Сокращение стоимости тепловой энергии путем перевода работы котельной на более дешевое топливо

 

СОДЕРЖАНИЕ


Введение

. Общая часть

.1 Классификация паровых котлов. Параметры маркировки

.2 Особенности и принцип работы барабанных котлов

.2.1 Барабанные котлы с естественной циркуляцией малой производительности

.2.2 Паровые двухбарабанные котлы с развитыми котельными пучками типа Е, Е(КЕ), ДКВ

.2.3 Паровые котлы типа Е, (ДЕ

.3 Прямоточные котлы

.4 Особенности современных паровых котлов

.5 Основные элементы котлов

. Специальная часть

.1 Общая характеристика котлоагрегата

.2 Исходные данные и расчет горения топлива

.2.1 Расчёт теплового баланса котельного агрегата и выбор коэффициентов избытка воздуха

.2.2 Расчет объемов энтальпий воздуха и продуктов сгорания

.3 Выбор и обоснование измельчительного оборудования

.4 Выбор оптимального источника теплогенерации

.5 Очистка продуктов горения от механических примесей

.5.1 Выбор и расчёт циклона

.5.2 Расчёт рукавного фильтра

.5.3 Расчёт форсуночного скруббера

.6 Аэродинамический расчёт тягодутьевого тракта

.6.1 Аэродинамический расчёт дутьевого тракта

.6.2 Аэродинамическое сопротивление тракта продуктов сгорания

.7 Защита окружающей среды при работе котельных агрегатов

2.7.1 Вредные примеси в продуктах сгорания

3. Автоматизация

.1 Общие принципы автоматизации управления котельных установок

.2 Выбор приборов и средств автоматизации

.3 Автоматизация парового котла

. Безопасность жизнедеятельности

.1 Охрана труда при монтаже энергетического и технологического оборудования в котельной

.2 Расчёт стропов

.3 Требования по безопасности труда и пожаробезопасности при эксплуатации котла

. Экономика

.1 Технико-экономическое обоснование мероприятия

.2 Расчет капитальных вложений

.3Организация труда и расчет численности работающих

.4Расчет годового фонда заработной платы

.5Планирование себестоимости

.6 Расчет экономической эффективности внедрения мероприятия с учетом фактора времени

.7 Основные технико-экономические показатели участка

Заключение

Список используемой литературы


ВВЕДЕНИЕ


Авиационная промышленность - гордость России. Это отрасль, в которой мы уверенно конкурируем с любой мировой державой. Наши самолеты продемонстрировали всему миру, что Россия - не только поставщик природных ресурсов, но государство, способное успешно развивать сложные наукоемкие производства.

История ОАО «НАПО им. В.П. Чкалова» началась в начале прошлого века. Первый камень в строительство завода Горного оборудования, который решено было возвести далеко от центра Новосибирска, заложили в июле 1931 г. Спустя пять лет решением Совета труда и обороны предприятие было перепрофилировано в самолетостроительный завод.

Первенец заводских самолетостроителей - истребитель-моноплан И-16 конструкции Н.Н. Поликарпова был построен и успешно испытан уже в ноябре 1937г. С 1938 по 1940гг заводчане передали на вооружение Красной Армии более 600 самолетов. И-16 стал самым массовым истребителем своего времени, который широко использовался на фронтах Великой Отечественной войны. На этом маневренном легком деревянном самолете впервые в мире В.П. Чкалов выполнил восходящий штопор.

После трагической гибели Героя Советского Союза В.П.Чкалова по просьбе коллектива Указом Президиума Верховного Совета СССР заводу было присвоено его имя.

В конце 30-х годов завод становится родиной истребительной авиации.

В декабре 1941г. на территории предприятия разворачивается строительство новых истребителей ЯК-7 конструкции А.С. Яковлева. Производственные площади по сравнению с довоенным периодом увеличились более чем в пять раз, количество оборудования - в семь.

К концу 1941г. завод выпустил первую партию истребителей ЯК-7 - 21самолет, а за 1942 год их было построено 2 211. Так же на заводе выпускались истребители-перехватчики СУ-9, СУ-11 (1962г.), СУ-15 (1966г.), СУ-15 УТ, успешно прошедшие испытания. За годы выпуска новых реактивных истребителей завод превратился в крупнейшее самолетостроительное предприятие страны, оснащенное новейшей техникой.

Производство самолетов было организовано по типу полного замкнутого цикла (кроме комплектации двигателями, вооружением и авионикой). В технологические процессы внедрено более 2000 наименований высокопроизводительной оснастки, а также литье под давлением, точное литье. Завод стал соответствовать самому современному уровню по технической оснащенности и технологии производства.

Сегодня ОАО «НАПО им. В.П.Чкалова - одно из крупнейших авиастроительных предприятий России, которое входит в состав Авиационной холдинговой компании «Сухой» - одного из признанных лидеров авиационной промышленности России в области проектирования и производства авиационной техники.

Цель завода имени В.П. Чкалова выходить на новый уровень производственных мощностей, - специалисты НАПО им. Чкалова разрабатывают и внедряют в производство новые виды техники, востребованной военно-воздушными силами России.

Завод расположен в черте города на расстоянии 4-5 км от центра. На территории завода располагаются главные цеха и вспомогательные здания:

ремонтно-механический цех;

сборочный цех;

механический цех;

заготовительно-штамповочный цех;

фрезерный цех;

учебный цех;

информационный цех и др.;

А так же вспомогательные здания:

здание заводоуправления;

бюро технической информации;

вычислительный центр завода;

бытовой цех (котельная);

кузница;

библиотека;

музей;

столовая.

Для обеспечения работоспособности предприятия требуется тепловая энергия, расходуемая на технологическое оборудование и поддержание требуемого теплового режима в производственных цехах, административных помещениях и вспомогательных сооружениях.

На данный момент производство тепловой энергии, отопление зданий и сооружений достигается котельной, которая работает на природном газе (основное топливо) и на мазуте (резервное топливо).

Выработка тепловой энергии котельной установкой осуществляется по технологическому процессу, при котором происходит преобразование химической энергии топлива, при его сжигании, в тепло газообразных продуктов сгорания, передача тепла рабочей среде - воде, меняющей в котлах своё агрегатное состояние.

Наряду с выработкой тепловой энергии в котельной установке осуществляется подготовка теплоносителя заданных параметров и отпуск его в систему теплоснабжения.

Режим работы бытового цеха:

Бытовой цех оборудован тремя паровыми котлами, один из которых находится в резерве и двумя водогрейными общей номинальной производительностью 40 Гкал/ч. Котельная работает непрерывно, время до последующей загрузки бункера с углём составляет около 8 часов. Различают два периода работы котельной: отопительный период и неотопительный, которые определяются по среднесуточной температуре воздуха. На отопительный период приходится 40 Гкал/ч, на неотопительный -30 Гкал/ч.

Продолжительность отапливаемого периода 227 суток.

В холодные месяцы с ноября по февраль работают два водогрейных котла, вырабатывая 20 Гкал/ч, в тёплые месяцы работает один водогрейный котёл, вырабатывая 10 Гкал/ч. Паровые котлы так же работают непрерывно, вырабатывая 20 Гкал/ч.

Основными элементами современной котельной установки являются топка, котел, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, в целом называемые котлоагрегатом, а также тягодутьевые и питательные устройства, оборудование топливоподачи и золоудаления.

В качестве сырья используют газообразное и жидкое топливо, но данный вид топлива обладает рядом недостатков:

Недостатки жидкотопливных котлов:

к котлу должна быть присоединена специальная емкость для солярки (в среднем на 4-10 т в зависимости от объема здания и уровня его теплозащиты);

необходим топливный фильтр, так как топливо бывает загрязненным;

наддувные горелки обладают высоким уровнем шума;

для котлов необходимо специальное помещение с хорошей звукоизоляцией и вытяжкой;

электрозависимость жидкотопливного котла;

система отопления, работающая на жидком топливе, самая сложная, а её оборудование - самое дорогое.

необходимость регулярной подачи топлива.

Так же рядом недостатков обладают и котлы, работающие на газообразном топливе, так как они относятся к наиболее опасному виду оборудования в виду использования газа:

на их установку необходимо разрешение специальных служб, выполнение монтажных работ только специалистами и строгое выполнение техники безопасности во время эксплуатации;

для такого котла в обязательном порядке должен быть предусмотрен дымоход и хорошо проветриваемое помещение с отдельным выходом на улицу. При этом котел не следует ставить вплотную к стене или между двумя стенами;

котел должен быть обязательно снабжен автоматикой, которая реагирует на утечку газа и полностью перекрывает газовую трубу, если такая утечка случится;

приобретение лицензий на хранение топлива.

Целью проекта является сокращение стоимости тепловой энергии путем перевода работы котельной на более дешевое топливо-уголь.

Для достижения поставленной цели выполним перевод работы участка теплогенерации на новый вид топлива - уголь, выполним выбор и расчёт соответствующего котла и вспомогательного оборудования.

Одной из благоприятных причин перевода котельного агрегата на твёрдое топливо, является то, что ближайшим поставщиком угля является Кемеровская область, которая по экономическому потенциалу является крупнейшим территориально - производственным комплексом Российской Федерации. Небольшая по территории (95,7 тыс. квадратных километров), Кемеровская область играет ведущую роль в экономике Сибири. Здесь сосредоточено около 35% основных фондов Западной Сибири. Кемеровская область является опорной базой для промышленного развития не только Сибири, но и всей страны.


1.Общая часть


1.1 Классификация паровых котлов. Параметры и маркировка


Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Вместе с тем по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

котлы с естественной циркуляцией (Е) (рисунок 1,а);

котлы с принудительным движением теплоносителя (П) (воды, пароводяной смеси), которое в свою очередь осуществляется многократной принудительной циркуляцией (рисунок 1,б) и по прямоточной схеме (рисунок 1,в).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», обогревается факелом и продуктами сгорания топлива (q - падающий тепловой поток), а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью веса столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах. Кратность циркуляции (отношение расхода воды, проходящего через циркуляционный контур, к расходу пара, производимого в нем) в таких котлах изменяется от 10 до 100.


а - естественной; б- принудительной многократной; в - принудительной прямоточной; 1 - барабан; 2 - пароперегреватель; 3 - водяной экономайзер; 4 - питательный насос; 5 - обогреваемые (подъемные) трубы; 6 - опускные трубы; 7- циркуляционный насос; 8- испарительная поверхность нагрева; 9 - направление падающего теплового потока.

Рисунок 1- Схемы движения воды, пароводяной смеси и пара в котлах с циркуляцией теплоносителя.


По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива.

По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной тягой, с уравновешенной тягой и с наддувом. Паровые котлы, в которых движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разностей плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой.

Если сопротивление газового тракта (так же как и воздушного) преодолевается работой дутьевых вентиляторов, то котлы работают с наддувом.

Котлы, в которых давление в топке и начального газохода (перед поверхностью нагрева) поддерживается близким к атмосферному совместной работой дутьевых вентиляторов и дымососов называют котлами с уравновешенной тягой. В этих котлах воздушный тракт находится под давлением и его сопротивление преодолевается с помощью дутьевого вентилятора, а газовый тракт находится под разрежением (сопротивление этого тракта преодолевается дымососом). Работа газового тракта под разрежением позволяет уменьшить выбросы из газоходов в котельное помещение высокотемпературных газов и золы.

В настоящее время стремятся все котлы, в том числе и с уравновешенной тягой, изготовлять в газоплотном исполнении.

По виду водопарового (пароводяного) тракта различают барабанные и прямоточные котлы. Во всех типах котлов по экономайзеру и пароперегревателю вода и пар проходят однократно. Различие определяется принципом работы испарительных поверхностей нагрева .

В барабанных котлах (рисунок 2) пароводяная смесь в замкнутом контуре, включающем барабан, коллекторы, и испарительные поверхности нагрева (экраны и трубы), проходит многократно, причем в котлах с принудительной циркуляцией перед входом воды в трубы испарительных поверхностей ставят дополнительный насос.


- барабан; 2-испарительная часть; 3- пароперегреватель; 4- водяной экономайзер.

Рисунок 2- Схема котла с принудительной циркуляцией


В прямоточных котлах (рисунок 3) рабочее тело по всем поверхностям нагрева проходит однократно под действием напора, развиваемого питательным насосом.


Рисунок 3 - Разрез прямоточного водотрубного парового котла.


По фазовому состоянию выводимого из котла (топки) шлака различают котлы с твердым и жидким шлакоудалением. В котлах с твердым шлакоудалением (ТШУ) шлак из топки удаляется в твердом состоянии, а в котлах с жидким шлакоудалением (ЖШУ) шлак удаляется в расплавленном состоянии.

Паровые котлы характеризуются основными параметрами: номинальной паропроизводительностью, давлением, температурой пара (основного и промежуточного перегрева) и питательной воды.

Под номинальной паропроизводительностью понимают наибольшую нагрузку (т/ч или кг/с), которую стационарный котел должен обеспечивать в длительной эксплуатации при сжигании основного топлива (или при подводе номинального количества теплоты) при номинальных значениях температуры пара и питательной воды (с учетом допускаемых отклонений).

Номинальными давлением и температурой пара считают те, которые должны быть обеспечены непосредственно перед паропроводом к

потребителю пара при номинальной производительности котла (для температуры - дополнительно при номинальном давлении и температуре питательной воды).

Номинальной температурой промежуточного перегрева пара называют температуру пара непосредственно за промежуточным пароперегревателем котла при номинальных значениях давления пара, температуры питательной воды, паропроизводительности, а также номинальных значениях остальных параметров пара промежуточного перегрева с учетом допускаемых отклонений.

Номинальная температура питательной воды - это температура, которую необходимо обеспечить перед входом воды в экономайзер или в другой относящийся к котлу подогреватель питательной воды (при их отсутствии - перед входом в барабан котла) при номинальной паропроизводительности.

По параметрам рабочего тела различают котлы низкого (мене 1 МПа), среднего (1-10 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа). Наиболее характерные особенности котла и основные параметры вводятся в его обозначение. В принятых по ГОСТ 3619-82 обозначениях указывается тип котла, паропроизводительность (т/ч) и давление (МПа), температура перегрева и промежуточного перегрева пара, вид сжигаемого топлива и системы шлакоудаления для твердого топлива и некоторые другие особенности.

Буквенные обозначения типа котла и вида сжигаемого топлива: Е - с естественной циркуляцией, Пр - с принудительной циркуляцией, П - прямоточный, Пп - прямоточный с промежуточным перегревом; Еп - барабанный с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом; Г - газообразное топливо, М - мазут, Б - бурые угли, К - каменные угли, Т,Ж - соответственно с твердым и жидким шлакоудалением.

Например, котел барабанный с естественной циркуляцией производительностью 210 т/ч с давлением 13,8 МПа и температурой перегрева 565єС на каменном угле с твердым шлакоудалением обозначают: Е-210-13,8-565 КТ.


1.2 Особенности и принцип работы барабанных котлов


Барабанные котлы нашли широкое применение на тепловых электростанциях и теплоэлектроцентралях. Наличие барабана, в котором зафиксирована граница раздела между паром и водой, что является отличительной чертой этих котлов. Питательная вода после экономайзера (если его нет, то прямо после насоса из питательного трубопровода) подается в барабан, где смешивается с котловой водой (водой, заполняющей барабан). Верхняя часть объема барабана заполнена паром и называется паровым объемом (пространством) барабана, нижняя, заполненная водой, называется водяным объемом, а поверхность раздела между ними - зеркалом испарения. Смесь котловой и питательной воды с плотностью ? по опускным необогреваемым трубам из барабана поступает в нижние распределительные коллектора, питающие испарительные поверхности (как правило, это топочные экраны). Вода, поднимаясь по трубам этих поверхностей, воспринимает теплоту от продуктов сгорания топлива (топочных газов), нагревается до температуры насыщения, а затем частично испаряется. Из обогреваемых труб полученная пароводяная смесь поступает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Уровень воды (зеркало испарения) делит барабан на водный и паровой объемы. Из последнего пар по трубам, расположенным в верхней части барабана, направляется в пароперегреватель. Вода же, смешиваясь в водяном объеме с питательной водой, поступающей из экономайзера, вновь направляется в опускные трубы.

Уровень воды в барабане при работе котла колеблется между низшим и высшим положением. Первое из них устанавливают исходя из обеспечения надежного поступления воды в опускные трубы, а второе - из исключения возможности попадания воды в пароперегреватель. Объем воды, заключенный между этими уровнями, позволяет барабанному котлу некоторое время работать без подачи в него питательной воды.

В парообразующих трубах за один проход испаряется лишь часть (4-25%) поступающей в них воды. Это позволяет обеспечить достаточно надежное охлаждение металла подъемных труб, а также предотвратить накопление солей, выпадающих при испарении воды на внутренней поверхности труб, путем организации непрерывного удаления части котловой воды из котла. Поэтому для питания воды котла допускается использование воды с довольно значительным содержанием растворимых в ней солей.

Замкнутую систему, состоящую из барабана, опускных труб, коллектора и подъемных труб, по которым многократно движется рабочее тело, принято называть контуром циркуляции, а многократное движение воды в нем - циркуляцией. Движение рабочей среды, обусловленное только различием между массой столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных, называется естественной циркуляцией, а паровой котел - барабанным с естественной циркуляцией.

Возникающий в контурах циркуляции перепад давлений, называемых движущим напором циркуляции, зависит от высоты контура Н и разности плотностей воды Р в опускных и пароводяной смеси Р в подъемных трубах:

(1)


Он расходуется на преодоление сопротивления движению рабочего тела по трубам. Обычно его величина в паровых котлах с естественной циркуляцией относительно невелика (не более 0,1 МПа), что не позволяет развивать в контурах циркуляции высоких скоростей. Так как при невысоких скоростях пароводяной смеси возможно ее расслоение, то в котлах с естественной циркуляцией обогреваемые трубы не могут располагаться горизонтально или быть слабонаклоненными: преимущественное расположение труб - вертикальное.

Естественную циркуляцию следует принять в котлах с давлением в барабане не выше 17,5-18,5 МПа. При высоком давлении (близком к критическому) из-за малой разницы в плотностях пара и воды обеспечение устойчивого движения рабочей среды в циркуляционном контуре весьма затруднительно. В этом случае в котле следует использовать принудительную циркуляцию.

Установка циркуляционного насоса в котлах с принудительной циркуляцией позволяет повысить напор в циркуляционном контуре и обеспечить произвольное (как вертикальное, так и горизонтальное) расположение обогреваемых труб, а так же повысить степень парообразования, влекущее уменьшение кратности циркуляции (отношение количества поступающей в контур циркуляции воды к количеству образующегося пара). Так, если в паровых котлах с естественной циркуляцией в зависимости от высоты контура и параметров рабочего тела кратность циркуляции составляет К=5ч30, то в паровых котлах с принудительной циркуляцией она уменьшается до К=3ч10.


1.2.1 Барабанные котлы с естественной циркуляцией малой производительности (низкого и среднего давления)

Простейшим барабанным котлом с естественной циркуляцией является цилиндрический котел (рисунок 4,а), выполненный в виде горизонтального барабана 1, на ѕ объема заполненного водой, с топкой 2 под ним. Стенки барабана, обогреваемые снаружи продуктами горения топлива, выполняют роль теплообменной поверхности. Этот котел при простоте конструкции и ряде эксплуатационных достоинств имел относительно большие габаритные размеры, малую величину удельного объема пара (количество пара, кг, с на 1 м2 поверхности нагрева), значительную величину удельного расхода металла, низкий КПД.

Совершенствование его конструкции было связано с повышением

паропроизводительности котла, параметров пара, вырабатываемого котлом, его КПД, а также с уменьшением удельного расхода металла на изготовление. Это производилось путем увеличения поверхностей нагрева в одном агрегате, например, расположением в водном объеме барабана труб, обогреваемых топочными газами. Так появились жаротрубные, дымогарные и комбинированные газотрубные котлы.


- барабан котла; 2- топка с колосниковой решеткой.

Рисунок 4,а - Барабанный котёл с естественной циркуляцией.


В жаротрубных котлах (рисунок 4,б) в одном объеме барабана 1 устанавливали несколько жаровых труб 3 большого диаметра (500-800 мм).

- барабан котла; 2 - топка; 3 - жаровая труба; 9 - газоход.

Рисунок 4,б - Жаротрубный котёл


В дымогарных и комбинированных газотрубных котлах (рисунок 4,в) устанавливали пучок дымогарных труб 4 малого диаметра, причем в комбинированных котлах топочная камера 3 размещалась внутри барабана 1 у одной из его стен.


- барабан котла; 3- топочная камера; 4- дымогарная труба.

Рисунок 4, в - Дымогарный газотрубный котёл.


Производительность этих котлов и повышение параметров пара ограничивались возможностью размещения труб в водяном объеме барабана.

Дальнейшее развитие конструкции паровых котлов связано с заменой одного барабана несколькими цилиндрами меньшего диаметра, заполненными водой и пароводяной смесью. Это привело вначале к созданию батарейных паровых котлов, а затем при замене части этих цилиндров трубами меньшего диаметра, расположенными в потоке дымовых газов, к созданию водотрубных котлов. Большие возможности увеличения паропроизводительности в этом типе котлов обеспечили их широкое распространение в энергетике. Первоначально водотрубные котлы имели слабонаклоненные к горизонтали (10-15є) пучки труб, которые с помощью камер 5 или круглых камер присоединялись к одному или нескольким горизонтальным барабанам. Колы такой конструкции получили название горизонтально-водотрубных (рисунок 4,г). Среди них следует выделить котлы В.Г. Щухова (рисунок 4,д), широко ранее применявшиеся при давлении 0,8-1,5 МПа. Идея разделения общих камер, барабанов и труб на однотипные группы (секции с одинаковой длинной и числом труб, заложенная в их конструкцию, давала возможность собирать

котлы разной паропроизводительности из стандартных деталей. Вместе с тем котлы не были приспособлены к резким изменениям нагрузки, сложно решались вопросы очистки труб от загрязнений, затраты металла на единицу производительности были высоки.


- барабан котла; 2- топка; 5- сборочная камера; 6- пароперегреватель.

Рисунок 4,г - Горизонтально - водотрубный котёл.


- барабан котла; 2- топка; 5- сборочная камера;6- пароперегреватель.

Рисунок 4,д - Камерный горизонтально-водотрубный котёл конструкции В.Г. Шухова.

В значительной мере эти проблемы удалось решить в вертикально-водотрубных котлах (рис. 4, е).

Вертикально-водотрубные котлы, получившие широкое применение в энергетике, в отличие от газотрубных обладают практически неограниченными возможностями увеличения паропроизводительности. Основные особенности конструктивных изменений сводились к следующему. Последовательно осуществлен переход от многобарабанной к однобарабанной конструкции. Нижний барабан заменен цилиндрической камерой 5 небольшого диаметра (коллектором). Опускные трубы и барабан 1 частично вынесены из зоны обогрева за обмуровку котла. Реализовано полное экранирование топочной камеры. Конвективные пучки труб с продольным омыванием дымовыми газами заменены на пучки с поперечным омыванием. Внедрены подогрев воздуха и пароперегреватели 6.


- нижний барабан котла; 5- цилиндрическая камера; 6- пароперегреватель.

Рисунок 4,е - Вертикально- водотрубный котёл.


1.2.2 Паровые двухбарабанные котлы с развитыми котельными пучками типа Е, Е(КЕ), ДКВ

В котлах типа Е (рисунок 5), применяемых для сжигания газового, жидкого и твердого топлива, топочная камера изнутри покрыта боковыми и фронтально-потолочными экранами, соединенными с входными коллекторами и. Пароводяная смесь из экранов поступает в верхний барабан (из боковых экранов после коллектора). За топкой в газоходе, имеющем поперечные перегородки, расположен котельный пучок, образующий с барабанами и самостоятельный циркуляционный контур, в котором по передним, сильно обогреваемым трубам, поднимается пароводяная смесь, а по задним, слабообогреваемым, опускается вода.

Эти котлы малой производительности (до 1 т/ч) и давления (0,9 МПа), не имеют экономайзеров и перегревателей, предусмотрена установка дымососа для удаления газов.


Рисунок 5- Котёл типа Е, ( КЕ).


Котлы ДКВ, ДКВр (рисунок 6) применяют с продольным расположением барабанов 6 и 12, причем нижний барабан 12 укорочен, что позволяет в передней части котла разместить колосниковую решетку и топочную камеру 2, покрытую экранами . Вода 5 в экраны поступает из коллекторов 11, а пароводяная смесь отводится в переднюю часть барабана 6. Отпускные трубы 8 экранов служат одновременно опорами передней части верхнего барабана, а задняя часть барабана через трубы котельного пучка 4 и нижний барабан 12 опирается на постамент. Котлы выпускаются производительностью 2,5- 3,5 т/ч на насыщенном или перегретом паре с давлением 1,3- 3,8 МПа. В котлах производительностью 10, 20 и 35 т/ч экранированы не только боковые стенки топки, но фронтовая и задняя. Между трубами котельного пучка предусмотрены вертикальные перегородки 9, обеспечивающие более полное омывание труб газами в результате горизонтальных поворотов. При установке пароперегревателя его размещают за правой перегородкой вместо части труб кипятильного пучка.


1 - подвод топлива и воздуха; 2 - экранированная (радиационная) топочная камера; 3 - огнеупорная обмазка или металлическая обшивка труб экрана; 4 - трубы экрана; 5 - вода; 6 - цилиндрический водяной барабан; 7 - слив; 8 - вертикальные водяные трубы; 9 - направляющие перегородки; 10 - дымоход к дымовой трубе; 11 - вход воды; 12 - цилиндрический паровой барабан; 13 - выход пара; 14 - пар; 15 - кипящая вода.

Рисунок- 6 Котел типа ДКВр.


Котлы малой мощности серии Е (КЕ), выпускаемые производительностью 2,5-25 т/ч для получения насыщенного и перегретого пара, используются на технологические и отопительно- вентиляционные нужды различных отраслей промышленности, строительства, сельского хозяйства. Они предназначены для слоевого сжигания бурых и каменных углей, имеют экранированную трубами топочную камеру, разделенную кирпичной перегородкой (как и в котлах ДКВр производительностью более 10 т/ч) на собственно топку и камеру догорания Топочные экраны из труб диаметром 51Ч2,5 установлены с плотным шагом S= 55 мм, что позволяет облегчить обмуровку 8 за экранами. Конструктивно котлы этой серии похожи на котлы ДКВр. В случае применения экономайзера и пароперегревателя их устанавливают отдельно в газоходе за котлом.


1.2.3 Паровые котлы типа Е, (ДЕ)

Для использования насыщенного и перегретого (до 380-440°С) пара давлением 1,4-3,9 МПа на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения широко используются котлы серии Е (ДЕ).

Котлы Е (ДЕ) производительностью 4- 25 т/ч (за исключением топки) похожи на котлы Е (КЕ) и ДКВр - двухбарабанные с продольным расположением барабанов. Они экранированы по всем стенам топки, в газоходе между барабанами имеют котельный пучок с установленными в нём перегородками. Котлы изготавливаются и поставляются блоками, включающими барабаны, экраны и кипятильный (котельный) пучок, каркас и опорную раму. Отдельными блоками поставляются чугунные экономайзеры и пароперегреватели. На монтаже котлы обмуровывают и обшивают металлическим листом.

С повышением производительности котлов и применением факельного сжигания твёрдого топлива, увеличиваются объём топки и поверхность её стен, которые в современных котлах покрыты трубами - топочными экранами. Так как в котлах с естественной циркуляцией топочные экраны преимущественно испарительные поверхности нагрева, то с ростом производительности котла роль кипятильных (котельных) пучков постепенно уменьшается и отпадает надобность в установке двух барабанов. Однобарабанные вертикально - водотрубные паровые котлы (рисунок 7) с естественной циркуляцией среднего давления выпускаются на давление 2,4 и 3,9 МПа, производительностью 25, 35, 50, 75, 100 и 160 т/ч с перегревом пара до 440*С. Как правило, они имеют П - образную компоновку с размещением топки в подъёмной шахте и конвективных поверхностей нагрева (экономайзера, воздухоподогревателей, а иногда и ступеней пароперегревателя) в опускном газоходе.


- барабан; 6- пароперегреватель; 7- экономайзер; 8- воздухоподогреватель.

Рисунок 7 - Однобарабанный вертикально- водотрубный паровой котёл.


Все стены топочной камеры экранированы испарительными трубами, образующими вместе с опускными трубами, нижними и верхними коллекторами и барабаном 1 отдельные циркуляционные контуры. Трубы заднего экрана переходят в верхней части у горизонтального газохода в четырёхрядный фестон. Размалываемое в мельницах топливо вместе с подсушивающим воздухом входит в топку через прямоточные горелки , расположенные на фронтовой стене.

В горизонтальном газоходе за фестоном расположен вертикальный пароперегреватель 6, состоящий из двух ступеней (1 и 2).

В опускной конвективной шахте расположены экономайзер 7 и воздухоподогреватель 8 (по две ступени). Подобная компоновка поверхностей нагрева котла характерна для большинства котлов с естественной циркуляцией как среднего, так и высокого давления, производительностью равной или более 35 т/ч.


1.3 Прямоточные котлы


В прямоточных котлах отсутствует барабан. Питательная вода в них, как и в барабанных котлах, последовательно проходит экономайзер 7 (рисунок 8),

испарительные и пароперегревательные поверхности. Движение рабочей среды по поверхностям нагрева однократное. Осуществляется оно за счёт напора, создаваемого питательным насосом. Вода, поступающая в испарительную поверхность, на выходе из неё полностью превращается в пар. Это позволяет отказаться от тяжелого и громоздкого барабана. Надёжное охлаждение металла труб испарительной поверхности обеспечивается повышенными скоростями рабочего тела. В прямоточных котлах нет чёткой фиксации границ между экономайзерной, парообразующей и пароперегревательной 6 зонами. Изменение параметров питательной воды (температуры, давления), характеристик топлива, воздушного режима приводит к изменению соотношения между размерами экономайзерной, испарительных и пароперегревательных зон. Меняется и положение границ между этими зонами. Так, снижение давления в котле приводит к уменьшению размеров экономайзерной зоны (зоны подогрева), увеличению испарительной зоны (из-за роста при снижении давления величины теплоты парообразования) и некоторому сокращению зоны перегрева.

Прямоточные котлы по сравнению с барабанными имеют значительно меньший аккумулирующий объем воды. Поэтому при их работе требуется синхронизация подачи воды, топлива и воздуха в котле. При ее нарушении в турбину может поступать недогретый либо чрезмерно перегретый пар.

Прямоточные котлы могут работать как на докритических, так и на сверхкритических давлениях. Требования к качеству питательной воды у них значительно выше, чем у барабанных котлов, ибо даже при ее хорошем качестве (когда содержание солей в ней измеряется миллионными долями грамма) из-за постоянного роста отложений в трубах прямоточные котлы приходится периодически останавливать и подвергать кислотной промывке. Наиболее интенсивное отложение солей происходит в той части испарительной зоны, в которой испаряются последние капли влаги и начинается перегрев пара. В котлах докритического давления эта часть испарительной зоны по величине изменения энтальпии достаточно узка (200- 250 кДж/кг) и ее размещают в конвективной шахте (выносная переходная зона). При сравнительно невысокой температуре продуктов сгорания, обтекающих змеевики выносной переходной зоны, отложения солей вызывают незначительный рост температуры стенки металла. Поэтому толщину отложений можно допускать большой, не опасаясь пережога труб, удлиняя тем самым межпромывочный период котла.

Появление прямоточных котлов связано со стремлением упростить конструкцию барабанных котлов, отказаться от громоздкого дорогостоящего барабана. Их распространение в России связаны с именем Л. К. Рамзина, под руководством которого был проведен большой объем исследовательских и конструкторских работ по созданию прямоточного котла докритического давления, а также создан котел сверхкритического давления.


- пароперегреватель; 7- экономайзер; 8- воздухоподогреватель.

Рисунок 8 -Прямоточный котёл.


В котле Л.К. Рамзина (рисунок 9) вода после питательного насоса по трубопроводам направляется в экономайзер 7 и далее по необогреваемым трубам во входные коллекторы радиационной части, разделенной по высоте на нижнюю радиационную (НРЧ) и верхнюю (ВРЧ) части. Иногда выделяют также и среднюю радиационную часть (СРЧ), устанавливаемую после НРЧ. Нижняя радиационная часть (НРЧ) выполнена в виде ленты труб с горизонтально- подъемной навивкой по стенам топки. В НРЧ вода догревается до кипения и примерно 80% ее испаряется. Из НРЧ пароводяная смесь направляется в переходную зону , расположенную в конвективном газоходе. В переходной зоне завершается испарение воды и осуществляется слабый перегрев пара (на 10- 20°С). При этом часть солей, содержащихся в воде, может выпадать в виде накипи на стенках труб. Затем пар направляется в ВРЧ и после потолочных труб в выходной конвективный перегреватель 6, а оттуда в турбину.


- пароперегреватель; 7- водяной экономайзер; 8- воздухоподогреватель.

Рисунок 9 - Прямоточный котёл конструкции Л.К. Рамзина.


Прямоточные котлы нашли широкое применение на электростанциях. Вследствие того, что при давлении выше критического плотности пара (рп)и воды (рв) практически равны, барабанные котлы с естественной циркуляцией не могут работать и основным типом котлов становятся прямоточные.


1.4 Особенности современных паровых котлов


На электростанциях большинство прямоточных котлов работает при системе контроля доступа (СКД) в энергоблоках мощностью 300 МВт и выше. В эксплуатации находятся также прямоточные котлы, установленные в энергоблоках 150- 200 МВт, но их производство для крупной энергетики прекращено.

В 60-х годах мощные прямоточные котлы изготавливали двухкорпусными,

т.е. в виде двух симметричных корпусов, составляющих с турбиной дубль- блок. Эксплуатация не выявила существенных преимуществ по надежности энергоблоков с двухкорпусными котлами в сравнении с однокорпусными. Недостатки же их усложнили эксплуатацию. Это способствовало переходу к производству однокорпусных паровых котлов для работы в моноблоке. При этом сокращается число рабочих потоков, укрупняется вспомогательное оборудование.

Однокорпусные котлы для энергоблоков 300 МВт выполняются с призматической топочной камерой без пережима, что позволяет снизить до безопасного уровня средние тепловые нагрузки топочных экранов в зоне ядра факела. Этому служит рециркуляция продуктов сгорания, отбираемых при относительно низкой температуре из конвективного газохода и подаваемых дымососом рециркуляции в топочную камеру. Уменьшено тепловосприятие рабочей среды в НРЧ, что, кроме стабилизации температурного режима экранов, способствует уменьшению высокотемпературной коррозии. Сжигание организованно при минимальных избытках воздуха, позволяющих эффективно бороться с низкотемпературной газовой коррозией и интенсивным загрязнением поверхностей нагрева.

В последние годы широкое распространение получили котлы с газоплотными ограждениями. Принцип газоплотности легче реализуется при выполнении топочных экранов из вертикальных панелей с одноходовым движением рабочей среды. Такая возможность появляется в котлах высокой производительности. Газоплотные ограждения позволяют существенно повысить экономичность и надежность оборудования. Основные преимущества газоплотных котлов: отсутствие присосов в топку и газоходы (снижение теплоты с уходящими газами q2); уменьшение собственного расхода энергии на транспорт воздуха и продуктов сгорания при замене дымососа дутьевым вентилятором; возможность реализации оптимального режима горения с предельно малыми избытками воздуха и тем самым предотвращение низкотемпературной коррозии и сильного загрязнения поверхностей нагрева, а при сжигании сернистого мазута - и высокотемпературной коррозии ; замена тяжелой обмуровки легкой тепловой изоляцией (уменьшение потери теплоты и сокращение продолжительности пусков и остановолв, облегчение каркаса и фундамента котла );облегчение очистки топки от шлака и сажи обмывкой экранов водой без повреждения обмуровки.

Применение наддува предъявляет ряд требований к конструкции котла: предпочтительно однокорпусное его исполнение, уменьшающее удельную поверхность дорогостоящих газоплотных стенок; ограждение топки и газоходов сварными экранными панелями; уменьшение числа автономных регулируемых потоков рабочей среды, позволяющее наряду с другими достоинствами, общими для котлов всех типов, обеспечить минимальный объем сложной герметизации в местах прохода труб через газоплотные стенки; уменьшение размера фронта топочной камеры и соответствующее увеличение глубины и высоты; в целях уменьшения разности температур между свариваемыми панелями- рециркуляция рабочей среды в настенных поверхностях нагрева и байпасирование ее мимо обогреваемых поверхностей нагрева.

В котлах с наддувом выход труб перегревателя СКД выполняют через сварные панели потолка, имеющего второе перекрытие. Конвективные пакеты промперегревателя располагают в опускном газоходе горизонтально и для уменьшения влияния возможных температурных неравномерностей его секционируют по ширине газохода на автономные параллельные потоки. Все стены конвективной шахты также покрыты газоплотными экранами из труб экономайзера или пароперегревателя.

Современные крупные агрегаты конструируются таким образом, что основной несущий каркас котла совмещается с каркасом здания. При этом совмещении достигается заметная экономия металла, например для газомазутного котла ТГМП- 204 около 1500 т на один энергоблок мощностью 800 МВт. Такая конструкция применяется на новых котлах энергоблоков мощностью 500, 800 и 1200 МВт, не только газомазутных, но и пылеугольных.

На основании выполненного обзора котлов различных видов, выбран котёл типа ДКВр (двухбарабанный вертикально-водотрубный паровой котёл) для сжигания твёрдого топлива. Котлы этого типа обладают рядом достоинств и преимуществ, относительно других котлов:

- доступность и невысокая стоимость топлива. В России существуют огромные запасы угля;

уголь поставляются регулярно, потому необязательно отводить под склад большие площади - хранилища можно пополнять несколько раз в год;

котлы снабжены механической загрузкой топлива, работа которых не зависит от электричества;

широкий диапазон регулирования производительности (от 40 до 120% от номинала) позволяет использовать котел с максимальной эффективностью и значительно экономить затраты на теплоэнергоснабжение;

возможность перевода с одного вида топлива на другой;

разборная конструкция котла позволяет легко транспортировать и устанавливать их в существующих котельных, не разрушая стены и быстро подключить к уже существующим системам;

надежная гидравлическая и аэродинамическая схемы работы котла обеспечивает высокий КПД-до 91%;

низкий уровень затрат на эксплуатацию и обслуживание;

безопасность работы на твёрдом топливе в сравнении с работой на газообразном топливе;

котлы этого типа обладают повышенной надёжностью и ремонтопригодны;

полная автоматизация котлов, что позволяет следить за их работой с помощью ЭВМ;

по практическим данным не наблюдается износа поверхностей нагрева в топочном объеме котла.

Котлы других типов обладают рядом технологических недостатков:

жаротрубные и дымогарные паровые котлы (очень опасны быстрые растопки, расхолаживание, местные перегревы);

прямоточные паровые котлы ( не высокое качество пара, не имеют аккумулирующих паровых и водяных объёмов, высокая частота включений горелки, значительные установочные условия и.т.д, не высокий срок службы, дороговизна обслуживания);


1.5 Основные элементы котлов


Топки для сжигания газообразных, жидких и твердых топлив.

При сжигании газа и мазута, а также твердого пылеугольного топлива используются, как правило, камерные топки (рисунок 10). Топка ограничена фронтальной, задней, боковыми стенами, а также подом и сводом. Вдоль стен топки располагаются испарительные поверхности нагрева (кипятильные трубы) диаметром 50...80 мм, воспринимающие излучаемую теплоту от факела и продуктов сгорания. При сжигании газообразного или жидкого топлива под камерной топки обычно не экранируют, а в случае угольной пыли в нижней части топочной камеры выполняют «холодную» воронку для удаления золы, выпадающей из горящего факела.

Верхние концы труб ввальцованы в барабан, а нижние присоединены к коллекторам путем вальцовки или сварки. У ряда котлов кипятильные трубы заднего экрана перед присоединением их к барабану разводят в верхней части топки в несколько рядов, расположенных в шахматном порядке и образующих фестон.

Горелки в топке могут быть расположены фронтально, на боковых стенах и в ее углах. В местах установки горелок стены могут не экранироваться и кипятильные трубы разводят таким образом, чтобы избежать необходимости перекрывать амбразуры горелок.

Для обслуживания топки и газоходов в котельном агрегате используется следующая гарнитура: лазы, закрываемые дверцы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы, поворотные заслонки, обдувочные аппараты, дробеочистка.

Закрываемые дверцы, лазы в обмуровке предназначены для осмотра и производства ремонтных работ при останове котла. Для наблюдения за процессом горения топлива в топке и состоянием конвективных газоходов служат гляделки. Взрывные предохранительные клапаны используются для защиты обмуровки от разрушения при хлопках в топке и газоходах котла и устанавливаются в верхних частях топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и в своде.


СОДЕРЖАНИЕ Введение . Общая часть .1 Классификация паровых котлов. Параметры маркировки .2 Особенности и принцип работы барабанных котлов .2.

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ