Шпаргалка по энергетическим системам

котлы высокого давления—13,8 МПа (140 кгс/см2), температура перегретого пара 540—560 °С, производитель¬ность 210—1000 т/ч, температура  питательной воды 215 °С; 

котлы сверхкритического давления прямоточные, произ¬водительностью 1000—3950 т/ч, вырабатывающие пар с дав¬лением 25 МПа (255 кгс/см2), с температурой перегретого пара 540—560 °С, температура питательной  воды 270 °С. 

Обозначение типов котлов: естественной циркуляцией  — Е, с промежуточным перегревом — ЕПР, прямоточные — П, с промежуточным  перегревом-ППр. 

К основным параметрам паровых котлов ГОСТ относит номинальную производительность Д кг/с; номинальное дав¬ление  пара р, МПа (кгс/см2); температуру перегретого  пара /Пп, °С; номинальную температуру  питательной воды °С; КПД брутто.  
Первая ступень энергетических параметров пара (3,90 МПа, 440 °С) принята, исходя из возможности выпол¬нения пароперегревателя и ступеней высокого давления турбины из углеродистой стали. Температура труб паропе¬регревателя должна быть не выше 500 °С. Давление 3,90 МПа принято по условию допустимой конечной влажно¬сти пара в ступенях низкого давления турбины 10—12%. 

Давление 9,80 МПа соответствует максимально  допусти¬мой при принятой температуре  пара 540 °С, влажности пара в турбине, которая в этом случае не превышает 12 %. 

Параметры 13,8 МПа, 560 °С выбраны, исходя из условий  возможного повышения начального давления при наличии промежуточного перегрева  пара и сохранении при этом до¬пустимой  конечной влажности пара. Значения сверхвысоких параметров пара определяются условиями надежной рабо¬ты современных  легированных марок стали. Ведутся  работы по применению пара и более  высоких параметров. Имеются опытные  установки с давлением пара 29,4 МПа и темпера¬турой 600 °С. 

Котлы для выработки пара высокого и  сверхкритическо¬го (25 МПа) давления предназначаются  для тепловых элек¬тростанций средней  и большой мощности. Шкалы давления и производительности энергетических котлов в ГОСТ при¬няты соответственно параметрам пара и мощности стан¬дартизированных турбоагрегатов, исходя из установки  од-ного-двух котлов на турбоагрегат. 

Стандартизация  параметров пара и мощности стацио¬нарных  котлов, введенная у нас еще  в предвоенные годы, позволила  организовать серийное производство энергетиче¬ского оборудования, что существенно уменьшило  стоимость изготовления котлов и  необходимого для них вспомогатель¬ного  оборудования, а также обеспечило применение наибо¬лее рациональных решений в энергетике. 

Преимущественно применяемые в промышленности кот¬лы с естественной и принудительной циркуляцией принципи¬ально различаются  только организацией гидродинамики ,-* испарительных поверхностях нагрева. Схемы организации ^движения воды, пароводяной  смеси и пара в этих котлах доказаны на рис. 14.1. 

В котлах с естественной циркуляцией (рис. 14.1, а) пн-7ательная вода подается насосом в экономайзер, а из него •* верхний барабан. В процессе естественной циркуляции, возникающей в испарительных поверхностях нагрева, обра¬зовавшаяся пароводяная смесь направляется в барабан, в котором происходит разделение пара и воды. Из барабана пар направляется на перегрев в пароперегреватель и за¬тем — к потребителям. При критическом давлении в котле естественная циркуляция невозможна.  
  
Рис. 14.1. Типы котлов:  
а — барабанный с естест¬венной циркуляцией; б—с многократно-принудитель¬ной циркуляцией; в — прямоточный;  
/— эконо¬майзер; 2 — испарительные поверхности нагрева; 3 — пароперегреватель; 4 — воз¬духоподогреватель; 5 — переходная зона испари¬тельной поверхности на¬грева; 6 — конвективный пароперегреватель; 7 — се¬паратор пара

Это положение, а также условия  надежности циркуляции, увеличение массы  и стоимости конструкции по мере повышения давления в котле определили применение котлов с естественной цир¬куляцией при давлении до 13,8 МПа. Котлы низкого  и сред¬него давления преимущественно  выполняют с естественной  
циркуляцией, что объясняется в основном менее жесткими требованиями к качеству питательной воды, более простой системой автоматизации процессов горения и питания и от-сутвтвием затрат электроэнергии на осуществление движе¬ния рабочей среды в испарительной системе. £_Д. котлах с многократной принудительной циркуляцией (рис. 14.1,6) питательная вода подается насосом в эконо¬майзер и далее в барабан. В испарительных поверхностях нагрева циркуляция осуществляется принудительно за счет работы насоса, включенного в контур циркуляции. Разделе¬ние пара и воды происходит в барабане, из которого пар направляется в пароперегреватель и далее к потребителям. Котлы с многократной принудительной циркуляцией при¬меняют в основном для использования теплоты газов техно¬логических и энерготехнологических агрегатов для выработ¬ки пара низких и средних параметров. При высоком давле¬нии в таких котлах усложняются конструкции и условия работы циркуляционных насосов, работающих на воде с температурой более 300 °С. При давлении 13,8 МПа и вы¬ше на районных КЭС и ТЭЦ обычно применяют прямоточ- ^ ные котлы. В прямоточных котлах (рис. 14.1, в) экономайзер, испарительная поверхность нагрева и пароперегреватель конструктивно объединены и, проходя их последовательно, вода нагревается, испаряется и образовавшийся пар пере¬гревается, после чего направляется к потребителям. Полное испарение воды происходит за время однократного прямо¬точного прохождения воды в испарительной части поверх¬ности нагрева.\Отсутствие барабана в прямоточных котлах высокого давления существенно (на 8—10 % снижает за¬траты металла на изготовление котла по сравнению с бара¬банным котлом такой же мощности и давления. Котлы с давлением 25 МПа выполняют только прямоточными.,  
Имеются многочисленные конструкции всех типов кот¬лов, что определяется многими факторами, влияющими на выбор того или иного технического решения: параметрами пара, производительностью, видом топлива и способом его сжигания, характеристикой питательной воды, требуемыми эксплуатационными показателями. Общие тенденции раз¬вития конструкций котлов определяются требованиями по¬вышения надежности и экономичности работы, т. е. увели¬чения КПД брутто и нетто, снижения удельных затрат ме¬талла, стоимости изготовления и монтажа уменьшения вредных выбросов, обеспечения безопасности работы и об-легчения труда персонала.

Основные теплопередающие элементы котла:

электротэны в случае электроподогрева, медные трубы газовых колонок или  ячеистые теплообменники косвенного нагрева

25. Виды топок. Топки с движущимся  по решетке слоем топлива. Топки  с цепной решеткой

Топки - это часть парогенератора, предназначенная для сжигания топлива. 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, находящемуся в котле, за счет которой генерируется пар.

Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и  камерные, рис. 1.

Классификация топочных устройств

Типы топочных устройств

топки

слоевые камерные

ручные механические вихревые кипящий  слой

полумеханические факельная

Рис.1. Типы топок

На рис.2 показаны схемы слоевого, факельного и вихревого способов сжигания топлива. При слоевом способе  сжигания необходимый для горения  воздух попадается к слою топлива  через колосниковую решетку.

Рис.2. Схемы способов сжигания твердого топлива

а- слоевой; б- факельный; в- вихревой; 1-топливо; 2- воздух.

Слоевая топка — топка для  сжигания твердого топлива в слое, к-рый лежит на колосниковой решетке  и продувается воздухом снизу  вверх. Применяют в котельных  агрегатах произ-стью до 40 т/ч пара для сжигания бурых и каменных углей, полуантрацитов, кускового торфа, горючего сланца и древесных отходов. Нецелесообразно использовать слоевые  топки для сжигания антрацитов, антрацитового  штыба, бурых углей, фрезерного торфа  и отходов углеобогащения, т.к. сжигание этих видов топлива происходит с  большими потерями от механич. и хим. недожога. Слоевые топки — первые устройства для сжигания твердого топлива, к-рые широко применяют. Их разновидностью является шахтная топка, используемая для слоевого сжигания влажного твердого топлива (кускового торфа, дров). Она  имеет развитую по высоте загрузочную  горловину (шахту), в к-рой происходят подсушка, разогрев топлива и частичное  выделение летучих в-в (за счет теплоты  нижнего горящего слоя).

Топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней  слоем топлива основаны на разл. принципах организации процессов  движения и горения топлива. В  топках с шурующей планкой топливо  перемещается вдоль неподвижной  горизонт, колосниковой решетки особой формы планкой, движущейся возвратно-поступат. по колосниковому полотну. Разновидностью такой топки является факельно-слое-вая  системы С.В.Татищева, получившая применение для сжигания фрезерного торфа, а  также бурых и каменного углей. Отличие ее от обычной топки с  шурующей планкой — наличие шахтного предтопка, в к-ром происходит предварит, подсушка фрезерного торфа дымовыми газами, засасываемыми в шахту  спец. эжектором. В скоростных топках с вертикальной колосниковой решеткой системы В.В.Померанцева и наклонной  решеткой топливо, поступающее в  топку сверху, по мере сгорания сползает под действием силы тяжести в  ее нижнюю часть, открывая возможность  поступления новых порций топлива. Такие топки применяют для  сжигания древесных отходов, а шахтные  топки — и для сжигания кускового  торфа.

К механическим топкам относят топки  с движущимися в виде бесконечного полотна цепными решетками, состоящими из гибкосоединенных звеньев— колосников.Колосниковое полотно натянуто на шкивы валов. Передний вал является ведущим. Скорость движения полотна изменяется от 2,3 до 16 м/ч. В зависимости от конструкции  колосников цепные решетки выпускают  двух типов: со сплошным полотном—  ленточная цепная решетка (ЛЦР) и  с колосниками, перекрывающими друг друга в виде чешуи — чешуйчатые цепные решетки (ЧЦР), получившие наибольшее распространение. Топка с ленточной  цепной решеткой и пневматическим забрасывателем (ПМЗ — ЛЦР), топка с решеткой типа ЧЦР.Топливо поступает на колосниковое полотно из угольного ящика и  движется вместе с решеткой, проходя  последовательно зону подсушки, разложения, горения летучих веществ, горения  кокса и выжигания его остатков из золы и шлака. При переходе решетки  в нижнее положение зола и шлак сбрасываются в зольный бункер. Шлакосниматель снимает прилипшие к решетке  куски шлака. Воздух для горения  подают позонно под решетку, через  зазоры колосников.Так как условия  зажигания свежего топлива, поступающего на решетку, значительно хуже, чем  в топках с загрузкой его на горящий слой, то для подсушки и  разложения топлива в передней части  топки устанавливают отражательные  своды и поступающий на горение  воздух подогревают до температуры 423—443 К (150—170 °С). Более высокую температуру  подогрева воздуха не рекомендуют, так как это может привести к пережогу колосников.

Ценные решетки применяют для  сжигания сортированных антрацитов, каменных углей с умеренной спекаемостью, кускового торфа, бурых углей  небольшой влажности в установках с высокой производительностью.