяться в пределах, определяемых режимом работы потребителей. Могут меняться также температура питательной воды и воздушный режим топки. Каждому режиму работы котла соответствуют определенные значения параметров теплоносителей по водопаровому и газовому трактам, тепловых потерь и КПД. Одной из задач персонала является поддержание оптимального режима котла при данных условиях его работы, который соответствует максимально возможному значению КПД котла нетто. В связи с этим возникает необходимость определения влияния статических характеристик котла - нагрузки, температуры питательной воды, воздушного режима топки и характеристики топлива - на показатели его работы при изменении значений перечисленных параметров. В кратковременные периоды перехода работы котла от одного режима к другому изменение количества теплоты, а также запаздывание в системе его регулирования вызывают нарушение материального и энергетического балансов котла и изменение параметров, характеризующих его работу. Нарушение стационарного режима работы котла в переходные периоды может вызываться внутренними (для котла) возмущениями, а именно уменьшением относительного тепловыделения в топке и изменением ее. воздушного режима и режима подачи воды, и внешними возмущениями - изменением потребления пара и температуры питательной воды. Зависимости параметров от времени, характеризующие работу котла в переходный период, называют его динамическими характеристиками.
Зависимость параметров от температуры питательной воды. Существенно влияет на работу котла температура питательной воды, которая может изменяться в процессе эксплуатации в зависимости от режима работы турбин. Уменьшение температуры питательной воды при заданной нагрузке и неизменных прочих условиях определяет необходимость увеличения тепловыделения в топке, т.е. расхода топлива, и вследствие этого перераспределения передачи теплоты поверхностям нагрева котла. Температура перегрева пара в конвективном пароперегревателе возрастает за счет повышения температуры продуктов сгорания и их скорости, увеличивается температура подогрева воды и воздуха. Повышаются температура уходящих газов и их объем. Соответственно возрастает потеря с уходящими газами.
2 . Пуск барабанного котла
При пуске в результате неравномерного прогрева металла в поверхностях дополнительно возникают термические напряжения: у t = е t ·Е t ·?t
е t - коэффициент линейного расширения.
Е t - модуль упругости стали.
у t растёт с ростом и. Поэтому растопку ведут медленно и осторожно, чтобы скорость и термическое напряжение не превышало допустимых. , .Пусковая схема.
РКНП - регулировочный клапан непрерывной продувки.
В-воздушник.
рец. - линия рециркуляции.
Дренажи.
ПП - продувка пароперегревателя.
ГПЗ - главная паровая задвижка.
СП - соединительный паропровод.
РР - растопочный расширитель.
РРОУ - растопочная редукционно-охладительная установка.
К.С.Н. - коллектор собственных нужд.
К.О.П. - коллектор острого пара.
РПК - регулировочный питательный клапан.
РУ - растопочный узел.
ПМ - питательная магистраль.
Последовательность пуска
1. Внешний осмотр (поверхности нагрева, обмуровка, горелки, предохранительные клапаны, водоуказательные устройства, регулирующие органы, вентилятор и дымосос).
2. Закрывают дренажи. Открывают воздушник и продувку пароперегревателя.
3. Через нижние точки котел заполняют деаэрированной водой с температурой, соответствующей условию: (vу t).
4. Время заполнения 1-1,5 ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы. При заполнении следят, чтобы < 40єC.
5. Включают дымосос и вентилятор и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.
6. Устанавливают разряжение на выходе из топки кг/м 2 , устанавливают расход.
7. Выделившаяся при сжигании топлива теплота расходуется на нагрев поверхностей нагрева, обмуровки, воды, на парообразование. С увеличением продолжительности растопки ^Q парообр. и vQ нагр.
8. При появлении пара из воздушников, их закрывают. Расхолаживание пароперегревателя производят растопочным паром, выпуская его через ПП. Сопротивление продувочной линии ~ > ^P б.
9. При Р = 0,3 МПа продувают нижние точки экранов и воздухоуказательные. При Р = 0,5 МПа, закрывают ПП, открывают ГПЗ-1 и прогревают СП, выпуская пар через растопочный расширитель.
10. Периодически подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.
11. Увеличивают расход топлива. єС/мин.
12. При Р = 1,1 МПа включают непрерывную продувку и используют линию рециркуляции (для защиты ЭКО от пережога).
13. При Р = 1,4 МПа закрывают растопочный расширитель и открывают растопочные редукционно-охладительные установки. Увеличивают расход топлива.
14. При Р = Р ном - 0,1 МПа и t п = t ном - 5єС проверяют качество пара, увеличивают нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и включают котел в коллектор острого пара.
15. Включают подачу основного топлива и увеличивают нагрузку до номинальной.
16. Переходят на питание котла через регулирующий питательный клапан и полностью загружают пароохладитель.
17. Включают автоматику.
3. Особенности пуска теплофикационных турбин
Пуск турбины с отбором пара производится в основном таким же образом, как и пуск чисто конденсационной турбины. Регулирующие клапаны части низкого давления (регулирование отбора) должны быть полностью открыты, регулятор давления выключен и задвижка на линии отбора закрыта. Очевидно, что при этих условиях любая турбина с отбором пара работает как чисто конденсационная и может быть пущена в ход описанным выше порядком. Однако следует обратить особое внимание на те дренажные линии, которых нет у конденсационной турбины, в частности, на дренаж линии отбора и предохранительного клапана. В течение всего времени, пока в камере отбора давление ниже атмосферного, эти дренажные линии должны быть открыты на конденсатор. После того как турбина с отбором пара развернута до полного числа оборотов, генератор синхронизирован, включен на сеть и принята некоторая нагрузка, можно включить в работу регулятор давления и медленно открывать запорную задвижку на линии отбора. С этого момента регулятор давления вступает в действие и должен поддерживать желаемое давление отбора. У турбин со связанным регулированием скорости и отбора переход от чисто конденсационного режима к работе с отбором пара обычно сопровождается только небольшим колебанием нагрузки. Однако при включении регулятора давления нужно тщательно следить за тем, чтобы перепускные клапаны не закрылись сразу полностью, так как это создаст в камере отбора резкое повышение (толчок) давления, которое может вызвать аварию турбины. У турбин с несвязанным регулированием каждый из регуляторов получает импульс под влиянием действия другого регулятора. Поэтому колебания нагрузки в момент перехода на работу с отбором пара могут быть более значительными. Пуск турбины с противодавлением обычно производится на выхлоп в атмосферу, для чего выхлопной клапан предварительно открывают от руки при закрытом клапане. В остальном руководствуются изложенными выше правилами пуска конденсационных турбин. Переключение с работы на выхлоп на работу с противодавлением (на производственную магистраль) обычно производится по достижении турбиной нормального числа оборотов. Для переключения сначала постепенно прикрывают выхлопной клапан, чтобы создать за турбиной противодавление, несколько превышающее противодавление в производственной магистрали, на которую будет работать турбина, а затем медленно открывают клапан этой магистрали. Клапан должен быть полностью закрыт к тому моменту, когда клапан производственной магистрали будет открыт полностью. Регулятор давления включают после того, как турбина примет небольшую тепловую нагрузку, а генератор будет присоединен к сети; включение обычно удобнее производить в момент, когда противодавление несколько ниже нормального. С момента, когда в выхлопном патрубке установится желаемое противодавление, скоростной регулятор выключается, и турбина начинает работать по тепловому графику под управлением регулятора давления.
4. А ккумулирующая способность котла
В работающем котлоагрегате тепло аккумулируется в поверхностях нагрева, в воде и паре, находящемся в объеме поверхности нагрева котла. При одинаковых производительности и параметрах пара больше тепла аккумулируется в барабанных котлоагрегатах, что объясняется прежде всего большим водяным объемом. Для барабанных котлоагрегатов 60-65% тепла аккумулируется в воде, 25-30% - в металле, 10-15% - в паре. Для прямоточных котлоагрегатов до 65% тепла аккумулируется в металле, остальные 35% - в паре и воде.
При снижении давления пара часть аккумулированного тепла высвобождается в связи с уменьшением температуры насыщения среды. При этом практически мгновенно получается дополнительное количество пара. Количество дополнительно получаемого пара при снижении давления на 1 МПа называется аккумулирующей способностью котлоагрегата :
где Q ак - высвобождаемое в котлоагрегате тепло; q - расход тепла на получение 1 кг пара.
Для барабанных котлоагрегатов с давлением пара свыше 3 МПа аккумулирующая способность может быть найдена из выражения
где r - скрытая теплота парообразования; G м - масса металла испарительных поверхностей нагрева; С м, С в - теплоемкость металла и воды; Dt н - изменение температуры насыщения при изменении давления на 1 МПа; V в, V п - водяной и паровой объемы котлоагрегата; - изменение плотности пара при снижении давления на 1 МПа; - плотность воды. Водяной объем котлоагрегата включает водяной объем барабана и циркуляционных контуров, в паровой объем входят объем барабана, объем пароперегревателя, а также объем пара в испарительных трубках.
Практическое значение имеет и допустимая величина скорости снижения давления, определяющая степень повышения паропроизводительности котлоагрегата.
Прямоточный котел допускает очень высокие скорости снижения давления. При скорости 4,5 МПа/мин может быть достигнуто увеличение паропроизводительности на 30-35%, но в течение 15-25 с. Барабанный котел допускает меньшую скорость снижения давления, что связано с набуханием уровня в барабане и опасностью парообразования в опускных трубах. При скорости снижения давления 0,5 МПа/мин барабанные котлы могут работать с увеличением паропроизводительности на 10-12% в течение 2-3 мин.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификации паровых котлов. Основные компоновки котлов и типы топок. Размещение котла с системами в главном корпусе. Размещение поверхностей нагрева в котле барабанного типа. Тепловой, аэродинамический расчет котла. Избытки воздуха по тракту котла.
презентация , добавлен 08.02.2014
Паропроизводительность котла барабанного типа с естественной циркуляцией. Температура и давление перегретого пара. Башенная и полубашенная компоновки котла. Сжигание топлива во взвешенном состоянии. Выбор температуры воздуха и тепловой схемы котла.
курсовая работа , добавлен 16.04.2012
Назначение и основные типы котлов. Устройство и принцип действия простейшего парового вспомогательного водотрубного котла. Подготовка и пуск котла, его обслуживание во время работы. Вывод парового котла из работы. Основные неисправности паровых котлов.
реферат , добавлен 03.07.2015
Подготовка парового котла к растопке, осмотр основного и вспомогательного оборудования. Пусковые операции и включение форсунок. Обслуживание работающего котла, контроль за давлением и температурой острого и промежуточного пара, питательной воды.
реферат , добавлен 16.10.2011
Получение энергии в виде ее электрической и тепловой форм. Обзор существующих электродных котлов. Исследование тепломеханической энергии в проточной части котла. Расчет коэффициента эффективности электродного котла. Компьютерное моделирование процесса.
дипломная работа , добавлен 20.03.2017
Характеристики судовых паровых котлов. Определение объема и энтальпия дымовых газов. Расчет топки котла, теплового баланса, конвективной поверхности нагрева и теплообмена в экономайзере. Эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.5/7.
курсовая работа , добавлен 31.03.2012
Способы регулирования температуры воды в электрических водонагревателях. Методы интенсификации тепломассообмена. Расчет проточной части котла, максимальной мощности теплоотдачи конвектора. Разработка экономичного режима работы электродного котла в Matlab.
магистерская работа , добавлен 20.03.2017
Типы топок паровых котлов, расчетные характеристики механических топок с цепной решеткой. Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива, составление теплового баланса котла. Определение температуры газов в зоне горения топлива.
методичка , добавлен 16.11.2011
Генерация насыщенного или перегретого пара. Принцип работы парового котла ТЭЦ. Определение КПД отопительного котла. Применение газотрубных котлов. Секционированный чугунный отопительный котел. Подвод топлива и воздуха. Цилиндрический паровой барабан.
реферат , добавлен 01.12.2010
Водоснабжение котельной, принцип работы. Режимная карта парового котла ДКВр-10, процесс сжигания топлива. Характеристика двухбарабанных водотрубных реконструированных котлов. Приборы, входящие в состав системы автоматизации. Описание существующих защит.
РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ
ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ "ЕЭС РОССИИ"
ДЕПАРТАМЕНТ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
ПОЛИТИКИМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ
ИСПЫТАНИЙ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РЕМОНТА
РД 153-34.1-26.303-98
ОРГРЭС
Москва 2000
Разработано Открытым акционерным обществом "Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС" Исполнитель Г.Т. ЛЕВИТ Утверждено Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 01.10.98 Первый заместитель начальника А.П. БЕРСЕНЕВ Руководящий документ разработан АО "Фирма ОРГРЭС" по поручению Департамента стратегии развития и научно-технической политики и является собственностью РАО "ЕЭС России".
| МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА РЕМОНТА |
РД 153-34.1-26.303-98 |
с 03.04.2000
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Задачи эксплуатационных испытаний (приемосдаточных испытаний) определяет "Методика оценки технического состояния котельных установок до и после ремонта" [ 1], согласно которой при проведении испытаний после капитального ремонта должны быть выявлены и сопоставлены с требованиями нормативно-технической документации (НТД) и результатами испытаний после предыдущего ремонта значения показателей, перечисленных в табл. 1 настоящих Методических указаний. Указанной Методикой определены как желательные и испытания перед ремонтом для уточнения объема предстоящего ремонта. 1.2. Правилами [ 2] оценка технического состояния котельной установки производится на основе результатов приемосдаточных испытаний (при пуске и под нагрузкой) и подконтрольной эксплуатации. Продолжительность подконтрольной эксплуатации при работе по режимной карте при нагрузках, соответствующих диспетчерскому графику, устанавливается равной 30 сут, а приемо-сдаточных испытаний под номинальной нагрузкой также при работе по режимной карте - 48 ч.Таблица 1
Ведомость показателей технического состояния котельной установки
|
Показатель |
Значение показателя |
после последнего капитального ремонта |
после настоящего ремонта |
до настоящего ремонта |
1. Топливо, его характеристика | 2. Количество работающих систем пылеприготовления* | 3. Тонкость пыли R 90 (R 1000)*, % | 4. Количество работающих горелок* | 5. Избыток воздуха за пароперегревателем * | 6. Паропроизводительность, приведенная к номинальным параметрам, т/ч | 7. Температура перегретого пара, °С | 8. Температура пара промперегрева, °С | 9. Температура питательной воды, °С | 10. Температура в контрольных точках пароводяного тракта в.д. и промежуточного перегревателя, °С | 11. Максимальная разверка температуры стенок змеевиков поверхностей нагрева в характерных местах | 12. Присосы холодного воздуха в топку | 13. Присосы холодного воздуха в системы пылеприготовления | 14. Присосы в конвективные газоходы котла | 15. Присосы в газоходы от воздухоподогревателя до дымососов | 16. Разрежение перед направляющими аппаратами дымососов, кг/м 2 | 17. Степень открытия направляющих аппаратов дымососов, % | 18. Степень открытия направляющих аппаратов вентиляторов, % | 19. Температура уходящих газов,°С | 20. Потери тепла с уходящими газами, % | 21. Потери тепла с механической неполнотой сгорания, % | 22. К.п.д. котла "брутто", % | 23. Удельный расход электроэнергии на пылеприготовление, кВт · ч/т топлива | 24. Удельный расход электроэнергии на тягу и дутье, кВт · ч/т пара | 25. Содержание в дымовых газах N O x (при α = 1,4), мг/нм 3 | * Принимается по режимной карте |
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА И ПРИСОСОВ ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА
2.1. Определение избытка воздуха
Избыток воздуха α определяется с достаточной для практических целей точностью по уравнениюПогрешность расчетов по этому уравнению не превышает 1%, если α меньше 2,0 для твердых топлив, 1,25 для мазута и 1,1 для природного газа. Более точное определение избытка воздуха α точн может быть выполнено по уравнению
Где К α - поправочный коэффициент, определяемый по рис. 1. Введение поправки К α может потребоваться для практических целей лишь при больших избытках воздуха (например, в уходящих газах) и при сжигании природного газа. Влияние продуктов неполного сгорания в этих уравнениях очень невелико. Поскольку анализ газов производится обычно с помощью химических газоанализаторов Орса, целесообразно проверить соответствие между значениями О 2 и R О 2 , поскольку О 2 определяется по разности [(RO 2 + О 2) - О 2 ], а значение (RO 2 + O 2) во многом зависит от поглотительных способностей пирогаллола. Такую проверку при отсутствии химической неполноты сгорания можно выполнить, сопоставив избыток воздуха, определенный по кислородной формуле (1) с избытком, определенным по углекислотной формуле:
При проведении эксплуатационных испытаний значение для каменных и бурых углей можно принять равным 19%, для АШ 20,2%, для мазута 16,5%, для природного газа 11,8% [ 5]. Очевидно, что при сжигании смеси топлив с разными значениями пользоваться уравнением (3) нельзя.
Рис. 1. Зависимость поправочного коэффициента К α от коэффициента избытка воздуха α :
1 - твердые топлива; 2 - мазут; 3 - природные газы
Проверку правильности проведенного газового анализа можно выполнить и по уравнению
(4)
Или с помощью графика рис. 2.
Рис. 2. Зависимость содержания СО 2 и O 2 в продуктах горения различных видов топлива от коэффициента избытка воздуха α:
1, 2 и 3 - городской газ ( соответственно составляет 10,6; 12,6 и 11,2%); 4 - природный газ; 5 - коксовый газ; 6 - нефтяной газ; 7 - водяной газ; 8 и 9 - мазут ( от 16,1 до 16,7%); 10 и 11 - группа твердого топлива ( от 18,3 до 20,3%)
При использовании для выявления избытка воздуха приборов типа "Testo-Term " за основу принимается определение содержания О 2 , так как в этих приборах значение RO 2 определяется не прямым измерением, а расчетом на основании уравнения, аналогичного (4). Отсутствие заметной химической неполноты сгорания (СО ) определяется обычно с помощью индикаторных трубок или приборов типа "Testo-Term ". Строго говоря, для определения избытка воздуха в том или ином сечении котельной установки требуется найти такие точки сечения, анализ газов в которых в большинстве режимов отражал бы средние значения по соответствующей части сечения. Тем не менее для эксплуатационных испытаний достаточно в качестве контрольного, ближайшего к топке сечения принимать газоход за первой конвективной поверхностью в опускном газоходе (условно - за пароперегревателем), а место отбора проб для П-образного котла в центре каждой (правой и левой) половины сечения. Для Т-образного котла количество мест отбора проб газа следует удвоить.
2.2. Определение присосов воздуха в топку
Для определения присосов воздуха в топку, а также в газоходы до контрольного сечения помимо метода ЮжОРГРЭС с постановкой топки под давление [ 4] рекомендуется использовать метод, предложенный Е.Н. Толчинским [ 6]. Для определения присосов следует провести два опыта с разным расходом организованного воздуха при одной нагрузке, при одном разрежении в верху топки и при неизменном положении шиберов на воздушном тракте после воздухоподогревателя, Нагрузку желательно принять как можно ближе к поминальной с тем, чтобы была возможность (были достаточны запасы в производительности дымососов и подаче дутьевых вентиляторов) изменять в широких пределах избыток воздуха. Например, для пылеугольного котла иметь за пароперегревателем в первом опыте α" = 1,7, а во втором α" = 1,3. Разрежение в верху топки поддерживается на обычном для данного котла уровне. При этих условиях суммарные присосы воздуха (Δα т), присосы в топку (Δα топ) и газоход пароперегревателя (Δα пп) определяются по уравнению
(5)
(6)
Здесь и - избытки организованно поданного в топку воздуха в первом и втором опыте; - перепад давлений между воздушным коробом на выходе из воздухоподогревателя и разрежением в топке на уровне горелок.При выполнении опытов требуется производить измерение: паропроизводительности котла - Д к; температуры и давления свежего пара и пара промперегрева; содержания в дымовых газах О 2 и при необходимости продуктов неполного горения (СО , Н 2); разрежения в верхней части топки и на уровне горелок; давления за воздухоподогревателем. В том случае если нагрузка котла Д опыт отличается от номинальной Д ном, приведение производится по уравнению
(7)
Однако уравнение (7) справедливо, если во втором опыте избыток воздуха соответствовал оптимальному при номинальной нагрузке. В противном случае приведение следует выполнять по уравнению
(8)
Оценка изменения расхода организованного воздуха в топку по значению возможна при неизменном положении шиберов на тракте после воздухоподогревателя. Однако это не всегда осуществимо. Например, на пылеугольном котле, оснащенном схемой пылеприготовления прямого вдувания с установкой перед мельницами индивидуальных вентиляторов (ВГД), значение характеризует расход воздуха только через тракт вторичного воздуха. В свою очередь расход первичного воздуха при неизменном положении шиберов на его тракте изменится при переходе от одного опыта ко второму в существенно меньшей степени, поскольку большую долю сопротивления преодолевает ВГД. Аналогично происходит на котле, оснащенном схемой пылеприготовления с промбункером с транспортом пыли горячим воздухом. В описанных ситуациях судить об изменении расхода организованного воздуха можно по перепаду давлений на воздухоподогревателе, заменяя в уравнении (6) показатель величиной или перепадом на измерительном устройстве на всасывающем коробе вентилятора. Однако это возможно, если на время опытов закрыта рециркуляция воздуха через воздухоподогреватель и в нем нет значительных неплотностей. Проще решается задача определения присосов воздуха в топку на газомазутных котлах: для этого надо прекратить подачу в воздушный тракт газов рециркуляции (если используется такая схема); пылеугольные котлы на время опытов, если это возможно, следует перевести на газ или мазут. И во всех случаях проще и точнее можно определить присосы при наличии прямых измерений расхода воздуха после воздухоподогревателя (суммарного или путем сложения расходов по индивидуальным потокам), определяя параметр С в уравнении (5) по формуле
(9)
Наличие прямых измерений Q в позволяет определить присосы и путем сопоставления его значения со значениями, определяемыми по тепловому балансу котла:
;
(10)
(11)
В уравнении (10): и - расход свежего пара и пара промперегрева, т/ч; и - приращение тепловосприятия в котле по основному тракту и тракту пара промперегрева, ккал/кг; - к.п.д, котла брутто, %; - приведенный расход воздуха (м 3) при нормальных условиях на 1000 ккал для конкретного топлива (табл. 2); - избыток воздуха за пароперегревателем.
Таблица 2
Приведенные теоретически необходимые объемы воздуха для сжигания различных топлив
|
Бассейн, вид топлива |
Характеристика топлива |
Приведенный на 1000 ккал объем воздуха (при α = 1) , 10 3 м 3 /ккал |
Донецкий | Кузнецкий | Карагандинский | Экибастузский |
сс |
Подмосковный | Райчихииский | Ирша-Бородинский | Березовский | Сланцы | Фрезерный торф | Мазут | Газ Ставрополь-Москва |
(12)
.
(13)
2.3. Определение присосов воздуха в газоходы котельной установки
При умеренных присосах целесообразно организовать определение избытка воздуха в контрольном сечении (за пароперегревателем), за воздухоподогревателем и за дымососами. Если присосы значительно (в два раза и более) превышают нормативные, целесообразно организовать измерения в большом числе сечений, например, до и после воздухоподогревателя, особенно регенеративного, до и после электрофильтра. В названных сечениях целесообразно, так же как и в контрольном, организовать измерения с правой и левой сторон котла (обоих газоходов Т-образного котла), имея в виду высказанные в разд. 2.1 соображения о представительности места отбора проб на анализ. Поскольку трудно организовать одновременный анализ газов во многих сечениях, обычно проводятся измерения сначала с одной стороны котла (в контрольном сечении, за воздухоподогревателем, за дымососом), затем с другой. Очевидно, в течение всего опыта необходимо обеспечить стабильный режим работы котла. Значение присосов определяется как разность значений избытков воздуха в сравниваемых сечениях,2.4. Определение присосов воздуха в системы пылеприготовления
Определять присосы согласно [ 7] следует в установках с промбункером, а также с прямым вдуванием при сушке дымовыми газами. При газовой сушке в обоих случаях присосы определяются, как и в котле, на основе газового анализа в начале и в конце установки. Расчет присосов по отношению к объему газов в начале установки ведется по формуле
(14)
При сушке воздухом в системах пылеприготовления с промбункером для определения присосов следует организовать измерение расхода воздуха на входе в систему пылеприготовления и влажного сушильного агента на стороне всасывания или нагнетания мельничного вентилятора . При определении на входе в мельничный вентилятор рециркуляцию сушильного агента во входной патрубок мельницы на время определения присосов следует закрыть. Расходы воздуха и влажного сушильного агента определяются с помощью стандартных измерительных устройств либо с помощью протарированных трубками Прандтля мультипликаторов [ 4]. Тарировку мультипликаторов следует производить в условиях, максимально приближенных к рабочим, так как показания этих устройств не строго подчинены закономерностям, присущим стандартным дроссельным устройствам. Для приведения объемов к нормальным условиям измеряются температура и давление воздуха на входе в установку и влажного сушильного агента у мельничного вентилятора. Плотность воздуха (кг/м 3) в сечении перед мельницей (при обычно принимаемом содержании водяных паров (0,01 кг/кг сухого воздуха):
(15)
Где - абсолютное давление воздуха перед мельницей в месте измерения расхода, мм рт. ст. Плотность сушильного агента перед мельничным вентилятором (кг/м 3) определяется по формуле
(16)
Где - приращение содержания водяных паров за счет испаренной влаги топлива, кг/кг сухого воздуха, определяемое по формуле
(17)
Здесь В м - производительность мельницы, т/ч; μ - концентрация топлива в воздухе, кг/кг; - расход воздуха перед мельницей при нормальных условиях, м 3 /ч; - доля испаренной влаги в 1 кг исходного топлива, определяемая по формуле
(18)
В которой - влага топлива рабочая, %; - влага пыли, %, Подсчеты при определении присосов проводятся по формулам:
(20)
(21)
Значение присосов по отношению к теоретически необходимому для сжигания топлива расходу воздуха определяется по формуле
(22)
Где - среднее значение присосов по всем системам пылеприготовления, м 3 /ч; n - среднее число работающих систем пылеприготовления при номинальной нагрузке котла; В к - расход топлива на котел, т/ч; V 0 - теоретически необходимый расход воздуха для сжигания 1 кг топлива, м 3 /кг. Для выявления значения на основе значения коэффициента , определенного по формуле (14), следует определить количество сушильного агента на входе в установку и далее вести расчеты на основе формул (21) и (22). Если определение значения затруднено (например, в системах пылеприготовления с мельницами-вентиляторами из-за высоких температур газа), то можно это сделать, опираясь на расход газов в конце установки - [сохраняем обозначение формулы (21)]. Для этого определяется по отношению к сечению за установкой по формуле
(23)
В этом случае
Далее определяется по формуле (24). При определении расхода сушильно-вентилирующего агента при газовой сушке целесообразно плотность определять по формуле (16), подставляя в знаменателе вместо значение . Последнее можно, согласно [ 5], определить по формулам:
(25)
Где - плотность газов при α = 1; - приведенная влажность топлива, % на 1000 ккал (1000 кг·% / ккал); и - коэффициенты, имеющие следующие значения:
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА И К.П.Д. КОТЛА
3 .1. Расчеты по определению составляющих теплового баланса ведутся по приведенным характеристикам топлива [ 5] аналогично тому, как это выполняется в [ 8]. Коэффициент полезного действия (%) котла определяется по обратному балансу по формулеГде q 2 - потери тепла с уходящими газами, %; q 3 - потери тепла с химической неполнотой сгорания, %; q 4 - потери тепла с механической неполнотой сгорания, %; q 5 - потери тепла в окружающую среду, %; q 6 - потери тепла с физическим теплом шлака, %. 3.2. В связи с тем, что задачей настоящих Методических указаний является оценка качества ремонта, а сравнительные испытания проводятся примерно при тех же условиях, потери тепла с уходящими газами могут с достаточной точностью определяться по несколько упрощенной формуле (в сравнении с принятой в [ 8]):
Где - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах; - температура уходящих газов, °С; - температура холодного воздуха, °С; q 4 - потери тепла с механической неполнотой сгорания, %; К Q - поправочный коэффициент, учитывающий тепло, внесенное в котел с подогретым воздухом и топливом; К , С , b - коэффициенты, зависящие от сорта и приведенной влажности топлива, усредненные значения которых приведены в табл. 3.
Таблица 3
Усредненные значения коэффициентов К, С и d для подсчета потерь тепла q 2
Топливо |
С | Антрациты, |
3,5 + 0,02 W п ≈ 3,53 |
0,32 + 0,04 W п ≈ 0,38 |
полуантрациты, | тощие угли | Каменные угли | Бурые угли |
3,46 + 0,021 W п |
0,51 +0,042 W п |
0,16 + 0,011 W п |
Сланцы |
3,45 + 0,021 W п |
0,65 +0,043 W п |
0,19 + 0,012 W п |
Торф |
3,42 + 0,021 W п |
0,76 + 0,044 W п |
0,25 + 0,01 W п |
Дрова |
3,33 + 0,02 W п |
0,8 + 0,044 W п |
0,25 + 0,01 W п |
Мазут, нефть | Природные газы | Попутные газы | *При W п ≥ 2 b = 0,12 + 0,014 W п. |
(29)
Физическое тепло топлива имеет смысл учитывать лишь при использовании нагретого мазута. Рассчитывается эта величина в кДж/кг (ккал/кг) по формуле
(30)
Где - удельная теплоемкость мазута при температуре его поступления в топку, кДж/(кг·°С) [ккал/(кг·°С)]; - температура поступающего в котел мазута, нагретого вне его, °С; - Доля мазута по теплу в смеси топлив. Удельный расход тепла на 1 кг топлива, внесенного в котел с воздухом (кДж/кг) [(ккал/кг)] при его предварительном подогреве в калориферах, рассчитывается по формуле
Где - избыток воздуха, поступающего в котел, в воздушном тракте перед воздухоподогревателем; - повышение температуры воздуха в калориферах, °С; - приведенная влажность топлива, (кг·%·10 3) / кДж [(кг·%·10 3) / ккал]; - физическая постоянная, равная 4,187 кДж (1 ккал); - низшая теплота сгорания, кДж (ккал/кг). Приведенная влажность твердого топлива и мазута рассчитывается на основе текущих средних данных на электростанции по формуле
(32)
Где - влажность топлива на рабочую массу, %, При совместном сжигании топлива различных видов и марок, если коэффициенты К, С и b для различных марок твердого топлива отличаются один от другого, приведенные значения этих коэффициентов в формуле (28) определяются по формуле
Где а 1 а 2 ... а n - тепловые доли каждого из топлив в смеси; К 1 К 2 ...К n - значения коэффициента К (С, b ) для каждого из топлив. 3.3. Потери тепла с химической неполнотой сгорания топлива определяются по формулам: для твердого топлива
Для мазута
Для природного газа
Коэффициент принимается равным 0,11 или 0,026 в зависимости от того, в каких единицах определяется - в ккал/м 3 или кДж/м 3 . Значение определяется по формуле
При расчетах в кДж/м 3 численные коэффициенты в этой формуле умножаются на коэффициент К = 4,187 кДж/ккал. В формуле (37) СО , Н 2 и СН 4 - объемные содержания продуктов неполного сгорания топлив в процентах по отношению к сухим газам. Определяются эти величины с помощью хроматографов по предварительно отобранным пробам газа [ 4]. Для практических целей, когда режим работы котла ведется при избытках воздуха, обеспечивающих минимальное значение q 3 , вполне достаточно в формулу (37) подставлять лишь значение СО . В этом случае можно обойтись более простыми газоанализаторами типа "Testo-Term ". 3.4. В отличие от других потерь для определения потерь тепла с механической неполнотой сгорания требуется знание характеристик твердого топлива, используемого в конкретных опытах - его теплотворной способности и рабочей зольности А р. При сжигании каменных углей неопределенных поставщиков или марок полезно знать и выход летучих , так как эта величина может отразиться на степени выгорания топлива - содержании горючих в уносе Г ун и шлаке Г шл.Расчеты проводятся по формулам:
(38)
Где и - доля золы топлива, выпадающей в холодную воронку и уносимой дымовыми газами; - теплота сгорания 1 кг горючих, равная 7800 ккал/кг или 32660 кДж/кг. Потери тепла с уносом и шлаком целесообразно рассчитывать отдельно, особенно при больших различиях в Г ун и Г шл. В последнем случае весьма актуально уточнение значения , поскольку рекомендации [ 9] по этому вопросу весьма приближенны. На практике и Г шл зависят от крупности пыли и степени загрязнения топки шлаковыми отложениями. Для уточнения значения рекомендуется провести специальные испытания [ 4]. При сжигании твердого топлива в смеси с газом или мазутом значение (%) определяется выражением
Где - доля твердого топлива по теплу в общем расходе топлива. При одновременном сжигании нескольких марок твердого топлива расчеты по формуле (39) ведутся по средневзвешенным значениям и А р. 3.5. Потери тепла в окружающую среду рассчитываются на основе рекомендаций [ 9]. При проведении опытов на нагрузке Д к меньшей, чем номинальная, пересчет производится по формуле
3.6. Потери тепла с физическим теплом шлака существенны лишь при жидком шлакоудалении. Определяются они по формуле
(42)
Где - энтальпия золы, кДж/кг (ккал/кг). Определяется по [ 9]. Температура золы при твердом шлакоудалении принимается равной 600°С, при жидком - равной температуре нормального жидкого шлакоудаления t нж или t зл + 100°С, которые определяются по [ 9] и [ 10]. 3.7. При проведении опытов до и после ремонта необходимо стремиться к поддержанию одинакового максимального числа параметров (см. п. 1.4 настоящих Методических указаний) с тем, чтобы свести к минимуму количество поправок, которые требуется вводить. Относительно просто может быть определена лишь поправка к q 2 на температуру холодного воздуха t x.в, если температура на входе в воздухоподогреватель поддерживается на постоянном уровне. Сделать это можно на основе формулы (28), определив q 2 при разных значениях t x.в. Учет влияния отклонения других параметров требует экспериментальной проверки или машинного поверочного расчета котла.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ
4.1. Необходимость определения концентраций оксидов азота (NO х), а также SO 2 и СО диктуется актуальностью проблемы сокращения вредных выбросов электростанций, которой с годами уделяется все большее внимание [ 11, 12]. В [ 13] этот раздел отсутствует. 4.2. Для анализа дымовых газов на содержание вредных выбросов применяются переносные газоанализаторы многих фирм. Наиболее распространены на электростанциях России электрохимические приборы германской фирмы "Testo ". Фирма выпускает приборы разного класса. С помощью наиболее простого прибора "Testo 300M" можно определить содержание в сухих дымовых газах О 2 в % и объемных долях (ррт )* СО и NO x и автоматически перевести объемные доли в мг/нм 3 при α = 1,4. С помощью более сложного прибора "Testo- 350" можно помимо изложенного определить температуру и скорость газа в месте ввода зонда, определить расчетным путем к.п.д. котла (если зонд введен в газоход за котлом), раздельно определить с помощью дополнительного блока ("Testо- 339") содержание NO и NO 2 , а также при использовании обогреваемых (длиной до 4 м) шлангов SO 2 . ___________ *1 ррт = 1/10 6 объема. 4.3. В топках котлов при горении топлива в основном (на 95 - 99%) образуется монооксид азота NO , а содержание более токсичного диоксида NO 2 составляет 1 - 5%. В газоходах котла и далее в атмосфере происходит частичное неконтролируемое доокисление NO в NO 2 Поэтому условно при переводе объемной доли (ррт ) NO x в стандартное массовое значение (мг/нм 3) при α = 1,4 применяется переводной коэффициент 2,05 (а не 1,34, как для NO ). Этот же коэффициент принят и в приборах "Testo " при переводе значений из ррт в мг/нм 3 . 4.4. Содержание оксидов азота принято определять в сухих газах, поэтому водяные пары, содержащиеся в дымовых газах, должны быть максимально сконденсированы и отведены. Для этого помимо конденсатоотводчика, которым оснащаются приборы "Testo ", целесообразно при коротких линиях устанавливать перед прибором колбу Дрекслера для организации пробулькивания газа через воду. 4.5. Представительную пробу газа для определения NO x , a также S O 2 и СО можно отобрать лишь в сечении за дымососом, где газы перемешаны, в сечениях же, более близких к топке, можно получить искаженные результаты, связанные с отбором проб из шлейфа топочных газов, характеризующегося повышенным или пониженным содержанием NO х, SO 2 или СО . В то же время при детальном изучении причин повышенных значений NO x полезно отбирать пробы из нескольких точек по ширине газохода. Это позволяет связать значения NO x с организацией топочного режима, найти режимы, характеризующиеся меньшим разбросом значений NO x и соответственно меньшим средним значением. 4.6. Определение NO x до и после ремонта, так же как и определение других показателей котла, следует проводить при номинальной нагрузке и в режимах, рекомендуемых режимной картой. Последняя, в свою очередь, должна быть ориентирована на применение технологических методов подавления оксидов азота - организацию ступенчатого сжигания, ввод газов рециркуляции в горелки или в воздуховоды перед горелками, разную подачу топлива и воздуха в разные ярусы горелок и др. 4.7. Проводя опыты по максимальному сокращению NO x , что часто достигается снижением избытка воздуха в контрольном сечении (за пароперегревателем), следует избегать роста СО . Предельные значения для вновь проектируемых или реконструируемых котлов, согласно [ 12], составляют: для газа и мазута - 300 мг/нм 3 , для пылеугольных котлов с твердым и жидким шлакоудалением - соответственно 400 и 300 мг/нм 3 . Пересчет СО и SO 2 из ррт в мг/нм 3 производится умножением на удельные массы 1,25 и 2,86. 4.8. Для исключения ошибок при определении содержания в дымовых газах SO 2 необходимо отбирать газы за дымососом и, кроме того, предотвратить конденсацию содержащихся в дымовых газах водяных паров, так как SO 2 хорошо растворяется в воде с образованием H 2 SO 3 Для этого при высокой температуре уходящих газов, исключающей конденсацию водяного пара в газозаборной трубке и шланге, сделать их максимально короткими. В свою очередь при возможной конденсации влаги следует применять обогреваемые (до температуры 150°С) шланги и приставку для осушения дымовых газов. 4.9. Отбор проб за дымососом сопряжен в течение достаточно длительного периода с минусовыми температурами окружающего воздуха, а приборы "Testo " рассчитаны для работы в области температур +4 ÷ + 50°С, поэтому для измерений за дымососом в зимнее время требуется установить утепленные кабинки. Для котлов, оснащенных мокрыми золоуловителями, определение SO 2 за дымососом позволяет учесть частичное поглощение SO 2 в скрубберах. 4.10. Для исключения систематических ошибок в определении NO х и SO 2 и сравнения их с обобщенными материалами целесообразно сопоставить экспериментальные данные с расчетными значениями. Последние могут быть определены по [ 13] и [ 14].4.11. Качество ремонта котельной установки среди прочих показателей характеризуют выбросы в атмосферу твердых частиц. При необходимости определения этих выбросов следует пользоваться [ 15] и [ 16].5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА И ДИАПАЗОНА ЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ
5.1. При проведении эксплуатационных испытаний следует выявить возможный диапазон регулирования температуры пара с помощью пароохладителей и при недостатке этого диапазона определить необходимость вмешательства в топочный режим для обеспечения требуемого уровня перегрева, поскольку указанные параметры определяют техническое состояние котла, характеризуют качество ремонта. 5.2. Оценка уровня температуры пара ведется по значению условной температуры (температуры пара в случае отключения пароохладителей). Эта температура определяется по таблицам водяного пара исходя из условной энтальпии:
(43)
Где - энтальпия перегретого пара, ккал/кг; - уменьшение энтальпии пара в пароохладителе, ккал/кг; К - коэффициент, учитывающий увеличение тепловосприятия перегревателя вследствие роста температурного напора при включении пароохладителя. Значение этого коэффициента зависит размещения пароохладителя: чем ближе пароохладитель расположен к выходу из пароперегревателя, тем ближе к единице коэффициент. При установке поверхностного пароохладителя на насыщенном паре К принимается равным 0,75 - 0,8. При использовании для регулирования температуры пара поверхностного пароохладителя, в котором пар охлаждается за счет пропуска через него части питательной воды,
(44)
Где и - энтальпия питательной воды и воды на входе в экономайзер; - энтальпия пара до и после пароохладителя. В тех случаях, когда на котле имеется несколько впрысков, по формуле (46) определяется расход воды на последний впрыск по ходу пара. На предыдущий впрыск вместо в формуле (46) следует подставить ( - ) и соответствующие этому впрыску значения энтальпии пара и конденсата. Аналогично записывается формула (46) для случая, когда количество впрысков больше двух, т.е. подставляется ( - - ) и т.д. 5.3. Диапазон нагрузок котла, в пределах которых номинальная температура свежего пара обеспечивается устройствами, предназначенными для этой цели без вмешательства в режим работы топки, определяется экспериментально. Ограничение для барабанного котла при снижении нагрузки часто связано с неплотностью регулирующей арматуры, а при увеличении нагрузки может являться следствием пониженной температуры питательной воды из-за относительно меньшего расхода пара через пароперегреватель при неизменном расходе топлива. Для учета влияния температуры питательной воды следует воспользоваться графиком, аналогичным изображенному на рис. 3, а для пересчета нагрузки на номинальную температуру питательной воды - на рис. 4. 5.4. При проведении сравнительных испытаний котла до и после ремонта так же экспериментально должен быть определен диапазон нагрузок, при котором выдерживается номинальная температура пара промперегрева. При этом имеется в виду использование проектных средств регулирования этой температуры - паропарового теплообменника, газовой рециркуляции, байпаса газов помимо промпароперегревателя (котлы ТП-108, ТП-208 с расщепленным хвостом), впрыска. Оценку следует вести при включенных подогревателях высокого давления (проектной температуре питательной воды) и с учетом температуры пара на входе в промпароперегреватель, а для двухкорпусных котлов - при одинаковой загрузке обоих корпусов.
Рис. 3. Пример определения необходимого дополнительного понижения температуры перегретого пара в пароохладителях при понижении температуры питательной воды и сохранении неизменного расхода пара
Примечание. График построен исходя из того, что при понижении температуры питательной воды, например с 230 до 150°С, и неизменных паропроизводительности котла и расходе топлива энтальпия пара в пароперегревателе увеличивается (при р п.п = 100 кгс/см 2) а 1,15 раза (со 165 до 190 ккал/кг), а температура пара с 510 до 550°С
Рис. 4. Пример определения нагрузки котла, приведенной к номинальной температуре питательной воды 230 °С (при t п.в = 170 °С и Д t = 600 т/ч Д ном = 660 т/ч)
Примечание . График построен при следующих условиях: t п.е = 545/545°С; р п.п = 140 кгс/см 2 ; р " пром = 28 кгс/см 2 ; р " пром =26 кгс/см 2 ; t " пром = 320°С; Д пром /Д пп = 0,8Список использованной литературы
1. Методика оценки технического состояния котельных установок до и после ремонта: РД 34.26.617-97.- М.: СПО ОРГРЭС, 1998. 2. Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей: РД 34.38.030-92. - М.: ЦКБ Энергоремонта, 1994. 3. Методические указания по составлению режимных карт котельных установок и оптимизации управления ими: РД 34.25.514-96. - М.: СПО ОРГРЭС, 1998. 4. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. Теплотехнические испытания котельных установок. - М.: Энергоатомиздат, 1991. 5. Пеккер Я.Л. Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива. - М.: Энергия, 1977. 6. Толчинский Е.Н., Дунский В.Д., Гачкова Л.В. Определение присосов воздуха в топочные камеры котельных установок. - М.: Электрические станции, № 12, 1987. 7. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-95. - М.: СПО ОРГРЭС, 1996. 8. Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций: РД 34.09.155-93. - М.: СПО ОРГРЭС, 1993. 9. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). - М.: Энергия, 1973. 10. Энергетическое топливо СССР: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1991. 11. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 12. ГОСТ Р 50831-95. Установки котельные. Теплотехническое оборудование. Общие технические требования. 13. Методика определения валовых и удельных выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций: РД 34.02.305-90. - М.: Ротапринт ВТИ, 1991. 14. Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций: РД 34.02.304-95. - М.: Ротапринт ВТИ, 1996. 15. Методика определения степени очистки дымовых газов в золоулавливающих установках (экспресс-метод): РД 34.02.308-89. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1989. РД 153-34.0-02.308-98 16. Методика испытаний золоулавливающих установок тепловых электростанций и котельных: РД 34.27.301-91. - М.: СПО ОРГРЭС, 1991.Паровые котлы и паровые турбины являются основными агрегатами тепловой электростанции (ТЭС).
Паровой котел — это устройство, имеющее систему поверхностей нагрева для получения пара из непрерывно поступающей в него питательной воды путем использования теплоты, выделяющейся при сгорании органического топлива (рис. 1).
В современных паровых котлах организуется факельное сжигание топлива в камерной топке , представляющей собой призматическую вертикальную шахту. Факельный способ сжигания характеризуется непрерывным движением топлива вместе с воздухом и продуктами сгорания в топочной камере.
Топливо и необходимый для его сжигания воздух вводятся в топку котла через специальные устройства — горелки . Топка в верхней части соединяется с призматической вертикальной шахтой (иногда с двумя), называемой по основному виду проходящего теплообмена конвективной шахтой .
В топке, горизонтальном газоходе и конвективной шахте находятся поверхности нагрева, выполняемые в виде системы труб, в которых движется рабочая среда. В зависимости от преимущественного способа передачи тепла к поверхностям нагрева их можно подразделить на следующие виды: радиационные, радиационно-конвективные, конвективные .
В топочной камере по всему периметру и по всей высоте стен обычно расположены трубные плоские системы — топочные экраны , являющиеся радиационными поверхностями нагрева.
Рис. 1. Схема парового котла ТЭС.
1 — топочная камера (топка); 2 — горизонтальный газоход; 3 — конвективная шахта; 4 — топочные экраны; 5 — потолочные экраны; 6 — спускные трубы; 7 — барабан; 8 — радиационно-конвективный пароперегреватель; 9 — конвективный пароперегреватель; 10 — водяной экономайзер; 11 — воздухоподогреватель; 12 — дутьевой вентилятор; 13 — нижние коллекторы экранов; 14 — шлаковый комод; 15 — холодная коронка; 16 — горелки. На схеме не показаны золоуловитель и дымосос.
В современных конструкциях котлов топочные экраны изготавливают либо из обычных труб (рис. 2, а ), либо из плавниковых труб , сваренных между собой по плавникам и образующих сплошную газоплотную оболочку (рис. 2,б ).
Аппарат, в котором вода нагревается до температуры насыщения, называется экономайзером ; образование пара происходит в парообразующей (испарительной) поверхности нагрева, а его перегрев — в пароперегревателе .
Рис. 2. Схема выполнения топочных экранов
а — из обычных труб; б — из плавниковых труб
Система трубных элементов котла, в которых движутся питательная вода, пароводяная смесь и перегретый пар, образует, как уже указывалось, его водопаровой тракт .
Для непрерывного отвода теплоты и обеспечения приемлемого температурного режима металла поверхностей нагрева организуется непрерывное движение в них рабочей среды. При этом вода в экономайзере и пар в пароперегревателе проходят через них однократно. Движение же рабочей среды через парообразующие (испарительные) поверхности нагрева может быть как однократным, так и многократным.
В первом случае котел называется прямоточным , а во втором — котлом с многократной циркуляцией (рис. 3).
Рис. 3. Схема водопаровых трактов котлов
а — прямоточная схема; б — схема с естественной циркуляцией; в — схема с многократно-принудительной циркуляцией; 1 — питательный насос; 2 — экономайзер; 3 — коллектор; 4 — парообразующие трубы; 5 — пароперегреватель; 6 — барабан; 7 — опускные трубы; 8 — насос многократно-принудительной циркуляции.
Водопаровой тракт прямоточного котла представляет собой разомкнутую гидравлическую систему, во всех элементах которой рабочая среда движется под напором, создаваемым питательным насосом . В прямоточных котлах нет четкого разделения экономайзерной, парообразующей и пароперегревательных зон. Прямоточные котлы работают на докритическом и сверхкритическом давлении.
В котлах с многократной циркуляцией существует замкнутый контур, образованный системой обогреваемых и необогреваемых труб, объединенных вверху барабаном , а внизу — коллектором . Барабан представляет собой цилиндрический горизонтальный сосуд, имеющий водяной и паровой объемы, которые разделяются поверхностью, называемой зеркалом испарения . Коллектор — это заглушенная с торцов труба большого диаметра, в которую по длине ввариваются трубы меньшего диаметра.
В котлах с естественной циркуляцией (рис. 3,б) питательная вода, подаваемая насосом, подогревается в экономайзере и поступает в барабан. Из барабана по опускным необогреваемым трубам вода поступает в нижний коллектор, откуда распределяется в обогреваемые трубы, в которых закипает. Необогреваемые трубы заполнены водой, имеющей плотность ρ´ , а обогреваемые трубы заполнены пароводяной смесью, имеющей плотность ρ см , средняя плотность которой меньше ρ´ . Нижняя точка контура — коллектор — с одной стороны подвергается давлению столба воды, заполняющей необогреваемые трубы, равному Hρ´g , а с другой — давлению Hρ см g столба пароводяной смеси. Возникающая разность давлений H(ρ´ — ρ см)g вызывает движение в контуре и называется движущим напором естественной циркуляции S дв (Па):
S дв = H(ρ´ — ρ см)g ,
где H — высота контура; g — ускорение свободного падения.
В отличие от однократного движения воды в экономайзере и пара в пароперегревателе движение рабочего тела в циркуляционном контуре является многократным, так как при проходе через парообразующие трубы вода испаряется не полностью и паросодержание смеси на выходе из них составляет 3-20%.
Отношение массового расхода циркулирующей в контуре воды к количеству образовавшегося пара в единицу времени называется кратностью циркуляции
R = m в /m п.
В котлах с естественной циркуляцией R = 5-33, а в котлах с принудительной циркуляцией — R = 3-10.
В барабане образовавшийся пар отделяется от капель воды и поступает в пароперегреватель и далее в турбину.
В котлах с многократной принудительной циркуляцией (рис. 3,в ) для улучшения циркуляции устанавливается дополнительно циркуляционный насос . Это позволяет лучше компоновать поверхности нагрева котла, допуская движение пароводяной смеси не только по вертикальным парогенерирующим трубам, но также по наклонным и горизонтальным.
Поскольку наличие в парообразующих поверхностях двух фаз — воды и пара — возможно лишь при докритическом давлении, барабанные котлы работают при давлениях меньше критических.
Температура в топке в зоне горения факела достигает 1400-1600°С. Поэтому стены топочной камеры выкладывают из огнеупорного материала, а их наружная поверхность покрывается тепловой изоляцией. Частично охладившиеся в топке продукты сгорания с температурой 900-1200°С поступают в горизонтальный газоход котла, где омывают пароперегреватель, а затем направляются в конвективную шахту, в которой размещаются промежуточный пароперегреватель , водяной экономайзер и последняя по ходу газов поверхность нагрева — воздухоподогреватель , в котором воздух подогревается перед его подачей в топку котла. Продукты сгорания за этой поверхностью называются уходящими газами : они имеют температуру 110-160°С. Поскольку дальнейшая утилизация тепла при такой низкой температуре нерентабельна, уходящие газы с помощью дымососа удаляются в дымовую трубу.
Большинство топок котлов работает под небольшим разрежением 20-30 Па (2 — 3 мм вод.cт.) в верхней части топочной камеры. По ходу продуктов сгорания разрежение в газовом тракте увеличивается и составляет перед дымососами 2000-3000 Па, что вызывает поступление атмосферного воздуха через неплотности в стенах котла. Они разбавляют и охлаждают продукты сгорания, понижают эффективность использования тепла; кроме того, при этом увеличивается нагрузка дымососов и растет расход электроэнергии на их привод.
В последнее время создаются котлы, работающие под наддувом, когда топочная камера и газоходы работают под избыточным давлением, создаваемым вентиляторами, а дымососы не устанавливаются. Для работы котла под наддувом он должен выполняться газоплотным .
Поверхности нагрева котлов выполняются из сталей различных марок в зависимости от параметров (давления, температуры и др.) и характера движущейся в них среды, а также от уровня температур и агрессивности продуктов сгорания, с которыми они и находятся в контакте.
Важное значение для надежной работы котла имеет качество питательной воды. В котел непрерывно поступает с ней некоторое количество взвешенных твёрдых частиц и растворенных солей, а также окислов железа и меди, образующихся в результате коррозии оборудования электростанций. Очень небольшая часть солей уносится вырабатываемым паром. В котлах с многократной циркуляцией основное количество солей и почти все твердые частицы задерживаются, из-за чего их содержание в котловой воде постепенно увеличивается. При кипении воды в котле соли выпадают из раствора и на внутренней поверхности обогреваемых труб появляется накипь, которая плохо проводит тепло. В результате покрытые изнутри слоем накипи трубы недостаточно охлаждаются движущейся в них средой, нагреваются из-за этого продуктами сгорания до высокой температуры, теряют свою прочность и могут разрушиться под действием внутреннего давления. Поэтому часть воды с повышенной концентрацией солей необходимо удалять из котла. На восполнение удаленного количества воды подается питательная вода с меньшей концентрацией примесей. Такой процесс замены воды в замкнутом контуре называется непрерывной продувкой . Чаще всего непрерывная продувка производится из барабана котла.
В прямоточных котлах из-за отсутствия барабана нет непрерывной продувки. Поэтому к качеству питательной воды этих котлов предъявляются особенно высокие требования. Они обеспечиваются путем очистки турбинного конденсата после конденсатора в специальных конденсатоочистительных установках и соответствующей обработкой добавочной воды на водоподготовительных установках.
Вырабатываемый современным котлом пар является, вероятно, одним из наиболее чистых продуктов, производимых промышленностью в больших количествах.
Так, например, для прямоточного котла, работающего на сверхкритическом давлении, содержание загрязнений не должно превышат 30-40 мкг/кг пара.
Современные электростанции работают с достаточно высоким КПД. Теплота, затраченная на подогрев питательной воды, ее испарение и получение перегретого пара, — это полезно использованная теплота Q 1 .
Основная потеря тепла в котле происходит с уходящими газами Q 2 . Кроме того, могут быть потери Q 3 от химической неполноты сгорания, обусловленные наличием в уходящих газах CO, H 2 , CH 4 ; потери с механическим недожогом твердого топлива Q 4 , связанные с наличием в золе частичек несгоревшего углерода; потери в окружающую среду через ограждающие котел и газоходы конструкции Q 5 ; и, наконец, потери с физической теплотой шлака Q 6 .
Обозначая q 1 = Q 1 / Q , q 2 = Q 2 / Q и т.д., получаем КПД котла:
η k = Q 1 / Q= q 1 =1-(q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 ),
где Q — количество тепла, выделяющегося при полном сгорании топлива.
Потеря тепла с уходящими газами составляет 5-8% и уменьшается с уменьшением избытка воздуха. Меньшие потери соответствуют практически горению без избытка воздуха, когда воздуха в топку подается лишь на 2-3% больше, чем теоретически необходимо для горения.
Отношение действительного объёма воздуха V Д , подаваемого в топку, к теоретически необходимому V Т для сгорания топлива называется коэффициентом избытка воздуха:
α = V Д /V Т ≥ 1 .
Уменьшение α может привести к неполному сгоранию топлива, т.е. к возрастанию потерь с химическим и механическим недожогом. Поэтому принимая q 5 и q 6 постоянными, устанавливают такой избыток воздуха a, при котором сумма потерь
q 2 + q 3 + q 4 → min .
Оптимальные избытки воздуха поддерживаются с помощью электронных автоматических регуляторов процесса горения, изменяющих подачу топлива и воздуха при изменениях нагрузки котла, обеспечивая при этом наиболее экономичный режим его работы. КПД современных котлов составляет 90-94%.
Все элементы котла: поверхности нагрева, коллекторы, барабаны, трубопроводы, обмуровка, помосты и лестницы обслуживания — монтируются на каркасе, представляющем собой рамную конструкцию. Каркас опирается на фундамент или подвешивается к балкам, т.е. опирается на несущие конструкции здания. Масса котла вместе с каркасом довольно значительна. Так, например, суммарная нагрузка, передаваемая на фундаменты через колонны каркаса котла паропроизводительностью D =950 т/ч, составляет 6000 т. Стены котла покрываются изнутри огнеупорными материалами, а снаружи — тепловой изоляцией.
Применение газоплотных экранов приводит к экономии металла на изготовление поверхностей нагрева; кроме того, в этом случае вместо огнеупорной кирпичной обмуровки стены покрываются лишь мягкой тепловой изоляцией, что позволяет на 30-50% уменьшить массу котла.
Энергетические стационарные котлы, выпускаемые промышленностью России, маркируются следующим образом: Е — паровой котел с естественной циркуляцией без промежуточного перегрева пара; Еп — паровой котел с естественной циркуляцией с промежуточным перегревом пара; Пп- прямоточный паровой котел с промежуточным перегревом пара. За буквенным обозначением следуют цифры: первая — паропроизводительность (т/ч), вторая — давление пара (кгс/см 2). Например, ПК — 1600 — 255 означает: паровой котел с камерной топкой с сухим шлакоудалением, паропроизводительностью 1600 т/ч, давление пара 255 кгс/см 2 .
Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по расчетно-графическкой работе для студентов дневной
и заочной форм обучения, а также программа для
студентов-заочников специальности
«Тепловые электрические станции» 140101
Новосибирск
Цель настоящего издания – закрепление теоретического материала по курсу «Котельные установки и парогенераторы». В его состав входят методические указания по расчету объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания; определение теплового баланса и расхода топлива, расхода воздуха и газов на котел; справочные материалы для этих расчётов, а также программа и контрольные задания для студентов – заочников.
Составил канд. техн. Наук доц. В.Н.Баранов.
Рецензент канд. техн. Наук доц. Ю.И.Шаров.
Работа подготовлена на кафедре ТЭС.
Новосибирский государственный
Технический университет, 2007 г.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
1. Общие методически указания…………………………………………………....4 2. Требования к оформлению работы…………………………………………….. 4 3. Расчет объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания,
определение расхода топлива, газов и воздуха на котёл 6
3.1 Расчётные теплотехнические характеристики топлива…………………….. 6
3.2 Объём воздуха и продуктов сгорания……………………………………… 7
3.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания………………………………… 9
3.4 Тепловой баланс котла и определение расхода топлива……………………10
3.5 Расходы воздуха и газов ……………………………………………………… 12
4. Задания для контрольных работ….………………………………………… 13
5. Программа курса (6-ой семестр)…………………………………………….. 17
6. Программа курса (7-ой семестр)…………………………………………….. 18
7 Список
литературы 19
1.ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Курс «Котельные установки» является базовым для студентов, обучающихся по направлению 650800 «Теплоэнергетика» и изучается в течение 6-го и 7-го семестров. Необходимо разобраться в программе курса и изучить большой комплекс вопросов, связанный с технологическими схемами и технологиями по воде, пару, топливу, а также с конструкцией в целом и отдельными узлами котельной установки, принципы и конкретные приемы расчетов процессов сжигания топлива и закономерности теплоомбена в топке и конвективных поверхностях, аэродинамические закономерности в воздушном и газовом трактах котла, гидродимические процессы и закономерности в пароводяном тракте как барабанных, так и прямоточых котлов, основные требования к их эксплуатации. Для закрепления теоритической части курса в 6-ом семестре студенты выполняют контрольную работу, а в 7-ом семестре курсовой проект.
Студент-заочник, руководствуясь программой курса и методическими материалами, самостоятельно изучает материалы учебников и учебных пособий и выполняет писменную контрольную работу и курсовой проект. В период экзамиционной сессии по наиболее сложным вопросам преподаватели читают лекции. Программа курса для заочников приведена в конце методических указаний.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ
При решении контрольных задач необходимо придерживаться следующих правил:
а) выписывать условия задачи и исходные данные;
б) при решении сначала написать формулу, сделать ссылку на методичку в […] скобках, затем подставить соответствующие значения параметров, после этого провести вычисления;
в) решения сопровождать краткими пояснениями и ссылками на номера
формул, таблицы и другие факторы
д) в конце работы привести список использованной литературы и поставить свою подпись
е) для письменных замечаний на каждой странице оставлять чистые поля и одну-две страницы в конце работы;
ж) на обложке тетради указать номер контрольной работы, название предмета, фамилию, имя отчество, свой шифр и номер специальности.
Работы, выполненные по чужому варианту, не рецензируются.
Перед решением задач должна быть проработана: для дневной формы обучения – соответствующая часть лекционного материала, для заочников учебник (теория) , как минимум разделы 1,2,3,4 программы.
РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ЭНТАЛЬПИЙ ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА, ГАЗОВ, И ВОЗДУХА НА КОТЕЛ
