Проектирование паровых и водогрейных газовых котельных. Проектирование паровых котлов

Глава 2

Выбор основного и вспомогательного оборудования

2.1 Выбор основного оборудования конденсационного энергоблока К-290-235

Выбор оборудования для энергоблока был произведен, исходя из теплового расчета принципиальной тепловой схемы турбоустановки К-290-235, а также рекомендаций по выбору теплообменного оборудования для данной турбины.

2.1.1. Турбоагрегат

Турбина К-290-235 мощностью 290 МВт сконструирована на начальные параметры пара 23,5 МПа и 540 ºС с промежуточным его перегревом до

565 ºС. Давление в конденсаторе составляет 3,5 кПа, частота вращения 50 с -1.

Турбина выполнена трехцилиндровой и имеет 8 регенеративных отборов.

Регенеративная система турбоустановки включает три ПВД, деаэратор и четыре ПНД. Температура питательной воды 260 ºС.

2.1.2. Выбор парового котла.

Выбор парового котла был определен типом турбины и суммарной мощностью.

Исходными данными для выбора парового котла служат заданные параметры острого пара и промежуточного перегрева, температура питательной воды, тип топлива, а также полученный из расчета тепловой схемы расход пара в голову турбины:

D0 = 236.21 кг/с;

; ;

; ;

РПВ = (1.3 – 1.4)Р0 =(1.3 – 1.4)23.5 = (30.55 – 32.9)23.5 = 32 МПа

Топливо – газ (основное), мазут – резервное - задано.

На блочных КЭС паропроизводительность котла DПЕ, т/ч, была выбрана с учётом расходов на собственные нужды 20% и общего запаса по пару 30%:

DПЕ = 1.05∙ D0 ∙3.6 = 893 т/ч, принимаем 900 т/ч

Параметры пара на выходе из котла выше, чем перед турбиной, на величину потерь давления и температуры в паропроводах:

, принимаем ;

, принимаем .

Аналогично принимаем для пара промежуточного перегрева на выходе из котла.

, принимаем ;

, принимаем

Был выбран газомазутный прямоточный котел производительность котла DПЕ=1000 т/ч с параметрами острого пара ,заводской маркиТГМП-344А (Пп-1000-25-545/542-ГМ – типоразмер по ГОСТ) в качестве прототипа и было составлено техническое задание на проектирование котла (табл. 2.1), так как прототип не удовлетворяет значениям температур свежего пара и промежуточного перегрева:

Таблица 2.1

Техническое задание на проектирование парового котла марки Пп-1000-25-565-гм.

С учетом нового КПД котла, был сделан перерасчет котла:

Было рассчитано ранее в первой части:

Qнс=35900 кДж/ м³

studfiles.net

Расчет и проектирование паровых котлов на заказ: условия, этапы, цена

Расчет и проектирование паровых котлов состоит из нескольких этапов: тепловой расчет топочной камеры, тепловой расчет поверхностей нагрева, аэродинамический расчет газового тракта в пределах котла, гидравлический расчет циркуляционного контура и выполнение чертежей готового котла в трех проекциях. В реальности такими расчетам занимаются проектные организации, поэтому мой сайт предназначен в основном для студентов телоэнергетического факультета, которые в процессе обучения выполняют курсовые работы по расчету котельных агрегатов или дипломные работы. Расчеты топочной камеры и поверхностей нагрева бывают двух видов: поверочный и конструктивный. Основной целью конструктивного метода является определение всех геометрических характеристик топки по заданному тепловосприятию ,которое в свою очередь определяется температурой на выходе из топки . В случае проведения поверочного теплового расчета, решается обратная задача, т.е. По известным геометрическим характеристикам, определяются величины.

Этапы

1. определение расчетных характеристик топлива
2. выбор способа шлакоудаления
3. выбор типа углеразмольных мельниц и обоснование выбора системы пылеприготовления (для твердотопливных котлов)
4. составление тепловой схемы котла
5. расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
6. расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
7. тепловой баланс котла
8. определение расхода топлива
9. выбор типа, размеров и способа компоновки горелок
10. выбор основных конструктивных характеристик топки
11. тепловой расчет топочной камеры
12. проверка компоновки топочной камеры

В процессе выполнения работы могут возникнуть проблемы, связанные с правильным определением температуры уходящих газов, а также проблемы, связанные с определением конструктивных размеров топки, которые решались при помощи метода последовательных приближений, для нахождения оптимальных значений.

При выполнении теплового расчета поверхностей нагрева парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный расчет).

Особенностью как конструкторского, так и поверочного теплового расчета является необходимость применения метода последовательных приближений, что значительно повышает трудоемкость вычислений.

Часто у студентов не хватает времени, а еще чаще терпения. Многие заходят в тупик, возникает масса вопросов. Или руки совсем опустились? Написав нам, мы поможем найти ответ на любые вопросы, выполнить расчеты, чертежи.

В нашей стране очень сильно развито индивидуальное строительство. Хорошо если дом строится в городе или населенном пункте где имеются централизованные коммуникации: водопровод, газопровод, канализация, электроснабжение, теплоснабжение, тогда с инженерным обеспечением дома проблем не возникает. Но когда хотя бы один из видов энергетического обеспечения отсутствует, то у владельца дома возникают проблемы, конструктивное решение которых целиком лежит на его плечах.

В данной статье возьмем например отсутствие теплоснабжения, тогда владельцу придется устанавливать собственный отопительный котел для отопления, либо устраивать печное отопление. Все это требует определенных теплотехнических расчетов, например расчет мощности котла. Есть умельцы которые пытаются сконструировать отопительные котлы собственными руками. Это могут быть газовые котлы, на твердом или жидком топливе. Конструкция у всех примерно одинаковая. К примеру сваривают топку, из листов метала или делают кирпичную, внутрь устанавливаю змеевик либо просто сверху устанавливают бак в котором нагревается вода. Соответственно все это делают без каких либо расчетов. В следствии получают котлы с низким КПД. Написав нам, мы поможем сделать необходимые расчеты и правильно сконструировать отопительный котел. Но советуем лучше покупать готовые изделия. Так же мы поможем посчитать необходимую мощность котла отопления.

Также на сайте будут выложены примеры расчета и вы сможете сделать все самостоятельно, но зачем трепать себе нервы?

Контакты:

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

helpinginer.ru

Проектирование газовых котельныx

teplo-proect.ru

Проектирование промышленных котельных (Проект котельной)

Главная → Каталог→ Проектирование → Проектирование котельных

Проектирование котельных в 3D

Визуализация котельных в 3D для презентаций у заказчика

Проект котельной

Прохождении экспертизы

Проектирование паровой котельной, г. Мытищи, 2013г.

Проектирование котлов и котельного оборудования

Проектный институт ТУРБОПАР выполняет проектирование котельных и котлов различного назначения (блочно-модульные котельные, угольные, дизельные котельные, проектирование газовых котельных). Выполняем все разделы рабочего проекта, от стадии получения технического задания на проектирование котельных, до согласования рабочей документации и прохождения экспертизы.

Стоимость проектирования

Направляйте техническое задание в наш адрес, и получите самую низкую цену проекта. Срок расчета стоимости проектирования до 3-х дней.

Опыт проектирования котелен 8 лет

В настоящий момент проектный институт ТУРБОПАР включает 97 проектировщиков (ГИПы, ГАПы, технологи, проектировщики) и 12 конструкторов. Подробнее о проектном институте здесь.

При необходимости нами выполняется проект котельной в стадии П (проект), утверждаемая часть, в объеме 50% от базового объема на рабочий проект котельной.

Проектирование электростанции ведется в соответствии с  постановлением № 87 (Постановление Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87 О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию).

Экспертиза

Опыт прохождения экспертизы в различных городах России и СНГ: Москва, Санкт-Петербург,  Киров, Тверь, Ярославль, Владимир,  Рязань, Тула, Калуга, Смоленск, Новомосковск, Пермь, Калининград, Нижний Новгород.

Сроки проектирования

До 30-ти дней после поступления технического задания. Проектирование может вестись параллельно строительству или документация выдается частями по мере готовности для работы в монтаже.

Срок проектирования сложной котельной составляет от 1,5 до 4 месяцев.

Каталог для заказа проектирования котельной
Проектирование паровых котельных		Проектирование газовых котельных		Проектирование: котельные на торфе, щепе, биотопливе, угольные котельные, термомасляные котлы
Проектирование водогрейных котельных		Проектирование блочно модульных котельных		Проектирование встроенных котельных

Во время, когда ведется проектирование газовых котельных, ТУРБОПАР готовит к сопровождению документы для соответствующих организаций, выдающих технические условия на газ. 

Примеры нашего проектирования

Алгоритм работ по проектированию котельных установок

	ТЗ Проект газовой котельной начинается с разработки/согласования технического задания.Техническое задание является неотъемлемой частью договора на проектирование котлов.
	Документ: разрешение на строительство Основным документом исходно-разрешительной документации на строительство и проектирование котельной является разрешение на строительство котельной или всего объекта в целом, выдаваемое административными органами по месту нахождения объекта.
	Документ: технические условия Рабочий проект котельной разрабатывается на основании технических условий (технические условия, "лимиты" на газ).
	Теплотехнический расчет Перед началом процедуры оформления технических условий, необходимо выполнить теплотехнический расчет тепла и топлива для данного объекта, в котором на основании исходных данных определяются необходимые нагрузки, требуемый годовой расход топлива и выбирается основное оборудование котельной.Далее этот расчет используется для подготовки технического задания на проектирование котельных и для получения соответствующих разрешений от организаций выдающих технические условия.

Специалисты ГК ТУРБОПАР окажут услуги:

•     разработка технического задания на проектирование котельных установок;
•     выбор основного и вспомогательного оборудования котельной;
•     определение тепловых нагрузок потребителей;
•     определение габаритов здания котельной;
•     выбор площадки строительства, места расположения котельной;
•     расчет дымовой трубы, определение требуемой высоты трубы из условий рассеивания вредных выбросов;
•     определение общей стоимости строительства котельной(поставка оборудования, монтажные работы, пусконаладочные работы, сдача в эксплуатацию).

•     Постановление Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»;
•     СНиП II-35-76 «Котельные установки»;
•     ПБ 10-574-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»;
•     СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы»;
•     ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления»;
•     СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;
•     СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;
•     «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя». ГУ Госэнергонадзора РФ. Москва, 1995г. Рег.МЮ №954 от 25/09/1996.

Проектный институт ТУРБОПАР выполняет:
	авторский надзор при монтаже оборудования котельной;
	адаптацию проектной документации иностранных производителей к требованиям российских ГОСТ, СНиП и Правил;
	выполняем функцию генпроектировщика.

Чертежи котельных. Некоторые примеры:

www.turbopar.ru

Проектирование паровой котельной

Проект котельной, вырабатывающей пар, возможен в двух вариантах. Речь идет о работе на перегретом или насыщенном паре. Основным элементом системы является котел. Подбор котла в процессе разработки будущего проекта определяет перечень сопутствующего оборудования. Теплоноситель в виде пара производится в результате использования газа, угля, мазута или дизеля в качестве топлива.

Особенности конструкции

Большинство проектов паровых котельных носят производственный характер, поскольку пар необходим именно для промышленных целей. В некоторых случаях отопление помещений с помощью пара осуществляется параллельно. На стадии разработки проекта предстоит определиться с типом парового котла, которые делятся на два вида по уровню выходного давления пара до 0.07МПа и более 0.07МПа. Оборудование с более высоким уровнем выходного давления является поднадзорным, поэтому для его использования требуется соблюсти ряд серьезных требований Ростехнадзора.

Виды топлива

Паровые котельные на природном газе распространены наиболее широко. Такие объекты массово используются для отопления промпредприятий, производственных объектов, теплиц, реже жилых домов и объектов социальной сферы. Единственный недостаток – получение разрешительной документации на использование работающего на газу оборудования.

Проект паровой котельной, работающей на жидком топливе (нефтяные продукты, дизель, мазут, отработанное масло) предусматривает обустройство специального топливного хранилища, а также специальной установки, которая готовит жидкое топливо для подачи в котел. Как правило, речь идет о подогреве жидкости, с целью ее оптимального распыления внутри.

Стандартный проект модульной паровой котельной

Оптимальными по соотношению цена качество являются модульные паровые котельные блочного типа. Чаще всего подобные проекты выполняются в виде зданий из металлического профиля, дополнительно утепленного сэндвич-панелями. Процесс сборки проходит на территории производителя, после чего изделие становится полностью готовым к монтажу сразу после доставки на объект.

Разработка проекта стандартной паровой котельной предусматривает подбор следующих типов оборудования:

1. Паровой котел заданного уровня мощности, с наличием автоматизированной системы контроля и управления.
2. Горелок, также оснащенных системой контроля и управления.
3. Насосная группа, а также система подачи воды, способствующая генерации пара.
4. Оборудование для химической подготовки воды.
5. Трубопровод для топлива, воды и пара.
6. Система, отвечающая за возврат конденсата.
7. Автоматика, поддерживающая параметры безопасности.

Стоимость разработки проекта

Для определения базовой (начальной) стоимости проектно-сметной документации и изыскательских работ ООО «Регион» использует проверенный временем способ: составление сметы на ПИР по справочникам базовых цен. Сметная стоимость проектно-изыскательских работ является обоснованной начальной стоимостью работ, которая уточняется в процессе уточнения объемов работ и переговоров. Смета на ПИР составленная по справочникам базовых цен может служить обоснованием цены при проведении конкурсной процедуры в соответствие с ФЗ №44 и №223.

	Государственным заказчикам			Коммерческим заказчикам
	Содействие в оформлении заявок для участия в Федеральных Целевых Программах (ФЦП).			Все технические и технологические решения мы принимаем на основании вариантного проектирования и сравнения всех технико-экономических параметров, в том числе эксплуатационных.
	Содействие в оформление заявок на получение денежных средств из региональных бюджетов (ТЭО, Обоснования).			Разработка ТЭО (технико-экономического обоснования) проекта на начальных этапах реализации инвестиционного замысла.
	Консультации по вопросам кредитования в европейских банках и привлечении грантов.			Содействие в привлечении кредитных средств, для реализации энергосервисных контрактов (энергоэффективность), и экологических проектов.
	Содействие при разработке инвестиционных программ.			Консультирование в области проектирования, стадии проектирования, этапы проектирования, согласования, необходимая исходно-разрешительная документация и т.п.
	Содействие в привлечении кредитных средств, для реализации энергосервисных контрактов (энергоэффективность), и экологических проектов.
Компания ООО «Регион» входит в соств ряда крупных проектно-строительных холдингов и готова реализовывать объекты под ключ на всей территории России.

Мы подготовим все Технические задания
А также сметы на проектирование и изыскания по сборникам базовых цен (обоснование цены для проведения конкурса)

Специалисты ООО «Регион» готовы оказать содействие на всех этапах принятия решения, как на этапе рассмотрения концепции проекта, так и при рассмотрении вариантов реконструкции существующих зданий и сооружений. На этапе подготовки проектирования – подготовить технические задания на проектирование и необходимые изыскания.

В составе договора на проектирования мы всегда прописываем гарантийные обязательства и материальную ответственность за срыв сроков.

Как мы проектируем
Идея заказчика Подготовка пред-проектных решений и вариатное проектирование Разработка техники-экономического обоснования (ТЭО) Защита основных решений перед заказчиклм, выбор оптимального варианта Подготовка подробного технического задания на: разработку проекта, инженерные изыскания, обследование Разработка рабочей документации Экспертиза проектно-сметной документации Согласования Авторский надзор Воплощенный замысел заказчика

Лицензии и сертификаты ООО «Регион»

Мы занимаемся комплексным проектированием по всей России и ищем представителей в Мурманске, Вологде, Сыктывкаре, Омске, Воронеже и других городах России.

Мы видим во всех участниках строительного рынка своих партнеров и готовы к долгосрочному взаимовыгодному сотрудничеству с поставщиками, производителями оборудования и материалов, строителями, застройщиками, девелоперами и производственными предприятиями и даже с проектными организациями мы выстраиваем честные партнерские отношения.

Нашим клиентам дарим подарки!

При заказе проекта на сумму свыше 1мл. рублей дарим Apple MacBook Air или скидка до 5%!

При заказе проекта на сумму свыше 500т. рублей дарим Conquest Knight S8 Pro или смету в подарок!

dc-region.ru

Теплообменные аппараты (паровые котлы) - что это, виды и типы теплообменников, какие бывают, характеристики парогенераторов и проблемы

Существует большое количество теплообменников. Они применяются в самых различных агрегатах, таких, как паросиловые установки, технологические аппараты химических производств, отопительные системы зданий (гладкотрубные отопительные приборы), системы кондиционирования воздуха, холодильные установки, транспортные силовые установки автомобилей, судов и самолетов. Рассмотрим основные типы оборудования, применяемого в перечисленных агрегатах.

Содержание материала

Типы теплообменников

Большинство теплообменников можно классифицировать, объединяя их в группы в соответствии со схемой движения теплоносителей через теплообменник. Четыре наиболее часто реализуемые схемы движения теплоносителей:

Прямоточная, или параллельное движение теплоносителя. При такой схеме два потока теплоносителей входят с одной и той же стороны теплообменника, проходят через теплообменник в одном направлении и выходят вместе с другой стороны теплообменника;

Противоточная, или встречное, движение теплоносителя. При такой схеме два потока жидкости движутся в противоположных направлениях;

Одноходовые перекрестно-точные теплообменники. При этой схеме один теплоноситель движется через матрицу теплообменной поверхности под прямым углом по отношению к направлению движения другого теплоносителя;

Многоходовые перекрестно-точные теплообменники. В них поток одной жидкости многократно пересекает то в одном, то в противоположном направлении поток другой жидкости, обычно создавая перекрестное приближение к противотоку.

Характеристикой каждой из схем движения является относительная величина поверхности теплообмена, необходимая для обеспечения данного повышения температуры при данной разности температур двух потоков жидкости, входящих в теплообменник. Прямоточный теплообменник применяют в области небольшим процентом разности температур двух поступающих в теплообменник потоков. Теплообменник противоточного типа требует наименьшей поверхности теплообмена во всем возможном диапазоне изменения разности температур входящих в теплообменник жидкостей и это единственный тип теплообменника применяемый в области, в которой изменения температур в одном или обоих потоках теплоносителей приближаются к разности температур входящих в теплообменник потоков.

По назначению теплообменники классифицируют на паровые котлы, парогенераторы, конденсаторы, излучатели, испарители, градирни, регенераторы, рекуператоры, нагреватели и холодильники. Опишем наиболее распространенные конструкции теплообменников.

Паровые котлы

Паровые котлы используются для получения пара в паросиловых установках и представляют самый ранний объект применения инженерных принципов расчета теплообменных аппаратов. Существует огромное разнообразие котлов от маленьких сравнительно простых агрегатов до гигантских сложных котлов.

На стенках топки располагают ряды труб, которые окружают зону горения, и огромная площадь поверхности нагрева в виде больших пучков труб оказывается в зоне непосредственного воздействия горячих газов.

Термин парогенератор часто употребляют применительно к котлам, в которых источником тепла служат не горячие продукты сгорания, а поток другого теплоносителя. В качестве примера можно привести парогенератор для ядерной энергетической установки с реактором, охлаждаемым водой где вода, выходящая из реактора при высокой температуре и под большим давлением, циркулирует по U-образным трубам, а в межтрубном пространстве под действием естественной конвекции циркулирует снизу вверх кипящая вода, проходящая между труб, где образуется пар при температуре, и давлении, значительно меньшем, чем в циркуляционном контуре воды в реакторе.

Конденсаторы

Применяются для того, чтобы пар конденсировался не в цилиндрах машины, а вне их. За счет них в несколько раз повысили термический к. п. д. паровых машин.

Кожухотрубные теплообменники

Основу теплообменных аппаратов, называемых кожухотруопымн, составляют круглые трубы, заключенные в цилиндрический кожух так, что оси труб и кожуха параллельны. Такие теплообменники используются в качестве самых различных нагревателей и холодильников, включая маслоохладители в энергетических установках и технологические аппараты в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Холодильники

Атмосфера является удобным тепловым стоком в случаях, когда необходимо отводить тепло от охлаждаемого объекта, температура которого на ~50°С или больше превышает температуру окружающей среды или когда нет достаточного количества охлаждающей воды.

Радиаторы (излучатели)

Термин «радиатор» обычно применяют к семейству теплообменников, используемых для рассеяния тепла в окружающее пространство. Автомобильные радиаторы представляют теплообменники с перекрестным током, в которых изменение температуры любого теплоносителя мало по сравнению с разностью температур теплоносителей. Аппараты практически такой же конструкции используются в качестве конденсаторов в холодильных установках или системах кондиционирования воздуха, а снабженные вентиляторами, они применяются для обогревания больших открытых помещений.

Градирни

С помощью градирен можно эффективно отвести тепло в атмосферу. Часть воды, разбрызгиваемой в этих башнях, испаряется, охлаждая за счет этого остальную. Градирни обычно проектируют в расчете либо па естественную циркуляцию, когда воздух проходит через башню под действием конвекции, либо па принудительную циркуляцию, которая создается вентилятором.

Пластины и панели

Там, где необходимо встроить поверхности теплообмена в стены таких помещений, как холодильные камеры, паровые камеры или экспериментальные камеры для исследования влияния окружающей среды, самое простое и дешевое устройство получается с использованием панелей нагревателей, образованных путем сварки стальных штампованных листов, с общими каналами для движения теплоносителей.

Нагреватели и охладители погружного типа

Нагреватели и охладители погружного типа очень удобны для регулирования температуры в ваннах и бассейнах. Теплообменные поверхности панельного типа часто используются в виде пакетов близко расположенных друг к другу параллельных панелей. Трубы с продольными ребрами, соединяют в пакеты и устанавливают вертикально. Благодаря возникающей естественной конвекции в ванне создается циркуляция, достаточная для поддержания в ней температуры в заданных пределах.

Теплообменники типа «труба в трубе»

Две коаксиально расположенные трубы с двумя теплоносителями, один из которых течет по внутренней трубе, а второй по кольцевому каналу между трубами, образуют простую конструкцию теплообменника, очень удобную для многих применений. Если необходимо охладить с помощью воды теплоноситель, обладающий низким коэффициентом тепло отдачи, нефть или воздух, используют внутреннюю трубу с продольными ребрами.

Аппараты такого типа могут быть соединены как последовательно, так и параллельно, обеспечивая любую необходимую тепловую мощность и эффективность нагревания или охлаждения.

При надлежащей конструкции и правильной эксплуатации современ­ные барабанные парогенераторы очень надежны. Рассмотрим конструктивные характеристики парогенераторов для тепловых станций, работающих на угле и жидком топливе.

Конструктивные характеристики парогенераторов

Рассмотрим в качестве примера рисунок 1 и 2. Открытая топка обладает достаточно большим объемом для завершения реакции горения, причем эффективность этого процесса повышается за счет подогрева воздуха, необходимого для горения. Тепловые потери снижаются за счет экранирования стенок топки трубами. Для предотвращения местного чрезмерного нагрева труб горелки располагаются таким образом, чтобы факел не ударял в стенки топочной камеры.

Тепло, идущее на подогрев и испарение воды, путем теплового излучения передается от топочного факела, образующегося при сгорании мазута или угольной пыли, панелям труб, экранирующим стенки топочной камеры. Продукты сгорания отдают примерно половину своего тепла стенкам топочной камеры, после чего они достигают пучков котельных труб в верхней части топки, где высокие коэффициенты теплоотдачи, сопро­вождающие процесс кипения, обеспечивают дальнейшее эффективное сниже­ние температуры горячих топочных газов (которая в некоторых местах может быть очень высокой) без угрозы перегрева при этом стенок труб. Поток газов затем направляется вниз, имея при этом более низкую и равно­мерную температуру, проходя по пути пароперегреватель, промежуточный пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель, и поступает к осно­ванию дымовой трубы.

Барабан парогенератора, различного рода трубопроводы и коллекторы изолированы от факела и не подвержены воздействию газов с высокой температурой. Перед дымовой трубой устанавливают дымосос, так что топка работает под небольшим разрежением. Тепловые потери в пароперегревателе и экономайзере также сведены к минимуму путем использования охлаждаемых водой стенок. Количество тепла, передаваемого в экономайзере, мало вследствие использования регенеративного подогрева питательной воды паром отборов из ступеней низкого давления турбины. Чрезмерный перегрев стенок груб пароперегревателя исключается расположением их в области температур газа, лишь незначительно превышающих температуру пара.

Рисунок 1 – Схема компоновки поверхностей нагрева

Рисунок 1. Поперечный разрез парогенератора: 1-вторая ступень пароперегревателя; 2-промежуточный пароперегреватель; 3-первая ступень пароперегревателя; 4-экономайзер; 5-воздухоподогреватель; 6- мельница для размола угля.

Температуру свежего пара можно регулировать либо байпасированием пароперегревателя по газовой стороне, когда часть газов пропускается помимо перегревателя к экономайзеру, либо с помощью пароохладителей, размещающихся между двумя ступенями пароперегревателя. Подобное расположение пароохладителя является наилучшим, поскольку пар уже имеет достаточно высокую температуру для надлежащего аффективного регулирования выходных параметров в то же время перегрев стенок труб на выходе из пароперегревателя может быть предотвращен, поскольку темпера­тура пара в промежуточной точке не превышает максимальных заданных значений.

Используются пароохладители различного типа, такие как впрыскивающие и поверхностные пароохладители с охлаждением паром пли водой, осуществляется также байпасированием первой ступени перегревателя по паровой стороне, когда с помощью соответствующей си­стемы клапанов часть пара перепускается мимо первой ступени.

Воздухоподогреватель представляет собой теплообменник противоточного типа, позволяющий снизить потери с уходящими газами до достаточно низких значений. Одновременно подогрев воздуха улучшает процесс горения, увеличивая температуру пламени в топке. Также увеличивает количество тепла, передаваемого излучением в топке, что приводит к снижению необходимой теплообменной поверхности, а следовательно, и стоимости парогенератора.

Вся топочная камера опирается на стальной каркас, простирающийся до самого ее верха

Барабан парогенератора висит на мощных подвесках. Пучки и панели труб, образующие стенки топки, крепят с помощью тщательно разработанной системы балок и подвесок с тем, чтобы свести к минимуму напряжения, возникающие в результате различных термических расширений отдельных элементов и в то же время обеспечить необходимую прочность конструкции в целом для противодействия большим нагрузкам на стенки парогенератора, возникающим в результате создаваемого дымососом или дутьевым вентилятором разрежения или давления.

Топочная камера располагает достаточным объемом для обеспечения хорошего сжигания топлива при умеренной скорости газа. При этом мощность, затрачиваемая на дутье, сводится к минимуму благодаря эффективному использованию передачи тепла излучением. Стенки топочной камеры для обеспечения гидродинамической устойчивости испарительных поверхностей в условиях естественной или принудительной циркуляции пароводяной смеси экранированы длинными вертикальными трубами.

В результате достигается достаточно высокая средняя плотность теплового потока к трубным поверхностям, что сводит к минимуму вес и стоимость поверхностен нагрева.

При конструировании парового котла могут возникать проблемы, рассмотрим основные из них.

Основные проблемы конструирования парогенераторов

При конструировании парогенераторов следует учитывать множество факторов. Выбор мощности парогенератора и параметров пара сильно зависит от типа и размеров электрической станции, требуемых эксплуатационных характеристик, от используемого топлива, конструкции горелок и топочной камеры, качества питательной воды. Выбор материалов также связан с множеством достаточно сложных проблем.

Естественная циркуляция

Парогенераторы могут быть спроектированы таким образом, что циркуляция будет обеспечиваться за счет разности плотностей пароводяной смеси в подъемных трубах и в опускных трубах. Во избежание местных перегревов и, как следствие, пережогов труб парогенераторы с естественной циркуляцией обычно рассчитываются на достижение объемного паросодержания на выходе из испарительных труб не более 50-70% и в зависимости от давления в системе. Результирующая разность плотностей может обеспечить скорости циркуляции воды в пучке до 1,5-3 м/с.

Принудительная циркуляция

В том случае, когда располагаемая высота не обеспечивает нужную скорость циркуляции, для увеличения мощности, снимаемой с заданного объема, могут быть использованы циркуляционные насосы. Скорость циркуляции обычно выбирается такой, чтобы скорости воды па выходе из трубы были в пределах 3-6 м/с при объемном паросодержании смеси 40-70%.

Ввиду дополнительных затрат системы с принудительной циркуляцией применяются лишь в том случае, если снижение капитальных затрат на поверхности нагрева и барабаны парогенератора или уменьшение габаритов агрегата более чем оправдывает дополнительные начальные затраты и эксплуатационные расходы на насосы.

Рециркуляционные  насосы должны  быть  размещены  значительно  ниже барабана, чтобы статический напор  на входе в насос был достаточным для предотвращения кавитации воды. Последнее требование представляет основную проблему в подобного рода системах, и его выполнение может повлечь за собой существенное удорожание агрегата .

Экономайзеры и пароперегреватели

Котлы с многократной циркуляцией воды проектируются таким образом, что питательная вода подогревается до температуры кипения в экономайзере, а насыщенный пар перегревается в пароперегревателе. При такой конструкции сводятся к минимуму трудности, связанные с гидродинамической неустойчивостью, а также с выпадением твердых отложений солей, поступающих в парогенератор с питательной водой. Концентрация солей поддерживается низкой во избежание образования отло­жений в той зоне экономайзера, где питательная вода подогревается до точки кипения. Поскольку коэффициент теплоотдачи с паровой стороны в пароперегревателе обычно значительно ниже коэффициента теплоотдачи в зоне испарения, весь пароперегреватель, кроме первой его ступени, должен размещаться в зоне, где температуры газа не слишком высоки. Если этого не сделать, то могут иметь место местные перегревы стенок труб.

Продувка

В парогенераторах с многократной циркуляцией концентрация солей в котловой воде все время возрастает. Установка обычно проектируется таким образом, чтобы обеспечивалась возможность отвода малых количеств котловой воды из зоны максимальной концентрации примесей. Эта непрерывная продувка, как правило, составляет примерно 0,5% расхода питательной воды.

Сепарация пара

Верхний барабан в котлах с многократной циркуляцией предназначен для сепарации пара из пароводяной смеси. Это необходимо, для того, чтобы в опускных трубах отсутствовали паровые пузыри, что обеспечивает хорошую естественную циркуляцию, и пар, поступающий в перегреватель, очищается от капелек влаги. Последнее обстоятельство существенно как с точки зрения предотвращения образования твердых отложений на стенках перегревателя, также воизбежание термических напряжений, которые могут возникнуть в результате эпизодического местного роста интенсивности теплоотдачи вследствие выброса «пробок» жидкости в пароперегреватель. В настоящее время применяется много типов сепарационных устройств. Перегородка, расположенная в нижней части барабана, направляет пароводяную смесь к лопаткам завихрителя внутрибарабанных циклонов, где под действием силы тяжести, центробежных сил и закрутки пар направляется в верхнюю часть барабана, а вода в нижнюю. Обычно барабан заполнен водой примерно наполовину. Нижняя часть каждого внутрибарабанного циклона погружена в водяной объем, так что стекающая по стенкам вода поступает в барабан без всплесков и захвата пузырей пара.

В барабане котла часто устанавливается промывочное устройство. После промывочного устройства расположен вторичный сепаратор пара для удаления инородных частиц и мельчайших капель влаги, в которых может содержаться значительное количество растворенных солей. Надлежащая сепарация в этих устройствах осуществляется за счет малых скоростей пара с многократными изменениями направления  движения в  рифленых перегородках. Паровая нагрузка может достигать 9 т/ч на 1 м длины барабана при давлении 14 или 21 атм, при этом обеспечивается хорошая сепарация пара. Расход пара при заданной величине динамического напора увеличивается с давлением.

Прямоточные парогенераторы

Развитие технологии очистки питательной воды, в частности водоочистки с помощью ионообменных смол, сделало возможным получение питательной воды исключительно высокого качества. Величина сухого остатка обычно составляет менее 1 мг/кг, а иногда менее 0,1 мг/кг.

В последние годы достигнуты успехи в технологии водоподготовки, что дало возможность исключить из конструкции парогенератора барабан и многие сборные камеры, перейдя от барабанных к прямоточным парогенераторам. При их конструировании возникают значительно более сложные проблемы, поскольку пропорции между отдельными поверхностями нагрева и пакетами труб должны быть такими, чтобы во избежание неприятностей, связанных с гидродинамической неустойчивостью потока, обеспечивалось хорошее рас­пределение воды по отдельным трубам. Кроме того, тепловой поток в экономайзере, испарительной зоне и зоне перегрева пара должен быть достаточно большим, чтобы использовать преимущества, связанные с применением настенных трубчатых поверхностей нагрева. В то же время он должен быть не слишком высок, чтобы исключить опасность пережога труб. Проблема обеспечения гидродинамической устойчивости решается тем легче, чем выше рабочее давление в парогенераторе. Практически было признано неэкономичным изготавливать прямоточные парогенераторы на давления ниже 105 атм. Агрегаты, спроектированные для работы при дав­лении порядка 170 атм и выше, имеют отличные эксплуатационные харак­теристики. Указанное обстоятельство частично связано со значительно меньшей разностью плотностей воды и пара на линии насыщения при повышенных давлениях и частично с большими значениями коэффициента теплоотдачи к насыщенному пару при высоких давлениях.

Во избежание трудностей, связанных с гидродинамической неустойчивостью и местным перегревом, было признано наиболее целесообразным изготавливать экономайзерную и испарительную часть пароводяного тракта в виде вертикально расположенных труб, чтобы извлечь преимущества из стабилизирующего воздействия гравитационных сил. Большое внимание нужно, уделить обеспечению равномерности теплового потока, воспринимаемого всеми параллельно включенными трубами. Поскольку это весьма трудно сделать, то для исключения гидродинамической неустойчивости в работе параллельных труб оказывается весьма полезным (а обычно даже необходимым) шайбование труб на входе, чтобы привести в соответствие расходы воды в отдельных трубах с их тепловосприятием. Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что оптимальная скорость пара в трубах на выходе из зоны испарения составляет 9-18 м/с при номинальной нагрузке парогенератора. При работе агрегатов, рассчитанных на меньшую поминальную скорость пара, возникали определенные трудности   с   обеспечением гидродинамической устойчивости при пониженных нагрузках и в процессе пуска. Большие скорости, однако, приводят к чрезмерным потерям давления.

Парогенераторы, рассчитанные на сверхкритические параметры. Были спроектированы и изготовлены прямоточные парогенераторы для работы при давлениях, превышающих критическое давление воды, т. е. 225,6 атм. В этих агрегатах отсутствует резкая граница раздела жидкой и паровой фаз по мере продвижения жидкости по тракту парогенератора. Отсутствует также резкое изменение физических свойств жидкости и коэффициента теплоотдачи.

Для парогенераторов, рассчитанных на сверхкритические параметры, особенно важным является вопрос механической прочности его элементов, поскольку рабочие давление и температура столь высоки, что весьма сложно избежать чрезмерных напряжений даже для наиболее прочных из нержавеющих сталей. Некоторые из новых жаропрочных сплавов кажутся весьма многообещающими, особенно хромоникелевомолибденовые стали с высоким содержанием никеля, обладающие большой прочностью при высоких температурах и сравнительно стойких к коррозии под действием хлоридов.

Специальные проблемы. Имеется много специальных проблем, связанных с парогенераторами паровых электрических станций, которые заслуживают хотя бы упоминания. Две из них — это пуск и останов. Практически основным фактором, ограничивающим скорость пуска парогенератора и набора им нагрузки, является коробление корпуса турбины. Последнее ограничивает изменение нагрузки 2%/мин. Однако даже при такой, кажущейся медленной, скорости изменения нагрузки должное внимание должно быть уделено выбору правильных соотношений между отдельными поверхностями нагрева и системе регулирования парогенератора, с тем чтобы обеспечить надлежащие давления, температуры и распределение воды в системе в процессе всего пуска (который может длиться много часов).

Парогенераторы для атомных электростанций

Выше были сделаны некоторые замечания относительно чрезвычайно сложных проблем, связанных с конструированием современных парогенераторов на твердом и жидком топливе. Конструирование подобных агрегатов сильно усложняется рядом проблем, связанных с конструкцией горелок и топочной камеры, вопросами шлако- и золоудаления и т. д. Во многих отношениях конструкция парогенераторов для некоторых атомных электростанций значительно проще. Поскольку топочные проблемы отпадают, то проектирование этих агрегатов может в значительной степени следовать методике, используемой при создании других типов теплообменников.

Парогенераторы для атомных станций будут рассмотрены в одельных статьях.

Рассмотрим процесс проектирования теплового расчета топочной камеры парового котла.

Объектом исследования является топочная камера парового котла.В результате расчета будет выбрана компоновка парового котла, обеспечивающая номинальную производительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надёжность и экономичность его работы.

Эффективность работы топочной камеры определяется коэффициентом полезного действия котла и загрязняющими свойствами топлива.

Данная топочная камера может применяться для проектирования котлов при данной паропроизводительности, данной температуре перегретого пара, при данном давлении перегретого пара и при данном способе шлакоудаления.

Расчёт топочной камеры является одним из важнейших этапов в проектировании парового котла. Существует два типа расчёта топочной камеры: поверочный и конструктивный.

Поверочный расчёт выполняется для принятой конструкции и известных размеров котла с целью определения основных режимных параметров и показателей его надёжности и экономичности при работе на заданном топливе и с заданной нагрузкой, а также выявления и разработки необходимых мероприятий по его реконструкции.

Основной целью конструктивного метода является определение всех геометрических характеристик топки по заданному  тепловосприятию,которое в свою очередь определяется температурой на выходе из топки. В случае проведения поверочного теплового расчета, решается обратная задача, т.е. по известным геометрическим характеристикам, определяются величины и.

Расчет конструкторским методом состоит из следующих этапов: определение расчетных характеристик топлива; выбор способа шлакоудаления; выбор типа углеразмольных мельниц и обоснование выбора системы пылеприготовления; составление тепловой схемы котла; расчет объемов воздуха и продуктов сгорания; расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания; тепловой баланс котла; определение расхода топлива; выбор типа, размеров и способа компоновки горелок; выбор основных конструктивных характеристик топки; тепловой расчет топочной камеры; проверка компоновки топочной камеры.

Список использованных источников:

1. Расчет и конструирование теплообменников;  А. Фраас, М. Оцисик. Перев. С англ.М.: Атомиздат; 1971.- 361 с.
2. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание третье, переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, С-Пб, 1998 – 256 с.

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

helpinginer.ru

Введение в проектирование котлов

Задачи проектирования котла:1. Технологическая схема организации топлива2. Тепловая схема котла

Тепловая схема котла – это совокупность технических решений по организации движения продуктов сгорания (ПС) и рабочего тела (РТ) в поверхностях нагрева и организации регулирования температуры перегрева пара.

Тепловая схема котла определяет организацию движения продуктов сгорания в газоходах котлах.• Это состояние газового тракта: наддув, уравновешенная тяга или разряжение, и компоновка котла.• Последовательность расположения поверхностей нагрева рабочего тела по ходу продуктов сгорания.• Условия теплообмена в поверхностях нагрева в зависимости от уровня температуры ПС. (конвективный, полурадиационный, радиационный)• Характер движения потоков теплоносителя в поверхности нагрева. (прямоток, противоток…)• Способ регулирования температуры перегретого пара по трактам как высокого, так и низкого давления.

Начальные условия формирования тепловой схемы котла определяются техническим заданием на проект, а граничные условия – опорными точками по газовому, пароводяному и воздушному трактам. Выбор опорных точек должен обеспечить надежную работу поверхностей нагрева и котла в целом.

Основным документом для разработки проекта является техническое задание, которое содержит перечень основных требований к проектируемому объекту.

ТЗ может включать в себя:1. Указания области назначения. Котел, предназначенный для выработки пара

2. Параметры назначения на номинальной нагрузке.a. Для всех котловi. Паропроизводительностьii. Давление перегретого параiii. Температура перегретого параiv. Температура питательной воды

b. Для котлов с промперегревом:i. Паропроизводительность по тракту низкого давленияii. tпе.вт.iii. pвт.’iv. tвт.’

c. Если котел работает с ГТУ, то указывается:i. Мощность ГТУ NГТУii. Расход продуктов сгорания GПСiii. Температура за газовой турбиной tГТ’’iv. Избыток воздуха в ПС на выходе из ГТ αГТ’’

3. Вид топлива. Указывается состав топлива и теплота сгорания.

a. Для газообразного топлива указывается плотность газа при н.у.

b. Для жидкого топлива указывается температура вспышки, застывания и зависимость вязкости от температур.

c. Для твердого топлива приводится состав золы, температурные характеристики золы t1, t2, tЗ, tн.ж., коэффициент размолоспособности кл.о., коэффициент абразивности, насыпной вес топлива, выход летучих Vdaf.

d. Возможно указание улучшенных, ухудшенных и расчетных характеристик топлива.

4. Степень газоплотности исполнения.

5. КПД котла для расчетного расхода топлива.

6. Диапазон изменения нагрузок котла. Dmin…Dmax.

7. Срок службы котла и режим работы. Обычно котел проектируется на 30 лет. В зависимости от режима различают базовые (все время на одной нагрузке), полупиковые (днем максимум, ночью минимум) и пиковые (как и полупиковые, только в выходные не работаем). Максимальный срок работы пикового котла – 10 лет. Полупиковые котлы проектируются на 15 лет.

8. Требования по экологии.

9. Обеспечение надежности оборудования. Обеспечивается выбором материалов и уровней температур.

10. Требования к показателю блочности оборудования. Здесь указывается число блоков (в %). Обычно показатель составляет 89-90%. Показатель блочности равен нулю, если все детали котла привезут на монтажную площадку по отдельности.

11. Требования к унификации. Мы должны по максимуму в котле использовать стандартные вещи.

12. Способ шлакоудаления.

13. Тип пусковой схемы для котла с промперегревом. Существует 1-байпасная (если ПП низкого давления не охлаждается при пуске) и 2-байпасная (если ПП низкого давления охлаждается при пуске).

14. Обеспечение требований ремонтопригодности и обслуживание. В процессе эксплуатации надо иметь доступ к поверхностям нагрева. Ремонтопригодность – возможность ремонта при выходе какого-либо узла из строя. Обслуживание – доступ к поверхности нагрева (лазы, люки, проемы).

15. Организация нагрева воздуха.

16. Организация подготовки топлива.

Так как расчеты котла ведутся также и не номинальную нагрузку, то желательно иметь зависимостиDпе.вт. = f(D), tпе.вт. = f(D), pвт.’ = f(D), tвт.’ = f(D), pпв. = f(D).

all4study.ru

Смотрите также

• 
  Режимная карта котла
• 
  Напольный двухконтурный котел
• 
  Котел двухконтурный напольный
• 
  Двухконтурный напольный котел
• 
  Двухконтурный котел напольный
• 
  Будерус газовые котлы
• 
  Газовый котел thermona
• 
  Thermona газовый котел
• 
  Установка котлов отопления
• 
  Котел двухконтурный твердотопливный
• 
  Двухконтурный твердотопливный котел