Главная Обратная связь

Дисциплины:






Способы получения тепловой энергии.



При оуществлеиии технологических процессов наиболее часто используются тепло­вая и электрическая энергии. Многим отраслям промышленности: химической, металлурги­ческой, текстильной, пищевой и др. — тепло необходимо для технологических целей. При­мерно 50 % добываемого топлива расходуется на тепловые нужды предприятий. Во многих производствах требуется пар давлением 0,5 — 0,9 МПа, а иногда и до 2 МПа для приведе­ния в движение прессов, паровых молотов, турбин. Иногда требуется горячая вода, нагретая до 70 — 150 °С. Горячая вода необходима и для отопления жилых зданий.

Тепловая энергия в виде пара указанных параметров и горячей воды может произво­диться централизованно на ТЭЦ и в крупных котельных или децентрализованно на заво­дских мини-ТЭЦ и в индивидуальных котельных. Для получения тепловой энергии служат различного вида паровые котлы и котлоагрегаты.

В водотрубных котлах почти вся вода сосредоточена в многочисленных тонких и длинных трубах, нагреваемых горячими газами. Трубы в котлах расположены вертикально или горизонтально и соединены с небольшого диаметра барабанами, в которых пар отделя­ется от воды. Увеличение поверхности нагрева водотрубных котлов позволило значительно повысить паропроизводительность, увеличить давление пара, коэффициент полезного дей­ствия горячих газов до 90 %.

В прямоточных котлах барабаны для отделения пара от воды отсутствуют. Вода пе­реходит в пар по мере перемещения по трубам. Количество труб, которые имеют криволи­нейную форму, составляет несколько десятков, их длина может составлять более тысячи метров.

В котельном агрегате конструктивно объединён в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива. Главной частью агрегата являются топочная камера и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель). Элементы котлоагрегата опираются на каркас и за­щищены от потерь тепла обмуровкой и изоляцией. Котлоагрегаты применяются на тепло­вых электростанциях для снабжения паром турбин, в промышленных и отопительных ко­тельных для выработки пара и горячей воды на технологические и отопительные нужды, в судовых котельных установках. Конструкция котлоагрегата зависит от его назначения, вида применяемого топлива и способа сжигания, единичной паропроизводительности, а также от давления и температуры вырабатываемого пара.

В топочной камере происходят сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания в результате лучистого теплообмена между нагретыми газами и покрывающими стены топочной камеры трубами, по которым циркулирует вода или пар. Система этих труб образует топочный экран. На выходе из топки газы имеют температуру порядка 1000 °С. Для дальнейшего охлаждения газов на их пути устанавливают трубчатые поверхности на­грева (пароперегреватели), выполняемые обычно в виде ширм — трубчатых змеевиков, со­бранных в плоские пакеты. Теплообмен в ширмовых поверхностях осуществляется излуче­нием и конвекцией, поэтому эти поверхности называются полурадиационными. Пройдя ширмовый пароперегреватель, газы с температурой 800 — 900 °С поступают в конвектив­ные пароперегреватели высокого и низкого давления, представляющие собой пакеты труб. Теплообмен в этих и последующих поверхностях нагрева осуществляется в основном кон­векцией, и они называются конвективными.



После пароперегревателя на пути газов, имеющих температуру 600 — 700 °С, уста­навливается водяной экономайзер, далее воздухоподогреватель, в котором газы (в зависи­мости от вида сжигаемого топлива) охлаждаются до 130 — 170 °С. Дальнейшему снижению температуры уходящих газов и полезному использованию их тепла для нагрева рабочей среды препятствует конденсация на поверхностях нагрева паров воды и серной кислоты, которые образуются при сжигании сернистых топлив. При этом происходит интенсивное загрязнение поверхностей нагрева золовыми частицами. Охлаждённые газы, пройдя уст­ройства очистки от золы и в некоторых случаях от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Твёрдые продукты сгорания топлива, уловленные в агрегате, периодически или непрерывно удаляются через системы золо- и шлакоудаления. Для поддержания поверхно­стей нагрева в чистоте периодически производят их обдув и обмывку, вибро- и дробеочист- ку.

По характеру движения рабочей среды котлоагрегаты бывают с многократной есте­ственной или принудительной циркуляцией и прямоточные. В агрегатах с многократной циркуляцией рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, который состоит из обогреваемых и необогреваемых труб, соединённых между собой промежуточными ка­мерами — коллекторами и барабанами, и частично испаряется в обогреваемой части кон­тура. Образовавшийся пар отделяется от воды в барабане, а испарённая часть котловой во­ды возмещается водой, подаваемой насосом в водяной экономайзер и далее в барабан. Дви­жение рабочей среды по циркуляционному контуру в агрегатах с естественной циркуляци­ей осуществляется вследствие разности плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъёмной) части контура и воды в необогреваемой или слабообогреваемой (опускной) его части. В котлоагрегатах с принудительной циркуляцией рабочая среда по контуру переме­щается под действием циркуляционного насоса. Непрерывное упаривание котловой воды в агрегатах с многократной циркуляцией приводит к возрастанию концентрации растворён­ных и взвешенных в ней примесей (солей, окислов, гидратов окислов), которые, откладыва­ясь на внутренней поверхности обогреваемых труб, ухудшают условия их охлаждения и могут стать причиной перегрева металла и аварии из-за разрыва труб. Кроме того, чрезмер­ное повышение концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром из барабана с капельками воды или в виде парового раствора в пароперегреватель, а также в турбину, где примеси оседают на лопатках турбомашины, уменьшая её КПД. Для исключе­ния возрастания концентрации примесей в котловой воде производятся непрерывные и пе­риодические продувки котла. Предельно допустимая концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами котлоагрегата, составом воды и тепловыми напряжениями эк­ранных поверхностей нагрева.

В прямоточном агрегате нагрев, испарение воды и перегрев пара осуществляются за один проход среды по тракту. При такой организации процесса генерации пара примеси, содержащиеся в воде, не могут быть выведены продувкой части котловой воды и часть примесей осаждается на внутренней поверхности труб, а часть (вместе с паром) поступает в турбину, где откладываясь на лопатках. Поэтому к воде, используемой для прямоточных агрегатов, предъявляются более строгие требования в отношении качества, поэму на пред­варительно обрабатывается в системе водоподготовки.

В энергетических установках для повышения экономичности используются схемы с вторичным (промежуточным) перегревом; пар после срабатывания части его тепловой энергии в турбине возвращается в котлоагрегат, подвергается дополнительному перегреву в пароперегревателе низкого давления и вновь возвращается в турбину.

Котлоагрегаты значительной мощности представляют собой большие сооружения. Так, котлоагрегат для энергоблока мощностью 300 МВт имеет высоту более 50 м, занима­ет площадь более 1000 квадратных метров. Для его сооружения требуется около 4,5 тыс.

тонн металла, в том числе 3000 тонн труб, работаю под давлением более 25 МН/м (250

кг*с/см ). Коэффициент полезного действия таких агрегатов превышает 90 %.

Для обогрева и снабжения горячей водой отдельных зданий используются котлы не­большой мощности. В них используется жидкое, газообразное и твёрдое топливо. Конст­рукции и оснащение многих котлов позволяют переходить с одного вида топлива на другое. Вместо труб в таких котлах используются литые секции. КПД котлов достигает 95 %.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...