Парогенератора ПГВ-1000

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………….....................

1.1 Описание котлоагрегата ДКВР-20-13………………………………………

1.2 Техническая характеристика котла…………………………………………

1.3 Характеристика топлива…………………………………………………….

1.4 Топочное устройство………………………………………………………...

1.5 Производство тепловой энергии из органического топливо……………..

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………

   2.1 Выбор исходных  данных…………………………………………………...

  2.2 Расчет объема воздуха, необходимого для горения и объемов     

         образующихся дымовых газов……………………………………………..

2.3 Расчет энтальпий продуктов сгорания…………………………………….

2.4 Тепловой баланс котлоагрегата……………………………………………

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………..

 

 

 

 

                                               ВВЕДЕНИЕ

Современная паровая котельная  установка представляет собой сложное  сооружение. Основной частью её является собственно паровой котел, в котором  осуществляется превращение воды в  насыщенный пар. Однако в настоящее  время собственно паровой котел  с целью повышения экономичности  котельной установки дополняется  пароперегревателем, водяным экономайзером  и воздухоподогревателем. Пароперегреватель  предназначается для повышения  температуры и энтальпии пара, полученного в котле. В водяном  экономайзере используют тепло дымовых  газов уходящих из котла, для подогрева  воды, подаваемой в котел, а в воздухоподогревателе - для подогрева воздуха, поступающего в его топку. Устанавливают водяной  экономайзер или воздухоподогреватель либо тот и другой в совокупности.

  Собственно котел,  пароперегреватель, водяной экономайзер,  воздухоподогреватель, а также топка,  связанные в единое органическое  целое, совместно с примыкающими  к ним паро - и водопроводами, газо - и воздухопроводами, арматурой образуют в целом котельный агрегат.   Котельный агрегат имеет каркас с лестницами и помостами для обслуживания и заключается в обмуровку. Металлические поверхности элементов котельного агрегата, соприкасающиеся с дымовыми газами и водой, паром или воздухом служат для передачи тепла от дымовых газов к воде, пару и воздуху и называются поверхностями нагрева. Современный котельный агрегат обслуживается рядом вспомогательных механизмов и устройств, которые могут быть индивидуальными и групповыми. К вспомогательным механизмам и устройствам относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные и водоподготовительные установки, пылеприготовительные установки, топливоподачу, системы золоулавливания и золоудаления - при сжигании твердого топлива, мазутное хозяйство - при сжигании жидкого топлива, газорегуляторную станцию - при сжигании газообразного топлива. Дымососы предназначаются для удаления дымовых газов из котельной установки. Дутьевые вентиляторы устанавливают для того, чтобы при подаче воздуха в топку преодолеть сопротивление горелок или слоя топлива на решетке, а также сопротивления воздухоподогревателя. 

Тепловые, гидродинамические  и аэродинамические процессы, протекающие в котельной установке, необходимо регулировать и контролировать. Поэтому ее оснащают регулирующими устройствами, такими, как регулятор температуры перегретого пара, запорными регулирующими и предохранительными органами, контрольно-измерительными приборами. Наряду с этим в котельных установках осуществляют комплексную автоматизацию регулирования всех основных происходящих в них процессов. Котельные установки, расположенные в одном здании или на общей площадке в совокупности со всем комплексом вспомогательных механизмов и устройств называют котельной. В соответствии с назначением и родом производимого теплоносителя различают энергетические, производственные, отопительные и производственно-отопительные котельные, а также котельные с паровыми и водогрейными котлами.

 

 

 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ 

 

1.  Описание котлоагрегата  

 

 

Рисунок 1.1 Паровой котел  ДКВР-20-13

Паровой котел ДКВР-20-13 двухбарабанный, вертикально-водотрубный предназначены для, выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленного предприятия, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.      Поверхности нагрева котла ДКВр-20-13 имеют экранированную топочную камеру и развитый кипятильный пучок из гнутых труб. Между первым и вторым рядом труб котельного пучка всех котлов также устанавливается шамотная перегородка, отделяющая пучок от камеры догорания. Внутри котельного пучка имеется чугунная перегородка которая делит пучок на первый и второй газоходы и обеспечивает горизонтальный разворот газов в пучке при поперечном омывание труб.               Нижние камеры всех экранов имеют лючки для удаления шлама и патрубки для периодической продувки. Непрерывная продувка производится из выносных циклонов.                        Пароперегреватель котла – змеевикового типа из труб 32х3 мм – размещается в передней части газохода кипятильного пучка (часть кипятильных труб пучка не устанавливается). Входные концы труб змеевиков развальцованы в верхнем барабане, выходные приварены к камере перегретого пара.      Котлы ДКВР–20-13 поставляются тремя транспортабельными блоками (передний и задний топочные блоки и блок конвективного пучка) в облегченной обмуровке, состоящей из слоя легковесного шамота и нескольких слоев изоляционных вулканитовых и совелитовых плит и металлической обшивки.    В котлах применена двухступенчатая схема испарения (последовательное питание части циркуляционных контуров), позволяющая расширить диапазон используемых для питания природных вод при ограниченных объёмах верхнего барабана. Первая ступень испарения включает конвективный пучок, фронтовой и задний экраны, а также боковые экраны заднего топочного блока. Боковые экраны переднего топочного блока включены во вторую ступень испарения. Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются выносные циклоны центробежного типа. Циркуляционные контуры второй ступени испарения замыкаются через выносные циклоны и их опускные трубы, первой ступени испарения – через опускную часть конвективного пучка. Питание циркуляционного контура второй ступени испарения осуществляется из нижнего барабана в выносные циклоны.                                        Особенностью конструкции котлов ДКВР 20 является то, что водяной объем контуров второй ступени испарения составляет 11 % водяного объема котла, а их паропроизводительность 25-35 %. Это связано с тем, что при возможных нарушениях режима работы котла уровень воды во второй ступени испарения снижается значительно быстрее, чем первой. Вход газов из топки в камеру догорания и выход газов из котла — асимметричные.       При наличие пароперегревателя часть кипятильных труб не устанавливается; пароперегреватели размещаются в первом газоходе после второго-третьего рядов кипятильных труб. Котлы имеют два барабана — верхний (длинный) и нижний (короткий) — и трубную систему. Для осмотра барабанов и установки в них устройств, а также для чистки труб шарошками на днищах имеются овальные лазы размером 325х400 мм.                    Барабаны котла ДКВр 20-13, рабочим давлением 1,4 или 2,4 МПа, изготавливается из стали 16ГС, 09Г2С, стенка толщиной 13 или 20 мм соответственно. Контроль качества продукции, обеспечивается за счёт провидения ультразвуковой диагностики сварных швов барабана. На котёл ДКВр-20-13 выписывается паспорт, присваивается номер котла. В паспорт котла вносится вся первичная документация на комплектующие (барабаны, трубная система, камерой экранов, трубная арматура). Прилагается сертификаты и разрешения на применение выданное «Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору».                                          Экраны и кипятильные пучки котлов выполнены из стальных бесшовных труб. Для удаления шламов в котлах имеются торцевые лючки на нижних камерах экранов, для периодической продувки камер имеются штуцера 32х3 мм.    Пароперегреватели котлов  ДКВр, расположенные в первом по ходу газов газоходе, унифицированы по профилю для котлов одинаковых давлений и отличаются для котлов разной производительности лишь числом параллельных змеевиков.                                            Пароперегреватели — одноходовые по пару — обеспечивают получение перегретого пара без применения пароохладителей. Камера перегретого пара крепится к верхнему барабану; одна опора этой камеры делается неподвижной, а другая — подвижной.                                              Паровой котёл ДКВр-20-13 имеет следующую циркуляционную схему: питательная вода поступает в верхний барабан по двум питательным линиям, откуда по слабообогреваемым трубам конвективного пучка поступает в нижний барабан. Питание экранов производится необогреваемыми трубами из верхнего и нижнего барабанов. Фронтовой экран котла ДКВр-20 питается водой из опускных труб верхнего барабана, задний экран — из опускных труб нижнего барабана. Пароводяная смесь из экранов и подъемных труб пучка поступает в верхний барабан. Все котлы в верхнем барабане снабжены внутрибарабанным паросепарационным устройствами для получения пара.                         Паровой котёл ДКВр-20-13, поставка которого может осуществляться одним транспортабельным блоком и в разобранном виде, имеют опорную раму сварной конструкции, выполненную из стального проката. Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. На паровой котёл ДКВр-20-13 устанавливается следующая арматура: предохранительные клапана; манометры и трехходовые краны к ним; рамки указателей уровня со стеклами «Клингера» и запорными устройствами указателей уровня; запорные вентили, регулирующий и обратные клапана питания котлов; запорные вентили продувки барабанов, камер экранов, регулятора питания и пароперегревателя; запорные вентили отбора насыщенного пара (для котлов без пароперегревателя); запорные вентили для отбора перегретого пара (для котлов с пароперегревателями); запорные вентили на линии обдувки и прогрева нижнего барабана при растопке котлов (для котлов ДКВр-10); вентили для спуска воды из нижнего барабана; запорные вентили на линии ввода химикатов; вентили для отбора проб пара. Для котлов типа ДКВр-10 поставляются также запорный и игольчатый вентили для непрерывной продувки верхнего барабана. Для  обслуживания  газоходов  на  паровом котле ДКВр 20-13 устанавливается чугунная гарнитура.                                                Паровой котёл ДКВр 20-13, при сжигании газа и мазута применяются двухзонные вихревые газомазутные горелки типа ГМГ (по 2 горелки на котле).   Котлы типа ДКВр, работающие на мазуте, комплектуются чугунными экономайзерами, при использовании только природного газа для комплектации котлов могут использоваться стальные экономайзеры.

 

 

 

2. Техническая характеристика котла

 

Таблица 1.1 - Техническая характеристика котла

 

Наименование	Обозначение
Паропроизводительность, т/ч	20
Давление пара, на выходе из котла МПа (кгс/см2)	13
Температура, 0С питательной воды уходящих газов	100 165
Расчетный к.п.д. %	84
Габаритные размеры, мм В тяжёлой обмуровке ширина в тяжёлой обмуровке ширина в лёгкой обмуровке	-    - 3160
Масса по компоновке, кг	44825

 

1.3   Характеристика топлива

Каменный уголь представляет собой твердую плотную породу черного, иногда серо-черного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью растительного происхождения. Содержит 75-97% углерода; 1,5-5,7% водорода; 1,5-15% кислорода; 0,5-4% серы; до 1,5% азота; 45-2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы — обычно от 2-4% до 45%. Удельная теплота сгорания каменного угля — 30-36 Мдж/кг (7200-8600 ккал/кг). В зависимости от выхода летучих веществ и спекаемости подразделяется на марки: длиннопламенные (Д), газовые (Г), газово-жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксо-жирные (КЖ), коксовые (К), отощенно-спекающиеся (ОС), тощие (Т), слабоспекающиеся (СС) угли.             Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменного угля последовательно увеличивается содержание углерода, и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться и др. свойства.       Каменный уголь залегает в виде пластов различной мощности (от долей м до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна — от поверхностного до 2000-2500 м и глубже. Наибольшие запасы (более 90%) сосредоточены в Северном полушарии, к северу от 30 ° северной широты. Наиболее богата каменным углем Азия (54% от мировых запасов), Северная Америка (28%), Европа (9%). Из отдельных стран выделяются Россия, Украина, США и Китай (80% мировых запасов). Крупнейшими угольными бассейнами мира являются Тунгусский (Россия, 2300 млрд тонн), Ленский (Россия, 1600 млрд тонн), Кузнецкий (Россия, 637 млрд тонн), Русский (ФРГ, 287 млрд тонн).    Существует 2 основных способа добычи каменного угля: открытый (карьерный) и закрытый (шахтный). Используется в коксохимическом производстве, как энергетическое топливо, а также для полукоксования, газификации, получения жидкого топлива, смазочных масел, пластмасс и т.п.

1.4  Топочное устройство 

Более крупные куски топлива (наиболее тяжелые), требующие для своего полного  сгорания больше времени, следовательно, и более длинного пути, при забросе  ложатся ближе к задней стенке топки, а более мелкие, обладающие меньшей массой (весом) и требующие  меньшего времени для сгорания, выпадают ближе к передней стенке топки. При  таком фракционном распределении  топлива решетки с обратным ходом  обеспечивают хороший выжиг топлива  по всей ее длине. Самые тонкие фракции  топлива на слой не выпадают и сгорают  в топочном пространстве во взвешенном состоянии.

 

Рисунок 1.2 –Топка вида ПМЗ-ЛЦР

Показана механическая топка обратного  хода с цепной ленточной колосниковой решеткой типа ЛЦР и пневмомеханическим забрасывателем ПМЗ.    Эта топка называется ПМЗ-ЛЦР и отличается от топки ЧЦР только конструкцией колосникового полотна. Оно состоит из набора фасонных ведущих и ведомых колосников длиной 166 мм. Между ведущими колосниками устанавливаются по 16 шт. ведомых колосников. На концах колосников имеются отверстия, через которые проходят штыри, соединяющие колосники в одно целое полотно, имеющее вид бесконечной цепной ленты. Воздух, необходимый для горения топлива, поступает через зазоры между колосниками. Живое сечение колосниковой решетки составляет 5-6%. Воздух под решетку поступает с обоих боков через входные патрубки размером 1225X400 мм.       Топки ПМЗ-ЛЦР выпускаются также шириной 2,7 м и длиной 3 и 4 м; активная площадь соответственно равна 6,3 и 13,4 м. Условия зажигания в топках с решетками обратного хода и пневмомеханическими забрасывателями значительно лучше, чем в топках с цепной решеткой прямого хода. Это объясняется тем, что здесь происходит нижнее и верхнее зажигание, поскольку частицы по всей длине полотна ложатся на слой горящего топлива. Кроме того, при полете фракции топлива через топочную камеру во время его заброса оно хорошо подсушивается и частично газифицируется. После такого процесса топливо ложится на решетку уже достаточно подготовленным к воспламенению. Доля золы топлива в уносе колеблется от 11 до 22% в зависимости от вида топлива и конструкции топочного устройства. Значительные недостатки слоевого сжигания топлива под котлами средней и большой мощности (ограниченная мощность механических решеток, их громоздкость, высокая стоимость и др.) привели к идее сжигания твердых топлив в пылевидном состоянии. Этот метод позволяет с успехом (высокий К. П. Д.) сжигать все виды топлива, в том числе многозольные.

 

1.5 Производство тепловой энергии из органического топливо

Основной установкой для  производства тепловой энергии из органического топлива является паровой котел, в котором сжигается топливо и от высокотемпературных продуктов сгорания теплота передается воде, циркулирующей по трубам теплообменной части котла; основная конечная задача процессов в котле – превращение воды в паровой котел или подогрев воды да заданной температуры. Котел состоит из топочной или радиационной части 2 и конвективной части 3. В топочной части происходят сжигание топлива в потоке воздуха с образованием высокотемпературных продуктов сгорания и затем передача энергии тепловым излучением радиационной части испарительных поверхностей нагрева котла. Топливо и воздух вводятся при камерном сжигании топлива через горелочное устройство 4. Частично охлажденные в топочном объеме 2 продукты сгорания отсасываются дымососом 11 в конвективную часть 3 котла, проходят затем через систему золоулавливания, где очищаются от твердых частиц золы, и далее выбрасываются в окружающую среду через дымовую трубу 12. Предварительно очищенная от накипеобразующих солей вода подогревается в экономайзере 8 и затем вводится в испарительный контур 14 котла, трубы которого в верхней части присоединены к верхнему барабану 5 котла, а в нижней – к коллекторам 23 или нижнему барабану. В испарительном контуре в результате нагревается воды образуется пароводяная смесь, которая в результате естественной циркуляции воды по контуру поднимается в барабан 5, где происходит разделение пароводяной смеси на воду и пар. Пар, если его температура должна быть выше температуры насыщения, далее направляется в пароперегреватель 7, а оттуда – потребителю.

В конвективной части котла  помимо пароперегревателя 7 и экономайзера 8 могут быть расположены конвективные испарительные поверхности нагрева  и воздухоподогреватель 9, устанавливаемый  для подогрева воздуха, направляемого  далее в горелочное устройство 4, с целью улучшения процесса горения  и повышения температурного уровня в топочной радиационной части котла 2 и, что важнее, для снижения температуры  продуктов сгорания, отводимых в  атмосферу.

предприятия, дать значительный импульс развитию экономики. Мини-ТЭЦ, сжигающая биотопливо для  получения электричества или  тепла, работает с большей выгодой, чем угольная, мазутная или любая  другая.

 

 

 

Рисунок 1.1 Мини ТЭЦ

Технология работы твердотопливной  мини-ТЭЦ от «УГК-Холдинг»:  С топливного склада мини-ТЭЦ топливо автоматически подаётся в топку КСОМОД, далее, из бункера, оно порциями отправляется в топочную камеру КСОМОД (окно загрузки 1200x250). Там, в процессе возвратно-поступательных движений гидропривода, топливо сгорает в кипящем слое. Топочные газы отдают

Компания занимается проектированием и строительством мини-ТЭЦ, работающих на различных видах топлива.       Угольные мини-ТЭЦ от «УГК-Холдинг» отличаются от аналогичных мини-ТЭЦ высоким КПД, достигаемым при использовании автоматизированной топки КСОМОД. Нашим специалистам удалось создать топку, способную повышать КПД котла до 88%.

Биотопливные мини-ТЭЦ, отапливаемые сырыми древесными отходами,

позволяют существенно повысить энергетическую безопасность региона  или тепло в котле и экономайзере. Дымовые газы при помощи дымососа направляются в общий газоход, а затем в стальную дымовую трубу мини-ТЭЦ. Остатки сгоревшего топлива - шлак и зола - удаляются автоматически в бункер накопителя. Шлак из бункера вывозится автотранспортом.

Всё электрооборудование  в мини-ТЭЦ управляется из шкафа  управления. Циркуляция воды в мини-ТЭЦ  осуществляется при помощи центробежного  насоса первого контура. Обратная вода первого контура, отдавшая тепло  сетевой воде в пластинчатых подогревателях, возвращается на вход в экономайзер  котла мини-ТЭЦ, где нагревается  до 70 градусов и подаётся в нижние коллекторы, расположенные позади котла. Нагретая вода выходит из котла мини-ТЭЦ  в верхней его части и поступает  снова на вход пластинчатых теплообменников. Котёл запитывается этой водой.

Пульт управления автоматически  обеспечивает работу мини-ТЭЦ: пуск и  остановку по заданной программе, а  также аварийную остановку - блокировку подачи топлива, работу дутьевого вентилятора  и дымососа.