1.4 Схема паросиловой установки

1 2 4 5 3 1 – Котлоагрегат с пароперегревателем 2 – паропровод 3 – турбогенераторная установка 4 – конденсатор 5 – насос

Рис. 1

1. Описание принципиальной схемы тепловой электростанции и принцип действия основных её элементов: котла, турбины, конденсатора.

Принцип действия:

1.1 Котел

Котельные установки предназначены для производства пара и горячей воды для энергетических, технологических, отопительных и бытовых нужд в стационарных условиях и на транспорте.

По назначению стационарные котельные установки подразделяют на энергетические и производственно-отопительные. Энергетические котельные установки производят перегретый пар для паротурбинных агрегатов электростанций. Производственно-отопительные котельные установки производят либо перегретый, либо насыщенный пар для производственных, технологических и бытовых нужд и для отопления жилых и производственных помещений.

Энергетические котлы имеют высокую производительность (до 1000 тонн пара в час) и работают при докритических, критических и сверхкритических параметрах теплоносителя. Большие энергетические котлы по движению теплоносителя подразделяются на котлы барабанные и прямоточные. Все они имеют принудительную циркуляцию. Котлы самой большой мощности – в основном прямоточного типа и работают при сверхкритических параметрах (до 300 бар, температура пара на выходе из пароперегревателя до 560 °С ).

Получение пара в котлах с принудительной циркуляцией производится следующим образом: питательным насосом питательная вода из деаэратора высокого давления подается через систему подогревателей высокого давления (ПВД) и направляется в экономайзер котла. Вода за экономайзером имеет температуру на 10 – 20 градусов ниже, чем температура кипения жидкости при данном давлении. Экономайзер котлоагрегата предназначен для догрева питательной воды за счет теплоты дымовых газов после пароперегревателя и является хвостовой поверхностью нагрева. Экономайзер представляет собой поверхность нагрева, состоящую из стальных змеевиковых труб диаметром 25-32 мм и расположенных, как правило, в шахматном порядке для улучшения теплопередачи. Далее нагретая вода поступает в систему поверхностей нагрева котлоагрегата, где происходит догрев теплоносителя до температуры кипения при данном давлении котле и парообразование. Экранные трубы топки котла соединяются между собой нижними и верхними коллекторами. В котлах барабанного типа с многократной принудительной циркуляцией в этих трубах происходит подъем теплоносителя (воды и пароводяной смеси) в барабан котла. В барабане происходит разделениие фаз теплоносителя на паровую и жидкую. Пар направляется в сепарационное устройство, после чего - в пароперегреватель. Жидкость по опускным трубам подается в нижнюю часть котла, распределяется между коллекторами и нагревается в экранных трубах, поднимаясь снова в барабан. Таким образом, происходит циркуляция теплоносителя в барабанном котле.

В прямоточных котлах циркуляция отсутствует. Парообразование, в том числе и перегрев происходит в экранных трубах по мере подъема теплоносителя. Барабан в таких котлах отсутствует.

Последней хвостовой поверхностью нагрева по ходу газов является воздухоподогреватель, состоящий из нескольких ступеней. Воздухоподогреватель имеет самую большую поверхность нагрева (в несколько раз превышающую поверхность нагрева всех остальных хвостовых поверхностей нагрева). Это связано с относительно невысокими температурами теплоносителей, небольшим перепадом температур низкой теплоотдачей газов. Конструктивно воздухоподогреватель представляет собой секционную конструкцию, состоящую из системы труб диаметром до 60 мм по которым движутся дымовые газы. Трубы расположены в шахматном порядке, снаружи они омываются потоками воздуха, которые движутся противоточно дымовым газам. Нагретый воздух подается к горелочным устройствам котла. После воздухоподогревателя дымовые газы через систему очистки направляются по газоходам в дымовую трубу. Температура дымовых газов перед дымовой трубой составляет 140-160 °С, снижение ее ограничивается температурой точки росы дымовых газов, при которой происходит конденсация паров кислот, содержащихся в дымовых газах.

Пароперегреватель служит для перегрева насыщенного пара, идущего из барабана котла (в котлах барабанного типа), либо из верхнего коллектора пара (в котлах прямоточного типа). Пароперегреватель представляет собой змеевиковую поверхность нагрева из труб диаметром до 32 мм, смонтированных так, что при высоких температурах дымовых газов (до 1200 °С) имеется возможность компенсации тепловых расширений. Пароперегреватель на мощных котлах состоит из двух ступеней перегрева. Перегретый пар после пароперегревателя направляется в цилиндр высокого давления паровой турбины.

В пароперегревателе происходит радиационно-конвективный теплообмен, и за счет большого перепада температур теплоносителей и высоких коэффициентов теплоотдачи, имеет место высокий коэффициент теплопередачи. Благодаря этому пароперегреватель имеет относительно небольшую поверхность нагрева.

Топка котла представляет собой объемную камеру из огнеупорных материалов, защищенных от действия высоких температур рядами вертикальных экранных поверхностей, состоящих из нескольких рядов труб, расположенных обычно в шахматном порядке. В нижней части топка представляет собой воронкообразную форму.

В топке котла происходит только лучистый теплообмен, поэтому коэффициент теплопередачи в экранных трубах наибольший.

Современные энергетические котлы работают на трех основных видах топлива: угольная пыль, мазут и природный газ. Таким образом, в зависимости от вида сжигаемого топлива котлы делятся на пылеугольные и газомазутные.