INFLUENCE OF STEAM LOAD OF RADIATION PROPERTIES OF THE TORCH IN THE BOILER FIRE CHAMBER

Mikhail Taimarov

dr. sci. tech., professor of the Kazan state energetic university,

Rais Sungatullin

high teacher of the Kazan state energetic university,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается тепловой поток от факела при сжигании природного газа в котле ТГМ-84А (станционный № 4) Нижнекамской ТЭЦ-1 (НкТЭЦ-1) для различных режимных условий с целью определения условий, при которых обмуровка заднего экрана наименее подвержена термическому разрушению.

ABSTRACT

In this operation the heat flux from a torch in case of combustion of natural gas in the boiler TGM-84A (station № 4) of Nizhnekamsk TETc-1 (NkTETs-1) for different regime conditions for the purpose of determination of conditions under which the brickwork envelope of the back screen is least subject to thermal corrupting is considered.

Ключевые слова: паровые котлы, тепловые потоки, параметры крутки воздуха.

Keywords: boilers, heat fluxes, air twisting parameters.

Введение.

Котел ТГМ-84А широко распространенный газомазутный котел имеет сравнительно небольшие габариты. Его топочная камера разделена двухсветным экраном. Нижняя часть каждого бокового экрана перехо­дит в слегка наклонный подовый экран, нижние коллекторы которого прикреплены к коллекторам двухсветного экрана и совместно переме­щаются при тепловых деформациях во время растопок и остановок котла. Наклонные трубы пода защищены от излучения факела слоем огне­упорного кирпича и хромитовой массы. Наличие двухсветного экрана обес­печивает интенсивное охлаждение топочных газов.

В верхней части топки трубы заднего экрана отогнуты внутрь топочной камеры, образуя порог с вылетом 1400 мм. Этим обеспечивается омывание ширм и их защита от прямого излучения факела. Десять труб каждой панели –прямые, выступа в топку не имеют и яв­ляются несущими. Выше порога располагаются ширмы, которые являются частью пароперегревателя и предназначены для охлаждения продуктов сго­рания и перегрева пара. Наличие двухсветного экрана по замыслу конструкторов должно обеспечивать более интенсивное охлаждение топочных газов, чем в близком по производительности газомазутном котле ТГМ-96Б. Однако площадь экранной поверхности нагрева имеет значительный запас, который практически выше необходимого для номинальной работы котла.

Базовая модель ТГМ-84 неоднократно подвергалась реконструкции, в результате чего, как указано выше, появилась модель ТГМ-84А (с 4 горелками), а затем ТГМ-84Б. (6 горелками). Котлы первой модификации ТГМ-84 оборудовались 18-ю газомазутными горелками, размещенными в три ряда на фронтовой стене топочной камеры. В настоящее время устанавливают либо четыре, либо шесть горелок большей производительности.

Топочная камера котла ТГМ-84А оборудована четырьмя газомазутными горелками ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ с единичной мощностью 79 МВт, установленными в два яруса в ряд вершинами на фронтовой стене. Горелки нижнего яруса (2 шт.) установлены на отметке 7200 мм, верхнего яруса (2 шт.) – на отметке 10200 мм. Горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута. Производительность горелки на газе 5200 нм 3 /час. Растопка котла на паромеханических форсунках. Для регулирования температуры перегретого пара установлены 3 ступени впрыска собственного конденсата.

Горелка ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ вихревая двухпоточная по горячему воздуху и состоит из корпуса, 2-х секций аксиального (центрального) завихрителя и 1-ой секции тангенциального (периферийного) завихрителя воздуха, центральной установочной трубы для мазутной форсунки и запальника, газораздающих труб. Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ :

Характеристика направлений крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведена на рис. 1. Схема механизма крутки приведена на рис. 2. Схема расположения газовыпускных труб в горелках приведена на рис. 3.

Рисунок 1. Схема нумерации горелок, круток воздуха в горелках и расположения горелок ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ на фронтальной стене топки котлов ТГМ-84А № 4,5 НкТЭЦ-1

Рисунок 2. Схема механизма осуществления крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Короб горячего воздуха в горелке разделяется на два потока. Во внутреннем канале установлен аксиальный закручивающий аппарат, а в периферийном тангенциальном канале установлен регулируемый тангенциальный завихритель.

Рисунок 3. Схема расположения газовыпускных труб в горелках ХФ-ЦЛБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Во время экспериментов сжигался Уренгойский газ с теплотой сгорания 8015 ккал/м 3 . Методика экспериментального исследования базируется на использовании бесконтактного способа измерения падающих тепловых потоков от факела . В экспериментах величина падающего от факела на экраны теплового потока q пад измерялась отградуированным в лабораторных условиях радиометром .

Измерения несветящихся продуктов сгорания в топках котлов проводилось бесконтактным способом при помощи радиационного пирометра типа РАПИР, которые показывали радиационную температуру. Погрешность измерения действительной температуры несветящихся продуктов на выходе их из топки при 1100°С радиационным методом для градуировки РК-15 с материалом линзы из кварца оценивается ± 1,36 % .

В общем виде выражение для локальной величины падающего от факела на экраны теплового потока q пад может быть представлено в виде зависимости от реальной температуры факела Т ф в топочной камере и степени черноты факела α ф, согласно закона Стефана-Больцмана:

q пад = 5,67 ´ 10 -8 α ф Т ф 4 , Вт/м 2 ,

где: Т ф – температура продуктов горения в факеле, К. Яркостная степень черноты факела α λ​ф =0,8 взята согласно рекомендациям .

График зависимости по влиянию паровой нагрузки на радиационные свойства факела приведен на рис. 4. Измерения проведены на отметке высоты 5,5 м через лючки № 1 и № 2 левого бокового экрана. Из графика видно, что с увеличением паровой нагрузки котла наблюдается очень сильный рост значений падающих тепловых потоков от факела в области заднего экрана. При измерениях через лючок расположенный ближе к фронтальной стенке также наблюдается рост значений, падающих от факела на экраны тепловых потоков с увеличением нагрузки. Однако, в сравнении с тепловыми потоками у заднего экрана, по абсолютной величине тепловые потоки в области фронтального экрана для больших нагрузок в среднем ниже в 2 … 2,5 раза.

Рисунок 4. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки 1, 2 1-го яруса на отметке 5,5 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З (расстояние между лючками 1 и 2 равно 6,0 м при общей глубине топки 7,4 м):

На рис. 5 приведены графики распределения падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отметке 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса.

Рисунок 5. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отм. 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса (расстояние между лючками 6 и 7 равно 5,5 м при общей глубине топки 7,4 м):

Обозначения положения воздухозакручивателей в горелках, принятые в данной работе:

З – максимальная крутка, О – крутка отсутствует, воздух идет без крутки.

Индекс ц – центральная крутка, индекс п – периферийная основная крутка.

Отсутствие индекса означает одинаковое положение лопаток для центральной и периферийной крутки (или обе крутки в положении О или обе крутки в положении З).

Из рис. 5 видно, что наиболее высокие значения тепловых потоков от факела на экранные поверхности нагрева имеют место по измерениям через лючок № 6 второго яруса ближний к задней стенке топки на отметке 9,9 м. На отметке 9,9 м по измерениям через лючок № 6 рост тепловых потоков от факела происходит со скоростью 2 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки, в то время как для горелки № 1 первого яруса на отметке 5,5 м рост тепловых потоков от факела на задний экран происходит со скоростью 8 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки.

Рост тепловых потоков, падающих от факела на задний экран по измерениям через лючок № 1 на отметке 5,5 м первого яруса, при увеличении нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ для условий максимальной крутки воздуха в горелках происходит в 4 раза быстрее по сравнению с ростом тепловых потоков около заднего экрана на отметке 9,9 м.

Максимум плотности теплового излучения от факела на задний экран по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м даже при максимальной паропроизводительности котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ-1 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) в среднем на 23 % выше по сравнению со значением плотности излучения от факела у заднего экрана на уровне отметки 5,5 м по измерениям через лючок № 1.

Результирующая тепловых потоков, полученная по измерениям на отметке 9,9 м через лючок № 7 второго яруса (ближний к фронтальному экрану), при росте паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) на каждые 10 т/час возрастает на 2 кВт/м 2 , т. е. как и в вышеупомянутом случае по измерениям через лючок № 6 ближний к заднему экрану на отметке 9,9 м.

Рост значений падающих тепловых потоков по измерениям через лючок № 7 второго яруса на отметке 9,9 м происходит с увеличением паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час на каждые 10 т/час со скоростью 4,7 кВт/м 2 , т. е. в 2,35 раза медленнее в сравнении с ростом падающих от факела тепловых потоков по измерениям через лючок № 2 на отметке 5,5 м.

Измерения падающих от факела тепловых потоков через лючок № 7 на отметке 9,9 м при значениях паровой нагрузки котла 420 т/час практически совпадают со значениями, полученным при измерениях через лючок № 2 на отметке 5,5 м для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ.

Выводы.

1.Влияние на величину тепловых потоков от факела изменения аксиальной (центральной) крутки воздуха в горелках, по сравнению с изменением тангенциальной крутки воздуха в горелках, невелико и заметнее проявляется на отметке 5,5 м по сечению 2.

2.Наибольшие измеренные потоки имели место при отсутствии тангенциальной (периферийной) крутки воздуха в горелках и составляли 362,7 кВт/м 2 по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м при нагрузке 400 т/час. Значения тепловых потоков от факела в диапазоне 360 … 400 кВт/м 2 являются опасными при работе топки с режимом прямого наброса факела на стенку топки с огневой стороны из-за постепенного разрушения внутренней обмуровки.

Список литературы:

1. Гаррисон Т.Р. Радиационная пирометрия. – М.: Мир, 1964 г., 248 с.
2. Гордов А.Н. Основы пирометрии – М.: Металлургия, 1964 г. 471 с.
3. Таймаров М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы». Учебное пособие Казань, КГЭУ 2002 г., 144 с.
4. Таймаров М.А. Исследование эффективности объектов энергетического хозяйства. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. 110 с.
5. Таймаров М.А. Практические занятия на ТЭЦ. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003., 90 с.
6. Тепловые приемники излучения. Труды 1-ого Всесоюзного симпозиума. Киев, Наукова думка, 1967. 310 с.
7. Шубин Е.П., Ливин Б.И. Проектирование теплоподготовительных установок ТЭЦ и котельных – М.: Энергия, 1980 г. 494 с.
8. Trasition Metal Pyrite Dichaicogenides: High-Pressure Synthesis and Correlation of Properties / T.A. Bither, R.I. Bouchard, W.H. Cloud et el. // Inorg. Chem. – 1968. – V. 7. – P. 2208–2220.

Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б отражает технически достижимую экономичность котла. Типовая энергетическая характеристика может служить основой для составления нормативных характеристик котлов ТГМ-96Б при сжигании мазута.

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЭНЕРГОСИСТЕМ

ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
КОТЛА ТГМ-96Б ПРИ СЖИГАНИИ МАЗУТА

Москва 1981

Настоящая Типовая энергетическая характеристика разработана Союзтехэнерго (инж. Г.И. ГУЦАЛО)

Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б составлена на базе тепловых испытаний, проведенных Союзтехэнерго на Рижской ТЭЦ-2 и Средазтехэнерго на ТЭЦ-ГАЗ, и отражает технически достижимую экономичность котла.

Типовая энергетическая характеристика может служить основой для составления нормативных характеристик котлов ТГМ-96Б при сжигании мазута.

Приложение

. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

1.1 . Котел ТГМ-96Б Таганрогского котельного завода - газомазутный с естественной циркуляцией и П-образной компоновкой, предназначен для работы с турбинами T -100/120-130-3 и ПТ-60-130/13. Основные расчетные параметры котла при работе на мазуте приведены в табл. .

По данным ТКЗ, минимально допустимая нагрузка котла по условию циркуляции составляет 40 % номинальной.

1.2 . Топочная камера имеет призматическую форму и в плане представляет собой прямоугольник с размерами 6080×14700 мм. Объем топочной камеры - 1635 м 3 . Тепловое напряжение топочного объема составляет 214 кВт/м 3 , или 184 · 10 3 ккал/(м 3 · ч). В топочной камере размещены испарительные экраны и на фронтовой стене радиационный настенный пароперегреватель (РНП). В верхней части топки в поворотной камере размещен ширмовый пароперегреватель (ШПП). В опускной конвективной шахте расположены последовательно по ходу газов два пакета конвективного пароперегревателя (КПП) и водяной экономайзер (ВЭ).

1.3 . Паровой тракт котла состоит из двух самостоятельных потоков с перебросом пара между сторонами котла. Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата.

1.4 . На фронтовой стене топочной камеры расположены четыре двухпоточные газомазутные горелки ХФ ЦКБ-ВТИ. Горелки установлены в два яруса на отметках -7250 и 11300 мм с углом подъема к горизонту 10°.

Для сжигания мазута предусмотрены паромеханические форсунки «Титан» номинальной производительностью 8,4 т/ч при давлении мазута 3,5 МПа (35 кгс/см 2). Давление пара на продувку и распыл мазута рекомендовано заводом 0,6 МПа (6 кгс/см 2). Расход пара на форсунку составляет 240 кг/ч.

1.5 . Котельная установка укомплектована:

Двумя дутьевыми вентиляторами ВДН-16-П производительностью с запасом 10 % 259 · 10 3 м 3 /ч, давлением с запасом 20 % 39,8 МПа (398,0 кгс/м 2), мощностью 500/250 кВт и частотой вращения 741/594 об/мин каждой машины;

Двумя дымососами ДН-24×2-0,62 ГМ производительностью с запасом 10 % 415 · 10 3 м 3 /ч, давлением с запасом 20 % 21,6 МПа (216,0 кгс/м 2), мощностью 800/400 кВт и частотой вращения 743/595 об/мин каждой машины.

1.6 . Для очистки конвективных поверхностей нагрева от отложений золы проектом предусмотрена дробевая установка, для очистки РВП - водная обмывка и обдувка паром из барабана со снижением давления в дросселирующей установке. Продолжительность обдувки одного РВП 50 мин.

. ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА ТГМ-96Б

2.1 . Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б ( рис. , , ) составлена на основании результатов тепловых испытаний котлов Рижской ТЭЦ-2 и ТЭЦ ГАЗ в соответствии с инструктивными материалами и методическими указаниями по нормированию технико-экономических показателей котлов. Характеристика отражает среднюю экономичность нового котла, работающего с турбинами T -100/120-130/3 и ПТ-60-130/13 при нижеприведенных условиях, принятых за исходные.

2.1.1 . В топливном балансе электростанций, сжигающих жидкое топливо, большую часть составляет высокосернистый мазут M 100. Поэтому характеристика составлена на мазут M 100 (ГОСТ 10585-75 ) с характеристиками: A P = 0,14 %, W P = 1,5 %, S P = 3,5 %, (9500 ккал/кг). Все необходимые расчеты выполнены на рабочую массу мазута

2.1.2 . Температура мазута перед форсунками принята 120 ° C (t тл = 120 °С) исходя из условий вязкости мазута M 100, равной 2,5° ВУ, согласно § 5.41 ПТЭ.

2.1.3 . Среднегодовая температура холодного воздуха (t x .в. ) на входе в дутьевой вентилятор принята равной 10 ° C , так как в основном котлы ТГМ-96Б находятся в климатических районах (Москва, Рига, Горький, Кишинев) со среднегодовой температурой воздуха, близкой к этой температуре.

2.1.4 . Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель (t вп ) принята равной 70 ° C и постоянной при изменении нагрузки котла, согласно § 17.25 ПТЭ.

2.1.5 . Для электростанций с поперечными связями температура питательной воды (t п.в ) перед котлом принята расчетной (230 °С) и постоянной при изменении нагрузки котла.

2.1.6 . Удельный расход тепла нетто на турбоустановку принят 1750 ккал/(кВт. ч), по данным тепловых испытаний.

2.1.7 . Коэффициент теплового потока принят изменяющимся с нагрузкой котла от 98,5 % при номинальной нагрузке до 97,5 % при нагрузке 0,6 D ном .

2.2 . Расчет нормативной характеристики проведен в соответствии с указаниями «Теплового расчета котельных агрегатов (нормативный метод)», (М.: Энергия, 1973).

2.2.1 . Коэффициент полезного действия брутто котла и потери тепла с уходящими газами подсчитаны в соответствии с методикой, изложенной в книге Я.Л. Пеккера «Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива» (М.: Энергия, 1977).

где

здесь

α ух = α " вэ + Δα тр

α ух - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;

Δα тр - присосы в газовый тракт котла;

Т ух - температура уходящих газов за дымососом.

В расчет заложены значения температур уходящих газов, измеренные в опытах тепловых испытаний котла и приведенные к условиям построения нормативной характеристики (входные параметры t x в , t " кф , t п.в ).

2.2.2 . Коэффициент избытка воздуха врежимной точке (за водяным экономайзером) α " вэ принят равным 1,04 на номинальной нагрузке и изменяющимся до 1,1 на 50 %-ной нагрузке по данным тепловых испытаний.

Снижение расчетного (1,13) коэффициента избытка воздуха за водяным экономайзером до принятого в нормативной характеристике (1,04) достигается правильным ведением топочного режима согласно режимной карте котла, соблюдением требований ПТЭ в отношении присосов воздуха в топку и в газовый тракт и подбором комплекта форсунок.

2.2.3 . Присосы воздуха в газовый тракт котла на номинальной нагрузке приняты равными 25 %. С изменением нагрузки присосы воздуха определяются по формуле

2.2.4 . Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (q 3 ) приняты равными нулю, так как во время испытаний котла при избытках воздуха, принятых в Типовой энергетической характеристике, они отсутствовали.

2.2.5 . Потери тепла от механической неполноты сгорания топлива (q 4 ) приняты равными нулю согласно «Положению о согласовании нормативных характеристик оборудования и расчетных удельных расходов топлива» (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975).

2.2.6 . Потери тепла в окружающую среду (q 5 ) при испытаниях не определялись. Они рассчитаны в соответствии с «Методикой испытаний котельных установок» (М.: Энергия, 1970) по формуле

2.2.7 . Удельный расход электроэнергии на питательный электронасос ПЭ-580-185-2 рассчитывался с использованием характеристики насоса, принятой из технических условий ТУ-26-06-899-74.

2.2.8 . Удельный расход электроэнергии на тягу и дутье рассчитан по расходам электроэнергии на привод дутьевых вентиляторов и дымососов, измеренным при проведении тепловых испытаний и приведенный к условиям (Δα тр = 25 %), принятым при составлении нормативной характеристики.

Установлено, что при достаточной плотности газового тракта (Δα ≤ 30 %) дымососы обеспечивают номинальную нагрузку котла на низкой частоте вращения, но без какого-либо запаса.

Дутьевые вентиляторы на низкой частоте вращения обеспечивают нормальную работу котла до нагрузок 450 т/ч.

2.2.9 . В суммарную электрическую мощность механизмов котельной установки включены мощности электроприводов: питательного электронасоса, дымососов, вентиляторов, регенеративных воздухоподогревателей (рис. ). Мощность электродвигателя регенеративного воздухоподогревателя принята по паспортным данным. Мощности электродвигателей дымососов, вентиляторов и питательного электронасоса определены во время тепловых испытаний котла.

2.2.10 . Удельный расход тепла на нагрев воздуха в калориферной установке подсчитан с учетом нагрева воздуха в вентиляторах.

2.2.11 . В удельный расход тепла на собственные нужды котельной установки включены потери тепла в калориферах, КПД которых принят 98 %; на паровую обдувку РВП и потери тепла с паровой продувкой котла.

Расход тепла на паровую обдувку РВП рассчитывался по формуле

Q обд = G обд · i обд · τ обд · 10 -3 МВт (Гкал/ч )

где G обд = 75 кг/мин в соответствии с «Нормами расхода пара и конденсата на собственные нужды энергоблоков 300, 200, 150 МВт» (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1974);

i обд = i нас. пара = 2598 кДж/кг (ккал/кг)

τ обд = 200 мин (4 аппарата с продолжительностью обдувки 50 мин при включении в течение суток).

Расход тепла с продувкой котла подсчитывался по формуле

Q прод = G прод · i к.в · 10 -3 МВт (Гкал/ч )

где G прод = PD ном 10 2 кг/ч

P = 0,5 %

i к.в - энтальпия котловой воды;

2.2.12 . Порядок проведения испытаний и выбор средств измерений, применяемых при испытаниях, определялись «Методикой испытаний котельных установок» (М.: Энергия, 1970).

. ПОПРАВКИ К НОРМАТИВНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

3.1 . Для приведения основных нормативных показателей работы котла к измененным условиям его эксплуатации в допустимых пределах отклонения значений параметров даны поправки в виде графиков и цифровых значений. Поправки к q 2 в виде графиков приведены на рис. , . Поправки к температуре уходящих газов приведены на рис. . Кроме перечисленных, приведены поправки на изменение температуры подогрева мазута, подаваемого в котел, и на изменение температуры питательной воды.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный технический университет - УПИ

Имени первого президента России Б.Н. Ельцина» -

филиал в г. Среднеуральске

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 140101

ГРУППА: ТЭС -441

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ТГМ - 96

ПО ДИСЦИПЛИНЕ “Котельные установки ТЭС”

Преподаватель

Свалова Нина Павловна

Кашурин Антон Вадимович

г. Среднеуральск

1.Задание на курсовой проект

2. Краткая характеристика и параметры котла ТГМ-96

3. Коэффициенты избытка воздуха, объёмы и энтальпии продуктов сгорания

4. Тепловой расчёт котельного агрегата:

4.1 Тепловой баланс и расчёт топлива

4.2 Регенеративный воздухоподогреватель

а. холодная часть

б. горячая часть

4.4 Выходные ширмы

4.4 Входные ширмы

Список используемой литературы

1. Задание на курсовой проект

Для расчета принят барабанный котельный агрегат ТГМ - 96.

Исходные данные задания

Параметры котла ТГМ - 96

· Паропроизводительность котла - 485 т/ч

· Давление перегретого пара на выходе из котла- 140 кгс/см 2

· Температура перегретого пара- 560 єС

· Рабочее давление в барабане котла - 156 кгс/см 2

· Температура питательной воды на вход в котел - 230єС

· Давление питательной воды на вход в котел - 200 кгс/см 2

· Температура холодного воздуха на входе в РВП - 30єС

2 . Описание тепловой схемы

Питательной водой котла является конденсат турбин. Который конденсатным насосом последовательно через основные эжектора, эжектор уплотнений, сальниковый подогреватель, ПНД-1, ПНД-2, ПНД-3 и ПНД-4 нагревается до температуры 140-150°С и подается в деаэраторы 6 ата. В деаэраторах происходит отделение растворенных в конденсате газов (деаэрация) и дополнительный нагрев до температуры примерно 160-170°С. Затем конденсат из деаэраторов самотеком подается на всас питательных насосов, после которых происходит подъем давления до 180-200 кгс/смІ и питательная вода через ПВД-5, ПВД-6, и ПВД-7 подогретая до температуры 225-235°С подается на сниженный узел питания котла. За регулятором питания котла давление садится до 165 кгс/смІ и подаётся в водяной экономайзер.

Питательная вода через 4 камеры D 219х26 мм поступает в подвесные трубы D 42х4,5 мм ст.20, расположенные с шагом 83 мм по 2 ряда в каждой половине газохода. Выходные камеры подвесных труб расположены внутри газохода, подвешены на 16 трубах D 108х11 мм ст.20 Из камер вода 12 трубами D 108х11 мм подводится к 4 конденсаторам и далее к панели настенного экономайзера. Одновременно происходит переброс потоков с одной стороны на другую. Панели выполнены из труб D28х3,5 мм ст.20 и экранируют боковые стены и скатповоротной камеры.

Вода проходит двумя параллельными потоками через верхние и нижние панели, направляется во входные камеры конвективного экономайзера.

Конвективный экономайзер состоит из верхнего и нижнего пакетов, нижняя часть выполнена в виде змеевиков из труб диаметром 28х3,5 мм ст. 20, расположенных в шахматном порядке с шагом 80х56 мм. Он состоит из 2 частей, расположенных в правом и левом газоходах. Каждая часть состоит из 4 блоков (2 верхних и 2нижних). Движение воды и дымовых газов в конвективном экономайзере противоточное. При работе на газе экономайзер имеет 15% кипения. Отделение пара, образующегося в экономайзере, (экономайзер имеет 15% кипения при работе на газе) происходит в специальном пароотделительном коробе с лабиринтовым гидрозатвором. Через отверстие в коробе постоянное количество питательной воды, независимо от нагрузки, вместе с паром подается в объем барабана под промывочные щиты. Сброс воды с промывочных щитов осуществляется с помощью сливных коробов.

Пароводяная смесь из экранов по пароотводящим трубам поступает в раздающие короба, а затем в вертикальные сепарационные циклоны, где происходит первичная сепарация. В чистом отсеке установлено 32 двоенных и 7 одиночных циклонов, в солевом 8 - по 4 на каждую сторону. Во избежание попадания пара из циклонов в опускные трубы под всеми циклонами установлены короба. Вода, отделившаяся в циклонах, стекает вниз в водяной объем барабана, а пар вместе с некоторым количеством влаги поднимается вверх, пройдя мимо отражательной крышки циклона поступает в промывочное устройство, которое состоит из горизонтальных дырчатых щитов, на которые подается 50% питательной воды. Пар, пройдя через слой промывочного устройства отдает ей основное количество содержащихся в нем кремниевых солей. После промывочного устройства пар проходит через жалюзийный сепаратор и дополнительно очищается от капелек влаги, а затем через дырчатый потолочный щит, выравнивающий поле скоростей в паровом пространстве барабана, поступает в пароперегреватель.

Все элементы сепарации выполнены разборными и крепятся клиньями, которые прихватываются сваркой к деталям сепарации.

Средний уровень воды в барабане ниже середины среднего водомерного стекла на 50 мм и на 200 мм ниже геометрического центра барабана. Верхний допустимый уровень +100мм, нижний допустимый - 175 мм по водомерному стеклу.

Для подогрева тела барабана во время растопки и расхолаживания при останове котла в нем смонтировано специальное устройство по проекту УТЭ. Пар в это устройство подается от соседнего работающего котла.

Насыщенный пар из барабана с температурой 343оС поступает в 6 панелей радиационного пароперегревателя и нагревается до температуры 430оС, после чего в 6 панелях потолочного пароперегревателя нагревается до 460-470оС.

В первом пароохладителе температура пара снижается до 360-380оС. Перед первыми пароохладителями поток пара разделяется на два потока, а после них для выравнивания температурной развертки левый поток пара перебрасывается в правую сторону, а правый - в левую. После переброса каждый поток пара поступает в 5 входных холодных ширм, за ними в 5 выходных холодных ширм. В этих ширмах пар движется противотоком. Далее прямотоком пар поступает в 5 горячих входных ширм, за ними в 5 выходных горячих ширм. Холодные ширмы расположены с боков котла, горячие - в центре. Уровень температуры пара в ширмах 520-530оС.

Далее по 12 пароперепускным трубам D 159х18 мм ст.12Х1МФ пар поступает во входной пакет конвективного пароперегревателя, где нагревается до 540-545оС. В случае повышения температуры выше указанной вступает в работу второй впрыск. Далее по перепускному трубопроводу D 325х50 ст. 12Х1МФ поступает в выходной пакет КПП, где прирост температуры составляет 10-15оС. После него пар поступает в выходной коллектор КПП, который в сторону фронта котла переходит в главный паропровод, а на заднем участке смонтированы по 2 главных рабочих предохранительных клапана.

Для удаления растворенных в котловой воде солей производят непрерывную продувку из барабана котла, регулирование величины непрерывной продувки производят по заданию начальника смены химцеха. Для удаления шлама из нижних коллекторов экранов производят периодическую продувку нижних точек. Для предупреждения образования в котле кальциевой накипи производить фосфатирование котловой воды.

Количество вводимого фосфата регулируется старшим машинистом по заданию начальника смены химцеха. Для связывания свободного кислорода и образования пассивирующей (защитной) пленки на внутренних поверхностях котловых труб производить дозирование гидразина в питательную воду, поддерживая его избыток 20-60 мкг/кг. Дозирование гидразина в питательную воду производит персонал турбинного отделения по заданию начальника смены химцеха.

Для утилизации тепла непрерывной продувки котлов П оч. установлены 2 последовательно включенных расширителя непрерывной продувки.

Расширитель 1 ст. имеет объем 5000 л и рассчитан на давление 8 ата с температурой 170оС, выпар направлен в коллектор греющего пара 6 ата, сепарат через конденсационный горшок в расширитель П оч.

Расширитель П ст. имеет объем 7500 л и рассчитан на давление в 1,5 ата с температурой среды 127оС, выпар направлен в НДУ и подключен параллельно выпару расширителей дренажей и трубопроводу редуцированного пара растопочной РОУ. Сепарат расширителя направлен через гидрозатвор высотой 8 м в канализацию. Подача дренажа расширителей П ст. в схему запрещается! Для аварийного слива с котлов П оч. и продувки нижних точек этих котлов в КТЦ-1 установлены 2 параллельно включенных расширителя объемом 7500 л каждый и расчетным давлением 1,5 ата. Выпар каждого расширителя периодической продувки по трубопроводам диаметром 700 мм без запорной арматуры направлен в атмосферу и выведен на крышу котельного цеха. Отделение пара, образующегося в экономайзере, (экономайзер имеет 15% кипения при работе на газе) происходит в специальном пароотделительном коробе с лабиринтовым гидрозатвором. Через отверстие в коробе постоянное количество питательной воды, независимо от нагрузки, вместе с паром подается в объем барабана под промывочные щиты. Сброс воды с промывочных щитов осуществляется с помощью сливных коробов

3 . Коэффициенты избытка воздуха, объёмы и энтальпии продуктов сгорания

Расчетная характеристика газообразного топлива (табл. II)

Коэффициенты избытка воздуха по газоходам:

· Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки:

т = 1,0 + ? т =1,0 + 0,05 = 1,05

· ?Коэффициент избытка воздуха за КПП:

КПП = т + ? КПП = 1,05 + 0,03 =1,08

· Коэффициент избытка воздуха за ВЭ:

ВЭ = КПП + ? ВЭ =1,08 + 0,02 =1,10

· Коэффициент избытка воздуха за РВП:

РВП = ВЭ + ? РВП =1,10 + 0,2 = 1,30

Характеристика продуктов горения

· Теоретическое количество воздуха

V° = 0,0476 (0,5CО + 0,575Н 2 О +1,5H 2 S + У(m + n/4)C m H n - O P)

· Теоретический объем азота

· Теоретический объем водяных паров

· Объем трехатомных газов

Энтальпии продуктов сгорания (J - таблица).

4.Тепл овой расчёт котельного агрегата

4.1 Тепловой баланс и расчёт топлива

4.2 Реге неративный воздухоподогреватель

вп=330°С tгв=260°С

Јвп=1400 ккал/нм 3 Јгв=806 ккал/нм 3

хч=159°С tпр=67°С

Јхч=663 ккал/нм 3

Јпр=201,67 ккал/нм 3

ух=120°С tхв=30°С

Јхв=90,3ккал/нм 3

Јух=533 ккал/нм 3

4.3 Топка

4.4 Горячие ш ирмы

Значения Q тш и Q

а Q т доп и Q

4.4 Холодные ш ирмы

Значения Q тш и Q бш различаются не более чем на 2%,

а Q т доп и Q б доп - меньше чем на 10%, что допустимо.

Список используемой литературы

Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. М.: Энергия, 1973, 295 с.

Ривкин С.Л., Александров А. А. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара. М.: Энергия, 1975 г.

Фадюшина М.П. Тепловой расчёт котельных агрегатов: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Котельные установки и парогенераторы” для студентов очного обучения специальности 0305 - Тепловые электрические станции. Свердловск: УПИ им. Кирова,1988, 38 с.

Фадюшина М.П. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Котельные установки и парогенераторы”. Свердловск,1988, 46 с.

Подобные документы

Характеристика котла ТП-23, его конструкция, тепловой баланс. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива. Тепловой баланс котельного агрегата и его коэффициент полезного действия. Расчет теплообмена в топке, поверочный тепловой расчёт фестона.

курсовая работа , добавлен 15.04.2011


Конструктивные характеристики котельного агрегата, схема топочной камеры, ширмового газохода и поворотной камеры. Элементарный состав и теплота сгорания топлива. Определение объёма и парциальных давлений продуктов сгорания. Тепловой расчёт котла.

курсовая работа , добавлен 05.08.2012


Тепловая схема котельного агрегата Е-50-14-194 Г. Расчёт энтальпий газов и воздуха. Поверочный расчёт топочной камеры, котельного пучка, пароперегревателя. Распределение тепловосприятий по пароводяному тракту. Тепловой баланс воздухоподогревателя.

курсовая работа , добавлен 11.03.2015


Расчетные характеристики топлива. Расчёт объема воздуха и продуктов сгорания, КПД, топочной камеры, фестона, пароперегревателя I и II ступеней, экономайзера, воздухоподогревателя. Тепловой баланс котельного агрегата. Расчёт энтальпий по газоходам.

курсовая работа , добавлен 27.01.2016


Перерасчет количества теплоты на паропроизводительность парового котла. Расчет объема воздуха, необходимого для сгорания, продуктов полного сгорания. Состав продуктов сгорания. Тепловой баланс котельного агрегата, коэффициент полезного действия.

контрольная работа , добавлен 08.12.2014


Описание котельного агрегата ГМ-50–1, газового и пароводяного тракта. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания для заданного топлива. Определение параметров баланса, топки, фестона котельного агрегата, принципы распределения теплоты.

курсовая работа , добавлен 30.03.2015


Описание конструкции и технических характеристик котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ. Расчет теоретического расхода воздуха и объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам. Проверка теплового баланса котла.

курсовая работа , добавлен 23.01.2014


Характеристика котла ДЕ-10-14ГМ. Расчет объемов продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов. Коэффициент избытка воздуха. Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода топлива. Расчет теплообмена в топке, водяного экономайзера.

курсовая работа , добавлен 20.12.2015


Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расчетный тепловой баланс и расход топлива котельного агрегата. Проверочный расчет топочной камеры. Конвективные поверхности нагрева. Расчет водяного экономайзера. Расход продуктов сгорания.

курсовая работа , добавлен 11.04.2012


Виды топлива, его состав и теплотехнические характеристики. Расчет объема воздуха при горении твердого, жидкого и газообразного топлива. Определение коэффициента избытка воздуха по составу дымовых газов. Материальный и тепловой баланс котельного агрегата.