Теплотехника 19 Теплогенерирующие устройства Типы котельных

Теплотехника 19 ● Теплогенерирующие устройства

Типы котельных установок Котельная установка включает в себя топку, теплообменники для получения пара и вспомогательные устройства. Котельные установки по назначению подразделяются на: ● энергетические котлы или парогенераторы, которые парогенераторы устанавливаются на тепловых электростанциях; ● производственные котлы, предназначенные для котлы удовлетворения нужд фабрик и заводов в паре и горячей воде;

Типы котельных установок ● отопительные котлы – для отопления и горячего водоснабжения. По давлению свежего (острого) пара в барах котлы бывают: р0=9 -24 – низкого давления; р0≤ 40 – среднего давления; р0=100 -140 – высокого давления; р0 > pкр – сверхкритического давления (для воды pкр≈221 бар).

Классификация котельных установок По паропроизводительности в т/ч котлы бывают: бывают D=0, 2 -20 – для удовлетворения технологических нужд, отопления и горячего водоснабжения; D=4 -640 – используются на ТЭС для снабжения паром турбин мощностью Nэ=0, 75 -200 МВт; D=950 -2650 – используются на ТЭС для снабжения паром турбин мощностью Nэ=300 -800 МВт.

Классификация котельных установок Котельные установки маркируются по ГОСТу: ГОСТу Е-75 -40 (Е-75 -40 ГМ) – котлы с естественной циркуляцией, паропроизводительностью D=75 т/ч и давлением свежего пара р0=40 бар, работающие на углях (на газе-мазуте); Пп-2650 -255 – котел с промежуточным перегревом пара, паропроизводительностью D=2650 т/ч, давлением свежего пара р0=255 бар.

Циркуляция воды в котлах 4 3 2 1 III II 5 6 7 a) Естественная I 8 9 b) Многократнопринудительная с) Прямоточная

Движущая сила естественной циркуляции 1 – питательный насос; 2 – водяной экономайзер; 3, 7 – верхний и нижний барабаны; 4 – пароперегреватель; 5 – опускные, не обогреваемые трубы; 3 Q 6 – подъемные, обогреваемые трубы; 5 6 8 – циркуляционный насос; 7 9 – нижний водяной коллектор. Естественная циркуляция происходит за счет разности плотностей воды и пароводяной смеси в трубах 5 и 6. Зоны прямоточного парогенератора: I – экономайзерная; II – испарительная; III – перегрева пара. Пар Вода

Барабанный котел 3 4 Свежий пар 2 – водяной экономайзер; 5 6 2 1 11 1 – питательный насос; 12 3 – сепаратор; 4 – ширмовый ПП; 5 – конвективный ПП; 6 – забор воздуха; 7 – дутьевой вентилятор; 8 – воздухоподогреватель; 10 9 – короб горячего воздуха; 10 – первичный воздух; 9 11 – угольная пыль; Шлак Уход. газы 87 12 – вторичный воздух.

Прямоточный котел 5 а 5 4 3 Свежий пар 6 2 1 11 12 Новые обозначения: 3 – испарительная зона; 4 – переходная зона; 5 – потолочный, радиационный пароперегреватель; 5 а – конвективный пароперегреватель. Прямоточные парогенераторы применяются при сверхкритических параметрах (для воды Ркр≈221 бар). 10 9 Шлак Уход. газы 87

Приходная часть теплового баланса котла Тепловой баланс составляется для 1 кг твердого или жидкого топлива и для 1 м 3 – газообразного. Располагаемая, рабочая теплота, вносимая в котел, к. Дж/кг: Qрр=Qнр+Qтпл+Qвоз+Qф, где Qн р Qтпл Qвоз Qф – – низшая, рабочая теплота сгорания топлива; физическая теплота воздуха; теплота форсуночного (парового) дутья. Для приближенных расчетов горения твердого и газообразного топлив (Qф=0) можно принять Qрр≈Qнр.

Уравнение теплового баланса котла Правая часть уравнения теплового баланса представляет собой расход теплоты, к. Дж/кг (к. Дж/м 3): Qнр=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4+Q 5+Q 6. (1) Здесь Q 1 – полезно-использованная теплота: Q 1=dпе(h 0 -hпв)+dпп(h”пп-h’пп)+апр(hкип-hпв), где dпе, dпп – расходы острого и промперегретого пара на 1 кг топлива; апр – относительная продувка котла; (2)

Обозначения h 0, hпв к. Дж/кг; – энтальпии острого пара и питательной воды, h”пп, h’пп – энтальпии промперегретого пара на выходе и входе в промежуточный пароперегреватель, к. Дж/кг; hкип – энтальпия воды, кипящей в котле, к. Дж/кг;

Правая часть уравнения теплового баланса ● Q 2 – потери теплоты с уходящими газами: Q 2=(Hух-Hхв)(1 -q 4), где Hух, Hхв – энтальпии уходящих газов и холодного воздуха на 1 кг топлива; q 4 – удельные теплопотери от механической неполноты сгорания топлива (от недогорания частичек топлива, унесенных с золой или ошлакованных);

Тепловые потери в котле ● Q 3 – потери от химической неполноты сгорания топлива (от недогорания СО, СН 4, Н 2 и других горючих газов); ● Q 4 – потери от механической неполноты сгорания топлива; ● Q 5 – потери в окружающую среду через ограждения котла; ● Q 6 – потери с шлаками: Q 6=Арсшлtшл, где Ар – массовая доля золы в 1 кг топлива; (сшл≈1 к. Дж/(кг. К); tшл≈600 С).

КПД брутто котла Обычно расходные статьи уравнения теплового баланса выражают в % от низшей , рабочей теплоты сгорания топлива qi=100 Qi/Qнр: q 1+q 2+q 3+q 4+q 5+q 6=100 %. (3) В уравнении теплового баланса (3) q 1=ηбр – КПД брутто котла, то есть без учета расхода теплоты на собственные котла нужды: ηбр=q 1=100 -(q 2+q 3+q 4+q 5+q 6). (4)

Определение КПД брутто Для современных котлов ηбр=75 -94 %, где меньшие цифры относятся к мелким котлам со слоевыми топками, а большие – к мощным котлам с камерными топками. Полезно использованную теплоту Q 1 можно найти по уравнению (2), если известен расход топлива В на котел. Иначе КПД брутто находится как остаточный член уравнения теплового баланса (4).

КПД нетто котла Расход топлива на котел, кг/с: . (5) Для экономических расчетов необходимо знать и КПД нетто котла, то есть с учетом расходов на собственные нужды: . (6)