Курс лекций общая энергетика

Начертательная геометрия
Фронтально проецирующая плоскость
Фронтальная плоскость уровня
Фронталь плоскости
Прямая, параллельная плоскости
Взаимная параллельность плоскостей
Примеры изображения плоскостей общего и частного положения
Задание поверхности на комплексном чертеже
Определитель поверхности
Алгоритм конструирования поверхности
Развертывающиеся поверхности
Комплексный чертеж призматической поверхности
Задание кривых линейчатых поверхностей
Задание цилиндрической поверхности общего вида на комплексном чертеже
Неразвертывающиеся линейчатые поверхности с двумя направляющими
Алгоритм построения цилиндроида
Коноид
Поверхности вращения
Поверхности вращения второго порядка
Сфера образуется вращением окружности
Эллипсоид вращения
Гиперболоид вращения
Тор- поверхность вращения 4 порядка
Сконструировать поверхность: тор-кольцо
Винтовые поверхности
Решение позиционных и метрических задач
Позиционные задачи
Решение главных позиционных задач
Конические сечения
Построить линию пересечения сферы
Метрические задачи.
Построение плоскости, касательной к поверхности
Задачи на определение расстояний между геометрическими фигурами
Преобразование комплексного чертежа
Плоский чертёж
Третья основная задача преобразования комплексного чертежа
Решение четырех основных задач преобразованием комплексного чертежа
Плоскость общего положения поставить в положение проецирующей
Решение позиционных задач с помощью преобразования комплексного чертежа
Технические чертежи

Изображения на технических чертежах

Разрезы
Классификация разрезов
Соединение части вида и части разреза
Сечения
Выносные элементы
По наглядному изображению построить три вида детали и выполнить необходимые разрезы.
Построить три вида детали и выполнить необходимые разрезы
Сфера
Аксонометрия
Изометрия окружности
Прямоугольная диметрия
Энергетика
  • Тепловые электрические станции
  • Основные элементы паровых электростанций
  • Технологическая схема ТЭС
  • Отопление и горячее водоснабжение (ГВС)
  • Топливный тракт электростанции
  • Сжигание жидкого топлива на электростанции
  • Тракт шлакозолоудаления
  • Виды органического топлива
  • Характеристики топлива
  • Элементы теории термодинамики
  • Термодинамический процесс
  • Изобарный процесс
  • Круговые процессы или циклы
  • Энтропия как параметр термодинамической
    системы
  • Термодинамические процессы водяного пара
  • Основные параметры воды и водяного пара
  • Основное тепловое оборудование ТЭС
  • Основные параметры и обозначения
    паровых котлов
  • Паровые турбины
  • Основные узлы и конструкция паровой турбины
  • Принципиальная схема конденсационной
    установки
  • Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
  • Компоновка главного корпуса
    и генеральный план ТЭС
  • Строительная компоновка главного корпуса ТЭС
  • Генеральный план электростанции
  • Газотурбинные, парогазовые электрические
    станции
  • Атомные электростанции
  • Принципиальные тепловые схемы АЭС
  • Альтернативные источники получения
    электрической энергии
  • Приливные электростанций (ПЭС).
  • Энергия морских течений
  • Различные типы ветроагрегатов
  • Экология
  • Экологические проблемы тепловой энергетики
  • Экологические проблемы ядерной энергетики
  •  

    Основные параметры и обозначения паровых котлов

    К основным параметрам паровых котлов государственный стандарт (ГОСТ) относит номинальную паропроизводительность, номинальное давление пара, номинальную температуру первичного и промежуточного перегрева пара, номинальную температуру питательной воды.

    Номинальная производительность котла D (кг/с) ― это наибольшая паропроизводительность, которую должен обеспечить котёл при длительной эксплуатации, при сжигании основного топлива, при соблюдении номинальных параметров пара и питательной воды, с учётом допускаемых отклонений.

    Номинальное давление пара р (МПа) ― это принятое при проектировании котла абсолютное давление пара, которое должно обеспечиваться за пароперегревателем. Напомню, что абсолютное давление ра среды ― это полное давление, которое равно сумме атмосферного и избыточного давлений:

    Номинальные температуры пара tп и tпп (0С) – это температуры пара, которые должны обеспечиваться котлом непосредственно за пароперегревателями (первичным и промежуточным) при номинальных значениях основных параметров, с учётом допускаемых отклонений.

    Номинальная температура питательной воды tпв (0С) ― это температура воды, принятая при проектировании котла и обеспечиваемая для его номинальной паропроизводительности перед входом в экономайзер.

    Тепловое совершенство работы парогенератора характеризуется коэффициентом полезного действия брутто (ηбрк), который представляет собой отношение теплоты, переданное рабочему телу (воде—пару), к теплоте, полученной при сжигании топлива. Для современных мощных парогенераторов тепловые потери небольшие и КПД брутто равен 93÷94%.

    Типоразмер парового котла включает: вид циркуляции воды, номинальную производительность и давление. Например, Е-420-140 означает ― котёл с естественной циркуляцией паропроизводительностью 420 т/ч и абсолютным давлением пара 140 кг/см2 (или 13,7 МПа). Пп-950-255 означает ― котёл прямоточный с промперегревом пара паропроизводительностью 950 т/ч и абсолютным давлением 255 кг/см2 (25 МПа). Пр-1-9 означает ― котёл с принудительной циркуляцией паропроизводительностью 1 т/ч и абсолютным давлением 9 кг/cм2 (0,9 МПа). Для других условий к этим обозначениям добавляется индекс: Ж ― топка с жидким шлакоудалением; В ― вихревая топка; Ц ― циклонная топка; Г ― газ; М ― мазут; Н ― котёл под наддувом.

    Параллельно с маркировкой ГОСТ существует заводская маркировка парогенераторов. Заводы-изготовители применяют сокращённую маркировку: сначала ставятся первые буквы наименование завода ― Т или ТКЗ (Таганрогский котлостроительный завод), БКЗ (Барнаульский котельный завод), затем буква для характеристики топлива: П ― пылеугольный, М ― мазутный, Г ― газовый, например, БКЗ-420-140ГМ ― паровой котёл Барнаульского котельного завода производительностью 420 т/ч, давлением 140 кг/см2, работает на газе и мазуте; ТПП-110 означает, что он «Таганрогский пылеугольный прямоточный, а цифра указывает номер серии котлов; ТГМП-314 ― Таганрогский газомазутный прямоточный котёл, а цифры также означают номер серии котлов.

    1.5.4. Поверхности нагрева паровых котлов

    В паровых котлах имеются следующие поверхности нагрева: экономайзеры, испарительные элементы, пароперегреватели и воздухоподогреватели.в

    Все эти элементы подвержены воздействиям высоких температур и агрессивных сред (котловая вода и пар при высоких давлениях, с одной стороны и дымовые газы, с другой стороны).

    Экономайзеры

    Экономайзеры представляют собой обычные подогреватели питательной воды, использующие теплоту уходящих дымовых газов. Вода как рабочее тело паросиловой установки поступает в змеевики экономайзера под действием давления, создаваемого питательным насосом. Конструктивными деталями экономайзера являются трубы и коллекторы, изготовленные из качественной углеродистой стали (рис.23).

    Конструкция

    Рис.23 Конструкция трубного пакета, узлов и деталей стального экономайзера:

    1―ввод питательной воды; 2―ввод подогретой воды; 3―змеевики; 4―опорные стойки; 5―лазы в газоходы; 6―обмуровка боковой стенки; 7―предохранительные прутки; 8―вид износа трубы без прутков; 9―защитная накладка; 10―соединительный патрубок.

    Питательная вода движется снизу вверх, против направления движения дымовых газов. Так как в топке имеется некоторое разряжение, то через неплотности обмуровки могут наблюдаться присосы воздуха. Для снижения присосов при монтаже стараются резко сократить количество проходов труб через обмуровку установкой соединительных патрубков (10) между змеевиками и коллекторами.

    Так как частицы золы, уносимые дымовыми газами, обладают абразивным свойством, то наружные поверхности труб экономайзера, особенно первые ряды, подвержены износу. Для уменьшения износа приваривают стальные прутки (7), которые изменяют аэродинамику набегающего газового потока.

    К скорости воды в экономайзерных трубках предъявляются следующие требования: при номинальной мощности котла скорость воды должна лежать в пределах 0,4÷2,0 м/с, так как при таких скоростях будет равномерная раздача воды по трубам и из-за повышенных гидравлических сопротивлений экономайзера и перерасхода электроэнергии на привод питательного насоса.

    Испарительные поверхности нагрева

    Испарительные поверхности ― это поверхности парового котла, в которых происходит испарение воды до температуры кипения. Это котельные пучки труб, омываемые горячими топочными газами, фестон на выходе газов из топки, настенные топочные экраны с радиационным обогревом.

    Испарительные радиационные поверхности нагрева котла размещаются в топочной камере в радиационной шахте, а конвективные ― в послетопочных газоходах агрегата, то есть в конвективной шахте.

    1.5.4.3. Пароперегреватели

    ОсновныеРис.25 Основные конструктивные элементы пароперегревателей:

    1―барабан; 2―двухходовая панель радиационного настенного топочного перегревателя; 3―подвесные вертикальные полурадиационные перегревательные ширмы на выходе из топки; 4―конвективный змеевиковый вертикальный перегреватель; 5―конвективный змеевиковый выходной перегреватель; 6―потолочная трубная панель перегревателя; 7―впрыскивающий пароохладитель; 8―выходной коллектор перегретого пара; 9―входной коллектор подвесных труб; 10―выходной коллектор подвесных труб; 11―подвысные трубы перегревателя; 12―опорная планка; 13―змеевики горизонтального перегревателя; 14―горелка.

    1 2 3 4 5 6 Рис. 24.

     
    В пароперегревателях перегрев пара выше температуры насыщения необходим для повышения термического КПД электростанций и предупреждения эрозии лопаточного аппарата проточной части турбины . Перегрев пара осуществляется в трубчатых поверхностях, которые из способа передачи теплоты от дымовых газов можно классифицировать так: радиационные поверхности (передача тепла радиацией), конвективные поверхности (передача тепла конвекцией) и радиационно-конвективные поверхности (рис.25).

    Радиационная поверхность нагрева (2) пароперегревателя обычно размещается на стенах топки. Поверхность радиационно-конвективная выполняется в виде U-образных ширм (3) и потолочных панелей (6), а конвективные поверхности в виде змеевиковых пакетов (4 и 5).

    Различают перегреватели по способу крепления змеевиков: вертикальные (4) ― первичного перегревателя и горизонтальные (5) ― вторичного.

    1.5.4.4. Воздухоподогреватели

    По принципу действия воздухоподогреватели делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативном типе воздухоподогревателей передача теплоты от газов к воздуху осуществляется непосредственно через разделяющую их стенку, а в регенеративном ― через промежуточное тело (например, через стенку трубок). Регенеративный подогреватель, как правило, эксплуатируется только как вращающийся, а рекуперативный ― как неподвижный.

    Основным видом рекуперативных воздухоподогревателей является трубчатый воздухоподогреватель с вертикально расположенной трубной системой (рис.26).

    ТрубчатыйРис.26 Трубчатый воздухоподогреватель:

    1―стальные трубы 40×1,5 мм;

    2, 6―верхняя и нижняя трубные доски толщиной 20÷25 мм; 3―компенсатор тепловых расширений; 4―воздухоперепускной короб; 5―промежуточная трубная доска;

    7, 8―опорная рама и колонны.

    Трубы прямые и вертикальные, концы которых приварены к трубным доскам и расположены в шахматном порядке. Воздухоподогреватель выполняется в виде отдельных кубов (секций), которые очень удобны для транспорта и монтажа. Секции подобраны для каждого котла так, что они заполняют всё сечение газохода. Трубная система от температуры газов расширяется в основном вверх, поэтому для возможности её перемещения и для обеспечения плотности газохода применяются компенсаторы. Трубные доски секций также уплотняют линзовыми компенсаторами.

    Преимущества трубчатых воздухоподогревателей заключаются в том, что они просты по конструкции, надёжны в работе, значительно более плотны по сравнению с воздухоподогревателями других систем, требуют сравнительно небольших расходов металла.

    Однако имеются и недостатки: они в большей мере подвергаются коррозии, в результате чего в трубах появляются свищи, через которые воздух утекает в газоход котла. Поэтому рекуперативные воздухоподогреватели применяются на котлах производительностью до 130 кг/с.

    Основным типом регенеративного воздухоподогревателя электростанций являются вращающиеся воздухоподогреватели, у которых поверхностью теплообмена служит набивка из тонких гофрированных и плоских стальных листов, которые образуют небольшой диаметр (8÷10 мм) для прохода продуктов сгорания и воздуха (рис.27).

     

     

     

     

    Металлическая набивка в виде секций заполняет цилиндрический пустотелый ротор, который разделён перегородками на изолированные друг от друга секций.

    СхемаРис.27 Схема работы регенеративного воздухоподогревателя:

    а―общий вид аппарата; б―пластины металлической набивки; 1―вал; 2 и 3―верхняя и нижняя опоры; 4―секция ротора; 5―верхнее переферийное уплотнение; 6―зубья привода; 7―наружная металлическая обшивка (кожух).

    Движение газового и воздушного потоков непрерывное и раздельное, а набивка ротора попеременно проходит эти потоки. В газовой части воздухоподогревателя металлическая набивка секторов аккумулирует теплоту, полученную от дымовых газов, а затем отдаёт её воздушному потоку. В конечном счёте происходит непрерывный нагрев воздуха переносом теплоты, которая аккумулирована в газовом потоке. Движение дымовых газов и воздуха – противоточное.

    К набивкам предъявляются такие требования, как возможно большая интенсивность теплообмена между воздухом и дымовыми газами и минимальное аэродинамическое сопротивление с той и с другой стороны.

    Применение гофрированных листов (рис.27б) обеспечивает интенсивный конвективный теплообмен и соответственно более быстрый нагрев металлической набивки, а затем более глубокое её охлаждение.

    В отличие от рекуперативных в регенеративных подогревателях в условиях вращающегося ротора имеют место перетоки воздуха по радиусу ротора, потери воздуха в воздушной части ротора и присосы воздуха в газовый поток. Утечки воздуха и присосы его в газовый поток примерно одинаковы, поэтому их можно рассматривать как перетоки.

    Защита от перетоков достигается установкой в верхней и нижней частях ротора кольцевых и радиальных уплотнений.

    Регенеративные воздухоподогреватели нашли широкое применение в энергетике на крупных энергоблоках. По конструкции эти подогреватели сложнее рекуперативных, но они компактны, требуют меньшего расхода металла, имеют невысокое аэродинамическое сопротивление и устойчивость к коррозии.

    Контрольные вопросы.

    1. Чем характеризуется тепловое совершенство работы парогенератора?

    2. Какие поверхности нагрева имеются в паровых котлах?

    3. Для чего служат испарительные поверхности котла?

    4. По какому принципу делятся воздухоподогреватели котла?

    5. В чём заключаются преимущества трубчатых воздухоподогревателей и их основной недостаток?

    Энергетика