Котельные установки и парогенераторы презентация

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Обозначения видов топлива и типов топок:
К — каменный уголь и полуантрацит,
Б - бурый уголь,
С — сланцы,
М — мазут,
Г — газ,
Т — камерная топка с твердым шлакоудалением,
В — вихревая топка,
Ц - циклонная топка,
Ф— топка с кипящим слоем.
Пример условного обозначения прямоточного котла типа Пп паропроизводительностью 2650 т/ч, с абсолютным давлением пара 25,0 МПа, температурой первичного пара 545 °С , промежуточного перегрева пара 567 °С, со сжиганием каменного угля в топке с твердым шлакоудалением:
котел паровой «Пп-2650-25-545/567 КТ».

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Основные компоновки котлов

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВ-КИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Рис. 30. Основные профили парогенераторов

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Рис. 35. Водогрей-ный газомазут-ный котел ПТВМ-30М (КВ-ГМ-30-150)

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Рис. 8. Системы экранирова-ния прямоточных генераторов сверхкрити-ческого давления.

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
Рис. 36. Типы экранов:

Структура потока пароводяной смеси.
В зависимости от паросодержания, скорости и давления структура движущейся пароводяной смеси может иметь различный характер (рис.1).
Рис. 1. Структура пароводяной смеси в трубе:
а— пузырьковая; б — снарядная; в — стержневая; г — эмульсионная; д — расслоенного потока в горизонтальной трубе
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Пузырьковая - структура, при которой мелкие пузырьки пара относительно равномерно распределены по сечению трубы, возникает при небольшом паросодержании и малой скорости пароводяной смеси в вертикальной трубе.
Снарядная - структура, при которой образуются крупные паровые пузырьки, занимающие среднюю часть сечения трубы и отделенные друг от друга и стенки тонким слоем воды, неустойчива и возникает при увеличении паросодержания и низком давлении. При давлениях более 10 МПа снарядная структура не наблюдается.
Стержневая - структура, при которой в среднем сечении трубы движется сплошной поток пара с взвешенными в нем каплями воды. По стенке при этом движется слой жидкости, толщина которого уменьшается с ростом паросодержания и скорости потока.
Эмульсионная — структура, при которой основная масса воды срывается со стенки и уносится в виде капель в потоке пара. На стенке остается тонкая водяная пленка. Такая структура возникает при паросодержании более 90 %, большой скорости пара и высоком давлении.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Рис. 3. Схемы организации движения воды и пароводяной смеси в котлах:
а — естественная циркуляция; б — многократно-принудительная циркуляция; в — прямоточное движение
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ РЕЖИМ,СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА

Простейший контур испарительной системы состоит из обогреваемой трубы, необогреваемой опускной трубы, соединительного коллектора и барабана, в котором происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Контур с естественной циркуляцией
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Увеличение скорости циркуляции w0 приводит к умень-шению полезного давления, так как увеличивается сопротив-ение опускных труб и снижается объемное паросодержание φ в них. Для циркуляционного контура, представленного на рис. 2.2, для принятых трех величин w0 определяют три значения Sпол по формуле (2.16) и Δр по формуле (2.20), затем строят гидравлические характеристики контура - зависимости Sпол и Δроп от значений G, определяемых по данному значению w0 (рис. 2.3). На пересечении кривых находится расчетная точка А, для которой Sпол=Δроп. Эта точка соответствует истинному значению G и истинному полезному давлению контура. По истинному значению G определяются действительная ско-рость циркуляции w0 и кратность циркуляции контура к, кг/кг,
к = Gц/D.
С увеличением тепловой нагрузки кратность циркуляции уменьшается.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Застой и опрокидывание циркуляции.
При подъемном движении потока пар значительно опережает воду, что при неизменной паропроизводитель-ности приводит к уменьшению напорного истинного объемного паросодержания в трубе:
φ = Сβ,
где С = wсм/w'' — коэффициент пропорциональности
В соответствии с формулой (1.2) получаем
. (2.29)
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Застоя циркуляции не будет, если Sпол< Sз где Sз — давление при застое, Па, который при необогреваемом участке трубы ℓно , составляющем не более 15 % обогреваемой высоты трубы, определяется по формуле
Sз = (ℓоб + ℓпо) з (γ' — γ''),
где ℓоб — сумма высот паросодержащих элементов, м; ℓпо - высота участка после обогрева, м; з - среднее истинное напорное паросодержание застоя в трубе, Па; γ' и γ'‘ — удельный вес воды и пара в пароводяной смеси, Н/м3.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Опрокидывания циркуляции не произойдет, если Sпол< Sопр где Sопр давление при опрокидыва-нии циркуляции, определенное при минимальной скорости пароводяной смеси в слабообогреваемой трубе, Па,
Sопр = Sудопр(ℓ - ℓпо),
здесь Sуд опр - удельное давление опрокиды-вания, определяемое по средней приведенной скорости пара в слабообогреваемой трубе, Па.
Вводя коэффициент запаса, получаем выражение для проверки недопущения опрокидывания:
Sопр / Sпол > 1,1(1,2). (2.33)
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
КОТЛЫ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

Рис. 3.1. Схемы пароперегревателей котлов с различными параметрами пара:
а — 3,9 МПа, 440°С; 6 — 9,8 МПа, 540 "С; в— 13,8 МПа, 560 "С; г—25 МПа, 560 °С: 1 — конвектив-ный первичный паропе-ререгреватель; 2 — ширмовый первичный пароперегреватель; 3 — потолочный пароперегреватель; 4 — конвективный промежуточный пароперегреватель; 5 — ширмовый промежуточный пароперегреватель; 6 — экраны
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Возможные схемы включения пароперегревателя в па­ровой тракт показаны на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Гидродинамические схемы пароперегревателей:
а — схема Ш; б — схема П; в —схема Z
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Конвективные пароперегреватели
В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания различают пароперегреватели прямоточные, противоточные и со смешанным направлением потоков (рис.3.4)
Рис. 3.4. Схемы движения пара и продуктов сгорания в конвективных пароперегревателях:
а — противоточное; б — прямоточное; в и г — смешанное
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.5. Крепление вертикального конвективного пароперегревателя:
1 – змеевики; 2 — подвесные планки; 3 — верхние изгибы труб; 4 — потолочные трубы; 5 — дистанциирующие гребенки; 6 — опорные планки
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА
Узел подвески труб
2 3 4 6 А – А 3 3

Рис. 3.6 Конвективный пароперегреватель с горизонтальными змеевиками:
1 — первая ступень пароперегревателя;
2 — барабан;
3 и 6 — подвесные трубы;
4 и 8 — промежут-очные коллекторы;
5 — выходная камера; 7 — вторая ступень пароперегревателя;
9— коллектор подвесных труб
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

РАДИАЦИОННЫЕ И ШИРМОВЫЕ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛИ
Рис. 3.7. Вертикальный ширмовый пароперегреватель:
а— клинообразная форма низа ширмы; б — горизонтальная
форма низа ширмы; 1 — труба ширмы; 2 — камеры (коллек-торы); 3 — обвязочные трубы; 4 — хомут
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.8. Зависимость температуры перегрева пара от нагрузки котла (без регуляторов температуры перегрева пара):
1 — радиационный пароперегреватель; 2 — конвективный пароперегреватель
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Регулирование температуры первичного пара Поверхностные пароохладители
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА
Рис; 3.9. Изменение температуры
пара по тракту пароперегревателя в зависимости от размещения
пароохладителя:
а — за пароперегревателем;
б — в рассечку;
в — на выходе насыщенного пара;
г — допустимая температура металла труб;
1 — пароохладитель

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Ось парогенератора
Рис.3.10. Поверхностный пароохладитель:
1— входной коллектор охлаждающей воды; 2 — выходной коллектор воды; 3 — входная камера; 4 — трубы, охлаждаемые водой; 5 — корпус пароохладителя
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Рис. 3.11. Схемы включения поверхностного пароохладителя:
1— барабан; 2 — пароохладитель; 3 — отвод охлаждающей воды; 4 — экономайзер
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Для обеспечения необходимого диапазона регулирования пароохладитель котлов с есте-ственной и многократной принудительной циркуляцией должен обеспечивать возможность снижения энтальпии пара на:
Δhпо=60…80 кДж/кг.
При этом температура воды на входе в экономайзер будет выше, чем у воды, посту-пающей в котел:
hп.в.э= hп.в + Δhпо
Количество питательной воды, проходящей через пароохладитель при полной его нагруз-ке, достигает 30—40 % общего ее расхода.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

Впрыскивающий пароохладитель представляет собой участок паропровода перегретого пара, в котором расположена перфорированная труба с отверстиями диаметром 3—5 мм, через которые в пар подается распыленный конденсат.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА
Рис.312. Схема регулирования температуры впрыском собственного конденсата:
1 — барабан; 2 — гидрозатвор; 3 — пароохлади-тель; 4— емкость конденсатора; 5— коллектор с вспрыскивающим устройством; 6 – экономайзер

Регулирование температуры пара промежуточного перегрева
Рис.3.13. Схемы газового регулирования температуры пара:
а — пропуском части продуктов сгорания через холостой газоход; б — распределением продуктов сгорания по газоходам пароперегревателя; 1— секции паро­перегревателя; 2 — экономайзеры; 3 — основной дымосос; 4 — регулирующий дымосос; 5 — регулирующий шибер (воздухоподогреватели не показаны)
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ
Система управления
Информационная
Сигнализационная
Дистанционного и автоматического управления
Технологической защиты и блокировок
Автоматического регулирования

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ
Периоды эксплуатации
Пуск в
работу
Техобслужи-вание
Останов агрегата
Нерабочее
состояние
Ремонт

Рис. 4.1. Примерный график растопки барабанного котла высокого давления:
1— давление пара; 2— температура пара; 3 — температура уходящих газов;
а — включение растопочных мазутных форсунок; б — пуск вентилятора; в — включение дымососа мельничного вен-тилятора и питателя пыли; г — открытие паровой задвижки на пароперегрева-теле; д—включение котла в магистраль; е — прием нагрузки
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Различают КПД брутто, %,
ηбр= 100∙Qбрвыр /(Вр Qрн)
и КПД нетто,%
ηн= (Qбрвыр - qэ) / (ВрQрн)
где Вр—расход топлива, т/мес или т/год; Qрн—теплота сгорания топлива, кДж/кг; Qбрвыр — количество тепло-ты, переданной пару в котле, МДж/мес или МДж/год; qэ — количество теплоты топлива, затрачиваемой на потребляемую котлом электроэнергию и теплоту, МДж/мес или МДж/год; для котлов высокого давления, работающих на газе и мазуте, составляет (4—5) %, а при работе на пылевидном топливе (5,5—8) %.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Удельный расход условного топлива на тонну выработанного пара данных параметров, т/т,
где D —количество выработанного пара, т/мес или т/год. Минимальный расход топлива котельной будет при условии равенства относительных приростов расхода топлива по всем параллельно работающим котлам:
Для выявления относительного прироста топлива необхо-димо иметь расходную (тепловую) характеристику котлов В= f(D) и зависимость ηн= f(D)
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ

Годовой коэффициент рабочего времени, %, ηг = 100∙τраб / 8760
где τраб—число часов работы котла в году.
Полная продолжительность готовности агрегата к несению нагрузки, ч,
τгод= τраб + τрез
где τрез — продолжительность нахождения агрегата в резерве, ч.
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ