Роль котлов в промышленной теплоэнергетике

Впрыскивающий пароохладитель

Засчёт расхода части теплоты на нагрев и испарение капель, температура пара снижается.

КУ - конденсационная установка.

РК - регулировочный клапан. Достоинство: малая инерционность. Применяют в котлах малой мощности.

Газовое регулирование *пе.

Осуществляется засчёт изменения степени расхолаживания газов.

1) Бойпасирование газов.

А) через холостой газоход.

Б) через газоход с поверхностями.

2) Рециркуляция продуктов сгорания.

ДРГ - дымосос рециркуляции газов.

Где

Газов.

А) Рециркуляция в низ топки.

ТГниз —»■ |0п ~ Т[4] Т Т ^пе “* ТД1пе

ТГниз - Т Vг = Уг + Урец - Т - Ткпе

Применяют при пониженных нагрузках котла.

Б) Рециркуляция в верх топки.

Тгверх — I &Т ^ I Ке ^ |Д^е — I Опе — |Дпе Применяют:

• при повышенной нагрузке котла (0,9? 1 )0И(П|.

• для снижения шлакования поверхностей на выходе из топки.

I — — I Ке— 11пе.

Т - - Т Ке - Тtпе.

Недостаток: повышение числа горелок.

Пуск барабанного котла в работу.

При пуске в результате неравномерного прогрева металла в поверхностях дополнительно возникают термические напряжения: ot = е^Е^^

Е - коэффициент линейного расширения.

Еt - модуль упругости стали.

_ 5 2т At

Дt = С • —------- .

2а Ат

Ot растёт с ростом 5 2т и Ат. Поэтому растопку ведут медленно и осторожно, чтобы скорость и термическое напряжение не превышало допустимых. <| А ] ’ а t <а д™ .

РКНП - регулировочный клапан непрерывной продувки.

В - воздушник.

Рец. - линия рециркуляции.

Д - дренажи.

1111 - продувка пароперегревателя.

ГПЗ - главная паровая задвижка.

СП - соединительный паропровод.

РР - растопочный расширитель.

РРОУ - растопочная редукционно-охладительная установка.

К. С.Н. - коллектор собственных нужд.

К. О.П. - коллектор острого пара.

РПК - регулировочный питательный клапан.

РУ - растопочный узел.

ПМ - питательная магистраль.

Последовательность пуска.

1. Внешний осмотр (поверхности нагрева, обмуровка, горелки, предохранительные клапаны, водоуказательные устройства, регулирующие органы, вентилятор и дымосос).

2. Закрывают дренажи. Открывают воздушник и продувку пароперегревателя.

3. Через нижние точки котел заполняют деаэрированной водой с температурой, соответствующей условию: XВ - XБтар < 40°С (|ог).

4. Время заполнения 1-1,5 ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы. При заполнении следят, чтобы А1 = 1 ВТрх -1 нтиж < 40?С.

5. Включают дымосос и вентилятор и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.

6. Устанавливают разряжение на выходе из топки Б т = 1 кг/м2, устанавливают расход В = 0,1 • В.

Раст ’ ном

7. Выделившаяся при сжигании топлива теплота расходуется на нагрев поверхностей нагрева, обмуровки, воды, на парообразование. С увеличением продолжительности растопки |0парообр. и

1 Онагр.

8. При появлении пара из воздушников, их закрывают. Расхолаживание пароперегревателя производят растопочным паром, выпуская его через ПП. Сопротивление продувочной линии ~

О 2 - ТРб.

9. При Р = 0,3 МПа продувают нижние точки экранов и воздухоуказательные. При Р = 0,5 МПа, закрывают 1111, открывают ГПЗ-1 и прогревают СП, выпуская пар через растопочный расширитель.

10. Периодически подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.

11. Увеличивают расход топлива. — = 1 -1,5 ?С/мин.

Ат

12. При Р = 1,1 МПа включают непрерывную продувку и используют линию рециркуляции (для защиты ЭКО от пережога).

13. При Р = 1,4 МПа закрывают растопочный расширитель и открывают растопочные редукционно-охладительные установки. Увеличивают расход топлива.

14. При Р = Рном - 0,1 МПа и 1;п = 1ном - 5?С проверяют качество пара, увеличивают нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и включают котел в коллектор острого пара.

15. Включают подачу основного топлива и увеличивают нагрузку до номинальной.

16. Переходят на питание котла через регулирующий питательный клапан и полностью загружают пароохладитель.

17. Включают автоматику.

Плановый останов котла.

1. Плавно снижают нагрузку до 40%, о чём заблаговременно предупреждают потребителя.

2. Котёл подпитывают водой до предельного её уровня в барабане.

3. Прекращают подачу топлива.

4. Вентилируют топку и газоходы 15 мин.

5. Закрывают ГПЗ-2 и открывают РРОУ.

6. Производят продувку котла через дренажи.

7. Через 8-15 часов продувку повторяют.

Аг

8. Периодически подпитывают котёл водой при скорости расхолаживания — = 0,3 ?С/мин.

Ат

9. При 1 = 50?С и Р ~ 1 ат. котёл опорожняют через дренажи.

Компоновка низкотемпературных поверхностей нагрева (ЭКО и ВЗП).

Задачи компоновки:

1) Нагрев среды до требуемых 1 Эк и 1 гв

2) Эффективность теплообмена к = тах.

3) Надёжность металла.

К - коэффициент коррозии.

Так как 1 в™ = 1 вп + , то 1 вп нужно принять такой, чтобы к была минимальна.

А

Меры борьбы с коррозией: 1) Рециркуляция горячего воздуха:

1 - вентилятор. 2 - линия рециркуляции.

При сжигании мазута 1 вп составляет 30

Бр составляет 0,5 Недостатки рециркуляции:

• при Т С - Т з ух - IЯ2.

• Энергозатраты на вентилятор.

3) Снижение коэффициента избытка воздуха до минимума:

60 00 100 120

4) Применение стеклянных труб и эмалированных покрытий.

Экономайзер.

С >> С

'-'воды ^пр. сгорания

О = ОУ(1:'' - 1') => вода нагревается в меньшей мере, чем охлаждаются газы и Д1взп по ходу воздуха|.

Так как АгГх * 50оС, то Аг"Г * 350 -

Вых гв

- 50 = 3000С.

Применяют при сжигании газа, мазута, сухих высокореакционных (Уг>25%) углей.

1 В,5"-2 * 420 +600 = 5100С > с (Сшэ)

Для защиты ВЗП-2 от пережога устанавливают ЭКО - 2.

Применяют при сжигании высоковлажных топлив (БУ, торф) и низкореакционных углей АШ и Т (Уг <

< 15%).

Водяные экономайзеры.

Служат для:

1) Нагрева воды до температуры = г Эк * г нас.

2) Для снижения д2.

Тепловосприятие ОЭко = (10 - 20)%Ор.

Удельное тепловосприятие:

С ростом Рн - п п. в

Эконмайзеры:

1) Некипящий г" < гн, х" = 0

2) Кипящий г" = гн, х" < 20% .

ДостоинствО: стойкость к кислородной и газовой коррозии. Недостатки:

• Громоздкость (|кэко < 15).

• Забивание эко частицами золы.

Применяют в котлах малой мощности.

Стальные гладко трубные экономайзеры.

Ёнар = 28?32 мм. Ст20.

8ст ^ 3 ^4^4.

Тепловосприятие экономайзера: Q эк = (1 э'к -1 Эк).

Шахматная компоновка экономайзера обусловлена увеличением коэффициента теплопередачи по сравнению с коридорной.

В котлах большой мощности экономайзер выполняют двухпоточным:

^ 0,5 Бп. в. -> |ДРЭК в 4 раза ~ УВ2

Скорость воды:

А) Кипящий. Шв > 1 м/с (для предотвращения расслоения пароводяной смеси, что ведёт к пережогу труб).

Б) Некипящий.

Шв > 0,5 м/с (для смыва пузырьков газа

Потоком).

Скорость газов:

Желательно повышать по следующим причинам:

• |^г > > Ткэко > ТОэко > |Нэко.

Однако с повышением скорости газов растёт ДРг золовыми частицами.

5 Шах = ДАР, аун, азол, Wr3).

14 М/с

Многозольные малозольные.

Для защиты труб от износа их покрывают накладками:

Прутки

После экономайзера вода направляется в барабан котла.

Применяют в котлах средней и большой мощности.

Воздухоподогревател ь.

Служат для:

1) Нагрева воздуха до 1:г. в. = 180?420?С.

2) Снижения д2.

Тепловосприятие: 0 взп = (7 - 15)%0р.

Воздух подогревают для:

1) Сушки топлива при размоле.

2) Ускорения воспламенения и повышения полноты сгорания топлива.

Трубчатый ВЗП.

Ё?5 = 40? 1,5 мм Ст3.

Позиции:

1 - опорная рама.

2 - трубы.

3 - трубные доски.

4 - линзовое уплотнение (для исключения присосов и компенсации линейных удлинений при нестационарных режимах работы).

В котлах большой мощности ВЗП выполняют двухпоточным:

Скорость газов: У, = 8? 12 м/с.

Если выше, то ДРгТ и ускоряется износ труб.

Если ниже, то растёт загрязнение и уменьшается квзп.

Скорость воздуха: Шв = 0,5-Шг в этом случае кв максимален.

Достоинства:

• возможность нагрева до 1г. в. = 420?С.

• низкие значения присосов Давзп < 0,06.

Недостаток: громоздкий (засчёт низкого к <20 Qв

Регенерационный вращающийся ВЗП. Позиции: 1 - вал ротора. 2 - набивка ротора (стальные листы). Й = 6-12м Н = 3-^4 м

При вращении ротора в его левой части аккумулируется теплота, которая в правой части передаётся нагреваемому воздуху.

Достоинства:

М

• Компактность 250 —-.

3

М

• Возможность размещения за пределами котла. Недостатки:

• низкая температура горячего воздуха 1г. в. < 350?С.

• высокие присосы Давзп ~ 0,2.

Применяют на газомазутных ТЭС.

Низкотемпературная коррозия ВЗП.

В продуктах сгорания содержатся водяные пары температура точки росы которых зависит от их

) = Г(ШР, а) = 40 г 65°С. Если 1 ^ < 1^°, то Н2О

V + V

У сух. т. УИ2°

Конденсируется, при этом плёнка воды способствует доставке кислорода (Бе + °2 — Бе2°з). Присутствие серы в топливе повышает температуру точки росы (Б + °2 — Б°2 и ~5% Б°2 взаимодействует с кислородом Б°2 + ° — Б°3 (при 1 > 1300?С) — Б°3 + Н2° — Н2Б°4Т, но если

1

Н23°4 = Г(БР) = ^°3)

1 Н2Б°4 = 1Н2Б°4 , А1

1 Р 1р

При Di = D

Ном и Bi тепловосприятие котла Di(lne

In.в.) = Bi-Qp •Пк = 0Рад + 0конв.

Qpafl и QKонв - радиационное и конвективное тепловосприятия.

При росте D2 до D

Н

Тепловыделение.

Особенности:

Q н + Q в

Q

■ +

Сг • Vr C г • Vr

(с TD ^ ТВ ^ TVr ^ Т wr ^ Тквзп ^ TQвзп).

2)

Возрастает температура газов за топкой: так как Qл ~ ф< Jo - -^т ) = const, то с Т Ja ^ Т К ^ Т К.

3) Так как с |D ^ |В ^ {QTCra ~ В-Уг и Qотд ~ (В-Уг)'

возрастают все температуры по ходу газов.

Тепловосприятие всех поверхностей возрастает, так как возрастают K и At:

Возрастают все температуры рабочей среды:

Изменение топочных потерь и КПД:

Рабочий диапазон нагрузок котла.

Отіш? Отах-

Ршш ограничивается:

1) Устойчивостью топочного процесса (без пульсации факела).

2) Надёжностью гидродинамического режима.

3) Надёжностью шлакоудаления.

РЩщ = 0,4-Бн - природный газ, мазут, твёрдое топливо (топки с твёрдым шлакоудалением). РШш = 0,7-Бн - твёрдое топливо (топки с жидким шлакоудалением).

Рщцу ограничивается:

1) Шлакованием поверхностей на выходе из топки.

2) Тепловой нагрузкой топочных экранов.

3) Температурным режимом работы труб пароперегревателя.

4) Влажностью пара поступающего из барабана в перегреватель.

На практике БШах = Бном.

Водогрейные котлы.

Они отпускают потребителю горячую сетевую воду для отопления и горячего водоснабжения.

Температура сетевой воды зависит от температуры наружного воздуха. 1с. в. = А^нар. в.)

Нагрузка водогрейных котлов.

0в к. = 4? 180 Гкал/ч. Они работают по прямоточному принципу, кратность циркуляции равна 1.

Котёл ПТВМ — 50 (100).

Ов. к. = 50 (100) Гкал/ч,

3 = 200 - 250оС.

Ух

КП1 КП2

1'=71>110 /] _____ А _____ А _____ Л ^'=110-150

Сет. вода / / / у

Фр.+зад. боковые

Экран экраны

Wв ~ 1,5 м/с, < - 1,1, Пк = 82 - 85 %

Мазут прир. газ

Теплопроизводительность регулируют изменением расхода топлива при постоянном Осв 1200?2400 т/ч, 0 = 50? 100 Гкал/ч.

Котлы производственно-технологических установок.

Работают засчёт теплоты уходящих продуктов сгорания. Радиационно-конвективный котёл:

Используют теплоту газов медеплавильных печей. При наличии в газах горючих компонентов их предварительно дожигают:

А пар

В03Д' -13ІХГС

1 - стабилизатор горения.

2

- отвод конденсата Н2Б04

Я1 + я2 + Я5 = 100%/

Б • (1 -1 )

КПД: пк = п"е„ п^ .

В • J г

I' -1"

Коэффициент утилизации теплоты: путил = ——^ = 10 - 40% .

0 н

Зг — з

Коэффициент использования теплоты газов: у = —г------ — = 0,4 - 0,6 .

„

[1] область кинематического горения;

2. Промежуточная область.

3. Область диффузионного горения;

[2] =30 с

Кот

[3] - газоходы.

Недостаток неравномерное заполнение топки и газоходов продуктами сгорания.

Ух. газы

[4] Переключение ярусов горелок.