Цикл парогазовых установок

Комбинированные установки, в которых одновременно используютсядва рабочих тела (газ и пар) называются парогазовыми. Простейшая схема парогазовой установки показана на рис. 2.

В камеру сгорания 2 насосом подается топливо, а компрессом 1- сжатый воздух. Продукты сгорания, отработав в газовой турбине 3, поступают в подогреватель 6, где нагревают питатель­ную воду, поступающую в котел, и удаляются в атмосферу. Пере­гретый пар, получаемый в котлоагрегате 5, расширяется в паро­вой турбине 9 и конденсируется в конденсаторе 8. Конденсат на­сосом 7 перекачивается в подогреватель 6, где нагревается и по­ступает затем в котел. Полезная мощность, вырабатываемая газо­вой и паровой турбинами, передается генераторам электрическо­го тока 4 и 10. Соотношение между количеством отработавших газов и количеством обогреваемой питательной воды определяет­ся из условия, что количество теплоты, отдаваемой отработавши­ми газами, должно равняться количеству теплоты, необходимой для подогрева питательной воды до расчетной температуры.

Рис. 2.19. Схема парогазовой установки:

1 – компрессор; 2 – камера сгорания; 3 – газовая турбина;4 и 10 – генераторы электрического тока; 5 – котлоагрегат;6 - подогреватель; 7 – насос; 8 – конденсатор;9 – паровая турбина.

(8)Типы и краткая характеристика котельных агрегатов

Котельная установка состоит из котла и вспомогательного обо­рудования. Устройства, предназначенные для получения пара или горячей воды повышенного давления за счет теплоты, выделя­емой при сжигании топлива, или теплоты, подводимой от посто­ронних источников (обычно с горячими газами), называют котельными агрегатами. Они делятся соответственно на котлы паро­вые и котлы водогрейные. Котельные агрегаты, использующие (т.е. утилизирующие) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических процессов, называют котлами-утилизаторами.

В состав котла входят: топка, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас, обмуровка; тепловая изоляция, обшивка.

К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые маши­ны, устройства очистки поверхностей нагрева, устройства топливоприготовления и топливоподачи, оборудование шлако- и золоу­даления, золоулавливающие и другие газоочистительные устрой­ства, газовоздухопроводы, трубопроводы воды, пара и топлива, арматура, гарнитура, автоматика, приборы и устройства контроля л защиты, водоподготовительное оборудование и дымовая труба.

К арматуре относят: регулирующие и запорные устройства, предохранительные и водопробные клапаны, манометры и водоуказательные приборы.

В гарнитуру входят: лазы, гляделки, люки, шиберы и заслонки.

Здание, в котором располагаются котлы, называют котельной.

Назначение и классификация котлоагрегатов

Котельным агрегатом называется энергетическое устройство производительностью D(т/ч) для получения пара с заданными давлением (р, Мпа) и температурой (t, °С). Часто это устрой­ство называют парогенератором, так как в нем происходит гене­рация пара, или просто паровым котлом. Если конечным про­дуктом является горячая вода заданных параметров (давления и температуры), используемая в промышленных технологических процессах и для отопления промышленных, общественных и хилых зданий, то устройство называют водогрейным котлом. Таким образом, все котлоагрегаты можно подразделить на два основных класса: паровые и водогрейные.

По характеру движения воды, пароводяной смеси и пара паро­вые котлы подразделяются:

на барабанные с естественной циркуляцией;

барабанные с многократной принудительной циркуляцией;

прямоточные.

По давлению производимого пара различают котлы: низкого давления (до 1,37 МН/м²), среднего давления (2,35 и 3,92 МН/м²) высокого давления (9,81 и 13,7 МН/м²) и закритического давления (25,1 МН/м²). Граница, отделяющая котлы низкого давления от котлов среднего давления, условна.

В котельных агрегатах производят либо насыщенный пар, либо пар, перегретый до различной температуры, величина которой зависит от его давления. В настоящее время в котлах высокого дав­ления температура пара не превышает 540…570»С. Температура питательной воды в зависимости от давления пара в котле колеб­лется от 50 до 260 «С.

Водогрейные котлы характеризуют по их теплопроизводительности (кВт или МВт, в системе МКГСС — Гкал/ч), температуре и давлению подогретой воды, а также по роду металла, из которого изготовлен котел.

По роду металла различают чугунные и стальные водогрейные котлы. Чугунные котлы предназначены для отопления отдельных зданий и выполняют на небольшие теплопроизводительности, не превышающие 1,2… 1,6 МВт, для подогрева воды с давлением не выше 300… 400 кН/м² до температуры 115 «С. Стальные котлы вы­полняют на большие теплопроизводительности от 4,75 до 210 МВт и устанавливают в крупных квартальных и районных котельных для теплоснабжения больших жилых массивов. Кроме того, водо­грейные котлы теплопроизводительностыо 35 МВт и выше уста­навливают также на ТЭЦ взамен пиковых подогревателей сетевой воды.

(9)Особенности паровых, водогрейных котлов, котлов-утилизаторов Энергетические котельные агрегаты. Котельные агрегаты производительностью от 50 до 220 т/ч на давление 3,92… 13,7 МН/м²выполняют только в виде барабанных, работающих с естественной цикуляцией воды. Агрегаты паропроизводительностью от 250 до 640т/ч на давление 13,7 МН/м² выполняют и в виде барабанных, и прямоточных, а котельные агрегаты паропроизводительностью от 950 т/ч и выше на давление 25 МН/м² —. Только в виде прямоточных,так как при сверхкритическом давлении естествен­ную циркуляцию осуществить нельзя.

Типичный профиль котельного агрегата паропроизводительностью 50… 220 т/ч на давление пара 3,97… 13,7 МН/м² при темпера­туре перегрева 44О…57О°С (рис. 6.4) характеризуется компонов­кой его элементов в виде буквы «П», в результате чего образуются два хода дымовых газов. Первым ходом является экранированная топка, определившая название типа котельного агрегата. Экрани­рование топки настолько значительно, что в ней экранным по­верхностям передается полностью вся теплота, требующаяся для превращения в пар воды, поступившей в барабан котла. В резуль­тате исчезает необходимость в кипятильных конвективных поверх­ностях нагрева; конвективными поверхностями нагрева в котель­ных агрегатах этого типа остаются только пароперегреватель, во­дяной экономайзер и воздухоподогреватель.

Выйдя из топочной камеры, дымовые газы поступают в ко­роткий горизонтальный соединительный газоход, где размещен пароперегреватель, отделенный от топочной камеры только не­большим фестоном. После этого дымовые газы направляются во второй — нисходящий — газоход, в котором расположены в рас­сечку водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. Горелки могут быть как завихривающие с расположением на передней стене или на боковых стенах встречно, так и угловые (как показа­но на рисунке).

Котлы-утилизаторы, О ни представляют особую группу котлов, предназначаемых для использования теплоты дымовых газов, от­ходящих от различных промышленных печей. Котлы-утилизаторы, как правило, вырабатывают пар. При вы­соких температурах газов (более 900 °С) эти котлы снабжаются радиационными (экранными) поверхностями нагрева и имеют та­кую же компоновку, как и обыч­ный паровой котел (рис. 3.7), но без холодной воронки (вместо нее — вход газов). Может отсут­ствовать и воздухоподогреватель, если нет необходимости в горя­чем воздухе. Такая радиационная камера утилизатора выполняет роль первого радиационного ох­ладителя газов.

Если отходящий из технологи­ческих установок газ не содержит горючих компонентов, то такой котел горелочных устройств не имеет. Эти котлы работают с ес­тественной или принудительной циркуляцией и имеют практичес­а все детали описанных ранее котельных агрегатов. В них имеются экраны, барабаны, пароперегреватели, водяные экономайзеры и воздухоподогреватели. При наличии в подводимых к котлу технологических газах горючих составляющих организуется их предварительное дожигание.

При температурах газов ниже 900 °С в котлах-утилизаторах обычно используются только конвективные поверхности нагрева. Эти агрегаты радиационной камеры не имеют, а целиком выполня­ются из змеевиков (см. рис. 3.4).

Особенно распространены котлы-утилизаторы в металлургической промышленности, где их устанавливают для использова­ния теплоты дымовых газов, отходящих от сталеплавильных мар­теновских печей, нагревательных колодцев, коксовых, медепла­вильных и других печей. Кроме того, котлы-утилизаторы исполь­зуют в химической промышленности, например, в печах произ­водства серной кислоты и синтетического каучука, в промыш­ацов строительных материалов — в цементных и стеклова­ренных печах и др. В зависимости от количества топлива, сжигае­мого в печи, и температуры дымовых газов за печью, которая для различных печей может изменяться в пределах от 400…500 до 1000… 1200 °С, паропроизводительность котлов-утилизаторов мо­а колебаться в довольно широких пределах — от 2… 3 до 30 …40 т/ч. В соответствии с характером потребления давление пара мо­жет составлять от 0,2 до 3,92 МН/м² и пар может быть перегрет до 420…470 °С. Произведенный пар используется обычно для техно­логических и отопительных нужд производства.

Пар давлением 3,92 МН/м², перегретый до 450…470 «С, может быть использован для энергетических целей.

Котлы-утилизаторы выпускают с естественной и принудитель­ной циркуляцией воды. Котлы с естественной циркуляцией в ос­новном применяют в печах с температурой отходящих газов 800… 1000°С и выше, что связано с условиями обеспечения на­дежной циркуляции.

.

Паровые котлы производственных котельных. Промышленные котельные, снабжающие промпредприятия паром низкого давле­ния (до 1,4 Мпа) образуются паровыми котлами, изготовляемыми отечественной промышленностью, производительностью до 50 т/ч. Котлы выпускаются для сжигания твердого, жидкого и га­зообразного топлива.

На ряде промышленных предприятий при технологической не­обходимости применяют котлы среднего давления. На рис. 6.10 представлен общий вид однобарабанного вертикального однотрубного котла БГ-35 производительностью 35 т/ч, при избыточном давлении в барабане 4,3 Мпа (давление пара на выходе из паро­перегревателя 39 ат) и температуре перегрева 440 «С. Котел состо­ит из двух вертикальных газоходов — подъемного и опускного, соединенных в верхней части небольшим горизонтальным газохо­дом. Такая компоновка котла называется П-образной.

В котле сильно развитая экранная поверхность и сравнитель­но небольшой конвективный пучок. Экранные трубы D 60 х 3 мм выполнены из стали марки 20. Трубы заднего экрана в верхней части разводятся, образуя фестон. Нижние концы экранных труб развальцованы в коллекторах, а верхние - в бара­бан.

Коллекторы экранов имеют пружинные опоры, благодаря чему вся трубная система может беспрепятственно расширяться при нагревании.

Пароперегреватель 14 вертикального типа, выполненный из труб D 38x3 мм, расположен в горизонтальном газоходе и состоит из двух частей. В рассечку между первой и второй частями паропере­гревателя включен поверхностный пароохладитель 13 (регулятор температуры перегрева пара).

В опускном газоходе котла размещены хвостовые поверхности нагрева — змеевиковый водяной экономайзер 15 и трубчатый воздухоподогреватель 17.

Компоновка хвостовых поверхностей нагрева зависит от сорта топлива и способа его сжигания. На рис. 3.5 первым по ходу газов размещен водяной экономайзер, а за ним воздухоподогреватель. Такое расположение хвостовых поверхностей называется одноярусным. Оно применяется для высокосортных топлив. Змеевиковый экономайзер выполнен из стальных труб D 32x3 мм. Расположение труб змеевиков экономайзера шахматное.

---

Дата добавления: 2015-07-25