Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Энергетический Институт Кафедра: «Котельные Установки и Экология Энергетики» Курсовое проектирование по курсу «Котельные установки и парогенераторы» Расчетно-пояснительная записка теплового расчета парового котла типа: Пп-1000-25-545/542-ГМ (ТГМП – 314). Топливо – природный газ Студент: Группа: 02-03 Преподаватель: 2008 Содержание:
2. Задание на курсовой проект.
Выполнить тепловой конструктивный расчет поверхностей нагрева прямоточного парового котла сверхкритического давления (С. К. Д.) типа ТГМП-314А, построить его тепловую схему и выполнить эскизный чертеж в масштабе 1:100. Исходные данные:
Паропроизводительность: 275 кг/с Давление перегретого пара: 25 МПа Температура перегретого пара: 550°С Давление питательной воды: 31 МПа Температура питательной воды: 270°С Компоновка парогенератора: прямоточный. Вариантный расчет
: tгв
- 50ºС 3. Описание проектируемого котла. Обоснование выбора типоразмера котла для ТЭС и турбины.
Котел используется на больших ГРЭС и ТЭС. Получил широкое распространение из-за того, что надежен в работе и экономичен. ТГМП-314-А предназначен для работы в блоке с турбинами К-300-240 (конденсационная турбина без отбора пара; давление пара перед турбиной 240 Компоновка котла, особенности его конструкции и работы. Схема компоновки.
Прямоточный котел (ПК) – паровой котел, в котором полное превращение воды в пар происходит за время однократного прохождения воды через поверхность нагрева (разомкнутая гидравлическая система). Отличительной особенностью прямоточных котлов является отсутствие четкой фиксации экономайзерной и пароперегревательной зон (из-за отсутствия барабана). ПК работают на докритическом и сверхкритическом давлении. Проектируемый котел работает на сверхкритическом давлении. Прямоточный котел типа ТГМП-314-А спроектирован и изготовлен на Таганрогском котельном заводе и рассчитан на сжигание жидкого и газообразного топлива. Котел имеет П-образный профиль. П-образная компоновка – наиболее распространенная. В подъемной шахте располагается призматическая топочная камера, в опускной – конвективные поверхности нагрева. Ее преимущество – тягодутьевые машины устанавливают на нулевой отметке, что исключает вибрационные нагрузки на каркас котла. Недостатки компоновки: в связи с разворотом на Топка котла призматическая и экранирована НРЧ, СРЧ, ВРЧ. Верх топки экранирован фронтовым топочным экраном и панелями экранов боковых стенок. Горелки расположены встречно в два яруса. Движение среды в экранах одноходовое. В горизонтальном газоходе и на входе в конвективную шахту расположен перегреватель сверхкритического давления. Он состоит из последовательно расположенных в газовом тракте двухрядных ширм и пакета конвективного пароперегревателя. Тракт низкого давления пара состоит из двух пакетов промпароперегревателя. В опускном газоходе находится экономайзер. С котлом работают два регенеративных воздухоподогревателя В ПК вода с помощью питательного насоса подается в экономайзер, откуда поступает в панели, расположенные в топке. В выходной части панелей вода превращается в пар и начинается перегрев воды. В ПК отсутствует барабан и опускные трубы, что снижает удельный расход металла, т.е. удешевляет конструкцию котла. Существенный недостаток ПК заключается в том, что, попадающие в котел с питательной водой соли, либо отлагаются на стенках змеевиков, либо вместе с паром поступают в паровые турбины, где оседают на лопатках рабочего колеса, и снижают КПД турбины. Поэтому к качеству питательной воды для ПК предъявляются повышенные требования. Другой недостаток – увеличенный расход энергии на привод питательного насоса. Топливо. Его характеристики. Процессы и параметры топливного тракта. Схема топливоподачи.
В качестве топлива используется природный газ. Природный газ представляет собой механическую смесь горючих и негорючих газов. Достоинства: топливо высококачественное ( Основными техническими характеристиками газа являются: 1. Плотность. Почти все виды газового топлива легче воздуха, поэтому при утечке газ скапливается под перекрытиями. В целях безопасности перед пуском парового котла обязательно проверяют отсутствие газа в наиболее вероятных местах его скопления. Используется понятие относительной плотности газа: 2. Взрываемость. Смесь горючего газа с воздухом в определенной пропорции при наличии огня или искры может взорваться (процесс воспламенения и сгорания со скоростью, близкой к скорости звука). Пропорции газовоздушной смеси зависят от химического состава и свойств газа. 3. Токсичность. Под токсичностью понимают способность газа вызывать отравление живых организмов. Наиболее опасными компонентами газа являются окись углерода (СО) и сероводород ( Газ поступает на электростанцию от магистрального газопровода или от газораспределительной станции с давлением 0.7 – 1.3 МПа. Газохранилищами электростанции не располагают. Для снижения давления поступающего газа до необходимого уровня у горелок 0.13 – 0.2 МПа предусматривается его дросселирование в газорегуляторном пункте (ГРП), который ввиду повышенной взрывоопасности и резкого шума при дросселировании газа размещают в отдельном помещении на территории ТЭС. Для очистки газа от механических примесей перед регулирующими клапанами имеются фильтры. Регулирующие клапаны поддерживают необходимое давление «после себя». В аварийных ситуациях, когда давление газа окажется выше расчётного, срабатывают предохранительные клапаны и выбросят часть газа в атмосферу, сохранив в газопроводах необходимое давление. Количество газа, прошедшее ГРП, регистрируется расходомером. Основными устройствами на газопроводе к паровому котлу являются автоматический регулятор расхода газа (АРР) и отсекающий быстродействующий клапан (БК). Регулятор АРР обеспечивает необходимую тепловую мощность парового котла в любой момент времени. Импульсный отсекающий БК отключает подачу газа в котел в случае аварийной ситуации, когда поступление газа в топочную камеру может создать опасность взрыва (обрыв факела в топке, падение давления воздуха у горелок, останов электродвигателей дымососа или дутьевого вентилятора и т.д.). Для удаления взрывоопасных газовоздушных смесей, образующихся в нерабочий период, газовые линии перед ремонтом продувают воздухом через специальные отводящие трубы в атмосферу («свечи»). Последние выведены за пределы здания в места, недоступные для пребывания людей. Перед растопкой котла после ремонта или останова в резерв газовоздушную смесь из газопровода вытесняют подачей природного газа и смеси через свечи. Окончание продувки газопровода газом определяют по содержанию кислорода в пробе не выше 1%. Организация сжигания природного газа. Характерной особенностью сжигания природного газа является образование горючей смеси из резко различных по объёму количеств газа и воздуха: на 1 м3
природного газа в горелке расходуется около 20 м3
горячего воздуха (при температуре 250 – 300 °С). Обеспечить хорошее перемешивание с воздухом в этих условиях можно только путём ввода газа в поток воздуха большим числом отдельных тонких струй с высокой проникающей способностью, со скоростью газа до 120 м/с при скорости основного потока воздуха 25 – 40 м/с. Газовые горелки являются горелками с частичным внутренним смешиванием, поскольку в пределах горелки не достигается полное перемешивание газа и воздуха, оно завершается уже в топочной камере. В результате небольшая часть газа в зонах высоких температур при нехватке кислорода подвергается термическому разложению (пиролизу) с образованием сажистых частиц. Поэтому при работе газовой горелки также создается достаточно яркий факел в топке с максимумом температуры горения на определённом удалении от амбразуры горелки. В большинстве случаев ввод газа в воздушный поток выполняют перпендикулярно направлению движению воздуха. Для равномерного распределения газа в объёме воздуха глубина проникновения отдельных струй газа должна быть различной. Тракты дымовых газов. Параметры тракта. Организация движения газов.
Тракт дымовых газов – комплекс элементов оборудования, по которому осуществляется движение продуктов сгорания до выхода в атмосферу. Он начинается в топочной камере, проходит ширмы, пароперегреватели, экономайзер, воздухоподогреватель (газовая сторона), золоуловитель и заканчивается дымовой трубой. Рассматриваемый котел работает на природном газе, который практически не дает золы, поэтому золоуловитель здесь не требуется. Продукты сгорания транспортируются дымососами, расположенными после котла, в связи с чем топка и все газоходы находятся под разряжением. Температура газа в начале тракта Пройдя топку, газы идут по горизонтальному газоходу, где их температура постепенно снижается. После ширм температура газа составляет Далее газы идут Самотягой через вертикальную дымовую трубу. Ее делают высокой, чтобы газы рассеивались на как можно большей площади для уменьшения приземной концентрации вредных веществ. Воздушный тракт. Обоснование выбора параметров.
Обеспечение движения воздуха.
Воздушный тракт представляет собой комплекс оборудования для приемки атмосферного воздуха (холодного), его подогрева, транспортировки и подачи в топочную камеру. Воздушный тракт включает короб холодного воздуха, воздухоподогреватель (воздушная сторона), короб горячего воздуха и горелочные устройства. Зимой воздух берут с улицы, летом – из помещения (из-под крыши котельного цеха). Зимой воздух берут с улицы, чтобы избежать переохлаждения котельного цеха, так как при заборе воздуха из помещения цеха с улицы будет подсасываться холодный воздух. Летом воздух берут из-под крыши котельного цеха, чтобы обеспечить его вентиляцию. Среднегодовая температура воздуха на входе Для интенсификации процесса сжигания топлива воздух подогревают в воздухоподогревателе с вертикальной осью вращения до температуры Преимущество РВП по сравнению с трубчатым – меньшие габаритные размеры и масса в силу более интенсивного теплообмена в узких щелях, образованных гофрированными стальными листами набивки, более эффективная очистка при воздушной и паровой обдувке, меньшая склонность к коррозии. Недостатки: повышенные перетоки воздуха в газы (до 20%), сложность уплотнений вращающегося ротора, громоздкость и сложность подшипников, невозможность подогрева воздуха выше Водопаровой тракт котла.
Параметры рабочей среды по тракту
. Питательная вода после системы после системы регенеративного подогрева с температурой Далее рабочая среда направляется во входные коллектора ширмового пароперегревателя 4. Расчет экономичности и тепловой схемы парового котла
Программа «Pк25g» Числ. Знач. Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 4
.Объем трёхатомных газов Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 1
.Расход острого пара 3
.Расход воды на впрыск Табл. 1.7 1
.В топке 2
.В ширмах 3
.В КПП ВД 4
.В ППП 5
.В экономайзере 6
.В РВП 1
.Остого пара 2
.Пара после промперегрева 1
.Холодного воздуха 2
.Воздуха на входе в ВП Табл. 1.5 (см. Приложение 1) 3
.Горячего воздуха Табл. 1.6 4
.Дымовых газов после ВП Табл. 1.4 1
.С химнедожогом Табл. 4.6 2
.В окружающую среду Формула 3.12 Табл. 4.6 1
.Ширина 5
.Высота горелок от пода топки 3
.Глубина газохода зоны ширм 4.3. Результаты расчета Результаты расчета для первого варианта Расход топлива: 20.85
м3
/с Тепловые потери с уходящими газами: 4.97
% КПД котла: 94.53
% Невязка теплового баланса: 0.027
% Площадь стен топки: 1890.3
м2
Объём топки: 4684.6
м3
Коэффициент теплового излучения топки: А0=0.659
Высота нижней призматической части топки: Н=20
м Средний коэффициент тепловой эффективности топки: U=0.57
Теплонапряжение сечения топки: Е9=5129
кВт/м2
Объёмное теплонапряжение топки: R2=163.5
кВт/м3
Теплонапряжение стен топки: R3=174.8
кВт/м2
Теплота излучения из топки на ширму: R5=587.8кДж
/м3
Теплота излучения на выходе из ширм: R6=247.7
кДж/м3
Поперечный шаг ширм: Y9=0.827
м Площадь дополнительных поверхностей ширм: F3=235
м2
Поверхность собственно ширм: Н2=1003.2
м2
Тепловосприятие ширм: N2=5012.7
кДж/м3
Тепловосприятие потолочного пароперегревателя: Q9=1255
кДж/м3
Коэффициент теплоотдачи конвекцией в ширмах: А1=52.6
Вт/м2
×К Коэффициент теплоотдачи излучением в ширмах: А3=108.2
Вт/м2
×К Расход топлива: 20.85
м3
/с Тепловые потери с уходящими газами: 4.97
% КПД котла: 94.53
% Невязка теплового баланса: 0.027
% Площадь стен топки: 1890.3
м2
Объём топки: 4684.6
м3
Коэффициент теплового излучения топки: А0=0,660
Высота нижней призматической части топки: Н=20
м Средний коэффициент тепловой эффективности топки: U=0.57
Теплонапряжение сечения топки: Е9=5129
кВт/м2
Объёмное теплонапряжение топки: R2=163.5
кВт/м3
Теплонапряжение стен топки: R3=174.8
кВт/м2
Теплота излучения из топки на ширму: R5=583,2кДж
/м3
Теплота излучения на выходе из ширм: R6=245,4
кДж/м3
Поперечный шаг ширм: Y9=0.827
м Площадь дополнительных поверхностей ширм: F3=235
м2
Поверхность собственно ширм: Н2=1003.2
м2
Тепловосприятие ширм: N2=4976,9
кДж/м3
Тепловосприятие потолочного пароперегревателя: Q9=1255
кДж/м3
Коэффициент теплоотдачи конвекцией в ширмах: А1=52.6
Вт/м2
×К Коэффициент теплоотдачи излучением в ширмах: А3=107,3
Вт/м2
×К При уменьшение температуры горячего воздуха, падает энтальпия горячего воздуха, что ведет за собой и изменение теплоты воздуха. При понижение теплоты воздуха, падает значение полезного тепловыделение в топочной камере, от которого зависит величина температуры дымовых газов на выходе из топки. Как видно из формулы, она падает по линейной зависимости. Расчет конвективного пароперегревателя. Исходные данные для конвективного пароперегревателя. Программа «OLJA0398». Числ. знач. 1.Внутренний диаметр труб пароперегревателя 2. Толщина стенки труб 3.Глубина газохода 4.Ширина газохода aк.ш
М 8.Поперечный шаг труб 9.Продольный шаг труб 10.Число ходов пара в ступени Табл. П 4.3 2. Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания при температуре 2200ºС Табл. П 4.3 3. Теоретический объём водяных паров Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 7.Доля золы уносимая с газами 1.Расход пара через ступень 2.Расчётный расход топлива 4.Температура пара на входе 5.Температура пара на выходе 6.Энтальпия пара на входе 7.Энтальпия пара на выходе 9.Присосы холодного воздуха 0.14 Результаты расчёта
кг/м2
с м/с 3400.1 39.236 Расчет экономайзера. Исходные данные для экономайзера. Программа «OLJA0398». Числ. знач. 1.Внутренний диаметр труб пароперегревателя 2. Толщина стенки труб 3.Глубина газохода 4.Ширина газохода aк.ш
М 8.Поперечный шаг труб 9.Продольный шаг труб 10.Число ходов пара в ступени Табл. П 4.3 2. Энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания при температуре 2200ºС Табл. П 4.3 3. Теоретический объём водяных паров Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 Табл. П 4.3 7.Доля золы уносимая с газами 1.Расход пара через ступень 2.Расчётный расход топлива 4.Температура пара на входе 5.Температура пара на выходе 6.Энтальпия пара на входе 7.Энтальпия пара на выходе 9.Присосы холодного воздуха 0.14 Результаты расчёта
кг/м2
с м/с Расчет воздухоподогревателя. Движение газового и воздушного потоков раздельное и непрерывное, а набивка попеременно проходит через эти потоки. В газовой части РВП металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, а затем отдаёт её воздушному потоку. В итоге организуется непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, аккумулированной в газовом потоке. Взаимное движение потоков противоточное. Основные требования, предъявляемые к набивкам, - это возможно большая интенсивность теплообмена и минимальное аэродинамическое сопротивление. Применение волнистых (гофрированных) листов обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена и тем самым более быстрый нагрев набивки и затем более глубокое её охлаждение, то есть повышает эффективность теплового использования металла набивки, хотя аэродинамическое сопротивление такой поверхности увеличивается. Поверхность нагрева 1 м3
набивки составляет 300 – 340 м2
, в то время как в ТВП этот показатель составляет около 50 м2
/м3
объема.
|