Курссовой КЕ 6.5 на 14 уголь Кузнецкий

+-------------------------------------------------------------------------------------------------- I. Теоретическая часть. 1. Введение. Предприятия или установки, предназначенные для производства электрической энергии, называются электростанциями. Электроэнергию на них получают путём преобразования других видов энергии. Источником энергии могут быть движущая вода, топливо, атом и нетрадиционные возобновляемые источники (ветровой, приливной и т.д.). Наибольшее распространение получили гидравлические, тепловые и атомные электростанции. Тепловая электростанция (ТЭС) преобразует химическую энергию топлива (угля, газа, мазута) в электрическую энергию и теплоту. Тепловая электростанция с комбинированным производством электрической энергии и теплоты в теплофикационных паротурбинных установках – это теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). Современная электростанция – это сложное предприятие, включающее большое количество различных видов оборудования (теплосилового, электрического, электродного и др.) и строительные конструкции. Основным теплосиловым оборудованием ТЭС являются котельная и паротурбинная установки. Котельная установка представляет собой совокупность котла и вспомогательного оборудования (устройства). Она предназначена для получения пара заданных параметров или для нагрева воды под давлением. Котёл – это конструктивно объединённые в одно целое комплекс устройств для получения пара или для нагрева воды под давлением за счёт теплоты сжигаемого топлива, при протекании технологического процесса или преобразовании электрической энергии в тепловую. Для нормального функционирования котла необходимо обеспечить подготовку и подачу к нему топлива, подачу окислителя для горения, а также удалить образующиеся продукты сгорания, золу и шлак (при сжигании твёрдого топлива). Вспомогательное оборудование котла – это дутьевые вентиляторы, дымососы и т.д. Основными элементами котла являются поверхности нагрева – теплообменные поверхности, предназначенные для передачи теплоты от теплоносителя к рабочей среде (вода, пароводяная смесь, пар или воздух). Экономайзер – предназначен для подогрева или для подогрева и частичного испарения питательной воды, поступающей в котёл. Испарительные поверхности нагрева: радиационные или радиационно-конвективные поверхности нагрева – экраны, фестоны, котельные пучки. Перегреватели – (перегревательные поверхности нагрева) – радиационные, ширмовые, конвективные. Элементами котла являются обмуровка и каркас. Обмуровка – система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенная для уменьшения тепловых потерь и обеспечения плотности. Каркас – несущая металлическая конструкция, воспринимающая нагрузку от массы котла с находящимся в нём рабочим телом и другие нагрузки и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла. На каркасе котла предусмотрены площадки обслуживания и переходные лестницы.
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							3
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

2.Состав и характеристика топлива. Марка топлива: Мазут Состав топлива: W^р= 3.00% А^р= 0.05% Sср + К = 0,3% С^р= 84.65% Н^р= 11.7% N^р = 0.15% О^р = 0.15% Qp^p = 40.28 мДж/кг (Л-1 таблица 2.1 стр.14-15) Топливо характеризуется: Энергетическое топливо под ним понимают: горючие вещества, которые экономичней и целесообразней использовать для получения тепловой и электрической энергии. Это сложные углеводородные соединения, содержащие некоторое количество минеральных примесей. Топливо может быть: органическое и не органическое. По агрегатному состоянию: твёрдое, жидкое, газообразное. По происхождению: естественное (нефть, газ, уголь), искусственное (мазут, кокс). Топливо в том виде котором оно попадает в котельную называется рабочим. В составе топлива входят: горючие элементы, не горючие элементы, влага. В состав горючей части входят углерод С, водород Н и сера S, находящиеся в сложных соединениях с кислородом О и азотом N. Важная характеристикой топлива является теплота сгорания. Теплота сгорания – количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Различают низшую и высшую теплоту сгорания. При сжигании топлива в зоне высоких температур, они претерпевают изменения и образуется зола. Зола – смесь минералов, находящихся в свободном состоянии или связанных с топливом. Летучая зола - это мельчайшие частицы золы, которые уносятся дымовыми газами из топки (фестон, пароперегреватель). Они являются активными загрязнителями конвективных поверхностей. Часть золы расплавляется в ядре факела и выпадает вниз топочной камеры (шлакоприемник). Или прилипает к нижним экранным трубам, затвердевает и загрязняет их. Т.о. шлак – это твердый раствор минералов и его химический состав отличается от химического состава золы. Одна из важнейших характеристик золы – плавкость. Ее определяют в лабораторных условиях. Если твердое топливо постепенно нагревать в среде без доступа вздуха, то при высоких температурах начала выделяются водяные пары, за тем происходит разложение кислотосодержащих молекул топлива с образованием газообразных веществ, получавших название летучие вещества: СО, СО2 , Н2. Так же топливо характеризуется абразивностью, твёрдостью и плотностью. Абразивность - это способность топлива при контакте с другими материалами (металлами)вызывать их износ .Зависит от: колчеданной серы, коксового остатка и золы. Твёрдость – это сопротивляемость топлива размельчению и размолу. Характеризуется коэффициентом размолоспособности. Плотность – эта характеристика учитывается при выборе оборудования систем загрузки, хранения и транспортировки. Например: при снижении плотности должен возрасти объем сжигаемого топлива, а системы топливоподачи и топливоприготовления могут не пропустить повышенный объем, что приведет к необходимости снижения нагрузки котла. Мазут. Из жидких топлив в энергетике используется мазут трех марок — 40, 100 и 200. Марка определяется предельной вязкостью, составляющей при 80°С для мазута 40 — 8,0; для мазута 100 — 15,6; для мазута 200 — 6,5—9,5 град. усл. вязкости (°УВ) при 100°С. В мазуте содержится углерода 84—86% и водорода — 11—12%, содержание влаги не превышает 3—4%, а золы — 0,5%. Мазут имеет высокую теплоту сгорания  МДж/кг (9400—9600 ккал/кг). По содержанию серы различают малосернистый мазут Sр≤0,5%, сернистый — Sр до 2% и высокосернистый Sр до 3,5%; по вязкости — маловязкий и высоковязкий, содержащий смолистые вещества и парафин. Наиболее вязкие сорта мазута имеют температуру застывания 25— 35 0С. В связи с этим при сжигании применяется предварительный нагрев вязких мазутов до температуры 80—120°.
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							4
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

3.Описание парогенератора. Газомазутные вертикально-водотрубные паровые котлы с естественной циркуляцией серии ДЕ, производительностью 6,5 т/ч предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. При разработке газомазутных парогенераторов серии ДЕ особое внимание было обращено на увеличение степени заводской готовности парогенераторов в условиях крупносерийного производства снижение металлоемкости конструкций, приближение эксплуатационных показателей к расчетным. Характерная конструктивная особенность котлов типа ДЕ – расположение топочной камеры сбоку от конвективного пучка, что предотвращает обогрев верхнего барабана и уменьшает площадь ограждающих поверхностей. Котлы всех типоразмеров имеют единый поперечный профиль (различаются длиной и движением газов в конвективном газоходе). Топка полностью экранизирована. Задний и боковые экраны плотные (из труб диаметром 51х2,5мм). Боковые экраны вальцованы в барабаны. Конвективный пучок, образованный трубами диаметром 51х2,5мм, отделяется от топочной камеры вертикальным боковым экраном, в конце которого выполнен фестон, где газы проходят в конвективный газоход. Боковой экран (из гнутых труб) образует потолочный и подовый экраны. В котлах типа ДЕ производительностью 6,5т/ч движение дымовых газов осуществляется поворотом конвективного газохода в горизонтальной плоскости и выходом его со стороны задней стенки обмуровки. Котлы производительностью 6,5 т/ч выполнены с одноступенчатой схемой испарения. Пароперегреватель котлов производительностью 6,5 т/ч выполнен в виде змеевика из труб. На котлах производительностью 6,5 т/ч устанавливаются горелки типа ГМ. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются стальные или чугунные экономайзеры. Котлы оборудованы системами очистки поверхностей нагрева при работе на жидком топливе. Котлы имеют опорную раму, передающие все нагрузки на фундамент. Свобода температурных перемещений элементов котлов обеспечивается неподвижным закреплением передней опоры нижнего барабана и подвижным креплением за счет овальных отверстий для болтов, которыми крепится задняя опора к раме котла. Каждый котел ДЕ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются, на верхнем барабане котла и любой из них может быть выбран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя.
						140.102 КП ПЗ	Лист
							5
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

4.Выбор топочного устройства.

Топочное устройство предназначено для сжигания топлива.

Топочное пространство - это объем, ограниченный сбоку стенами, сверху - поверхностью нагрева, снизу - горячим топливом.

Зеркало горения - это слой горящего топлива.

R = В * L

В - ширина, (9,5 - 31 м), L - длина ( глубина ) (6,5-10м)

Ширина зависит от вида топлива, глубина - от расположения горелок - факел не должен касаться экранов, т.к. произойдет перегрев металла.

Объем топки: Vт = R * hт

hт – высота топки, должна обеспечить полное сгорание топлива (3 – 100 м)

Требование к топкам.

1. Обеспечение высокой производительности котельной установки.

2. Хорошее смешение топлива с воздухом.

3. Достаточную степень механизации и автоматизации

Все котлоагрегаты серии КЕ оборудованы цепными решетками с пневмомеханическими забрасывателями. Они предназначены для сжигания твердого топлива. По способу организации процесса горения подразделяются: 1. Неподвижная колосниковая решетка и неподвижный горящей слой топлива.

2. Подвижная колосниковая решетка и неподвижный горящий слой

3. Подвижная колосниковая решетка и подвижный слой горящего топлива

При сгорании угля на ленте цепной решетке образуется шлак, поэтому необходимо оборудовать топку шлаковым бункером для его сбора.

В идеале топливо должно сгорать полностью и без потерь, но на практике это невозможно.

=

5. Технические характеристики парогенератора. Конструктивные характеристики котлоагрегата. Котёл серии ДЕ 4-14 Объём топки – 14.77 м^2 Площадь поверхности стен топки – 44.52 м^2 Диаметр экранных труб – 51*2,5 мм Относительный шаг экранных труб – 1.56 Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева – 24.78 м^2 Диаметр труб конвективных пучков – 51*2,5 м^2 Расположение труб конвективных пучков – коридорное. Поперечный шаг – 90 м^2 Продольный шаг – 100 м^2 Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания – 0,95 м^2 Число рядов труб по ходу продуктов сгорания – 23.
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							6
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

6.Обоснование температуры уходящих газов. При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой (Q^РР) между теплотой, поступившей в котельный агрегат и покинувшей его, должно существовать равенство. Теплота покинувшая котельный агрегат, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды. Потери могут быть следующими: q2 – потери тепла с уходящими газами. q3 – потери с химической недожогом. q4 – потери с механическим недожогом. q5 – потери тепла от наружного охлаждения q6 – потери тепла с удаляемым шлаком. Потери теплоты с уходящими газами (q2), определяется тем, что продукты сгорания после прохождении газового тракта не охлаждается до температуры окружающего воздуха, а имеют достаточно высокую температуру. Главными факторами, влияющими на потери теплоты с уходящими газами – это размер поверхности нагрева, омываемой дымовыми газами и интенсивность теплоотдачи этим поверхностям. Снижение температуры уходящих газов приведет: к уменьшению температурного напора, к увеличению поверхностей нагрева, увеличится затраты на тягу, увеличится сопротивление газового тракта, уменьшается эффективность используемого топлива, увеличивается перерасход топлива, растет коррозия низкотемпературных поверхностей нагрева (экономайзер и воздухоподогреватель). Для котлов работающих под разряжением q2 составляет от 5-20%. Это самые большие потери. !!!Расчетное значение q2 достигается только при эксплуатации чистых поверхностей нагрева. Потери с химической недожогом (q3) – это теплота, которая могла бы быть получена в топочной камере в случае догорания всех газообразных горючих. q3= 0 - 0,5% (жидкое и газообразное топливо). Потери зависят от: коэффициента избытка воздуха( чем он больше, тем больше потери), нагрузки парового котла (чем меньше производительность , тем больше потери), эффективности смешения воздуха с топливом (чем хуже, тем больше потери). Потери с механическим недожогом (q4) определяются неполнотой сгорания топлива в виде твердых частиц. Возникают при нехватке кислорода в топке q4=3-10%. Потери от наружного охлаждения (q5) определяются потерей теплоты через обмуровку котла. Зависят, главным образом, от качества обмуровки. Потери теплоты с удаляемым шлаком (q6) - шлак удаляется из топки в горячем состоянии, а, следовательно, «забирает» с собой часть теплоты. Потери зависят от: коэффициента избытка воздуха (при его понижении недожог увеличивается, а, следовательно, увеличивается количество шлака), тонкости помола топлива и степени его распыления.
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							7
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

II. 1. Практическая часть. 1. Определение объёма воздуха и продуктов сгорания. Теоретический объём воздуха: V^В0 = 0,0889(С^Р+0,375*S^Р)+0,265*H^Р-0,0333*Q^Р V^В0 = 0,0889(84.65+0,375*0,3)+0,265*11.7-0,0333*0.15 = 10.63м^3(Л - 4, ф.3.7, стр.38) С^Р – содержание на рабочую массу углерода = 84.65 % S^P – содержание на рабочую массу серы = 0,3% Н^Р – содержание на рабочую массу водорода = 11.7 % О^Р – содержание на рабочую массу кислорода = 0.15% Определение объёмов трёхатомных газов: V^оRO2 = 0,01866(С^Р+0,375*S^Р) V^oRO2 = 0,01866(84.65+0,375*0,3) = 1,581м^3 (Л – 4, ф.3.7 стр.38) Определение объёмов двухатомных газов. V^oN2 = 0,79*V^oВ+0,8*N^Р (Л – 4, ф.3.5 стр.38) V^oN2 = 0,79*10.63+0,008*0.15= 8.3989м^3 V^oВ – теоретический объём воздуха = 10.63 м^3 N^Р – содержание на рабочую массу азота = 0.15 % Определение объёмов водяных паров: V^oH2O = 0,111*Н^Р+0,0124*W^Р+0,0161*V^оВ (Л – 4, ф.3.9 стр.38) V^oH2O = 0,111*11.7+0,0124*3.0+0,0161*10.63 = 1.687м^3 W^Р– содержание на рабочую массу влаги = 3,0 % Определение коэффициента избытка воздуха. (Л – 4, стр.35 таб.3.1) Определение среднего значения коэффициента избытка воздуха. α топки = 1.1 α кпн = (α топки + α кпн) α кпн = (1,1+ 0,15) = 1,25 α экн = (αкпн + αэкн) α экн. = (1,25 + 0,1) = 1,35 (Л – 4, ф.3.11 стр.38) 7.Действительное количество объёма воздуха. V^оизб.=V^оВ (αср.-1) (Л – 4, ф.3.12 стр.39) Топка: V^оизб. = 10.63 (1,1 – 1) = 1.063 м^3/кг. КПН: V^оизб. = 10.63 (1,25 – 1) = 2.657 м^3/кг. ЭКН: V^оизб. = 10.63(1,35 – 1) = 3.720 м^3/кг. 8. Объём трёхатомных газов. VRO2 = V^oRO2 (Л – 4, ф.3.12 стр.39) VRO2 = 1,1 м^3/кг. 9. Объём двухатомных газов. VN2 = V^oN2 + (ср – 1) * VВ^о (Л – 4, ф.3.12 стр.39) Топка: VN2 = 8.398 + (1,1 – 1) * 10.63= 9.461 м^3/кг КПН: VN2 =8.398 + (1,175 – 1) * 10.63 = 10.25м^3/кг ЭКМ: VN2 =8.398 + (1,3 -1) * 10.63 = 11.58 м^3/кг
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							8
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата

10. Объём водяных паров. Vн2o = V^oн2o + 0,0161 (ср – 1) VВ^о Топка: Vн2o = 1.687+ 0,0161 (1,1 – 1) * 10.63 = 1.704 м^3/кг КПН: Vн2o = 1.687 + 0,0161 (1,175 – 1) * 10.63 = 1.716 м^3/кг ЭКН: Vн2o =1.687+ 0,0161 (1,3 -1) * 10.63 = 1.738 м^3/кг 11. Полный объём дымовых газов. Vд.г: VRO2 + VN2 + Vн2o Топка: Vд.г. = 1.581+ 9.461+ 1.704 = 12.746 м^3/кг КПН: Vд.г. = 1.581+10.25+1.716 = 13.547 м^3/кг ЭКН: Vд.г. = 1,581+11.58+1.738= 14.899 м^3/кг 12. Доля трёхатомных газов. (Л – 4, ф.3.15 стр.40) Топка: = 1.581/12.746=0.124м^3/ч КПН: = 1.581/13.547=0.116м^3/ч ЭКН: = 1.581/14.899=0.106м^3/ч 13. Доля водяных паров. (Л – 4, ф.3.16 стр.40) Топка 1.704/12.746=0.13м^3/ч КПН: 1.716/13.547=0.126м^3/ч ЭКН: 1.738/14.899=0.116м^3/ч 14. Суммарная доля. (Л – 4, ф.3.17 стр.40) Топка: R= 0.124+0.13= 0,254 м^3/кг КПН: R= 0,116+0.126= 0,242 м^3/кг ЭКН: R= 0,106+0.116 = 0,222 м^3/кг 15. Концентрация золовых частиц (Л – 4, ф.3.18 стр.40) Топка: г/м^3 КПН: г/м^3 ЭКН: г/м^3 Результаты сводятся в таблицу 1.
						140102.51 КП ПЗ	Лист
							9
Изм.	Кол.	Лист	№ док	Подпись	Дата