Размещено на http://www.allbest.ru/

Департамент образования города Москвы

Государственное Автономное Образовательное Учреждение

среднего профессионального образования города Москвы

Политехнический колледж №8

имени дважды Героя Советского Союза И.Ф. Павлова

КУРСОВАЯ РАБОТА

Предмет: Разработка и эксплуатация автоматизированных информационных систем

Тема: Особенности регулирования прямоточных котлов на ТЭЦ

ИСПОЛНИТЕЛЬ:

Беликов Иван Васильевич

СОГЛАСОВАНО:

ПОЛЕТАЕВА Надежда Андреевна

Москва, 2013

Содержание

Введение

Глава 1. Прямоточные котлы

Глава 2. Барабанные котлы

Глава 3. Расширительные баки

Глава 4. Центробежные насосы

Глава 5. Теплоэлектроцентраль

Введение

Целью данной контрольной работы является приобретение и понятия регулирования прямоточных систем котлов на ТЭЦ и других предприятиях.

Объектом исследования в курсовой работе является ТЭЦ находящиеся на территории Российской Федерации и Автономные регионы и города.

Предмет исследования курсовой работы Прямоточные котлы, Расширительные баки, Турбины, Центробежные насосы, Местное ЦО Охладительные котлы. котел теплоэлектростанция турбина насос

Актуальность работы не может вызывать сомнения так как исследуемое очень актуально и подлежит дальнейшей модернизации.

Глава 1. Прямоточный котёл

Прямоточный котёл, паровой котёл, в котором полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В П. к. вода с помощью питательного насоса подаётся в экономайзер, откуда поступает в составляющие испарительную поверхность змеевики или подъёмные трубы, расположенные в топке. В выходной части змеевиков испаряются остатки влаги и начинается перегрев пара. В этой, т. н. переходной зоне, где содержание пара в воде достигает 90--95% (по объёму), при недостаточно чистой питательной воде идёт интенсивное образование накипи. Поэтому змеевики переходной зоны во избежание пережога частично выводят из топки в газоходы, где теплонапряжение меньше. После переходной зоны пар окончательно перегревается в радиационном и конвективном пароперегревателях. В П. к. отсутствуют барабан и опускные трубы, что значительно снижает удельный расход металла, т. е. удешевляет конструкцию котла. Существенный недостаток П. к. заключается в том, что соли, попадающие в котёл с питательной водой, либо отлагаются на стенках змеевиков в переходной зоне, либо вместе с паром поступают в паровые турбины, где оседают на лопатках рабочего колеса, что снижает кпд турбины. Поэтому к качеству питательной воды для П. к. предъявляются повышенные требования (см. Водоподготовка). Др. недостаток П. к. -- увеличенный расход энергии на привод питательного насоса.

П. к. устанавливают главным образом на конденсационных электростанциях, где питание котлов осуществляется обессоленной водой. Применение П. к. на теплоэлектроцентралях связано с повышенными затратами на химическую очистку добавочной воды. Наиболее эффективны П. к. для сверхкритических давлений (выше 22 Мн/м2), где др. типы котлов неприменимы.

В СССР П. к. конструировались в Бюро прямоточного котлостроения под руководством Л. К. Рамзина. Первый опытный П. к. с горизонтально расположенными змеевиками (котёл Рамзина) паропроизводительностью 3,6 т/ч и с давлением пара 14,1 Мн/л2 был пущен в 1932, а первый промышленный П. к. на 200 т/ч и такое же давление -- в 1933. За рубежом наряду с котлами Рамзина применяют П. к. Бенсона с вертикальными подъёмными трубами и П. к. Зульцера, испарительная поверхность у которых выполнена из вертикально расположенных змеевиков с подъёмным и опускным движением воды.

Прямоточные котлы не имеют барабана. Через испарительные трубы вода проходит однократно, постепенно превращаясь в пар. Зона, где заканчивается парообразование, называется переходной. После испарительных труб пароводяная смесь (пар) попадает в пароперегреватель. Очень часто прямоточные котлы имеют промежуточный пароперегреватель, куда направляется пар из турбины для повторного нагрева с последующим возвратом в турбину. Прямоточный котел является разомкнутой гидравлической системой. Такие котлы работают не только на до критическом, но и на сверхкритическом давлении.

Прямоточный паровой котёл не требует особенной конструкции котельного помещения и зачастую снижены требования по эксплуатационному контролю и периодическому техническому надзор.

Преимуществом прямоточного парового котла является его быстрая готовность к работе с укороченным временем нагрева. Это особенно важно там где котёл используется как находящийся в резерве или как котёл для пиковых нагрузок. В таких целях жаротрубно-дымогарный котёл пришлось бы поддерживать длительное время без необходимости в нагретом состоянии.

Схема циркуляции воды в прямоточном котле

Котлы, которые не требуются для ежедневной эксплуатации, имеют тем выше потери при простое, чем больше их водяной объём. Основное правило: при регулярном простое более чем 36 часов преимущественным является использование прямоточного парового котла. Точное определение времени простоя зависит в каждом специальном случае от большого числа параметров.

Прямоточные паровые котлы требуют жёсткого соответствия между выработкой пара и подачей топлива. Поэтому следует использовать прямоточные паровые котлы, которые работают при малой мощности по 2-х ступенчатой схеме, так что подача топлива и воды регулируется автоматически по отбору пара. Таким образом сокращается частота включений горелки при меняющихся нагрузках.

Высокая частота включений является недостатком прямоточных паровых котлов по сравнению с жаротрубно-дымогарными котлами.

Прямоточные паровые котлы не имеют аккумулирующих паровых и водяных объёмов и этот недостаток должен быть компенсирован за счёт регулирования подачи топлива. Это приводит к частому включению-выключению котла т.е. к работе в режиме полная - не полная нагрузка. Устройства управления и регулирования подвергаются в этом случае существенно более высокому износу.

В дальнейшем каждый розжиг сопровождается небольшим отложением сажи, который приводит к сокращению временных периодов между очистками поверхностей нагрева по сравнению с жаротрубно-дымогарными котлами.

Частое включение-выключение горелки является причиной повышенного расхода топлива: при каждом новом розжиге горелки топочная камера должна быть провентилирована свежим воздухом по причине опасности возникновения вспышки. Таким образом нагретый воздух теряется через дымовую трубу.

Камера сгорания - жаровая труба (поз.1) и корпус котла имеют цилиндрическую форму. Конвективные поверхности нагрева образованы дымогарными трубами второго и третьего хода (поз.2, 3), расположенными асимметрично вокруг камеры сгорания. Полностью омываемая водой первая поворотная камера (поз. 4) выполнена из обечайки и двух плоских отбортованных днищ. Вторая поворотная камера (поз.5) образована передним днищем котла и углублениями футеровки фронтальных дверец котла. Поворотная фронтальная дверца котла (поз. 6) обеспечивает удобный доступ к дымогарным трубам при техническом обслуживании и чистке котла. Осмотр и чистка камеры сгорания и первой поворотной камеры производятся через люк-лаз (поз.7) в нижней части заднего днища котла, там же находится и смотровой глазок - для визуального контроля пламени. Осмотр дымогарных труб осуществляется со стороны парового пространства через смотровой люк в верхней части корпуса котла. Смотровой люк (поз. 8) в нижней части корпуса обеспечивает визуальный контроль водяной камеры по всей длине. Для контроля параметровработы в боковой части установлены патрубки для указателей уровня (поз.9) и непрерывного регулирования уровня воды (поз.10, 11), а в верхней части установлен коллектор (поз.12) со штуцерами для подключения датчиков и контрольно измерительных приборов. Патрубки входа питательной воды (поз.13) и выхода пара (поз.14), патрубок непрерывного продувания (поз.15) и аварийной линии (поз.16), а также патрубок линии очистки паром (поз.17) расположены сверху котла для удобства эксплуатации.

Под патрубком выхода пара установлен капле отделитель (поз.18), обеспечивающий эффективную сепарацию (очистку) пара от влаги. Удобное расположение патрубков для системы продувания котла позволяет упростить эксплуатацию и обслуживание котла. Непрерывное продувание (поз. 15) служит для снижения солесодержания котловой воды (датчик солесодержания (поз. 19)), а также уменьшает возможность вскипания и унос капель воды с паром, что повышает надежность циркуляции водяного контура котла и качество пара, а периодическая продувка (поз.20) обеспечивает регулярное удаление шлама из котла, поддерживая надежный режим работы. Дренажный трубопровод (поз.21) в нижней части котла позволяет при необходимости полностью удалить теплоноситель. Для монтажа горелки (поз.22) в фронтальной части котла имеется установочная плита (поз.23).

В верхней части заднего днища котла расположена сборная камера дымовых газов (дымовая коробка) с патрубком отвода дымовых газов (поз. 24) и люком-лазом. Патрубок отвода дымовых газов оснащен присоединительным фланцем. Для равномерного распределения весовой нагрузки котел имеет прочное рамное основание (поз. 25), образованное двумя двутаврами, конструктивно связанными с корпусом котла. При этом одна опора рамного основания закреплена жестко, а остальные - подвижные, что обеспечивает перемещение при тепловом расширении котла.

Высококачественная сплошная изоляция (поз.26) из ламинированных минераловатных матов толщиной 120мм и алюминиевое покрытие котла способствуют предельно малым потерям на излучение.

Для перемещения котла во время монтажа и погрузочно-разгрузочных работ на корпусе котла предусмотрены подъемные петли (поз.27), установленные симметрично относительно центра масс котла.

Жаротрубный дымогарный котел предлагает на основе своего типа конструкции идеальные условия для процессов теплопередачи и аккумулирования пара. Благодаря этому достигается оптимальное качество и постоянство давления пара. Посредствам четкого разделения водяного и парового пространства производится насыщенный пар высокого качества. Контроль недостаточного количества воды является простым, с помощью устройств регулирования и контроля уровня воды на основе измерительных электродов. Таким образом повреждения котла, связанные с недостатком воды практически исключены. Благодаря большому объёму воды по отношению к мощности, жаро- трубно- дымогарный котёл является устойчивым против колебаний при отборе пара и поставляет из большого парового пространства также ещё относительно сухой пар, когда котёл кратковременно превышает свою паро производительность.

Большой водяной объём и смешивание подаваемой питательной воды с горячей котловой водой на обширном пространстве, значительная площадь омываемой поверхности нагрева - это всё делает жаротрубно-дымогарный котёл не чувствительным к вбросав жёсткой воды, а также коррозийное устойчивым на водяной стороне.

Конденсационная коррозия в пределах котла может быть исключена на жаро-трубно-дымогарных котлах высокого давления. Очистка на стороне хода дымовых газов проводится просто и эффективно. За счёт этого снижается расход топлива, также как и затраты на обслуживание.

Глава 2. Барабанные котлы

Вода в этом котле, пройдя экономайзер, попадает в барабан (находится вверху котла), из которого под действием силы тяжести (в котлах с естественной циркуляцией) попадает в опускные не обогреваемые трубы, а затем в подъёмные обогреваемые, где происходит парообразование (подъёмные и опускные трубы образуют циркуляционный контур).

Из-за того, что плотность пароводяной смеси в экранных трубах меньше плотности воды в опускных трубах, пароводяная смесь поднимается по экранным трубам в барабан. В нем происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Вода заново идёт в опускные трубы, а насыщенный пар уходит в пароперегреватель.

В котлах с естественной циркуляцией кратность циркуляции воды по циркуляционному контуру - от 5 до 30 раз. Котлы с принудительной циркуляцией оснащены насосом, который создаёт напор в циркуляционном контуре. Кратность циркуляции составляет 3-10 раз.

Примером барабанных паровых котлов служат котлы производства ЗАО «Бийский котельный завод» серии ДКВр, Е, ДЕ.

Глава 3. Расширительные баки

Расширительный бак -- элемент системы отопления, предназначенный для приёма избытка воды, возникающего при её тепловом расширении в результате нагревания.

Внутреннее пространство всех элементов системы отопления (трубопроводов, отопительных приборов, арматуры, оборудования и т. д.) заполнено водой. Получающийся при заполнении объём воды в процессе эксплуатации системы претерпевает изменения: при повышении температуры воды он увеличивается, при понижении -- уменьшается. Соответственно изменяется внутреннее давление. Однако эти изменения не должны отражаться на работоспособности системы отопления и, прежде всего, не должны приводить к превышению предела прочности любых её элементов. Поэтому в систему водяного отопления вводится дополнительный элемент -- расширительный бак.

Открытые расширительные баки размещают над верхней точкой систем в чердачном помещении, на лестничной клетке или на кровле зданий и покрывают тепловой изоляцией. Их изготовляют цилиндрическими или прямоугольными из листовой стали и сверху снабжают люком для осмотра и окраски. В корпусе бака имеется несколько патрубков:

· патрубок для присоединения расширительной трубы, по которой вода поступает в бак;

· патрубок для циркуляционной трубы, через которую частично отводится охладившаяся вода, создавая циркуляцию и обеспечивая определенный тепловой режим бака (в отапливаемом помещении бак соединяется с системой одной трубой, присоединяемой к патрубку);

· патрубок для контрольной (сигнальной) трубы;

· патрубок для соединения бака с переливной трубой, сообщающейся с атмосферой у раковины для удаления воды в канализацию.

Кроме того, открытый расширительный бак предназначен для восполнения убыли объёма воды в системе при утечке и при понижении ее температуры, ограничения гидравлического давления в системе, сигнализации об уровне воды в системе, удаления воды в канализацию при переполнении системы, управления действием подпиточных приборов и, наконец, в отдельных случаях он может служить воздухоотделителем и воздух отводчиком. Благодаря непрерывному и безотказному выполнению этих разнообразных функций открытый расширительный бак является необходимым и надежным прибором, чем объясняется его широкое распространение. Открытые расширительные баки вместе с тем имеют недостатки: они громоздки, в связи с чем затрудняется их размещение в зданиях и увеличивается бесполезная потеря тепла через их стенки. При открытых баках вследствие излишнего охлаждения воды в них возможно поглощение воздуха и усиление внутренней коррозии труб и отопительных приборов. Наконец, в большинстве случаев требуется прокладка специальных соединительных труб.

Глава 4. Центробежные насосы

Центробежный насос -- насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод.

Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за с чёт вращающегося рабочего колеса.

Глава 5. Теплоэлектроцентраль

Теплоэлектроцентрамль (ТЭЦ) -- разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:

· тепловому -- электрическая нагрузка сильно зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка -- приоритет)

· электрическому -- электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует, например, в летний период (приоритет -- электрическая нагрузка).

Совмещение функций генерации тепла и электроэнергии (когенерация) выгодно, так как оставшееся тепло, которое не участвует в работе на КЭС, используется в отоплении. Это повышает расчетный КПД в целом (80 % у ТЭЦ и 30 % у КЭС), но не говорит об экономичности ТЭЦ. Основными же показателями экономичности являются: удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении и КПД цикла КЭС.

При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.

По типу соединения котлов и турбин теплоэлектроцентрали могут быть блочные и неблочные (с поперечными связями). На блочных ТЭЦ котлы и турбины соединены попарно (иногда применяется дубль-блочная схема: два котла на одну турбину). Такие блоки имеют, как правило, большую электрическую мощность: 100--300 МВт.

Схема с поперечными связями позволяет перебросить пар от любого котла на любую турбину, что повышает гибкость управления станцией. Однако для этого необходимо установить крупные паропроводы вдоль главного корпуса станции. Кроме того, все котлы и все турбины, объединенные в схему, должны иметь одинаковые номинальные параметры пара (давление, температуру). Если в разные годы на ТЭЦ устанавливалось основное оборудование разных параметров, должно быть несколько схем с поперечными связями. Для принудительного изменения параметров пара может быть использовано редукционно-охладительное устройство (РОУ).

По типу паропроизводящих установок могут быть ТЭЦ с паровыми котлами, с парогазовыми установками, с ядерными реакторами (атомная ТЭЦ). Могут быть ТЭЦ без паропроизводящих установок -- с газотурбинными установками. Поскольку ТЭЦ часто строятся, расширяются и реконструируются в течение десятков лет (что связано с постепенным ростом тепловых нагрузок), то на многих станциях имеются установки разных типов. Паровые котлы ТЭЦ различаются также по типу топлива: уголь, мазут, газ.

По типу выдачи тепловой мощности различают турбины с регулируемыми теплофикационными отборами пара (в обозначении турбин, выпускаемых в России, присутствует буква «Т», например, Т-110/120-130), с регулируемыми производственными отборами пара («П»), с противодавлением («Р»). Обычно имеется 1-2 регулируемых отбора каждого вида; при этом количество нерегулируемых отборов, используемых для регенерации тепла внутри тепловой схемы турбины, может быть любым (как правило, не более 9, как для турбины Т-250/300-240). Давление в производственных отборах (номинальное значение примерно 1-2 МПа) обычно выше, чем в теплофикационных (примерно 0,05-0,3 МПа). Термин «Противодавление» означает, что турбина не имеет конденсатора, а весь отработанный пар уходит на производсвенные нужды обслуживаемых предприятий. Такая турбина не может работать, если нет потребителя пара противодавления. В похожем режиме могут работать теплофикационные турбины (типа "Т") при полной тепловой нагрузке: в таком случае весь пар уходит в отопительный отбор, однако давление в конденсаторе поддерживается немногим более номинального (обычно не более 12-17 кПа). Для некоторых турбин возможна работа на "ухудшенном вакууме" - до 20 кПа и более.

Кроме того, выпускаются паровые турбины со смешанным типом отборов: с регулируемыми теплофикационными и производственными отборами («ПТ»), с регулируемыми отборами и противодавлением («ПР») и др. На ТЭЦ могут одновременно работать турбины различных типов в зависимости от требуемого сочетания тепловых нагрузок.

Мини-ТЭЦ (малая теплоэлектроцентраль) -- теплосиловые установки, служащие для совместного производства электрической и тепловой энергии в агрегатах единичной мощностью до 25 МВт, независимо от вида оборудования. В настоящее время нашли широкое применение в зарубежной и отечественной теплоэнергетике следующие установки: противодавленческие паровые турбины, конденсационные паровые турбины с отбором пара, газотурбинные установки с водяной или паровой утилизацией тепловой энергии, газопоршневые, газодизельные и дизельные агрегаты с утилизацией тепловой энергии различных систем этих агрегатов. Термин когенерационные установки используется в качестве синонима терминов мини-ТЭЦ и ТЭЦ, однако он является более широким по значению, так как предполагает соместное производство (co -- совместное, generation -- производство) различных продуктов, которыми могут быть, как электрическая и тепловая энергия, так и другие продукты, например, тепловая энергия и углекислый газ, электрическая энергия и холод и т. д.

Фактически термин тригенерация, предполагающий производство электроэнергии, тепловой энергии и холода также является частным случаем когенерации. Отличительной особенностью мини-ТЭЦ является более экономичное использование топлива для произведенных видов энергии в сравнении с общепринятыми раздельными способами их производства. Это связано с тем, что электроэнергия в масштабах страны производится в основном в конденсационных циклах ТЭС и АЭС, имеющих электрический КПД на уровне 30-35 % при отсутствии теплового потребителя. Фактически такое положение дел определяется сложившимся соотношением электрических и тепловых нагрузок населенных пунктов, их различным характером изменения в течение года, а также невозможностью передавать тепловую энергию на большие расстояния в отличие от электрической энергии.

Модуль мини-ТЭЦ включает газопоршневой, газотурбинный или дизельный двигатель, генератор электроэнергии, теплообменник для утилизации тепла от воды при охлаждении двигателя, масла и выхлопных газов. К мини-ТЭЦ обычно добавляют водогрейный котел для компенсации тепловой нагрузки в пиковые моменты.

Основным предназначением мини-ТЭЦ является выработка электрической и тепловой энергии из различных видов топлива.Концепция строительства мини-ТЭЦ в непосредственной близости к потребителю имеет ряд преимуществ (в сравнении с большими ТЭЦ):

· позволяет избежать затрат на строительство дорогостоящих и опасных высоковольтных линий электропередач (ЛЭП);

· исключаются потери при передаче энергии;

· отпадает необходимость финансовых затрат на выполнение технических условий на подключение к сетям централизованного электроснабжения;

· бесперебойное снабжение электроэнергией потребителя;

· электроснабжение качественной электроэнергией, соблюдение заданных значений напряжения и частоты;

· возможно, получение прибыли.

В современном мире строительство мини-ТЭЦ набирает обороты, преимущества очевидны.

Размещено на Allbest.ru