Енергетичний Інститут
Кафедра:
«Котельні Установки та
Екологія Енергетики»
Курсове проектування
за курсом
«Котельні установки та парогенератори»
Розрахунково-пояснювальна записка
теплового розрахунку
парового котла типу: Пп-1000-25-545/542-ГМ
(ТГМП - 314).
Паливо -
природний газ Студент:
Група: 02-03
Викладач:
2008
Зміст: 1.
| Зміст.
| |
2.
| Завдання на курсовий проект.
| |
3.
| Опис проектованого котла.
| 4
|
4.
| Розрахунок економічності і теплової схеми парового котла
| 10
|
2. Завдання на курсовий проект. Виконати теплової конструктивний розрахунок поверхонь нагріву прямоточного парового котла надкритичного тиску (С. К. Д.) типу ТГМП-314А, побудувати його теплову схему і виконати ескізне креслення в масштабі 1:100.
Вихідні дані: Паропродуктивність: 275 кг / с
Тиск перегрітої пари: 25 МПа
Температура перегрітої пари: 550 ° С
Тиск живильної води: 31 МПа
Температура живильної води: 270 ° С
Компонування парогенератора: прямоточний.
Варіантний розрахунок: t
гв - 50 º С
3.
Опис проектованого котла.
Обгрунтування вибору типорозміру котла для ТЕС і турбіни. Котел використовується на великих ГРЕС і ТЕС. Набув широкого поширення через те, що надійний в роботі і економічний. ТГМП-314-А призначений для
роботи в блоці з турбінами К-300-240 (конденсаційна турбіна без відбору пари; тиск пари перед турбіною 240
, Потужність N = 300 МВт) і Т-250/300-240 (теплофікаційна турбіна з відбором пари N = 250 МВт, без відбору пари N = 300 МВт, тиск пари перед турбіною 240
).
Компонування котла, особливості його конструкції і роботи. Схема компонування. Прямоточний котел (ПК) - паровий котел, в якому повне
перетворення води в пару відбувається за час одноразового проходження води через поверхню нагріву (розімкнена гідравлічна система). Відмінною особливістю прямоточних котлів є відсутність чіткої фіксації економайзерной і пароперегревательной зон (через відсутність барабана). ПК працюють на докритичному і сверхкритическом тиску. Проектований котел
працює на сверхкритическом тиску.
Прямоточний котел типу ТГМП-314-А спроектований і виготовлений на Таганрозькому котельному заводі і розрахований на спалювання рідкого і газоподібного палива.
Котел має П-подібний профіль. П-образна компоновка - найбільш поширена. У підйомної шахті розташовується призматична топкова камера, в опускний - конвективні
поверхні нагріву. Її
перевага - тягодуттьові машини встановлюють на нульовій позначці, що виключає
вібраційні навантаження на каркас котла. Недоліки компонування: у зв'язку з розворотом на
виникають нерівномірності омивання поверхні нагрівання продуктами згоряння і концентрації золи по перетину конвективної шахти.
Топка котла призматична і екранована НРЧ, СРЧ, ХРЧ. Верх топки екранований фронтовим топковим екраном і панелями екранів бічних стінок. Пальники розташовані
зустрічно в два яруси. Рух середовища в екранах одноходові. У горизонтальному газоході і на вході в конвективну шахту розташований пароперегрівники надкритичного тиску.
Він складається з послідовно розташованих в газовому тракті дворядних ширм і пакету конвективного пароперегрівача. Тракт низького тиску пара складається з двох пакетів промпароперегревателя. В опускних газоході знаходиться економайзер. З котлом працюють два регенеративних повітропідігрівників
9,8 м .
У ПК
вода за допомогою живильного насоса подається в економайзер, звідки надходить у панелі, розташовані в топці. У вихідний частини панелей вода перетворюється в пару і починається перегрів води. У ПК відсутня барабан і опускні труби, що знижує питома витрата металу, тобто здешевлює конструкцію котла. Істотний недолік ПК полягає в тому, що, потрапляють в казан з живильною водою
солі, або відкладаються на стінках змійовиків, або разом з парою надходять в парові турбіни, де осідають на лопатках робочого
колеса, і знижують ККД турбіни. Тому до якості живильної води для ПК пред'являються підвищені вимоги. Інший недолік - збільшена витрата енергії на привід живильного насоса.
Паливо. Його характеристики. Процеси і параметри паливного тракту. Схема паливоподачі. В якості палива використовується
природний газ. Природний газ являє собою механічну суміш горючих та негорючих газів.
Переваги: паливо високоякісне (
), Беззольний, з малим вмістом S, CO,
. Якісний
склад палива наведено нижче.
|
|
|
|
|
|
|
|
| %
|
| %
|
|
|
|
|
10,93
| 3,021
| 40503
| 0,1
| 36720
| 9,73
| 1,04
| 2,19
|
Основними технічними характеристиками газу є:
1.
Щільність. Майже всі види газового палива легший за повітря, тому при витоку газ накопичується під перекриттями. В цілях безпеки перед пуском парового котла обов'язково перевіряють відсутність газу в найбільш ймовірних місцях його скупчення. Використовується
поняття відносної щільності газу:
, Де
,
- Щільність газу і повітря при нормальних умовах,
.
2. Вибуховості. Суміш горючого газу з повітрям у
відповідній пропорції за наявності вогню або іскри може вибухнути (
процес запалення і згоряння зі швидкістю, близькою до швидкості звуку). Пропорції газоповітряної суміші залежать від хімічного складу і властивостей газу.
3. Токсичність. Під токсичністю розуміють здатність газу викликати
отруєння живих організмів. Найбільш небезпечними компонентами газу є окис вуглецю (СО) і сірководень (
).
Газ надходить на електростанцію від магістрального газопроводу або від газорозподільної станції з тиском 0.7 - 1.3 МПа. Газосховищами електростанції не мають в своєму розпорядженні. Для зниження тиску газу, що надходить до необхідного рівня у пальників 0.13 - 0.2 МПа передбачається його дроселювання в газорегуляторних пунктів (ГРП), який через підвищеної вибухонебезпечності та різкого шуму при дроселюванні газу розміщують в окремому приміщенні на території ТЕС.
Для
очищення газу від механічних домішок перед регулювальними клапанами є фільтри. Регулюючі клапани підтримують необхідний тиск «після себе». В аварійних
ситуаціях, коли тиск газу виявиться вище розрахункового, спрацьовують запобіжні клапани і викинуть частина газу в атмосферу, зберігши в газопроводах необхідний тиск. Кількість газу, що минув ГРП, реєструється витратоміром. Основними пристроями на газопроводі до парового котла є
автоматичний регулятор
витрати газу (АРР) і відтинає клапан швидкого (БК). Регулятор АРР забезпечує необхідну теплову потужність парового котла в будь-який момент часу. Імпульсний відтинаючий БК відключає подачу газу в котел у випадку аварійної ситуації, коли надходження газу в топковий камеру може створити небезпеку вибуху (обрив факела в топці, падіння тиску повітря у пальників, останов
електродвигунів димососа або дуттєвого вентилятора і т.д.).
Для видалення вибухонебезпечних газоповітряних сумішей, що утворюються в неробочий період, газові лінії перед ремонтом продувають повітрям через спеціальні відвідні труби в
атмосферу («свічки»). Останні виведені за
межі будинку в місця, недоступні для перебування людей. Перед розпалюванням котла після ремонту або зупинки в резерв газоповітряну суміш з газопроводу витісняють подачею природного газу та суміші через свічки. Закінчення продування газопроводу газом визначають за вмістом кисню в пробі не вище 1%.
Організація спалювання природного газу.
Характерною особливістю спалювання природного газу є утворення горючої суміші з різко різних за обсягом кількостей газу та повітря: на
1 м 3 природного газу в пальнику витрачається близько
20 м 3 гарячого повітря (при температурі 250 - 300 ° С). Забезпечити добре перемішування з повітрям в цих умовах можна тільки шляхом введення газу в потік повітря великим числом окремих тонких струменів з високою проникаючою здатністю, зі швидкістю газу до 120 м / с при швидкості основного потоку повітря 25 - 40 м / с.
Газові пальники є пальниками з частковим внутрішнім змішуванням, оскільки в межах пальники не досягається повне перемішування газу і повітря, воно завершується вже в котельній камері. У результаті невелика частина газу в зонах високих температур при нестачі кисню піддається термічному розкладанню (піролізу) з утворенням сажисті частинок. Тому при роботі газового пальника також створюється досить яскравий факел в топці з максимумом температури горіння на певному віддаленні від амбразури пальника.
У більшості випадків введення газу в повітряний потік виконують
перпендикулярно напрямку руху повітря. Для рівномірного розподілу газу в обсязі повітря глибина проникнення окремих струменів газу повинна бути різною.
Тракти димових газів. Параметри тракту. Організація руху газів. Тракт димових газів - комплекс елементів обладнання, по якому здійснюється рух продуктів згоряння до виходу в атмосферу. Він починається в котельній камері, проходить ширми, пароперегрівачі, економайзер, воздухоподогреватель (газова сторона), золоуловлювача і закінчується димарем.
Розглянутий котел працює на природному газі, який практично не дає золи, тому золоуловлювача тут не потрібно.
Продукти згоряння транспортуються димососами, розташованими після котла, у зв'язку з чим топка і всі газоходи знаходяться під розрядження.
Температура газу на початку тракту
, На виході з топки (при підході до ширм)
.
Пройшовши топку, гази йдуть по горизонтальному газоходу, де їх температура поступово знижується.
Після ширм температура газу складає
. Далі гази йдуть в конвективний пароперегрівач, при проходженні якого їх температура знижується до
. Потім вони направляються в проміжний пароперегрівач, де їх температура знижується до
. З проміжного пароперегрівача гази йдуть в економайзер, охолоджуються до температури
, А потім, при проходженні регенеративного повітропідігрівника, охолоджуються до температури
. Потім гази відправляються в димосос, після проходження якого температура газу незначно підвищується (приблизно на
).
Далі гази йдуть Самотягой через вертикальну димову трубу. Її роблять високою, щоб гази розсіювалися на якомога більшої площі для зменшення приземної концентрації шкідливих речовин.
Присоси повітря по тракту
|
|
|
|
|
|
0,03
| 0
| 0,03
| 0,03
| 0,02
| 0,2
|
Повітряний тракт. Обгрунтування вибору параметрів. Забезпечення руху повітря. Повітряний тракт представляє собою комплекс обладнання для приймання
атмосферного повітря (холодного), його підігріву, транспортування і подачі в топкову камеру. Повітряний тракт включає короб холодного повітря, воздухоподогреватель (повітряна сторона), короб гарячого повітря і обладнання. Взимку повітря беруть
з вулиці, влітку - з приміщення (з-під даху котельного цеху). Взимку повітря беруть з вулиці, щоб уникнути переохолодження котельного цеху, тому що при заборі повітря із приміщення цеху з вулиці буде підсмоктується холодне повітря. Влітку повітря беруть з-під даху котельного цеху, щоб забезпечити його вентиляцію. Середньорічна температура повітря на вході
, Тиск 0,1 МПа. Повітря транспортується за допомогою відцентрових тягодуттьових машин (наприклад, за допомогою дуттєвого вентилятора), на вході в які є розрядження близько 200 Па, температура та ж, що і на вході. дутьевой вентилятор розташовують на нульовій позначці на власному фундаменті, щоб уникнути передачі вібрації на каркас будівлі. Після дуттєвого вентилятора температура на
вище.
Для інтенсифікації
процесу спалювання палива повітря підігрівають у воздухоподогревателе з вертикальною віссю обертання до температури
. Після цього повітря подається в топку. Повітря підігрівають із двома цілями - інтенсифікувати процес горіння палива і охолодити димові гази. Під час підігрівання повітря до дуже низької температури димові гази на виході будуть
мати надто високу температуру, що може істотно знизити ККД котла. Підігрів повітря до дуже високої температури вимагає збільшення поверхні регенеративного повітропідігрівника, що неекономічне, так як веде до збільшення металоємності котла. Таким чином, тут відбувається два
процеси -
транспорт повітря і підігрів повітря.
Перевага РВП в порівнянні з трубчастим - менші габаритні розміри і
маса в силу більш інтенсивного теплообміну у вузьких щілинах, утворених гофрованими сталевими листами набивання, більш ефективне очищення при повітряному і паровий обдувке, менша схильність до корозії. Недоліки: підвищені перетікання повітря в гази (до 20%), складність ущільнень обертового ротора, громіздкість і складність підшипників, неможливість підігріву повітря вище
. Після підігріву в РВП повітря надходить у газомазутні пальники. Перемішування повітря і палива здійснюється в круглих турбулентних пальниках з периферійної подачею газу.
Водопаровой тракт котла.
Параметри робочого середовища по тракту. Живильна вода після системи після системи регенеративного підігріву з температурою
направляється в колектор діаметром
, Звідки чотирма трубами надходить у вхідний колектор економайзера. Після економайзера живильна вода з температурою
ділиться на два потоки і надходить у вхідні колектора бічних екранів НРЧ. Бічні екрани робоче середовище проходить одним ходом. після бічних екранів пароводяна суміш надходить у вхідні колектора однієї секції фронтового і заднього екранів. Після проходу цієї секції робоче середовище надходить у вхідні колектора другої секції фронтового і заднього екранів, потім - третій. Після проходу всіх трьох секцій фронтового і заднього екранів НРЧ робоче середовище направляється у вхідний колектор підвісних труб, розташованих в конвективної шахті. У підвісних трубах робоче середовище має підйомне рух. З вихідного колектора підвісних труб робоче середовище направляється в змішувач перед СРЧ. Після екранів СРЧ робоче середовище направляється в змішувач перед ХРЧ, з якого надходить у вхідні колектора екранів ХРЧ. На виході з топки робоче середовище має температуру
. З вихідного колектора екранів ХРЧ пароводяна суміш направляється в екрани стельового пароперегрівача і екрани бічних поверхонь горизонтального газоходу та поворотної камери.
Далі робоче середовище направляється у вхідні колектора ширмового пароперегрівача
. Перед ширмового пароперегрівом встановлено перший уприскування для регулювання температури пари. Після упорскування робоче середовище двома потоками поступає в перший ряд ширм (20 ширм на потік), пройшовши які робоче середовище перекидається в межах полупотолка від середньої чверті газоходу до крайньої і навпаки. Аналогічним чином робоча середовище проходить другий ступінь ширмового пароперегрівача.
Сходи ширмового пароперегрівача включені за схемою "прямоток". З другого ступеня ширмового пароперегрівача пар з
направляється в камеру другий уприскування. Після упорскування робоче середовище з
проходить прямотоком пакет конвективного пароперегрівача, з якого виходить з параметрами
і
. Проміжний пароперегрівач складається з двох конвективних ступенів, включених за схемою «протитечія». Регулювання температури проміжного перегріву проводиться за допомогою рециркуляції газів, та часткового байпасірованія регулюючої ступені.
4.3. Результати розрахунку
При зменшення температури гарячого повітря, падає ентальпія гарячого повітря, що веде за собою і зміну теплоти повітря. При зниження теплоти повітря, падає значення корисного тепловиділення в котельній камері, від якого залежить величина температури димових газів на виході з топки. Як видно з формули, вона падає з лінійної залежності.
Розрахунок конвективного пароперегрівача.
Вихідні дані для конвективного пароперегрівача.
Програма «OLJA0398».