Котельные установки

Содержание

Введение...................................................................................................................... 3

1 Котельные установки.............................................................................................. 4

2 Котлы-утилизаторы.............................................................................................. 12

Заключение............................................................................................................... 16

Список использованной литературы....................................................................... 17

Введение

В настоящее время государственная политика в области теплоэнергетики направлена на улучшение использования топливно-энергетических ресурсов, широкое внедрение безотходной и энергосберегающей технологии, а также на утилизацию вторичных ресурсов.

Черная металлургия — одна из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства в стране. Кроме топлива и электроэнергии, являющихся первичными энергоносителями, металлургические предприятия потребляют и другие энергоресурсы — тепло (пар и горячую воду), сжатый воздух, кислород и др. Наряду с этим металлургические предприятия располагают значительным количеством вторичных энергоресурсов, использование которых обеспечивает существенную экономию топлива и электроэнергии.

Основными потребителями топлива являются металлургические печи, отличающиеся при этом низкими показателями топливоиспользования. Они представляют собой теплотехнологические агрегаты, потребляющие энергию различных видов и вырабатывающие энергию в виде вторичных энергоресурсов. В работе металлургических печей тесно увязаны физико-химические, теплофизические и теплоэнергетические процессы.

Теплоэнергетическое хозяйство металлургических предприятий, обеспечивающее энергоснабжение металлургических печей и другого технологического оборудования и использование их вторичных энергоресурсов, отличается разнообразием процессов и оборудования. Оно состоит из общезаводских станций и цехов, обеспечивающих производство энергоресурсов и их распределение по технологическим потребителям, и теплоэнергетических установок технологических цехов, непосредственно связанных с технологическими установками.

Котельные установки

Котельная установка, часто называемая парогенераторной, состоит из котла и вспомогательного оборудования, связан­ных единой технологической схемой. К вспомогательному оборудованию относятся устройства топливоподачи, пита­тельные насосы, вентиляторы, дымососы, золоуловители, паропроводы, водопроводы и др.

Рис. 1.1 Схема котельного агрегата

Котельный агрегат П-образной компоновки состоит из подъемного 2 и опускного 8 газоходов. Подъем­ный газоход 2 представляет собой топку для сжигания топлива, на стенах которой установлены испа­рительные поверхности нагрева 3 в виде плоских трубчатых панелей, называемых экранами. В опускном газоходе расположены водяной эко­номайзер 9 для подогрева пита­тельной воды и воздухоподогрева­тель 10 для подогрева воздуха, идущего на горение топлива в топке. В соединительном газо­ходе расположены фестон 6, представляющий собой разре­женный пучок труб — продолжение заднего экрана, и па­роперегреватель 7, обеспечивающий требуемую потребите­лем температуру пара.

Испарительные поверхности 3 сообщаются с барабаном котла 4 и вместе с опускными трубами 5, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, составляет цир­куляционные контуры. Пароводяная смесь в барабане раз­деляется на насыщенный пар и воду, пар направляется в пароперегреватель, вода снова в циркуляционные контуры. Циркуляция воды и пароводяной смеси в контурах проис­ходит за счет разности плотностей столба воды в опуск­ных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах-экра­нах (естественная циркуляция).

Топливо вместе с горячим воздухом через горелки 1 по­дается в топочную камеру 2, где сжигается в виде факела. Продукты сгорания из топочной камеры направляются в пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель и через газоочистку удаляются в атмосферу.[4]

Существуют различные конструктивные оформления котельных агрегатов, схемы которых отличаются от рас­смотренной. Так, сжигание топлива может осуществляться в слое, циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла может быть принудительной с помощью специальных насосов, водяной экономайзер и воздухоподо­греватель могут располагаться в несколько ступеней и т. д.

Современный котельный агрегат полностью автомати­зирован, надежен и безопасен в работе, обеспечивает требу­емые паропроизводительность и параметры пара при ра­циональном использовании топлива.

Тепловой баланс котельного агрегата обычно составля­ют на 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газооб­разного топлива.

Основными потерями тепла котельного агрегата явля­ются потери с уходящими газами. Их величина составляет 5-12 % от располагаемого тепла топлива и за­висит от объема и состава продуктов сгорания, балластных составляющих топлива и от температуры уходящих газов. Чем больше балласта в составе топлива, больше объем продуктов сгорания и выше их температура, тем при про­чих равных условиях больше потери тепла с уходящими газами. В промышленных условиях температура уходящих газов котельных агрегатов составляет 110-220°С.

Потери тепла от химической неполноты сгорания возникают при неполном сгорании топлива в пре­делах топочной камеры, при этом в продуктах сгорания появляются горючие газообразные составляющие (СО, Н₂, СН₄, C_mH_n). Догорание этих газов в газоходах котла за топочной камерой практически невозможно из-за низкой температуры газов в газоходах. В современных топках ко­тельных агрегатов потери тепла от химической неполноты сгорания топлива составляют 0-2 %.

Снижение потерь тепла от химической неполноты сго­рания возможно при повышении температурного уровня в топочной камере и улучшении перемешивания компонен­тов горения. При правильной эксплуатации топки и горелочных устройств потери тепламогут быть практически сведены к нулю.

Потери тепла от механической неполноты сгорания возникают при сжигании твердого топлива в ре­зультате его недожога в топочной камере. Часть топлива в виде твердых горючих частиц, содержащих углерод, уно­сится газообразными продуктами сгорания, часть удаляется вместе со шлаком, часть проваливается при слоевом сжига­нии топлива через прозоры колошниковой решетки. Эти по­тери могут быть достаточно велики и составлять 8-10%, однако при правильном ведении процесса сжигания топли­ва в топке не превышают 2-3%.

Потери тепла от наружного охлаждения свя­заны с превышением температуры наружной поверхности котельного агрегата (обмуровки, трубопроводов, барабана и др.) над температурой окружающей среды, В промышлен­ных котлах потери с наружным охлаждением обычно не­велики и составляют 1-2%.

Потери тепла с физическим теплом шлаковвозникают только при сжигании твердого топлива, так как связаны с наличием шлака, покидающего топку с высокой температурой. Эти потери относятся, прежде всего, к топ­кам с жидким шлакоудаление, так как в них температура жидкого шлака достигает 1200-1300°С. При работе котельных агрегатов с сухим (твердым, гранулиро­ванным) шлакоудалением потери тепла со шлаком невели­ки и составляют 0,2-0,3%; при работе с жидким шлако­удалением – 1-2%, такие же потери со шлаком и в слоевых топках.

Топочные устройства котельных агрегатов могут быть слоевыми — для сжигания крупнокускового твердого топ­лива и камерными — для сжигания газообразного, жидко­го и твердого пылевидного топлива. Слоевые топки могут быть с плотным или кипящим слоем, камерные - факель­ные или циклонные. В свою очередь камерные топки для твердого топлива бывают с твердым или жидким шлако­удалением, однокамерные или многокамерные, под разрежением или под давлением (наддувом). На рис. 1.2 показана схема организации топочных процессов.

Как видно из рис. 1.2, а, воздух для горения пронизы­вает слой, не нарушая его устойчивости, т. е. скорость воз­духа такова, что сила тяжести топливных частиц больше динамического напора воздуха. Такое сжигание называет­ся сжиганием в плотном фильтрующем слое.

Сжигание топлива в кипящем слое (рис. 1.2, б) обус­ловлено повышенными по сравнению с плотным слоем ско­ростями воздуха, обеспечивающими нарушение устойчиво­сти частиц топлива в слое, в результате чего топливо пере­ходит в состояние «кипения», т. е. находится во взвешенном состоянии над решеткой, при этом происходит интен­сивное перемешивание топлива и окислителя.

Факельный прямоточный процесс (рис. 1.2, б) предус­матривает сжигание, топлива в объеме топочной камеры.

Рис. 1.2. Схемы организации топочных процессов

В циклонном процессе (рис. 1.2, г ) под влиянием центро­бежной силы частицы топлива отбрасываются на стенки топочной камеры, задерживаются на ней, увеличивая тем самым время пребывания топлива в зоне высоких темпера­тур и время контакта с окислителем и обеспечивая полное выгорание топлива.[3]

В котельных установках ТЭЦ металлургических заводов чаще всего применяют камерные гонки с факельным сжи­ганием топлива. В таких топках сжигают не только газо­образное и жидкое топливо, но и твердое топливо в виде пыли. С этой целью используют специальную систему пылеприготовления, включающую шаровые мельницы для размола угля и систему пневмотранспорта для подачи пы­ли к горелкам.

Большое влияние на экономичность и производитель­ность топочного устройства при сжигании твердого топли­ва оказывает способ удаления шлакозолового остатка из камеры. Топка с сухим (твердым) шлакоудалением 1 (рис 1.3, а)имеет в нижней части «холодную» воронку 3, стены которой покрыты экранными трубами, и температура газов здесь ниже, чем в топке. Капли шлака, образующиеся при горении частиц топлива, поступающего в топку через горелки 2, затвердевают (гранулируются) при попадании в «холодную» воронку и удаляются через горловину 4 в шлакоприемное устройство 5 в сухом состоянии.

Топка 1 с жидким шлакоудалением (рис. 1.3, б) «уте­плена» в нижней части за счет покрытия труб экранов тепловой изоляцией. Жидкий шлак, попадая на горизонтальный или слабо наклонный под 3, не затвердевает, а остается жидким и через летку 4 вытекает в ванну 5, напол­ненную водой. В воде шлак затвердевает и в виде стекло­видной массы удаляется в систему шлакоудаления. Топливо подается в топку через горелки 2.В топках крупных котлов камера горения топлива и образования жидкого шлака отделена от камеры охлаждения продуктов сгора­ния специальным пережимом, в результате чего образуется двухкамерная топка.

Трубы котельных агрегатов находятся в напряженных условиях тепловой работы, поэтому непрерывный отвод тепла от внутренней поверхности труб, поддержание тем­пературы металла в допустимых пределах являются первоочередными задачами внутритрубного движения воды и пароводяной смеси.

Котельные агрегаты в зависимости от организации дви­жения воды и пароводяной смеси по испарительной систе­ме котла разделяются на котлы с естественной и с прину­дительной циркуляцией, последние в свою очередь делятся на прямоточные и с многократной принудительной цирку­ляцией. Схемы движения потоков воды и пароводяной смеси приведены на рис. 1.4.

В котельных агрегатах с естественной циркуляцией (рис. 1.4, а)движение воды и пароводяной смеси осуще­ствляется по замкнутому контуру: барабан котла 3 — опус­кные необогреваемые трубы 2 — подъемные обогреваемые трубы 1 — барабан котла. Такое движение происходит за счет разности плотности воды в опускных трубах и парово­дяной смеси в подъемных. При этом за один ход воды по циркуляционному контуру она только частично превраща­ется в пар. Отношение массы воды, циркулирующей в си­стеме за единицу времени, к массе вырабатываемого пара за то же время называется кратностью циркуляции, кото­рая для котлов с естественной циркуляцией равна 15-100.

Движение воды в экономайзере осуществляется за счет энергии насоса по прямоточной системе, а движение пара по пароперегревателю - за счет разности давлений в ко­тельном агрегате и паропроводе.

Котельные агрегаты с многократной принудительной циркуляцией (рис. 1.4, б) отличаются наличием специаль­ного насоса 1, обеспечивающего циркуляцию воды и паро­водяной смеси в испарительной системе котла 2. Кратность циркуляции в таких котлах находится в пределах 6-10. Движение воды в водяном экономайзере и пара в пароперегревателе осуществляется так же, как в котлах с естественной циркуляцией.

Прямоточные котельные агрегаты (рис. 1.4, в), имею­щие кратность циркуляции, равную единице, оборудованы параллельно соединенными трубами, составляющими по­верхности нагрева котла. По трубам вода последовательно за счет энергии питательного насоса 1проходит отдельные участки труб, выполняющие роль водяного экономайзера 2, испарительной поверхности нагрева 3 и пароперегрева­теля 4.

Для получения горячей воды применяют теплофикаци­онные водогрейные котлы башенного исполнения. Котел ПТВМ-50 имеет теплопроизводительностъ 58 МВт при ра­бочем давлении воды 1-2,5 МПа, температуре воды на входе 75-104°С, на выходе 150°С; температура уходящих газов 220-250 °С.

Для выработки технологического насыщенного или сла­бо перегретого пара получили распространение котлы ДКВР. В этих котлах получают пар давлением 1,28 и 2,06 МПа при производительности от 2,5 до 20 т/ч.

На рис. 1.5 показан паровой котел ТП-230 Б, выраба­тывающий пар энергетических параметров для турбин. Ко­тел с естественной циркуляцией П-образной компоновки. Его паропроизводительность 230 т/ч, давление пара 9,81 МПа, температура перегретого пара 510 °С. Котел име­ет топку с сухим шлакоудалением; такие же агрегаты вы­пускаются с топками с жидким шлакоудалением при этом утепляются холодная воронка и нижняя часть экранов.[1]

Рис. 1.5. Котел ТП-230-Б (продольный разрез):

1 – топочная камера; 2 – горелка; 3 – фестон; 4 – пароперегреватель; 5 – вторая ступень водяного экономайзера; 6 – вторая ступень воздухоподогревателя; 7 – первая ступень водяного экономайзера; 8 – первая ступень воздухоподогревателя.

Дата добавления: 2015-07-26