Добавил:
ajieiiika26@gmail.com Делаю контрольные работы, курсовые, дипломные работы. Писать на e-mail. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
408
Добавлен:
18.01.2018
Размер:
854.01 Кб
Скачать

А.А. Поспелов

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И УСТРОЙСТВА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК НЕБЛОЧНЫХ ТЭС

Учебное пособие

Иваново 2001

Министерство образования Российской Федерации Ивановский государственный энергетический университет

А.А. Поспелов

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И УСТРОЙСТВА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК НЕБЛОЧНЫХ ТЭС

Учебное пособие

Иваново 2001

УДК 621.311 П62

Поспелов А.А. Основы организации эксплуатации и устройства котельных установок неблочных ТЭС: Учеб. пособие / Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2001. – 122 с.

ISBN

Приведены основные сведения по вопросам энергопроизводства, экс-

плуатации и структуре элементов котельных установок неблочных ТЭС в объеме, соответствующем программе курса ''Режимы работы и эксплуатации ТЭС'' для студентов специальности ''Тепловые электрические станции'' (100500).

Табл. 3. Ил. 23. Библиогр.: 23 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Ивановского го-

сударственного энергетического университета.

Научный редактор – Мошкарин А.В., доктор технических наук, профессор

Рецензенты:

ПОЗДЫШЕВ А.А. (РП "Центрэнерготехнадзор" по АО "Ивэнерго");

РИВКИН А.С., к.т.н., доц. (ИГЭУ)

ISBN

А.А. Поспелов, 2001

Оглавление

 

Предисловие.........................................................................................................

5

Введение...............................................................................................................

6

Глава первая. Общие сведения об энергопроизводстве

 

и эксплуатации оборудования ТЭС................................................................

8

1.1. Сведения об энергообъектах.......................................................................

8

1.1.1. Электрические станции..............................................................................

8

1.1.2. Котельные установки...............................................................................

11

1.1.3. Тепловые сети..........................................................................................

11

1.1.4. Электрические сети..................................................................................

11

1.2. Функции энергообъектов.............................................................................

12

1.3. Особенности производства электрической энергии.................................

12

1.4. Структура оборудования ТЭС....................................................................

14

1.5. Сведения о компоновке главного корпуса ТЭС........................................

16

1.6. Особенности обслуживания оборудования ТЭС......................................

19

1.7. Персонал энергообъектов..........................................................................

21

1.7.1. Оперативно-диспетчерский персонал и организация его работы........

22

1.7.2. Организационно-производственное управление

 

структурными подразделениями ТЭС..............................................................

23

1.7.3. Организация рабочих мест оперативного персонала ТЭС...................

27

1.7.4. Подготовка эксплуатационного персонала ТЭС....................................

27

Глава вторая. Устройства и технологические системы

 

котельной установки.......................................................................................

30

2.1. Общие сведения о структуре и принципах работы..................................

30

2.2. Назначение и конструкция основных элементов парового котла...........

35

2.2.1. Каркас парового котла.............................................................................

36

2.2.2. Барабан котла...........................................................................................

36

2.2.3. Топочная камера......................................................................................

38

2.2.3.1. Горелки котлов......................................................................................

43

2.2.3.2. Лазы, гляделки и предохранительные устройства топок...................

52

2.2.4. Поверхности нагрева котлоагрегатов.....................................................

53

2.2.4.1. Топочные экраны...................................................................................

54

2.2.4.2. Пароперегреватели...............................................................................

59

2.2.4.3. Низкотемпературные поверхности нагрева........................................

61

2.2.4.4. Сведения о материале труб поверхностей нагрева котла................

66

2.3. Назначение и структура принципиальных технологических схем

 

котельной установки.....................................................................................

67

2.3.1. Схема питания и заполнения котла........................................................

67

2.3.2. Схема паропроводов острого пара.........................................................

72

2.3.3. Схема мазутопроводов в пределах котла..............................................

76

2.3.4. Схема газопроводов котла......................................................................

83

2.3.5. Схемы пылеприготовления.....................................................................

89

2.3.5.1. Схемы пылеприготовления с ШБМ и бункером пыли........................

90

2.3.5.2. Схемы пылеприготовления прямого вдувания с молотковыми

 

мельницами...................................................................................................

96

2.3.5.3. Общие сведения о контролируемых параметрах, защитах, блокиров-

ках, сигнализации в индивидуальных системах пылеприготовления..........

102

2.3.6. Схема газовоздушного тракта котла.....................................................

104

2.3.7. Схема регулирования температуры перегретого пара.......................

110

2.3.8. Сведения о технологических схемах обеспечивающих

 

водно-химический режим барабанных котлов.........................................

118

Вопросы для самопроверки...............................................................................

120

Библиографический список................................................................................

122

4

Предисловие

Учебное пособие по курсу “Режимы работы и эксплуатации тепловых электрических станций” (РР и Э ТЭС) предназначен для студентов высших учебных заведений, изучающих одноимённую дисциплину, а также курс “Котельные установки ТЭС”. Материалы учебного пособия могут быть использованы также и для слушателей курсов повышения квалификации эксплуатационного персонала котлотурбинных цехов ТЭС.

Рабочая программа курса РР и Э ТЭС студентов специальности 100500 ИГЭУ включает три части. Тематика первой части курса предназначена для изучения режимов работы и эксплуатации котельных установок неблочных ТЭС (РР и ЭКУ). Во второй части курса изучаются режимы работы и эксплуатация паротурбинных установок неблочных ТЭС (РР и ЭПТУ). Третья часть курса посвящена изучению режимов работы и эксплуатации блочных ТЭС (РР и Э ТЭС).

Настоящее учебное пособие представляет собой расширенный лекционный материал, составленный в соответствии с тематикой программы подготовки студентов специальности 100500 ИГЭУ, первой части курса – РР и ЭКУ. Причём в пособии кратко рассматриваются общие сведения по вопросам энергопроизводства, эксплуатации теплоэнергетического оборудования и более подробно – структура элементов котельных установок неблочных ТЭС.

Материал разработанного учебного пособия предназначен:

для формирования у слушателей эксплуатационно-значимой информации по изучаемым ранее вопросам энергопроизводства, структуре и конструктивным особенностям оборудования котельной установки;

ознакомления слушателей с общими вопросами эксплуатации теплоэнергетического оборудования, которые не рассматривались в ранее изучаемых учебных курсах и без которых затруднительно усвоить основные принципы эксплуатации энергетического оборудования.

Разработка конспекта лекций в нескольких частях вызвана спецификой рассматриваемых вопросов и отсутствием специализированных единых учебников, охватывающих тематику рабочей программы курса.

С учетом важной роли дисциплины в формировании специалистов теплоэнергетиков сделана попытка обобщения необходимого учебного материала из общеизвестной учебной, технической, нормативно-технической и другой литературы, с выделением основополагающих эксплуатационных понятий, определений и положений.

Данное учебное пособие имеет компьютерную поддержку в виде автоматизированных учебных курсов по изучению структуры технологических систем, входящих в котельную установку с барабанным котлом.

В пособии даны ссылки на используемую литературу, что даёт возможность воспользоваться ею при более глубокой проработке отдельных тем и при выполнении научно-исследовательских работ. Отдельные темы лекционного курса могут быть вынесены на самостоятельное изучение.

В учебном пособии проработаны вопросы для самопроверки, охватывающие наиболее важные темы и понятия.

Автор выражает благодарность редакционно-издательскому отделу ИГЭУ,

атакже научному редактору и рецензентам за работу над рукописью.

Кандидат технических наук, доцент – А.А.Поспелов.

5

Введение

На современном этапе роль энергетики в развитии промышленности страны и организации быта населения существенно возрастает. В то же время сама энергетическая отрасль находится сейчас в самой неблагоприятной стадии развития. Более 50 % основного оборудования тепловых электрических станций морально устарело или выработало свой ресурс, и требуется его замена. Поэтому в условиях весьма ограниченных возможностей воспроизводства оборудования ТЭС особенно остро встаёт вопрос обеспечения надёжности его работы.

Одно из направлений решения этой задачи – реализация концепций повышения “живучести стареющих ТЭС”, основными положениями которой являются:

увеличение паркового, группового и индивидуального ресурса ответственных элементов энергооборудования ТЭС на базе современных научнотехнологических методов определения их конструкционной прочности;

восстановление ресурса наиболее ответственных элементов энергооборудования путём реализации разработок, не требующих больших материальных и трудовых затрат, выполняемых на ТЭС, а в отдельных случаях и на специализированных ремонтных предприятиях;

применение и систематическое совершенствование средств эксплуатационного контроля повреждений на базе современных диагностических систем и вычислительной техники.

Реализация изложенной концепции позволит сделать ситуацию при лавинообразном старении оборудования контролируемой, обеспечить безопасность эксплуатации, увеличив сроки эксплуатации до полной замены оборудования ТЭС, и тем самым выиграть время, необходимое для ввода новых мощностей в условиях ожидаемого подъёма потребления энергии.

Другим направлением в повышении надёжности работы энергетического оборудования является внедрение системы СИД - согласованной инженерной деятельности, в основу которой положен принцип формирования междисциплинарных групп и работы в них инженеров из различных предметных областей и структурных подразделений. Реализация СИД позволяет решать задачи обеспечения жизнедеятельности сложнейших технологических систем.

Однако широкое внедрение указанных выше концепций для многих энергообъектов затруднено в силу имеющихся объективных причин.

В то же время необходимо отметить, что в решении проблемы повышения надёжности работы оборудования ТЭС недостаточно уделяется внимания качеству подготовки обслуживающего персонала. Несмотря на внедрение новых методов подготовки, основанных на использовании программных продуктов, культура эксплуатации оборудования, особенно на ТЭС с поперечными связями, остаётся на низком уровне, что и подтверждается статистикой отказов оборудования [1].

Повышение культуры эксплуатации энергетического оборудования невозможно без разработки качественно новых учебных пособий, формирующих единый подход и более конкретно отражающих границы и фундаментальные основы эксплуатации оборудования ТЭС. Современные учебные пособия по-

6

зволят обеспечить качественную разработку программных средств подготовки и сформировать у слушателей необходимые оперативные знания.

Следует отметить, что этот путь повышения надёжности работы оборудования ТЭС является наименее затратным и позволяет формировать и совершенствовать приёмы эксплуатации. Настоящий конспект лекций призван оказать помощь в приобретении этих знаний.

7

Глава первая. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС

1.1. Сведения об энергообъектах

Необходимость производства тепловой и электрической энергии для нужд промышленных предприятий и быта человека общеизвестна. Собственно электроэнергия может быть выработана генераторами, солнечными батареями, магнитогидродинамическими генераторами (МГД - генераторами). Однако для промышленной выработки электрической энергии используют синхронные генераторы трехфазного переменного тока, первичными двигателями для которых могут быть паровые, газовые или гидравлические турбины.

Промышленная выработка тепловой и электрической энергии и доставка

еедо непосредственного потребителя осуществляются энергообъектами.

Кэнергообъектам относятся [2]: электрические станции, котельные, тепловые и электрические сети.

Комплекс энергообъектов, связанных общностью режима работы и имеющих централизованное оперативно диспетчерское управление, составляет энергетическую систему, которая, в свою очередь, является основным технологическим звеном энергопроизводства.

Ниже представлена краткая характеристика энергообъектов.

1.1.1. Электрические станции

В общем случае электростанциями называют предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют [3] на тепловые электростанции (ТЭС); гидроэлектростанции (ГЭС); атомные электростанции (АЭС); гелиоэлектростанции, или солнечные, электростанции (СЭС); геотермальные электростанции (ГТЭС); приливные электростанции (ПЭС).

Большую часть электроэнергии (как в России, так и в мире) вырабатывают тепловые (ТЭС), атомные (АЭС) и гидравлические электростанции (ГЭС). Состав и расположение электростанций по регионам страны зависят от наличия и размещения по территории страны гидроэнергетических и теплоэнергетических ресурсов, их технико-экономических характеристик, затрат на транспорт топлива, а также от технико-экономических показателей работы электростанций.

Тепловые электрические станции (ТЭС) подразделяются на конденса-

ционные (КЭС); теплофикационные (теплоэлектроцентрали - ТЭЦ); газотурбинные (ГТЭС); парогазовые электрические станции (ПГЭС).

На ТЭС химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в энергию рабочего тела (водяного пара или горячего газа), приводящего во вращение ротор турбогенератора, а механическая энергия вращения ротора преобразуется генератором в электрическую.

Топливом для тепловых электрических станций может служить уголь, торф, горючие сланцы, газ, мазут и др.

8

Конденсационные электрические станции (КЭС) строят по возможности ближе к местам добычи топлива или к местам, удобным для его транспортировки, на крупных реках или водоемах. Основными особенностями КЭС являются: использование мощных экономичных конденсационных турбин; блочный принцип построения современных КЭС; выработка для потребителя одного вида энергии - электрической (тепловая энергия вырабатывается только для собственных нужд станции); обеспечение базовой и полупиковой части графика потребления электроэнергии; оказание существенного влияния на экологическое состояние окружающей среды. Современные КЭС могут обеспечивать электроэнергией крупный город или район страны и поэтому могут классифицироваться как ГРЭС - государственная районная электрическая станция.

Теплофикационные электрические станции (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом [4]. На них устанавливаются теплофикационные турбины типа «Т»; «ПТ»; «Р»; «ПР» и т.п. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, ТЭЦ отличаются от последних использованием тепла ''отработавшего'' в теплофикационных турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т.е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в городах с большим потреблением тепла и электроэнергии. Наибольшая экономичность оборудования ТЭЦ достигается при нагрузке, соответствующей номинальному тепловому потреблению и минимальному пропуску пара в часть низкого давления турбин и в конденсаторы (т.е. при работе турбогенератора в теплофикационном режиме). Единичная мощность теплофикационных агрегатов ТЭЦ достигает 250 МВт. Тепломеханическая часть ТЭЦ с турбогенераторами до 175 МВт включительно выполняется с поперечными связями по пару и питательной воде. Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность вспомогательного тепломеханического оборудования, что предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем на КЭС.

Газотурбинные электростанции (ГТЭС) в качестве самостоятельных энергетических установок имеют ограниченное распространение. Основу ГТЭС составляет газотурбинная установка (ГТУ), в состав которой входят компрессоры, камеры сгорания и газовые турбины. ГТУ потребляет, как правило, высококачественное топливо (жидкое или газообразное), подаваемое в камеру сгорания. Туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. К основным недостаткам ГТУ следует отнести: повышенные шумовые характеристики, требующие дополнительной звукоизоляции машинного отделения и воздухозаборных устройств; потребление значительной доли (до 50-60 %) внутренней мощности газовой турбины воздушным компрессором; малый диапазон изменения электрической нагрузки вследствие специфического соотношения мощности компрессора и газовой турбины; низкий общий КПД (25-30 %). К основным достоинствам ГТЭС

9