Паровые котлы и их схемы

• Название: Паровые котлы и их схемы
• Дата: 30.03.2022
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: cri-Parovye-kotly.docx
• Тип: Курсовая; #428256
• страница: 1 из 5

Контрольно-курсовая работа



На тему: «Паровые котлы и их схемы»

Содержание
Введение 3

1. 
   Классификация паровых котлов и устройство 5
   
2. 
   Принцип работы парового котла 11
   
3. 
   Энергетические паровые котлы 12
   
4. 
   Паровые котлы малой и средней производительности 22
   
5. 
   Паровые котлы тепловых электростанций (ТЭС) 27
   
6. 
   Паровые котлы-утилизаторы 33
   
7. 
   Мероприятия по повышению энергоэффективности паровых котлов 37
   

Заключение 41

Список источников 42




Введение
Научно-технический прогресс, интенсификация производства, повышение его технического уровня и улучшение условий труда в значительной мере определяются развитием энергетики. В промышленности используется более 50 % всех видов энергоресурсов, в том числе до 65 % вырабатываемой электроэнергии. Соответственно большой роли энергетики в промышленном производстве современные промышленные предприятия имеют сложные и многообразные энергетические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, транспорта, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода. В настоящее время на тепловых паротурбинных электростанциях вырабатывается более 80 %электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в промышленности и в быту используются пар и подогретая паром или продуктами сгорания горячая вода, получаемые в котельных установках (котлах).

Широкое применение пара для производства электроэнергии, в технологических процессах и в быту определяет использование в котлах более 25 % всего добываемого топлива. Количество котельных установок различного назначения, конструкций и мощности с каждым годом все больше.

В зависимости от назначения на промышленных предприятиях применяются автономные производственные и отопительные котельные на органическом топливе и котлы, использующие теплоту отходящих газов и другие тепловые отходы технологических агрегатов, а также котельные установки промышленных электростанций в котлах используются различные виды твердого, жидкого и газообразного топлива. В промышленности в качестве источника теплоты для выработки пара в котлах применяются также горючие отходы производства, теплота экзотермических реакций, выделяющаяся в процессе производства некоторых видов продукции, высокотемпературные газы от технологических агрегатов и теплота, передаваемая их охлаждаемым элементам, и др. Для производства водяного пара обычно используются обработанная природная вода и конденсат от паротурбинных агрегатов и технологических установок. Отходами производства пара являются охлажденные газообразные продукты сгорания, а при использовании твердого топлива также минеральные остатки в виде шлака и золы.

Первые паровые котлы в начале XIX в. вырабатывали пар давлением 0,5—0,6 МПа и имели производительность сотни килограммов в час. В настоящее время для производства пара применяются котлы, вырабатывающие пар с давлением до 25 МПа (и даже до 31 МПа) и температурой до 570 °С и производительностью до 4000 т/ч. Интенсивное развитие котельной техники было вызвано ростом промышленного производства и концентрацией выработки электроэнергии в основном на паротурбинных электростанциях. Созданная за годы советской власти котлостроительная промышленность, имеющая котельные заводы, специализированные научно-исследовательские институты н другие организации, обеспечивает производство современных котлов, необходимых для страны и для экспорта их за рубеж. Русские ученые-энергетики А. В. Шухов, К. В. Кирш, Д.М.Гриневецкий, М. В. Кирпичев, Л. К- Рамзин, Г. Ф. Кнорре, Э. И. Ромм, М. А. Стырикович и другие известны во всем мире как основоположники научной базы теплотехники н в том числе котельной техники. Современная котельная установка является сложным сооружением, состоящим из большого количества различного оборудования и строительных конструкций, связанных в единое целое общей технологической схемой производства пара.

1. Классификация паровых котлов и устройство

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного или горячей воды за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Может использовать энергию топлива, сжигаемого в своей топке, электрическую энергию (электрический паровой котёл) или утилизировать теплоту, выделяющуюся в других установках (котлы-утилизаторы).

Котел (рис. 1, 2) является сложным техническим объектом с большим числом связанных между собой элементов, работающих в условиях высоких температур и напряжений. Вместе с этим он является одним из основных элементов энергоблока и от его надежной и эффективной работы зависят эти показатели для блока в целом. Известно, что в процессе эксплуатации котла эти показатели ухудшаются. Снижение надежности может привести к авариям и большим затратам на ее ликвидацию. Ухудшение экономичности приводит к увеличению расхода топлива. Эти два показателя связаны между собой, поэтому в работе они рассматриваются вместе, то есть это будет система комплексной диагностики.



Рисунок 1. Паровой котел


Рисунок 2. Схема парового котла

1 – конденсатоотводчик; 2 – предохранительный клапан; 3- манометр; 4 - теплообменник

По назначению бывают:

1. 
   Энергетические паровые котлы — предназначены для производства пара, использующегося в паровых турбинах.
   
2. 
   Промышленные паровые котлы — вырабатывают пар для технологических нужд, так называемые «промышленные парогенераторы».
   
3. 
   Паровые котлы-утилизаторы — используют для получения пара вторичные энергетические ресурсы теплоту горячих газов, образующихся в технологическом цикле. Энергетические котлы-утилизаторы в составе ПГУ используют теплоту уходящих газов ГТУ.
   

По параметрам пара:

- котлы, работающие на низком (0,88 МПа);

- среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа);

- высоком (9,8 и 13,8 МПа);

- критическом (16 МПа);

- сверхкритическом (24 МПа) давлении.

Достижения современной науки и техники в области получения новых конструкционных материалов и сталей позволили создать новые типы паровых котлов, работающих на суперсверхкритическом давлении (до 30 и более МПа).

Паровые котлы малой паропроизводительности (до 20 т/ч) выпускаются на низкое и среднее давление пара. Они получили значительное распространение и широко используются для технологических и хозяйственных нужд, входят в состав стационарных и передвижных котельно-отопительных установок.

Котлы средней производительности (до 100 т/ч) – это, как правило, котлы среднего давления с умеренной температурой перегретого пара (425–450°С) – широко используются в качестве источника технологического пара на промышленных предприятиях.

Энергетические паровые котлы выпускаются на среднее и высокое давление пара и имеют паропроизводительность от 100 до 640 т/ч. Эти котлы устанавливаются на небольших теплоэлектроцентралях и промышленных предприятиях и предназначаются для выработки электроэнергии, получения водяного пара или горячей воды для технологических нужд и нужд отопления.

Котлы энергоблоков ТЭС (КЭС и ТЭЦ) имеют паропроизводительность до 3600 т/ч и выпускаются на среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление пара. Они предназначены для обеспечения выработки электроэнергии и теплофикации населенных пунктов.

Основными элементами котла являются топка и теплообменные поверхности. Специальное устройство котла, в котором происходит сжигание топлива, называется топкой или топочной камерой. Некоторые типы котлов, например котлы-утилизаторы, не имеют топки. В этом случае получение пара или подогрев воды осуществляются за счет теплоты горячих газов, образующихся при каком-либо технологическом процессе.
Рисунок 3. Паровой котел Ici Caldaie


1. Топочное устройство – служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов. 
2. Водяной экономайзер – представляет собой трубчатый теплообменник, в котором питательная вода перед поступлением в котел подогревается за счет тепла уходящих газов. При использовании экономайзера значительно снижается температура уходящих газов, что существенно повышает экономичность котлоагрегата.  Водяные экономайзеры изготовляют чугунными (p < 2,4 МПа) и стальными (р > 2,4 МПа). По степени подогрева питательной воды экономайзеры разделяются на некипящие и кипящие. В экономайзере некипящего типа вода максимально подогревается на 20-30 градуса Цельсия ниже температуры кипения. Это необходимо для того, чтобы не допустить парообразования в экономайзере, а также исключить гидравлические удары. В экономайзере кипящего типа температура нагрева воды не ограничивается; вода доводится до кипения с возможностью ее испарения до 10-15% и более. 
Чугунные экономайзеры изготовляют некипящего типа, так как при вскипании воды в них могут возникать гидравлические удары, которые приводят к разрушению хрупких чугунных труб.  Стальные экономайзеры могут быть как некипящего, так и кипящего типов. На рисунке 4 показан общий вид экономайзера
 Газы 

Выходводы
Рисунок 4. Общий вид экономайзера


3. Барабан – является самым сложным, металлоемким и дорогим узлом парового котла. В барабане осуществляются сбор и раздача рабочей среды, обеспечение запаса воды в котле, разделение пароводяной смеси на пар и воду. Для этой цели используется не только паровой объем барабана, но и размещенные в нем паросепарационные устройства. Кроме того, наличие барабана дает возможность поддерживать концентрацию примесей в котловой воде, а следовательно, и качество пара на определенном заданном уровне.
4. Испарительная поверхность котла – это трубчатая поверхность нагрева, в которой осуществляется испарение воды за счет теплоты дымовых газов. Дымовые газы передают теплоту поверхностям нагрева двумя способами: за счет лучеиспускания газов, тогда поверхности нагрева называют радиационными, или за счет конвекции, т.е. непосредственного контакта с газами, и в этом случае поверхности называют конвективными.

Все современные энергетические котлы оборудуются экранами, под которыми понимают поверхность нагрева, расположенную на стенах топочной камеры, конвективных газоходов и ограждающую стены котла от воздействия высоких температур.

5. Пароперегреватель - важнейший элемент современного котельного агрегата - предназначен для перегрева насыщенного пара до требуемой температуры. Пароперегреватель представляет собой металлический змеевик внутри которого протекает насыщенный пар нагреваясь в нем до состояния перегретого пара. 

2. Принцип работы парового котла
Источником тепла для нагрева воды в паровом котле может быть любой вид энергии: солнечная, геотермальная, электрическая, тепло от сгорания твёрдого топлива или газа. Образующийся пар является теплоносителем, он переносит тепло сгорания топлива к месту его применения.



Рисунок 5. Принцип работы парового котла ТЭС.

1 — топочная камера (топка); 2 — горизонтальный газоход; 3 — конвективная шахта; 4 — топочные экраны; 5 — потолочные экраны; 6 — спускные трубы; 7 — барабан; 8 — радиационно-конвективный пароперегреватель; 9 — конвективный пароперегреватель; 10 — водяной экономайзер; 11 — воздухоподогреватель; 12 — дутьевой вентилятор; 13 — нижние коллекторы экранов; 14 — шлаковый комод; 15 — холодная коронка; 16 — горелки. На схеме не показаны золоуловитель и дымосос.

В различных конструкциях паровых котлов используется общая схема подогрева воды и её превращения в пар:

• 
  Вода очищается и подаётся в резервуар с помощью электронасоса. Как правило, резервуар расположен в верхней части котла.
  
• 
  Из резервуара по трубам вода стекает вниз в коллектор.
  
• 
  Из коллектора вода поднимается снова вверх через зону нагрева (горения топлива).
  
• 
  Внутри водной трубы образуется пар, который под действием разницы давлений между жидкостью и газом поднимается вверх.
  
• 
  Вверху пар проходит через сепаратор. Здесь он отделяется от воды, остатки которой возвращаются в резервуар. Дальше пар поступает в паропровод.
  
• 
  Если это не простой паровой котёл, а парогенератор, то его трубы вторично проходят через зону горения и нагрева.