Главная Обратная связь

Дисциплины:






Схемы движения воды, пароводяной смеси и пара в котлах с циркуляцией теплоносителя



Рисунок 3.1 – Схемы генерации пара в паровых котлах

а – естественная циркуляция; б – многократная принудительная циркуляция; в – прямоточное движение; Б – барабан; ИСП – испарительные поверхности; ПЕ – пароперегреватель, ЭК – водяной экономайзер; Dп – расход пара; Dп.в – расход питательной воды; ПН – питательный насос; ЦН – циркуляционный насос; НК – нижний коллектор; Q – подвод теплоты; ОП – опускные трубы; ПОД – подъемные трубы

Паровые котлы предназначены для производства пара и по своему назначению делятся на:
   - энергетические котлы, вырабатывающие пар, используемый в паровых турбинах для выработки электрической энергии. Подобные котлы используются на ТЭС и ТЭЦ в связке с турбогенераторами. Такая связка называется турбоагрегатом.
   - промышленные котлы — вырабатывают пар для технологических нужд. Паровые котлы часто применяются в деревообрабатывающей отрасли для сохранения необходимой влажности в камерах, где проходит сушка ценных пород дерева, в медицине для стерилизации инструментов и спецодежды, в сельском хозяйстве при изготовлении комбикормов и т.д.
  Промышленные котлы вырабатывают насыщенный пар, а энергетические перегретый. Насыщенный пар применяют, в частности, для подогрева "темных" нефтепродуктов (мазута, смазочных масел) при транспортировки их по трубам.

Водогрейный котёл предназначен для нагрева воды под давлением
  «Под давлением» обозначает, что кипение воды в котле не допускается: её давление во всех точках выше давления насыщения при достигаемой там температуре (практически всегда оно выше и атмосферного давления).
  Водогрейные котлы применяются в основном для теплоснабжения на районных котельных и ТЭЦ. В последнем случае они обычно используются как пиковое оборудование в дни максимальных тепловых нагрузок, а также для резервирования тепла от отборов турбины.

Пиковый водогрейный котел устанавливается на ТЭЦ для дополнительного нагрева прямой сетевой воды сверх нагрева в сетевых подогревателях паровой турбины в холодное время года. Обычно этот нагрев осуществляется в пределах 100-150°С. Наиболее распространены в России, мощные пиковые водогрейные котлы марок ПТВМ и КВГМ различных модификаций.

  По конструктивным особенностям паровые и водогрейные котлы делятся на:
   - газотрубные,
   - водотрубные.

Котёл газотрубный (жаротрубный, дымогарный и дымогарно-жаротрубный) — паровой или водогрейный котёл, у которого поверхность нагрева состоит из трубок небольшого диаметра, внутри которых движутся горячие продукты сгорания топлива. Теплообмен происходит посредством нагрева теплоносителя (воды), который находится снаружи трубок.
  По конструкции является противоположностью водотрубному котлу.
  Газотрубные котлы вытеснены водотрубными котлами.



Котёл водотрубный — паровой или водогрейный котел, у которого поверхность нагрева (экран) состоит из кипятильных трубок, внутри которых движется теплоноситель (вода). Теплообмен происходит посредством нагрева кипятильных трубок горячими продуктами сгорающего топлива. Различают прямоточные и барабанные водотрубные котлы.
  Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке и допускают значительную перегрузку.
  Недостатком водотрубных котлов является то, что в их конструкции много агрегатов и узлов, соединения которых не должны допускать протечек при высоких давлениях и температурах. Кроме того, к агрегатам таких котлов, работающих под давлением, затруднен доступ при ремонте.

  Для лучшего запоминания конструктивной разницы между газотрубным и водотрубным котлами, полезно знать что самый известный газотрубный котел - самовар.

  Все водогрейные котлы большой мощности — водотрубные, с наддувом воздуха вентиляторами

Водогрейные котлы разделяются по температурному уровню теплоносителя (температура воды на выходе):

  - низкотемпературные котлы ( температура до 115 °С);

  Низкотемпературный режим работы является экономичным, но выставляет высокие требования к материалу, из которого изготовлен котел. При низких температурах в котле на его поверхностях кратковременно может образовываться конденсат, который может негативно воздействовать на поверхности, находящиеся в контакте с продуктами сгорания.

  - котлы на перегретой воде (температура до 150 °С и выше).

  Отопительные котлы, производящие перегретую воду, характеризует высокая эксплуатационная надежность, долгий срок службы, работа с пониженным уровнем шума и низкими выбросами вредных веществ, простое и удобное управление, быстрый монтаж, удобное техническое обслуживание.

  Большинство промышленных водогрейных котлов производят перегретую воду. В качестве исключения можно привести серию твердотопливных котлов где температура воды на выходе из котла равна 95 °С.

 

56. В чем отличие барабанных и прямоточных котлов?

Вода в барабанном котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные необогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур). Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель. В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру — от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3—10 раз. Котлы с принудительной циркуляцией на территории постсоветского пространства распространения не получили. Барабанные котлы работают при давлении меньше критического.

Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Очень часто прямоточные котлы имеют промежуточный пароперегреватель. Прямоточный котел является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на докритическом, но и на сверхкритическом давлении.

 

57. Какие виды водяных экономайзеров и воздухонагревателей используются в котлах?

Водяные экономайзеры расположены в конвективном газоходе и работают при относительно невысоких температурах продуктов сгорания (дымовых газов).

 

Они предназначены для подогрева питательной воды перед ее поступлением в испарительную часть котлоагрегата за счет использования тепла уходящих газов. Наиболее часто экономайзеры выполняют из стальных труб диаметром 28-38 мм, согнутых в вертикальные змеевики и скомпонованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке довольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляет 2-2,5 диаметра трубы, вдоль потока – 1-1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолированных со стороны горячих газов балках каркаса. Схема размещения элементов экономайзера в конвективном газоходе котла показана на рисунке 1.

В зависимости от степени подогрева воды экономайзеры делят на некипящие и кипящие. В кипящем экономайзере до 20 % воды может превращаться в пар.

Общее число параллельно работающих труб выбирается исходя из скорости воды не ниже 0,5 м/с для некипящих и 1 м/с для кипящих экономайзеров. Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, способствующих коррозии, и превращения расслоения пароводяной смеси, что может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки трубы и ее разрыву. Движение воды в экономайзере – обязательно восходящее. Число труб в пакете в горизонтальной плоскости выбирается исходя их скорости продуктов сгорания 6-9 м/с. Скорость эта определяется стремлением, с одной стороны, предохранить змеевики от заноса золой, а с другой – не допустить чрезмерного золового износа. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно несколько десятков Вт/(м2∙К). Для удобства ремонта и очистки труб от наружных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 ч 1,5 м с зазорами между ними до 800 мм.

 


Рисунок 1 – Стальной змеевиковый экономайзер

1 – нижний коллектор (вход воды); 2 – верхний коллектор (выход воды); 3 – опорная стойка; 4 – змеевики; 5 – опорные балки (охлаждаемые); 6 – спуск воды
В котлах малой мощности и низкого давления широкое распространение получили чугунные ребристые водяные экономайзеры. Чугунные экономайзеры бывают только некипящие. Они устанавливаются на котлах с рабочим избыточным давлением до 2 МПа. Чугунные экономайзеры, изготовленные из специального высококачественного чугуна, могут применяться на давление до 6 МПа.

На рисунке 2 представлен общий вид чугунного ребристого экономайзера системы ВТИ. Он набирается из отдельных стандартных ребристых труб длиной 2 м с внутренним диаметром 50 и толщиной стенки 13 мм, форма ребер – квадратная 140 х 140 мм. Ребра на трубах служат для увеличения поверхности нагрева и лучшей передачи тепла горячих газов воде. На конце каждой ребристой трубы имеется фланец прямоугольной формы размером 150 х 150 мм. Поверхность нагрева одной трубой составляет 2,95 м2.

Рисунок 2 Чугунный экономайзер
а – компоновка в газоходе котла; б – конструктивный элемент экономайзера;
1 – ребристые трубы; 2 ч 6 регулирующая и запорная арматура; 7 – соединительные калачи; 8 – водоохлаждаемая труба – балка
Ребристые трубы соединяются между собой калачами, расположенными горизонтально и вертикально, чем обеспечивается проход воды последовательно через все трубы горизонтальных рядов экономайзера. Для уплотнения соединений калачей с ребристыми трубами применяются паронитовые прокладки. Обдувка экономайзеров для очистки налипшей золы и сажистых загрязнений производится сжатым воздухом или перегретым паром давлением не менее 0,8 МПа.

 


Воздухоподогреватели устанавливаются с целью подогрева воздуха, направляемого затем в топку для повышения эффективности горения топлива и в углеразмольные устройства, за счет использования уходящих газов.

Оптимальная величина подогрева воздуха в воздухоподогревателе зависит от рода сжигаемого топлива, его влажности и типа топочного устройства и колеблется от 200 0С для каменных углей, сжигаемых на цепной решетке (во избежание перегрева колосников), и 250 0С для торфа, сжигаемого на тех же решетках, до 350 ч 450 0С при сжигании жидкого и пылевидного топлива в камерных топках.

Для получения высокой температуры подогрева воздуха применяется двухступенчатый подогрев. Для этого воздухонагреватель делится на две части, между которыми («в рассечку») устанавливается часть водяного экономайзера.


По принципу действия воздухоподогреватели разделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях тепло от газов к воздуху передается через неподвижную разделяющую их металлическую стенку трубы. Как правило, это стальные трубчатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 25 ч 40 мм)

Схема такого подогревателя приведена на рисунке 3.14. Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Газ в трубках движется со скоростью 8 ч15 м/с, воздух между трубками – вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно равные коэффициенты теплоотдачи с обеих сторон стенки трубы.

Тепловое расширение воздухоподогревателя воспринимается линзовым компенсатором 3, который устанавливается над воздухоподогревателем. При помощи фланцев он прикрепляется болтами снизу к воздухоподогревателю, а сверху к переходной раме предыдущего газохода котлоагрегата.

Рисунок 3.14 – Трубчатый рекуперативный воздухоподогреватель

1 – стальные трубы 40 х 1,5 мм; 2, 6 – верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20 ч 25 мм; 3 – компенсатор тепловых расширений; 4 – воздухоперепускной короб; 5 – промежуточная трубная доска; 7, 8 – опорные рама и колонны


В регенеративном воздухоподогревателе тепло передается металлической насадкой, которая периодически нагревается газообразными продуктами сгорания, после чего переносится в поток воздуха и отдает ему аккумулированное тепло. Регенеративный воздухоподогреватель котла (Рисунок 3.15) представляет собой медленно вращающийся (3 ч 5 об/мин) барабан (ротор) с набивкой (насадкой) из гофрированных тонких стальных листов, заключенных в неподвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части – воздушную и газовую. При вращении ротора набивка попеременно пересекает то газовый, то воздушный поток. Несмотря на то, что набивка работает в нестационарном режиме, подогрев идущего сплошным потоком воздуха осуществляется непрерывно без колебаний температуры. Движение газов и воздуха – противоточное.


Рисунок 3.15 – Устройство регенеративного вращающегося воздухоподогревателя

1 – ротор; 2 – неподвижный корпус; 3 – набивка; 4 – короба подвода и отвода воздуха и газа; 5 – секторные плиты, разделяющие газовый и воздушный потоки; 6 – механизм привода (электродвигатель, редуктор, шестерня); 7 – сплошные перегородки ротора, препятствующие перемешиванию воздуха и продуктов сгорания.

Регенеративный воздухоподогреватель отличается компактностью (до 250 м2 поверхности в 1 м3 набивки); он широко распространен на мощных энергетических котлоагрегатах. Недостатком его являются большие (до 10 %) перетоки воздуха в тракт газов, что ведет к перегрузкам дутьевых вентиляторов и дымососов и увеличению потерь с уходящими газами.

 

58. Изобразите схематично основные типы топочных процессов.

Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле.

Существующие топочные устройства можно разделить на слоевыеи камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается твердое топливо во взвешенном состоянии в виде пыли и дробленых частиц, а также жидкое, распыляемое с помощью форсунок, и газообразное. Камерные топки подразделяются на факельные и вихревые.

На рис показаны схемы слоевого, факельного и вихревого способов сжигания топлива. При слоевом способе сжигания необходимый для горения воздух попадается к слою топлива через колосниковую решетку.

При факельном способе сжигания твердое топливо предварительно размалывается в мельницах и пыль вместе с воздухом (аэросмесь) попадает в топку. Время пребывания газа и пыли в объеме топки незначительно (1,5-2 с).

Циклонный способ сжигания основан на использовании закрученных топливовоздушных потоков. Транспорт топлива осуществляется воздухом. Топливные частицы циркулируют по определенным траекториям в течение времени, необходимого для завершения их сгорания. Под действием центробежных сил частицы движутся в виде уплотненного пристенного слоя, интенсивно перемешиваясь с воздухом. Время пребывания частиц в циклонной камере выбирается достаточным для выгорания грубой пыли (размер частиц – 200 мкм) или дробленого топлива (размер частиц до 5 мм).

 

59. Как осуществляется подача воздуха и удаление дымовых газов в котельных агрегатах?

Подача воздуха в топку для горения топлива (дутье) и удаление топочных дымовых газов (тяга) могут быть естественными – с помощью дымовой трубы и искусственными – с применением дутьевого вентилятора и дымососа. Дымовые газы, пройдя газоходы теплогенератора, направляются в боров, дымосос и дымовую трубу.

Дымовые трубы предназначены для удаления топочных дымовых газов и рассеивания вредных соединений (содержащихся в продуктах сгорания) в атмосферном воздухе, с целью снижения их концентрации в атмосфере на уровне дыхания до необходимых параметров.

Дымовая труба, сама по себе и всегда, создает естественную тягу, а движение топочных газов при этом происходит за счет гравитационных сил, обусловленных разностью плотностей холодного наружного атмосферного воздуха и горячих газообразных продуктов сгорания, заполняющих газоходы, дымовую трубу, считая от уровня горелки до устья трубы. Чем ниже температура наружного воздуха и выше его атмосферное давление, выше температура продуктов сгорания топлива, выше дымовая труба – тем естественная тяга больше. В ясную морозную погоду тяга лучше, а в туманную, ветреную, влажную – хуже.

В котельных малой производительности иногда для обеспечения тяги и дутья достаточно использования только дымовой трубы и ее самотяги, и тогда можно обойтись и без дутьевых вентиляторов. Естественная тяга (измеряется в Па, мм вод. ст., кгс/м2) в этом случае регулируется шибером, установленным в газоходе за котлом, а управление выведено на фронт котла, где должен быть фиксатор и указатель открывания заслонки. В верхней части шибера должно быть отверстие диаметром не менее 50 мм для вентиляции топки неработающего котла (при закрытом шибере).

Дымовые трубы работают в сложных условиях: при перепадах температуры, давления, влажности, агрессивном воздействии дымовых газов, ветровых нагрузках и нагрузках от собственного веса. Для котельной проектируется обычно одна общая для всех котлов дымовая труба. Дымовые трубы сооружаются по типовым проектам из кирпича, железобетона или металла.

применение высоких труб не всегда оправдано и поэтому чаще используют невысокие трубы с установкой дутьевого вентилятора и дымососа.

Установка дутьевого вентилятора и дымососа обеспечивает более надежную и эффективную работу котельных установок, позволяет поддерживать заданное разрежение или давление в топке, автоматизировать подачу воздуха и топлива в топку, а также использовать КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматику).

Дутьевой вентилятор имеет металлический корпус в виде улитки, в котором установлен ротор с лопатками, а на оси – электродвигатель. При вращении рабочего колеса в центре создается разрежение, куда через круглое отверстие поступает новая порция воздуха, и за счет центробежных сил он отбрасывается к стенкам корпуса и переходит в нагнетательное прямоугольное отверстие. Производительность дутьевого вентилятора должна обеспечивать с 10%-ным запасом подачу действительного объема воздуха, необходимого для горения с учетом его температуры, а напор вентилятора должен преодолеть сопротивление воздушного тракта (воздуховода, заслонки, горелки, направляющего аппарата). В качестве дутьевых вентиляторов обычно используют центробежные вентиляторы среднего давления. Забор воздуха для дутья осуществляется из верхней зоны котельного зала и частично снаружи с помощью специального клапана.

Дымосос – центробежный вентилятор, только с массивными лопатками ротора. Производительность дымососа должна быть на 10 % больше полного объема топочных дымовых газов, удаляемых из котла, с учетом их температуры, а напор должен преодолеть гидравлическое сопротивление всего газового тракта (топки, газохода, экономайзера, воздухоподогревателя, борова, шибера, дымовой трубы) за вычетом самотяги дымовой трубы.

 

60. Что такое тепловой баланс котельного агрегата? Перечислите потери тепла в котле и укажите их причины.

В котельном агрегате химически связанная энергия топлива в процессе горения преобразуется в физическую теплоту горючих продуктов сгорания. Эта теплота расходуется на выработку и перегрев пара или нагревания воды. Вследствие неизбежных потерь при передаче теплоты и преобразования энергии вырабатываемый продукт (пар, вода и т.д.) воспринимает только часть теплоты. Другую часть составляют потери, которые зависят от эффективности организации процессов преобразования энергии (сжигания потлива) и передачи теплоты вырабатываемому продукту.

Уравнение теплового баланса для установившегося теплового состояния агрегата записывают в следующем виде:


Qpp=Q1+ Qп

илиQрр=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 (14.1)где Qpp – теплота, которой располагают; Q1 – использованная теплота; Qп - общие потери; Q2 – потери теплоты с уходящими газами; Q3 – потери теплоты от химического недожога; Q4 – потери теплоты от механической неполноты сгорания; Q5 – потери теплоты в окружающую среду; Q6 – потери теплоты с физической теплотой шлаков.

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (14.1) является суммой следующих величин:Qрр=Qрн+Qв.вн+Qпар+Qфиз.т. (14.2)

где Qв.вн – теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 кг топлива; эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухонагревателе, то, теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата; Qпар - теплота, вносимая в топку с дутьевым (форсуночным) паром на 1 кг потлива; Qфиз.т. - физическая теплота 1 кг или 1 м3 топлива.

Теплоту, вносимую с воздухом, рассчитывают по равенству:

Qв.вн = /V0ср/(Tг.вз – Тх.вз), . (14.3)

где / - отношение количества воздуха на входе в воздухоподогреватель к теоретически необходимому; ср/= 1,33 кДж/(м3·К), при температуре воздуха до 600К; Тг.вз , Тх.вз – температуры горячего о холодного воздуха, обычно Тх.вз = 300К.

Теплоту, вносимую с паром для распыления мазута (форсуночный пар), находят по формуле:

Qпар = Wф (iф – r) , . (14.4)

 

где Wф – расход форсуночного пара, равный 0,3-0,4 кг/кг; iф – энтальпия форсуночного пара, кДж/кг; r – теплота парообразования, кДж/кг.

Физическая теплота 1 кг топлива:

Qфиз.т. = стт – 273) , . (14.5)

 

где ст – теплоемкость топлива, кДж/(кг· К); Тт – температура топлива.

Если предварительный подогрев воздуха и топлива отсутствует и пар для распыления топлива не используется, то Qрр=Qрн

Потери тепла q2 с уходящими газами в окружающую среду. Эти потери в процентах определяются как разность энтальпий продуктов сгорания, уходящих из котельного агрегата, и холодного воздуха, поступающего в агрегат.

При сжигании твердого топлива

где Iух энтальпия уходящих газов при коэффициенте избытка воздуха за агрегатом aух и температуре уходящих газов, кДж/кг (ккал/кг); Ioх.в — энтальпия воздуха, теоретически необходимого для горения, при температуре, с которой он поступает в котельный агрегат, кДж/кг (ккал/кг).

Множитель 100 — q4 вводится в формулу потому, что энтальпии дымовых газов и воздуха, необходимого для горения, определяются для 1 кг действительно сожженного топлива, а не для 1кг топлива, поступившего в топку.

При сжигании жидкого и газообразного топлива

q2 в значительной степени зависят от режима работы и состояния качества эксплуатации котельного агрегата. Например, потери тепла с уходящими газами в котлах, оснащенных топками с ручным обслуживанием, бывают велики из-за периодичности загрузки топлива, неравномерного выделения тепла и расхода воздуха.

Потери тепла q3 от химической неполноты горения. При сжигании твердых топлив показателем химической неполноты горения является присутствие в уходящих дымовых газах окиси углерода, а при сжигании газообразного топлива — окиси углерода и метана.

Зная содержание окиси углерода в отходящих дымовых газах, определяют потерю тепла от неполноты горения. Обычно потеря тепла от неполноты горения составляет 3—7% в зависимости от рода топлива, а при большом недостатке воздуха может быть до 25% и больше. Например, 1% окиси углерода в уходящих газах соответствует примерно 6—7% потери тепла топлива.

Для полного сжигания топлива в топке котла нужно необходимое количество кислорода для горения летучих горючих веществ, соответствующая температура в топке (при пониженных температурах углерод не вступает в реакцию), достаточное время пребывания горючих частиц в топке и хорошее перемешивание топлива с воздухом.

При наиболее экономичной работе котельного агрегата содержание двуокиси углерода СО2 в дымовых газах в зависимости от рода топлива должно быть 13 — 15%. При большем коэффициенте избытка воздуха содержание двуокиси углерода за счет разбавления его воздухом в продуктах сгорания может снизиться до 3—5%, однако резко возрастет потеря тепла с уходящими газами. При нормальном ведении режима горения q3 = 1% для слоевых и 0—0,5% для пылеугольных топок.

Потери тепла q4 от механической неполноты горения. Потери тепла от механической неполноты горения состоят из потерь от провала несгоревших частиц топлива через колосники в зольник и уноса мелких частиц топлива в газоходы котла. Эти потери зависят от конструкции колосниковой решетки, силы тяги, размеров кусков топлива и его спекаемости.

Потери с уносом могут быть значительными при слоевом сжигании, если дутье слишком сильное и тяга излишне велика. В этом случае происходит большой вынос мелких частиц топлива, которые представляют собой несгоревший кокс.

Особенно нежелательна смесь крупного топлива с мелочью. В этом случае горение слоя получается неоднородным: мелочь выгорает быстрее и потоком воздуха выдувается из слоя, образуя кратеры, через которые в топку поступает лишний воздух, охлаждая ее. Крупные куски топлива покрываются шлаковой коркой и полностью не выгорают.

В среднем потери с механической неполнотой сгорания для пылеугольных топок составляют 1%, а для слоевых от 5 до 7,5%.

Потери тепла q5 в окружающую среду. Потери тепла нагретыми внешними поверхностями в окружающую среду зависят от типа и паропроизводительности котла, его конструкция, качества обмуровки и нагрузки котлоагрегата.

Если в процессе эксплуатации котлоагрегата будут часто и на продолжительное время открывать дверки и лючки, то потери на лучеиспускание в окружающую среду возрастут. Возрастут потери также при сквозняках в котельном помещении.

Потери теплаq6 с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки котла. Эти потери учитывают только при сжигании твердых топлив как в кусковом, так и в пылевидном состоянии. Они зависят от зольности топлива и системы шлакозолоудаления. С увеличением зольности потеря тепла возрастает.

 

61 Укажите, как определяется КПД котельного агрегата и порядок его величины.

Совершенство тепловой работы парового котла оценивается коэффициентом полезного действия брутто. Так, по прямому балансу

где Qк, кДж/с — теплота, полезно отданная котлу и выраженная через тепловосприятие поверхностей нагрева:

где Qст — теплосодержание воды или воздуха, подогреваемых в котле и отдаваемых на сторону. Теплота продувки учитывается только для Dпр > 0,02% D.

По обратному балансу в %:

 

Метод прямого баланса менее точен в основном из-за трудностей при определении в эксплуатации больших масс расходуемого топлива. Тепловые потери определяются с большей точностью, и поэтому метод обратного баланса нашел преимущественное распространение при определении КПД.

Кроме КПД брутто используется КПД нетто, показывающий эксплуатационное совершенство агрегата:

где qс.н — суммарный расход теплоты на собственные нужды котла, т.е. расход электрической энергии на привод вспомогательных механизмов (вентиляторов, насосов и т.д.), расход пара на обдувку и распыл мазута, подсчитанных в процентах от располагаемой теплоты.

Расход подаваемого в топку топлива В, кг/с:

Так как часть топлива теряется с механическим недожогом, то при всех расчетах объемов воздуха и продуктов сгорания, энтальпий используется расчетный расход топлива Вр, кг/с, учитывающий механическую неполноту сгорания:

При сжигании в котлах жидкого и газообразного топлив Q4 = 0 и Q6 = 0.

 

62 Изобразите схематично конструкцию регенеративного и трубчатого воздухоподогревателей.

Воздухоподогреватели устанавливаются с целью подогрева воздуха, направляемого затем в топку для повышения эффективности горения топлив и в углеразмольные устройства, за счет использования тепла уходящих газов.

По принципу действия воздухоподогреватели подразделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях тепло от газов к воздуху передается через неподвижную разделяющую их металлическую стенку трубы. Как правило, это стальные

трубчатые воздухоподогреватели

(диаметр трубок 25—40 мм). Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок.

Трубчатый воздухоподогреватель:

1 — стальные трубы 40х1,5 мм;

2, 6 — верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20—25 мм;

3 — компенсатор тепловых расширений;

4 — воздухоперепускной короб;

5 — промежуточная трубная доска;

7, 8 — опорные рама и колонны.

В регенеративном воздухоподогревателе теплота передается металлической насадкой, которая периодически нагревается газообразными продуктами сгорания, после чего переносится в поток воздуха и отдает ему аккумулированную теплоту.

1 — ротор; 2 — неподвижный корпус; 3 — набивка; 4 — короба подвода и отвода воздуха и газа; 5 — секторные плиты, разделяющие газовый и воздушный потоки; 6 — механизм привода (электродвигатель, редуктор, шестерня); 7 сплошные перегородки ротора, препятствующие перемешиванию воздуха и продуктов сгорания

 

63 Изобразите схему простейшей паровой турбины.

Принцип действия паровой турбины заключается в преобразовании тепловой энергии пара, поступающего из парогенератора, в кинетическую энергию потока пара, который, воздействуя на рабочее колесо турбины, приводит его во вращение, отдавая при этом часть своей энергии.

Поступающий из парогенератора к турбине пар сначала проходит через сопла 1, где его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию потока, после чего с большой скоростью направляется на рабочие лопатки 2, расположенные на ободе диска (ротора) 3 или специального барабана, закрепленного на валу турбины 4.

а — турбина аксиальная: 1 — сопло; 2 — лопатки; 3 — диск; 4 — вал;

б — турбина радиального типа: 1 — подвод пара; 2 — диски;

3, 4 — рабочие лопатки; 5, 6 — валы; 7, 8 — корпус

По направлению потока пара различают осевые, или аксиальные, турбины, в которых поток направлен вдоль оси ротора, и радиальные, в которых поток направлен от центра к периферии ротора

 

64 Приведите обозначение паровых турбин.

По назначению турбины подразделяют на чисто конденсационные, с противодавлением (отработавший пар используют для каких-либо производственных или бытовых целей; если отработавший пар используют в других турбинах, то такую противодавленческую турбину называют предвключенной), конденсационные с отбором пара, с отбором и противодавлением мятого пара (турбина использует, кроме свежего пара, отработавший на производстве пар, который подводится в одну из промежуточных ступеней турбины) и др. Каждая турбина обозначается шифром, состоящим из трех частей: первая из них — буквенная, остальные цифровые. Буквенная часть шифра характеризует тип турбины, а именно:

К — конденсационная без регулируемых отборов;

Т — с теплофикационным регулируемым отбором пара (p = 0,7—2,5 бар);

П — с производственным регулируемым отбором пара (р ≥ 3 бар);

Р — с противодавлением.

Вторая (цифровая) часть шифра дает номинальную мощность турбины (тыс. кВт). Третья часть шифра обозначает давление свежего пара. У турбин типов П и Р третья часть шифра представляет собой дробь, числитель которой указывает давление свежего пара, а знаменатель — давление отборного или противодавленческого пара. Так, например, конденсационная турбина мощностью 50 тыс. кВт с начальным давлением 127,5 бар (130 ат) обозначается К-50-130. Та же турбина, но с двумя регулируемыми отборами пара — производственным давлением ~ 7 бар и теплофикационным — обозначается ПТ-50-130/7 и т.д.

 

65 Влияние регенеративного подогрева питательной воды на экономичность ТЭС.

Для повышения экономичности работы паротурбинных установок, помимо повышения параметров пара, применяют так называемый регенеративный цикл, в котором питательная вода до ее поступления в котельный агрегат подвергается предварительному нагреву паром, отбираемым из промежуточных ступеней паровой турбины.

α1, α2 и α3 — доли отбираемого пара из турбины.

Регенеративный подогрев питательной воды в цикле Ренкина:

а — схема установки; б — изображение (условное) процесса в T, s координатах; 1 — котел; 2— пароперегреватель; 3— паровая турбина с промежуточными отборами пара; 4 — электрогенератор; 5 — регенеративные подогреватели; 6 — насосы; 7 — конденсатор

Поскольку питательной воде передается теплота отобранного пара, включая теплоту парообразования, а при получении работы используется лишь часть теплоты пара, не включающая теплоту парообразования, то потеря работы в результате отборов будет значительно меньше, чем увеличение энтальпии питательной воды. Поэтому в целом КПД цикла возрастает.

Применение регенеративного подогрева позволяет, когда это желательно, исключить экономайзер (подогрев питательной воды уходящими газами), использовав теплоту уходящих газов для подогрева поступающего в топку воздуха.

Увеличение КПД при применении регенерации составляет 10—15%. При этом экономия теплоты в цикле возрастает с повышением начального давления р1 пара. Это связано с тем, что с повышением р1 увеличивается температура кипения воды, а следовательно, повышается количество теплоты, которое можно подвести к воде при подогреве ее отработанным паром. В настоящее время регенеративный подогрев применяется на всех крупных электростанциях.

 

66 Что включает принципиальная схема паротурбинной ТЭС.

Различают два вида паротурбинной ТЭС: ТЭС, работающая по циклу Ренкина и Конденсационная ЭС.

ТЭС, работающая по циклу Ренкина:

В парогенераторе 1 за счет тепла сжигаемого топлива вода, нагнетаемая в парогенератор насосом 5, превращается в водяной пар, который затем поступает в турбину 2, вращающую электрогенератор 3. Тепловая энергия пара преобразуется в турбине в механическую работу, которая, в свою очередь, преобразуется в генераторе в электроэнергию. Из турбины отработанный пар поступает в конденсатор 4, где пар конденсируется (превращается в воду). Насос 5 нагнетает конденсат в парогенератор, замыкая таким образом цикл.

Принципиальная технологическая схема КЭС:

1 — склад топлива и система топливоподачи; 2 — система топливоприготовления; 3 — котел; 4 — турбина; 5 — конденсатор; 6 — циркуляционный насос; 7 — конденсатный насос; 8 питательный насос; 9 — горелки котла; 10 — вентилятор; 11 — дымосос; 12 — воздухоподогреватель; 13 — водяной экономайзер; 14 — подогреватель низкого давления; 15 — деаэратор; 16 — подогреватель высокого давления; СН — собственные нужды

 

 

67 Опишите элементы составляющие компоновку главного корпуса ТЭС

68 Существующие схемы теплоснабжения, понятие температурного графика

Температура воды в системе отопления должна поддерживаться в зависимости от фактической температуры наружного воздуха по температурному графику, который разрабатывается специалистами-теплотехниками проектных и энергоснабжающих организаций по специальной методике для каждого источника теплоснабжения с учетом конкретных местных условий. Эти графики должны разрабатываться исходя из требования, чтобы в холодный период года в жилых комнатах поддерживалась оптимальная температура*, равная 20 – 22 °С.

При расчетах графика учитываются потери тепла (температуры воды) на участке от источника теплоснабжения до жилых домов.

Температурные графики должны быть составлены как для теплосети на выходе из источника теплоснабжения (котельной, ТЭЦ), так и для трубопроводов после тепловых пунктов жилых домов (групп домов), т. е. непосредственно на входе в систему отопления дома.

От источников теплоснабжения в тепловые сети подается горячая вода по следующим температурным графикам:*

· от крупных ТЭЦ:150/70°С, 130/70°С или 105/70°С;

· от котельных и небольших ТЭЦ: 105/70°С или 95/70°С.

*первая цифра – максимальная температура прямой сетевой воды, вторая цифра – ее минимальная температура.

В зависимости от конкретных местных условий могут быть применены и другие температурные графики.

 

 

69 Перечислите основные способы увеличения КПД тепловой паротурбинной станции

1. КПД цикла Ренкена:

При увеличении давления Р1 происходит рост термического КПД цикла, но при этом необходимо увеличить затраты на более качественный материал из которого сделан котел и турбина.

Увеличение начальной температуры всегда приводит к росту термического КПД цикла Ренкена, при этом увеличивается сухость пара. Снижение параметра Р2 (давление в конденсаторе) лимитируется температурой окружающей среды. Т.е. при tокр.среды = 20o C соответствует давление насыщения = 0,004 МПа. ht =(40-50)%

Для дальнейшего увеличения КПД необходимо вносить изменения в техническую схему самого цикла.

1)Регенеративный цикл.

В регенеративном цикле происходит подогрев питательной воды перед подачей ее в котел. Подогрев осуществляется за счет регулируемых отборов пара из турбины, число которых может доходить до 7-8 шт.

В данном цикле происходит уменьшение работы на турбине, также происходит уменьшение подвода теплоты Q1. Всегда дает увеличение на
7-8%

2)Цикл с промежуточным перегревом пара.

Используются 2 пароперегревателя вместо одного, тем самым увеличивают КПД на 2-3%.

3)Использование теплофикационного (ТФ) цикла.

ТФ цикл использует теплоту Q2 которая при обычных условиях сбрасывается в атмосферу. Установки которые одновременно вырабатывают электроэнергию и тепло, называются «установки с комбинированной выработкой» и они являются наиболее экономичными и обладают более высоким КПД.

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...