Котельные установки и паровые машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Вопрос 1

1.1 Назначение и типы мельничных устройств

1.2 Чем определяется выбор мельничных устройств?

1.3 Маркировка мельниц

1.4 Как контролируют работу мельничных устройств?

1.5 Влияние влажности топлива на производительность мельницы

1.6 Основные неполадки в работе мельничных устройств

1.7 Как отражается износ мелющих органов на работе мельничного устройства и котла в целом?

1.8 Как будет соотноситься КПД брутто и нетто двух однотипных котельных агрегатов, если на одном котле число часов наработки молотковых мельниц (при прочих равных условиях) составило 500 часов, а на другом 2000 часов?

2. Вопрос 2

2.1 Можно ли создавать барабанный котел с естественной циркуляцией для работы на сверхкритических параметрах?

2.2 Почему ограничена скорость изменения давления в барабанном паровом котле?

2.3 Чем определяется максимально допустимый и минимально устойчивый режим работы котельного агрегата?

2.4 Как в динамике (по времени) изменяется уровень воды в барабане котла при увеличении нагрузки котла (при неизменном положении регулятора питания котла)?

2.5 Как изменяется уровень воды в барабане работающего котла при резком закрытии главной паровой задвижки, установленной на паропроводе острого пара (от котла к турбине)?

Библиографический список



Вопрос 1

1.1 Назначение и типы мельничных устройств

Система пылеприготовления представляет собой совокупность оборудования, необходимого для размола топлива, его сушки и подачи готовой пыли в горелки топочной камеры.

По принципу обеспечения котлов топливом, системы пылеприготовления разделяются на центральные и индивидуальные. В первом случае пыль получают для всех котлов электростанции в оборудовании, установленном в отдельном здании (центральном пылезаводе), а транспорт пыли к паровым котлам обеспечивается по пылепроводам. Во втором-пыль получают в оборудовании, размещенном непосредственно у каждого котла. При этом предусматривается также возможность передачи пыли к соседним агрегатам, что повышает надежность пылеобеспечения котлов.

Индивидуальные системы пылеприготовления используются на электростанциях как более простые и надежные.

Индивидуальные системы пылеприготовления в свою очередь разделяют: на замкнутые с прямым вдуванием пыли в топочную камеру; замкнутые с промежуточным бункером пыли; разомкнутые с подачей пыли горячим воздухом. Разделение пылесистем на замкнутые и разомкнутые определяется характером использования сушильного агента после завершения сушки топлива.

Основной установкой любой пылесистемы является углеразмольная мельница. Углеразмольные мельницы различаются по применяемому принципу измельчения топлива и по частоте вращения подвижной части мельницы. Наиболее широкое распространение получили шаровые барабанные (ШБМ) и молотковые (ММ) мельницы, причем в ШБМ размалывают преимущественно топливо с относительно малым выходом летучих веществ, а ММ используются при размоле молодых каменных и бурых углей, торфа и сланцев. Размол некоторых видов каменных углей более экономично происходит с применением валковых среднеходных мельниц. В отдельных случаях при размоле "мягких" сильно влажных бурых углей используется мельница-вентилятор.

Шаровая барабанная мельница состоит из барабана диаметром 2-4 м и длиной 3-10 м, частично заполненного стальными шарами диаметром 30-60 мм. Внутренние стенки барабана покрыты броневыми плитами. Сверху корпус барабана имеет тепло- и звукоизоляцию. Сырое топливо вместе с горячим воздухом поступает внутрь барабана через входной патрубок. Барабан приводится во вращение от электрического двигателя через редуктор и ведомую шестерню, находящуюся на барабане.

При оптимальной частоте вращения барабана мельницы шары поднимаются вдоль стенки, а затем отрываются и падают вниз. Размол топлива происходит за счет удара падающих шаров по топливу и перетирания топлива между шарами. Готовая пыль постоянно удаляется из мельницы вентилирующим агентом- воздухом.

Рис. 1. Шаровая барабанная мельница (общий вид и разрез): 1 - входной патрубок; 2 - опорный подшипник; 3 - барабан мельницы с тепло- и звукоизоляцией; 4-выходной патрубок; 5 - большая шестерня; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель

Молотковая мельница состоит из стального корпуса, покрытого изнутри гладкими броневыми плитами толщиной 20-30 мм, и ротора с укрепленными на нем дисками. С дисками на шарнирах соединены билодержатели и била. Во время работы мельницы окружная скорость бил достигает 50-60 м/с, и происходит начальное дробление кусков топлива, затем частицы топлива ударяются о броню и дополнительно истираются в зазоре между билами и корпусом. Обычно молотковая мельница компонуется вместе с сепаратором пыли и представляет собой единую установку (рис. 2).

Рис. 2. Компоновка молотковой мельницы с центробежным сепаратором пыли: 1 - молотковая мельница; 2 - сепаратор пыли; 3 - ввод сырого топлива; 4 - течка возврата грубой пыли; 5 - предохранительный клапан

Молотковые мельницы рекомендуются для размола углей с коэффициентом размолоспособности (К_л.о) >1,1, допускающих сжигание относительно грубой пыли (бурые угли, каменные угли с выходом летучих веществ V^г>28 %, а также торф и сланцы). При размоле этих топлив ММ имеют в 1,5-2 раза меньший удельный расход энергии, чем ШБМ (8-12 кВт-ч/т). Для размола отдельных видов углей иногда используют другие типы мельниц: среднеходные, быстроходнобильные и мельницы-вентиляторы.

Среднеходные мельницы работают обычно в системах с прямым вдуванием пыли и используются для углей умеренной твердости с относительно невысокой влажностью и малым содержанием высокотвердых фракций (колчедана) в его минеральной части.

Валковая среднеходная мельница (ВСМ) с горизонтальным столом состоит из двух валков, стола и корпуса (рис. 3). Оси валков находятся в подшипниках, шарнирно соединенных с корпусом. Под действием собственного веса и главным образом за счет усилия пружин валки прижимаются к тарелке. При вращении тарелки валки катятся по ней, подминая под себя топливо. Измельчение угля происходит главным образом за счет раздавливания. Для этого пружины создают на валок давление в несколько тонн.

Рис. 3. Среднеходная валковая мельница: 1 - стол; 2 - валки; 3 - пружины; 4 - воздушный короб; 5 - сборник отходов; 6 - редуктор

Воздух с температурой до 350° С подается в мельницу по окружности тарелки. Размолотая и подсушенная пыль выносится воздухом в сепаратор, который укрепляется на корпусе (на рисунке не показан).

Общим недостатком среднеходных мельниц является их чувствительность к попаданию вместе с топливом металлических предметов, неравномерность износа размалывающих элементов и сложность ремонта. Их преимуществом является сравнительно небольшой удельный расход электроэнергии на размол (12-15 кВт*ч/т), компактность, меньший уровень вибрации и шума.

1.2 Чем определяется выбор мельничных устройств?

Выбор типа мельниц производится в зависимости от физических свойств топлива (коэффициента размолоспособности, выхода летучих) и мощности котельного агрегата.

Лабораторный коэффициент размолоспособности выражается отношением расходов электроэнергии на помол эталонного и определяемого топлива. При этом, оба сорта топлива размалывают в воздушносухом состоянии, в лабораторных стандартных мельницах от одинаковой крупности до одинаковой тонкости пыли:

.

В качестве эталонного топлива принято одно из наиболее твердых топлив (марка АШ).

У мягких топлив коэффициент размолоспособности больше, а у более твердых меньше, чем у эталонного, который равен единице. При размалывании двух сортов топлив с одинаковой загрузкой мельницы коэффициент размолоспособности будет показывать, во сколько раз производительность мельницы на данном топливе больше, чем на эталонном.

Основным фактором, определяющим экономическую тонкость помола пыли, является выход летучих. Топливо с большим выходом летучих сгорает интенсивней, поэтому допускается его сжигание при более грубом помоле. Наивыгоднейшая тонкость помола каменных углей может быть ориентировочно определена из эмпирического соотношения:

Бурые угли допускают значительно более грубый помол, вплоть до R₉₀=40-60 %, особенно при равномерном фракционном составе пыли.

Для размола угля применяется несколько типов мельниц: тихоходные шаровые барабанные (ШБМ) с частотой вращения 16-23 об/мин; быстроходные молотковые (ММ) - частота вращения 590-980 об/мин; среднеходные валковые мельницы (СМ) - от 40 до 78 об/мин и мельницы-вентиляторы (MB)- 590-1470 об/мин.

Шаровые барабанные мельницы применяются для размола антрацитов и каменных углей с К_ло < 1,1 и малым выходом летучих, требующих тонкого помола (R₉₀ = 6-7 %). При наличии в топливе колчеданной серы (S_к^р > 6 %) применяют только ШБМ.

Молотковые мельницы рекомендуются для размола углей с К_ло >1,1, допускающих сжигание относительно грубой пыли (бурые угли, каменные угли с выходом летучих веществ V^г > 30 %, а также торф и сланцы). При размоле этих топлив ММ имеют в 1,5-2 раза меньший удельный расход энергии, чем ШБМ (8-12 кВт*ч/т).

Молотковые мельницы и сепараторы к ним изготовляются плотными и допускают работу при разряжении и под наддувом (до 7-8 кПа).

Среднеходные валковые мельницы применяют для размола каменных углей с К_ло ? 1,1, влажностью W^р ? 16 % и зольностью А^р ? 30 %. При большей влажности требуется предварительная подсушка топлива. Размол угля производится стальными валками при их качении по вращающемуся столу. Мельницы работают при разряжении и под наддувом (до 8 кПа). Удельный расход электроэнергии на размол около 9 кВт?ч/т.

Мельницы-вентиляторы применяются для мягких высоковлажных углей. Подсушка топлива выполняется двухступенчатой: до мельницы в специальном сушильном устройстве (шахте) и в самой мельнице. Размол угля происходит в результате ударного действия массивных лопастей крыльчатки, при вращении которой создается давление 1,0-1,4 кПа, достаточное для преодоления сопротивления от мельницы до топки.

Число мельниц на котел выбирается в зависимости от производительности котла, типоразмера мельницы и принятой схемы пылеприготовления. На котел устанавливается не менее двух мельниц, чем обеспечивается возможность работы котла с нагрузкой 90 % от номинальной паропроизводительности при выходе из строя одной из мельниц.

1.3 Маркировка мельниц

Маркировка шаровых барабанных мельниц. Пример - Ш-8(232/380).

Это означает: мельница шаровая барабанная, производительность по АШ - 8 т/ч, средний диаметр брони - 232 см, длинна барабана - 380 см.

Пример - ШБМ 340/737/17,2 (Ш-32).

Это означает: мельница шаровая барабанная, диаметр барабана- 340 см, длинна барабана- 737см, число оборотов барабана- 17,2 об/мин, производительность по АШ - 32 т/ч.

Маркировка молотковых мельниц. По способу подвода сушильного агента молотковые мельницы имеют две модификации: тангенциальные (ММТ) и аксиальные (ММА). Мельницы, предназначенные для размола каменного угля, в обозначении имеют букву К.

Пример - ММА-1500/1180/735.

Это означает: мельница молотковая аксиальная, диаметр ротора - 1500 мм, длинна ротора - 1180 мм, частота вращения ротора - 735 об/мин.

Пример - ММТ-2000/3203/740.

Это означает: мельница молотковая тангенциальная, диаметр ротора - 2000 мм, длинна ротора - 3203 мм, частота вращения ротора - 740 об/мин.

Маркировка мельниц-вентиляторов. Пример - МВ-3300/800/490.

Это означает: мельница-вентилятор, диаметр рабочего колеса - 3300 мм, рабочая ширина мелящих лопаток - 800 мм, частота вращения - 490 об/мин.

1.4 Как контролируют работу мельничных устройств?

В соответствии с требованиями п. 4.2.7. "Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ" утвержденных приказом Минэнерго РФ №229 от 19.06.2003 (далее ПТЭ) при эксплуатации пылеприготовительных установок должен быть организован контроль за следующими процессами, показателями и оборудованием:

· бесперебойным поступлением топлива в мельницы;

· уровнями в бункерах сырого угля и пыли для предотвращения снижения или увеличения уровня по сравнению с предельными значениями, указанными в местной инструкции;

· температурой сушильного агента и пылегазовоздушной смеси на выходе из подсушивающих и размольных установок для предотвращения ее повышения сверх значений, указанных в таблице 4.1. ПТЭ;

· протоком масла через подшипники с жидкой принудительной смазкой мельниц и их электродвигателей;

· уровнем вибрации блоков подшипников;

· температурой масла в блоке подшипников;

· температурой пыли в бункере для предотвращения во всех режимах работы установки повышения ее сверх значений, указанных в таблице 4.1. ПТЭ;

· исправностью предохранительных клапанов;

· состоянием изоляции и плотностью всех элементов установки (выбивание пыли должно быть немедленно устранено);

· током электродвигателей оборудования пылеприготовительной установки;

· давлением сушильного агента перед подсушивающим устройством или мельницей, перед и за мельничным вентилятором и мельницей-вентилятором;

· сопротивлением шаровых барабанных и среднеходных мельниц;

· содержанием кислорода в сушильном агенте в конце установки при сушке дымовыми газами (в местах, предусмотренных положениями действующих правил);

· расходом сушильного агента на системах пылеприготовления с прямым вдуванием с молотковыми и среднеходными мельницами;

· тонкостью пыли, кроме установок с прямым вдуванием.

Для вновь проектируемых и реконструируемых ТЭС типовой объем технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования, достаточный для оперативного управления и контроля оборудования пылесистем указан в "Методических указаниях по объему технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях" СО 34.35.101-2003. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

№ п.п.	Контролируемый параметр, объект, событие	Традиционные технические средства	ПТК	Примечание
		Постоянно	По требованию	Сигнализация	Регистрация	Отображение	Сигнализация	Архивация
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Температура сушильного агента перед мельницей или перед подсушивающим устройством (кроме систем пылеприготовления с прямым вдуванием, работающих на воздухе)		+			*		*	Графа 5. Для систем пылеприготовления с мелющим вентилятором при сушке топочными газами
2.	Температура пылегазовоздушной смеси за мельницей (сепаратором)		+		+	*		*	Графы 5 и 22. Для всех топлив, кроме АШ и полуантрацитов Графа 6. Для всех взрывоопасных топлив: фрезерного топлива, сланца, бурых углей, каменных углей марок Г, Д, Ж
3.	Температура пыли в бункере (для всех топлив, кроме АШ и полуантрацитов)		+			*		*
4.	Температура пылевоздушной смеси в пылепроводах перед горелками при транспорте пыли горячим воздухом		+		+	*		*
5.	Температура перед мельничным вентилятором для всех топлив, кроме антрацита, полуантрацита, тощего, экибастузского, кузнецких углей марок ОС и 2СС (для установок с промбункером)		+			*		*
6.	Температура подшипников мельниц, мельничных вентиляторов, вентиляторов первичного воздуха (ВГД), дымососов присадки инертных газов		+			*		*
7.	Разрежение перед подсушивающим устройством или перед мельницей в системах пылеприготовления с бункером пыли		+			*		*
8.	Разрежение перед мельничным вентилятором		+			*
9	Разрежение в верхней части бункера пыли
10.	Давление за мельничным вентилятором
11.	Давление после вентилятора уплотнений среднеходных мельниц		+			*		*
12.	Перепад давлений в пылепроводах перед смесителями пыли систем пылеприготовления с промбункером		+			*		*	При размоле топлив II и III групп взрывобезопасности
13.	Давление первичного воздуха после вентилятора первичного воздуха		+			*		*
14.	Сопротивление шаровых барабанных и среднеходных мельниц	+				*		*
15.	Давление масла на подшипники мельниц с принудительной смазкой подшипников					*		*
16.	Давление масла в гидроцилиндрах нажатия валков среднеходных мельниц
17.	Давление и температура масла в системе смазки редуктора среднеходных мельниц
18.	Давление в трубопроводах подачи воды и пара к мельницам					*
19.	Расход сушильного агента	+				*		*
20.	Уровень топлива в бункере		+			*		*
21.	Уровень пыли в бункере		+			*		*
22.	Уровень масла в баке маслосистемы					*		*
23.	Прекращение выхода топлива из бункера сырого топлива						*
24.	Ток электродвигателей мельниц (кроме ШБМ)	+				*		*
25.	Ток электродвигателей питателей и дозаторов топлива в системах пылеприготовления прямого вдувания и ток электродвигателей питателей пыли в системах пылеприготовления с бункером пыли	+				*		*
26.	Частота вращения электродвигателей питателей топлива (дозаторов или одноступенчатого питания) в системах пылеприготовления с прямым вдуванием	+				*		*
27.	Напряжение в системе группового бесступенчатого регулирования частоты вращения питателей пыли в системах пылеприготовления с бункером пыли	+				*		*
28.	Содержание кислорода в пылегазовоздушной смеси за или перед мельничным вентилятором				+	*		*	В установках с пылевым бункером, работающих на каменных углях (кроме тощего, экибастузского, марок ОС и 2СС) и бурых углях, при сушке дымовыми газами в смеси с воздухом и температурой в конце системы пылеприготовления более 70 °С
29.	Проток масла через подшипники

Термин "традиционные технические средства" относится к автономным устройствам выбора и представления измерительной информации, не связанным между собой единой системой сбора и обработки этой информации: показывающим и регистрирующим приборам, сигнальным табло, УП регулирующих органов, ручным переключателям точек измерения и т.п.

Термин "ПТК" согласно ГОСТ 34.003.90 [1] обозначает "совокупность средств вычислительной техники, программного обеспечения и средств создания и заполнения машинной информационной базы при вводе системы в действие, достаточных для выполнения одной или более задач автоматизированной системы"

Задачами системы контроля за работой мельничного оборудования является обеспечение взрывопожаробезопасности, экономичности и надежной работы оборудования пылесистем и котлоагрегата в целом.

Для уменьшения удельного расхода электроэнергии системы пылеприготовления должны работать с постоянной наибольшей производительностью. Для этого необходимо равномерное питание мельницы углем при постоянном и возможно большем заполнении барабана, поддержании нормального состояния размалывающих устройств и максимальная вентиляция барабанов, а также поддержание максимальной температуры сушильного агента перед мельницей.

При увеличении подачи угля в мельницу изменение режима питания сказывается на загрузке мельницы не сразу, а постепенно.

О количестве угля в мельнице можно судить по воздушному сопротивлению барабана, по шуму в мельнице, по показанию амперметра мельничного вентилятора и ампеража электродвигателя мельниц. Уменьшение сопротивления мельницы указывает на недогрузку мельницы углем и наоборот, при переполнении барабана сопротивление растет. Переполнение барабана приводит к высыпанию угольной пыли из выходной, а затем и из входной горловины мельницы.

Производительность мельницы повышается с увеличением количества сушильного агента, вентилирующего мельницу. Сушильный агент транспортирует пыль из мельницы и чем больше его подается, тем больше пыли выносится из мельницы в сепаратор. Недостаток сушильного агента по отношению к поданному в мельницу углю, приводит к излишнему питанию мельницы, увеличению ее сопротивления, высыпанию пыли и даже забиванию выходного патрубка. Наоборот, большая вентиляция мельницы сушильным агентом, не соответствующая питанию ее углем, влечет за собой опорожнение мельницы. Последнее сопровождается уменьшением воздушного сопротивления мельницы, звонким шумом шаров и увеличением нагрузки электродвигателя вентилятора по сравнению с нормальной.

Присосы воздуха в пылесистему вредно отражаются на ее работе, снижая количество горячего воздуха, поступающего в мельницу и ухудшая вентиляцию барабана, что уменьшает производительность мельницы и повышает расход электроэнергии на пылеприготовление.

1.5 Влияние влажности топлива на производительность мельницы

Влажность пыли W нормируется в пределах 0,5-23 % в зависимости от свойств топлива и способа его добычи. Влажность пыли W влияет на производительность мельницы и экономичность сжигания.

Высоко влажное топливо требует увеличение количества тепла, отдаваемого сушильным агентом. Увеличение количества подаваемого сушильного агента приводит к увеличению затрат на тягу и дутьё и соответственно увеличивает затраты электроэнергии на пылеприготовление.

Некоторые сорта переувлажненного топлива приобретают тестообразную структуру, склонную к налипанию на ограждающие стенки и рабочие органы топливоприготовительных механизмов. Некоторые сорта топлива обладают способностью примерзать к стенкам топливоподающих устройств и терять свою сыпучесть. Это приводит к снижению производительности пылеприготовления, а иногда и к полному нарушению ее работы.

Недостаточное подсушивание пыли может привести к забиванию пылепитателей и пылепроводов пылесистемы.

При увеличении рабочей влажности топлива, подаваемого в топку котла, происходит понижение его теплоты сгорания вследствие расхода тепла на испарение дополнительной влаги топлива.

При постоянном расходе топлива повышение влажности вызывает заметное уменьшение температуры газов по всем газоходам. Однако объем газов увеличивается, поэтому потери тепла с уходящими газами растут, КПД и паропроизводительность снижается.

При восстановлении паропроизводительности котла потери тепла с уходящими газами еще больше увеличиваются и КПД уменьшается.

Излишне низкое содержание влаги в топливе (при нарушении температурного режима) может привести к самовозгоранию пыли и к взрыву.

1.6 Основные неполадки в работе мельничных устройств

При эксплуатации мельниц и сепараторов серьезное внимание должно быть обращено на обеспечение плотности всего пылевого тракта. Люки и дверцы уплотняют асбестовым шнуром, заменяя его при износе. Сепараторы мельниц должны быть плотно проварены, любые неплотности в них должны своевременно ликвидироваться. Надо следить за отсутствием повреждений воздушного уплотнения в месте прохода вала мельницы через корпус. Следует помнить, что отложения пыли на строительных конструкциях и оборудовании создают опасность пожара и взрыва.

При работе пылесистемы необходимо учитывать следующие возможные неполадки:

а) Выбивание пыли перед мельницей и возрастание разряжения за ней имеет место, если забивается углем входной или выходной патрубок и при чрезмерной подачи угля в мельницу. Необходимо прекратить питание мельницы и проверить забивание входного или выходного патрубка.

б) Чрезмерное уменьшение разряжения после мельницы и сильное пыление мельницы могут быть вызваны забиванием сепаратора из-за: неисправности мигалок (на течке возврата), недостаточной подсушкой влажного топлива, установкой сепаратора на слишком тонкий помол или попадание в сепаратор посторонних предметов (щепы).

Для устранения падения разряжения и пыления мельницы, необходимо прекратить питание мельницы, проверить положение створок сепаратора, проверить простукиванием течку возврата. Обеспечить нормальный ход мигалок на течке, прочистить внутренний и внешний конус сепаратора.

Если все эти меры не помогают необходимо после останова мельницы открыть лючок в нижней части сепаратора, осмотреть и очистить сепаратор от пыли и посторонних предметов.

в) Уменьшение разряжения за мельницей, с увеличением загрузки электродвигателя мельничного вентилятора, сопровождаемое пылением мельницы, может произойти в результате разрыва предохранительного клапана на сепараторе, циклоне или соединительных пылепроводах.

г) Повышение или понижение разряжения за мельницей и разгрузка электродвигателя вентилятора (при нормальной загрузке мельницы углем), могут иметь место вследствие неисправности или неполного открытия шиберов до или после мельничного вентилятора. Необходимо проверить шиберы по положению указателей и, по необходимости, произвести перестановку шиберов в различное положение, определить их фактическое положение, одновременно следя за показаниями амперметра и тягомеров.

д) Снижение разряжения за мельницей и выбивание пыли перед мельницей могут также иметь место при большом открытии шиберов на горячем воздухе. Следует прикрыть шибер до прекращения пыления.

Необходимо систематически (при обходе) проверять мигалки на спуске угольной пыли из циклона. При их неподвижном положении или заедании в открытом положении имеет место присос воздуха в циклон, что ухудшает КПД циклона и увеличивает запыленность сбросного воздуха. При этом растет расход электроэнергии на мельничный вентилятор, а также происходит повышенный износ крыльчатки и корпуса вентилятора, кроме того, возможно резкое повышение нагрузки котла из-за чрезмерной подачи пыли через сбросные горелки. Необходимо также проверять сетку щепоуловителя на циклоне на предмет ее забивания посторонними предметами.

Признаки перегрузки мельницы:

- резкое увеличение сопротивления мельницы;

- уменьшение разряжения перед мельницей;

- пыление через входную или выходную горловину мельницы;

- уменьшение тока электродвигателя МВ.

Признаки забивания сепаратора:

- уменьшение сопротивления мельницы при нормальном поступлении в нее угля;

- прекращение работы мигалок на течках возврата;

- остывание течек возврата.

Признаки забивания циклона:

- прекращение работы мигалок на течке пыли под циклоном;

- нет прососа воздуха в циклон;

- увеличение тока электродвигателей МВ;

- резкий скачок нагрузки котла или повышение параметров пара из-за увеличения подачи пыли помимо питателей.

Признаки загорания пыли в бункере:

- повышение температуры в бункере выше 120^оС (по приборам и на ощупь: коробки пылепитателей, течки пылепитателей, течка циклона, люк на БП);

- запах гари.

1.7 Как отражается износ мелющих органов на работе мельничного устройства и котла в целом?

В процессе размола топлива происходит истирание мелющих органов. В ММ при износе бил так же увеличивается зазор между верхней кромкой била и корпусом, растет доля истирания в зазоре, повышается расход электроэнергии на размол, при этом износ бил становится еще более интенсивным.

Била ММ изнашиваются быстрее чем шары в ШБМ, так как суммарная поверхность бил значительно меньше суммарной поверхности шаров.

Обычно допускается износ бил не более 50 % от их первоначальной массы (шары ШБМ заменяют при износе их 80 %). Это приводит к необходимости частой замены бил (через 300-600 часов работы), в связи с чем ММ устанавливаются для размола мягких сортов топлива и обязательно с резервом по производительности.

Догрузка шаров в ШБМ обычно производится 1 раз в 5-6 суток. Периодичность добавки шаров должна быть такой, чтобы фактическая шаровая загрузка снижалась не более чем на 5 % оптимальной. После наработки 2500-3000 часов производится сортировка изношенных шаров (диаметром менее 15 мм) и загрузка новых шаров диаметром 40 мм (прошедших термическую обработку, с твердостью не ниже 400 НВ) до установленной величины загрузки.

Таким образом, при износе мелющих органов на работе мельничного устройства и котла в целом:

- снижается размольная производительность мельницы и, как следствие, изменяется производительность котла;

-установлено, что 1 % поврежденных мелющих органов приводит к снижению производительности мельницы на 1 %;

- снижается ресурс мельницы;

- происходит засорение решетки на циклоне.

1.8 Как будет соотноситься КПД брутто и нетто двух однотипных котельных агрегатов, если на одном котле число часов наработки молотковых мельниц (при прочих равных условиях) составило 500 часов, а на другом 2000 часов?

При увеличении часов наработки молотковых мельниц снижается производительность мельниц, увеличивается объем необходимого сушильного агента и, как следствие, объем уходящих газов. Это приводит к увеличению потерь тепла с уходящими газами (Q₂). При неправильной регулировке тонины помола могут увеличиться потери тепла с механическим недожогом (Q₄). В следствии этого КПД брутто котла снизится незначительно по сравнению с КПД нетто.

Более значительно понизится КПД нетто, так как при снижении производительности мельниц значительно увеличатся затраты электроэнергии на пылеприготовление и в целом на собственные нужды котлоагрегата.



Вопрос 2

2.1 Можно ли создавать барабанный котел с естественной циркуляцией для работы на сверхкритических параметрах?

Процесс естественной циркуляции происходит за счет разности удельных весов воды и пароводяной смеси. В опускных и подъемных трубах возникает движение воды вниз, а пароводяной смеси вверх.

По мере увеличения давления разность удельных весов воды и водяного пара уменьшается и при повышении температуры и давления выше критических значений (p_кр = 22,136 МПа; v_кр = 0,00326 м 3/кг; t_кр = 374,15 °С) кипящая вода переходит в перегретый пар, минуя двухфазную область (область насыщения). При этом пар и вода будут иметь одинаковые удельные объемы и не будут отличаться по свойствам друг от друга.

Таким образом, процесс естественной циркуляции возможен лишь на параметрах ниже критических значений, а при сверхкритическом давлении естественную циркуляцию осуществить нельзя.

Энергетические барабанные паровые котлы, как правило проектируются на давление в барабане 15,5 МПа. При более высоком давлении уменьшается разность плотностей воды и пара и падает кратность циркуляции, поэтому необходимо проверять контур на минимально допустимую кратность.

2.2 Почему ограничена скорость изменения давления в барабанном паровом котле?

По условиям эксплуатации часто приходится изменять режимы работы парового котла, переходя от одной нагрузки к другой. При этом временно могут изменяться тепловые характеристики поверхностей и выходные параметры пара (его давление и температура). Режимы работы котла в процессе изменения нагрузки называют переменными. Каждый из этих режимов через какой-то период времени становится установившимся. Переход во времени от одного установившегося режима к другому установившемуся режиму называют переходным (неустановившимся или нестационарным).

Каждый котел по своим конструктивным характеристикам и значению аккумулирующей способности имеет оптимальное значение скорости изменения нагрузки, при которой суммарные тепловые потери в переходном процессе будут наименьшими и значение максимально допустимой скорости изменения нагрузки, выше которой возможна аварийная ситуация на котле. Индикатором скорости изменения нагрузки является изменение давления в рабочем тракте котла, поэтому обычно эту характеристику выражают в форме допустимой скорости изменения давления (рис. 1, а). Обычно допустимые скорости изменения давления находятся в пределах 0,2-0,9 % изменения номинального давления в секунду или в пересчете 1,2-3,0 % МПа/мин.

а) б) в)

Рис. 1. Маневренные характеристики барабанного котла: а - скорость изменения давления при сбросе нагрузки и разном номинальном давлении р_ном за одинаковое время (5 мин); б - изменение уровня воды в барабане во времени при разном номинальном давлении р_ном и подъеме нагрузки турбины; ?Н_ур^пр - предельное значение подъема уровня; в - влияние недогрева воды в барабане ?h_б на допустимую скорость понижении давления при разных значениях скорости в опускных трубах W_оп.

Скорость изменения давления в барабанных котлах ограничивается двумя факторами: подъемом уровня воды в барабане за счет дополнительного вскипания воды в трубах и вытеснения части ее в барабан (рис. 1, б) и вскипанием воды в опускных трубах при быстром сбросе давления, что нарушает циркуляцию (рис. 1, в). Обычно эти значения составляют 1-1,2 МПа/мин при высоком давлении пара (14-18 МПа).

2.3 Чем определяется максимально допустимый и минимально устойчивый режим работы котельного агрегата?

Эксплуатация котла ведется на основе режимной карты, которая составляется по результатам эксплуатационных (балансовых) испытаний, целью которых является установление оптимальных условий работы топки, определение оптимального избытка воздуха и тонкости размола пыли при разных нагрузках, максимально допустимой и минимально устойчивой нагрузки котла, тепловых потерь при работе котла.

Работа котла при переменных нагрузках требует знания рабочего диапазона нагрузок, в котором каждый котел может работать надежно и длительно с заданной экономичностью.

Расчетная номинальная нагрузка D_ном является максимальной, которую может длительно нести паровой котел с заданным КПД. Превышение ведет к снижению КПД, росту напряжения металла, более опасному для барабана и коллекторов перегревателя, и при определенных условиях может вызвать аварийный останов котла.

Каждый вид котла имеет допустимую минимальную нагрузку D_мин, ниже которой работать нельзя. Нижний предел допустимой устойчивой нагрузки определяется:

а) устойчивостью процесса горения топлива;

б) надежностью работы экранных поверхностей топочной камеры.

По устойчивости горения топлива природный газ и мазут практически не имеют ограничений. Реакционные топлива с большим выходом летучих веществ при твердом шлакоудалении обеспечивают устойчивое горение факела до нагрузки 40-50 % D_ном, остальные топлива (антрациты, тощие угли) - до 50-60 % D_ном. При жидком шлакоудалении ограничение связано с поддержанием жидкотекучего состояния шлака. В этом случае минимальная нагрузка определяется температурой плавления шлаков и конструкцией камеры горения и составляет обычно 60-75 % D_ном, часто с "подсветкой", то есть сжиганием в отдельных горелках небольшого количества (8-10 % по тепловыделению) мазута или природного газа для гарантии против застывания шлаков. мельница котельный паровой производительность

Надежность работы экранных поверхностей при наличии естественной циркуляции зависит от появления застоя и опрокидывания циркуляции в отдельных неудачных по конструкции или условиям обогрева контура труб и по испытаниям ограничивается нагрузкой 30-40 %D_ном. В прямоточных паровых котлах минимальная нагрузка определяется уровнем массовой скорости щс = 500-600 кг/(м²с), обеспечивающей допустимую температуру металла поверхности в зоне ядра факела, что отвечает D_мин ? 30 %D_ном. Применением рециркуляции рабочей среды в экранах топочной камеры можно снизить D_мин до 10-15 % D_ном.

В период прохождения максимума нагрузки энергосистемы допускается режим перегрузки энергоблоков примерно на 5 % номинальной мощности. Возможность перегрузки заложена в конструкции котла и турбины, однако экономические показатели в условиях перегрузки снижаются. Ограничения перегрузки парового котла связаны с ростом давления пара в барабане котла и пароперегревателя, ростом температуры металла поверхности нагрева, а при сжигании твердого топлива - дополнительно со шлакованием поверхностей топки конвективных пакетов труб в горизонтальном газоходе котла.

2.4 Как в динамике (по времени) изменяется уровень воды в барабане котла при увеличении нагрузки котла (при неизменном положении регулятора питания котла)?

В результате повышения тепловыделения в топке произойдет дополнительный рост парообразования в экранных трубах, увеличится паросодержание, а так как объем пара многократно больше объема испарившейся воды, произойдет вытеснение части воды из труб в барабан, в результате чего в нем начнется повышение уровня воды.

Рис. 2. Переходные процессы в барабанном паровом котле

В дальнейшем, из-за превышения расхода пара над подачей воды в барабан уровень начнет снижаться и при достижении его нормального значения регулятор питания увеличит подачу воды в котел.

2.5 Как изменяется уровень воды в барабане работающего котла при резком закрытии главной паровой задвижки, установленной на паропроводе острого пара (от котла к турбине)?

При закрытии главной паровой задвижки произойдет резкое повышение давления в котле выше допустимого, при этом открываются предохранительные клапаны: вначале клапан на паросборной камере, а при дальнейшем росте давления клапан на барабане. В таком режиме необходимо немедленно сократить подачу топлива в топку котла и уменьшить тягу и дутьё для предотвращения повреждения металла поверхностей нагрева. Уровень воды в барабане резко снизится (происходит упуск воды, т.е. понижение уровня), необходимо усилить питание котла водой.

Если энтальпия воды перед опускными трубами будет равна энтальпии насыщения при давлении в барабане, то во входном сечении опускных труб может возникнуть парообразование вследствие самоиспарения воды (явления кавитации), что вызывает резкое увеличение сопротивления опускных труб и ухудшение циркуляции.



Библиографический список

1. Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - 96 с.

2. Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрегатов): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - 45 с.

3. Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (аэродинамический расчет котельных установок): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 71 с.

4. Бойко, Е.А. Котельные установки и парогенераторы (расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 47 с.

5. Липов, Ю.М. Котельные установки и парогенераторы: Учебное пособие/Ю.М. Липов, Ю.М. Третьяков. Москва-Ижевск: НИИЦ "Регулярная и хаотическая диагностика", 2003. ? 592 с.

Размещено на Allbest.ru

...