Котельные установки презентация

Что такое котельная установка Котельная установка это комплекс устройств и агрегатов, обеспечивающий получение водяного пара или горячей воды за счет сжигания топлива. Котельная установка - котельный агрегат и вспомогательное оборудование, к которым относятся дымососы, вентиляторы, система пылеприготовления, золоулавливающие и золоудаляющие устройства. Основными параметрами котла являются паропроизводительность, давление и температура пара. Котлы выпускаются : докритического среднего (р = 3,0 ÷ 3.5 МПа); высокого (р = 9,0 ÷ 13,0 МПа) и сверхкритического (р = 24,0 ÷ 30,0 МПа) давления. Современные котлоагрегаты имеют паропроизводительность D = 1000, 1650, 2650, 3950 т/ч. При этом энергоблок обеспечивает мощность N = 300, 500, 800, 1200 МВт соответственно. Температура пара за котлом по условиям прочностных свойств металла поддерживается в пределах 545 ÷ 560 0С..

Системы котельной установки Система топливоприготовления и топливоподачи, в которой топливо разгружается после транспортировки, дробится до размеров примерно 25 мм, складируется и подается в систему пылеприготовления. Система пылеприготовления измельчает топливо до размеров частиц 20÷60 мкм, подсушивает, выделяет мелкие фракции (сепарирует) и подает топливо в горелки. Система воспламенения и сжигания топлива (горелки, топочная камера, воздуховоды подачи первичного и вторичного воздуха). Система производства пара состоит из водяного экономайзера, испарительных поверхностей нагрева, барабана, переходной зоны, пароперегревателей, и промперегревателя, должна подогреть питательную воду до температуры насыщения, испарить и перегреть пар. Система шлакоудаления (шлаковая ванна, дробилки шлака, гидроподачи золы и шлака на золоотвал. Система дутья воздуха подогревает воздух до 250÷4000С и подает его к системам пылеприготовления и сжигания топлива. Система тяги готовит уходящие газы к выбросу в атмосферу.

Технологическая схема производства пара в котельной установке

Конструктивные схемы котла П-образной (а), Г-образной (б), Т-образной (в) , N-образной (г), или башенной (д)

Система производства пара Подогрев воды до температуры насыщения происходит в водяном экономайзере; производство пара – в испарительных (парообразующих) поверхностях нагрева; перегрев пара  в пароперегревателях. Все эти теплообменники выполнены из труб и имеют свои конструктивные особенности. Для непрерывного отвода тепла от продуктов сгорания и обеспечения нормального температурного режима металла поверхностей нагрева рабочее тело в них движется непрерывно. При этом вода в водяном экономайзере и пар в пароперегревателе движутся однократно относительно поверхностей нагрева. В испарительных трубах движение воды и пара в котлах различных типов может осуществляться многократно.

Котлы с естественной циркуляцией

Барабанные паровые котлы с принудительной многократной циркуляцией Такие котлы (б) становятся независимыми от высоты контура. Циркуляционный насос 8 встроенный в контур естественной циркуляции позволяет располагать парообразующие трубы, как с вертикальным подъемным движением, так и с опускным и горизонтальным движением пара. В таких котлах кратность циркуляции как правило ниже; она составляет К = 3 ÷ 10. Отличительной особенностью котлов с естественной и принудительной многократной циркуляцией является барабан, поэтому котлы называют барабанными. Такие котлы выполняются докритическими.

Прямоточные котлы Прямоточные котлы не имеют барабана, и через испарительные трубы теплоноситель проходит однократно (К = 1). Такие котлы выполняются как на докритическом, так и сверхкритическом давлениях. При сверхкритическом давлении парообразование в котлах происходит практически мгновенно, поэтому участок поверхности нагрева, в котором завершается парообразование и начинается перегрев пара, называют переходной зоной. Для облегчения работы металла труб поверхностей нагрева современных котлов, переходная зона выносится в область умеренных температур – за пароперегреватели, где t = 650 ÷ 750 0C.

Система пылеприготовления На современных ТЭС устанавливается индивидуальная система пылеприготовления для каждого котла. В зависимости от марки топлива, его влажности и выхода летучих, типа мельницы, типа топочного устройства, характера изменения нагрузки котла они могут быть: индивидуальными замкнутыми с прямым вдуванием и различными схемами сушки топлива; индивидуальными замкнутыми системами пыле-ния с промбункером с различными схемами сушки топлива и подачи сушильного агента в топку котла; индивидуальная разомкнутая система пылеприготовления с промбункером. В замкнутых системах сушильный агент после подсушки топлива направляется в основные, или в сбросные горелки. В разомкнутых схемах сушильный агент сбрасывается в атмосферу (для влажных и низкореакционных топлив).

Технологическая схема замкнутой системы пылеприготовления с промбункером

Типы мельниц Шаровые барабанные мельницы (ШБМ) могут обеспечить самый тонкий помол топлива Однако они работают с большими затратами на размол топлива (затраты на собственные нужды). Среднеходные мельницы (СМ) обеспечивают достаточно тонкий помол. В некоторых случаях они могут заменить ШБМ, к тому же СМ имеют меньшие затраты на собственные нужды. Молотковые мельницы (ММ) производят более грубый помол твердого топлива. Они применяются для размола бурых углей в системах с прямым вдуванием; имеют затраты на собственные нужды такие же как и СМ. Мельницы-вентиляторы используются для самого грубого помола мягких и высокореакционных топлив. Они применяются в простых системах пылеприготовления с прямым вдуванием и с гравитационными сепараторами.

Конструктивные схемы топки котла

Топочные процессы в котле Количество воздуха, необходимое для полного выгорания 1 кг топлива называется теоретически необходимым . В реальных условиях горения в отдельных участках топочного объема топливо получает больше воздуха, чем требуется, а в других – меньше. Поэтому для полного выгорания топлива воздуха в топку приходится подавать больше, чем . Отношение действительного количества воздуха подаваемого для горения топлива к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха: . При эксплуатации котлов поддерживают это соотношение равным α = 1,05 ÷ 1,25.

Располагаемая теплота сгорания топлива

Тепловой баланс котла В процессе паропроизводства неизбежны потери. Для определения к.п.д. составляется тепловой баланс котла: , или 100 = , (%), где Q1 , q1 - использованная в котле теплота для производства перегретого пара, кДж/кг и % соответственно; Q2 , q2 - потери тепла с уходящими газами, кДж/кг и %; Q3 , q3 - потери тепла от химического недожега, кДж/кг и %, газообразные горючие элементы СО, Н2, СН4 могут не сгореть в котельном агрегате из-за пониженной температуры или недостатка кислорода; Q4 , q4 - потери тепла от механического недожега, кДж/кг и %, в связи с тем что часть топлива, поступающего в топку не участвует по разным причинам во всех стадиях горения; q4 ≈ 0,5 ÷ 5,0 %; Q5 , q5 - потери тепла от наружного охлаждения котла, кДж/кг и %, т.к. стены котла и труб частично охлаждаются окружающим воздухом; Q6 , q6 - потери тепла с физической теплотой шлака, кДж/кг и %, покидающего топку котла.

Системы тяги и дутья котла При работе котла требуется непрерывный подвод воздуха к горелкам и удаление продуктов сгорания. Это обеспечивается за счет: - естественной тяги (самотяга); - уравновешенной тяги; - работы котла под наддувом. Естественная тяга ( Па, мм.в.ст.) создается за счет разности статических давлений атмосферного воздуха и столба дымовых газов в вертикальной или наклонной дымовой трубе: где Н - высота дымовой трубы, м; - плотности атмосферного воздуха и дымовых газов, кг/м3. Самотяга всегда направлена вверх. В дымовой трубе при разности температур воздуха и дымовых газов в 1200С самотяга составляет 0,4 мм.в.ст. на 1 м. высоты дымовой трубы. При высоте трубы, например, в 100 м = 40 мм.в.ст. Для современных котлов при больших объемах, выбрасываемых газов, такая тяга недостаточна.

Уравновешенная тяга и тяга под наддувом

Автоматическое регулирование рабочих параметров котла Автоматическое регулирование котлоагрегата предназначено для: поддержания в оптимальном режиме эксплуатационных, рабочих параметров; обеспечения режимов пуска и останова котла; предотвращения аварийных ситуаций на котельной установке; Автоматическое регулирование состоит из следующих регуляторов: температуры перегретого пара; питания котла питательной водой и уровня в барабане; питания котла топливом; дутья и тяги

Регулирование температуры перегретого пара При регулировании впрыском необходимо чтобы температура пара была выше заданной. Тогда регулирующий орган (впрыск) снижает температуру пара до требуемой величины. Впрыск может осуществляться в выходном коллекторе (3), в рассечку (2) и до пароперегревателей (1). Каждый из этих способов регулирования имеет свое запаздывание. Самое большое запаздывание при регулировании впрыском до пароперегревателей (1). Оно составляет до 150 с. Наименьшую инерционность имеет схема с впрыском после пароперегревателей – до 10 ÷ 15 с. Однако в этом случае температура пара в последнем пароперегревателе должна быть выше заданной и может при этом колебаться, что нежелательно для металла труб, из которых выполнен пароперегреватель. Наиболее рационально применять регулирование температуры пара впрыском в рассечку. Запаздывание при таком способе регулирования составляет 50 ÷ 70 с

Схемы регулирования параметров пара Регулирование тепловой нагрузки особенно прямоточных котлов требует совместного и согласованного регулирования расходов топлива и питательной воды. Наиболее распространенный способ такого регулирования по соотношению «вода – теплота»

Регулирование дутья и тяги Регулирование дутья (а) осуществляется по соотношениям: топливо – воздух; теплота – воздух; нагрузка – воздух Регулирование тяги (б) осуществляется только одним сигналом. Регулирующим органом являются поворотные лопатки на турбомашине

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Благодарю за внимание Ефимов Николай Николаевич – проф., д.т.н., зав каф. ТЭС