2.2. Выбор котельного оборудования

В соответствии с нормами проектирования тепловых электростанций, на ТЭС, входящих в энергосистему, без промежуточного перегрева пара применяются преимущественно схемы с поперечными связями.

Суммарная паропроизводительность всех установленных на ТЭЦ котлов определяется по максимальному расходу пара на все турбины с тем, чтобы при выходе из работы одного котла, оставшиеся обеспечили максимально длительный отпуск пара на производство 80-90% от среднего за наиболее холодный месяц отпуска тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение; при этом допускается снижение электрической мощности на величину самого крупного агрегата ТЭЦ.

Суммарная часовая паропроизводительность энергетических котлов

∑D_к^час=1,03*∑D^час_махi=1.03*4*485=1998,2 т/ч

где D^час_махi – максимальный часовой расход пара i-ой турбины, т/ч,

n – число турбин.

∑D_к^час/D_к=1998,2/320=6,24~7 котлов БКЗ-320-140

Котлоагрегат БКЗ – 320 -140

Паропроизводительность 320 т/ч

Давление свежего пара 140 кгс/см2

Температура свежего пара 560 ºС

Вид топлива природный газ Уренгойского месторождения

КПД 93,3%

Количество котлоагрегатов 7

Описание конструкции котлоагрегата БКЗ – 320 – 140

Котел типа БКЗ – 320 – 140 однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, предназначен для работы на ТЭЦ с поперечными связями при сжигании угля с твердым шлакоудалением.

Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Камерная топка представляет собой первый (восходящий) газоход, во втором (горизонтальном) газоходе расположен пароперегреваель. В третьем (нисходящем) газоходе расположены экономайзеры и воздухоподогреватель, установленный «в рассечку».

Топка открытого типа, призматической формы, полностью экранирована трубами 60х6мм. Фронтовой и задний экран в нижней части образуют скаты "холодной воронки". В верхней части трубы заднего экрана образуют аэродинамический выступ, который предназначен для улучшения аэродинамики газового потока на выходе из топки и для частичного затемнения поверхности основных ширм. Топочные блоки боковых экранов плоские. Потолок топки и поворотного газохода экранирован трубами потолочного пароперегревателя.

Пароотводящие трубы заднего экрана проходят внутри газохода и служат подвесками заднего экрана. Остальные топочные блоки подвешены также за пароотводящие трубы с помощью подвесок к потолочной раме. При нагревании топка свободно расширяется вниз. Жесткость и прочность стен топки обеспечиваются установленными по периметру горизонтальными поясами жесткости.

Специальные шарнирные крепления поясов жесткости приспособлены для направленного теплового расширения топки при растопках котла (зазоры в шарнирных креплениях).

Для повышения плотности топка и потолочный пароперегреватель обшиты по трубам металлическим листом. На обшивочный лист наносится тепловая изоляция.

Для растопки котла установлено шесть газомазутных горелок, расположенных встречно на боковых стенах топки по три с каждой стороны. Каждая растопочная горелка оборудована мазутной форсункой парового распыливания

При тепловом расширении топочной камеры основные горелки неподвижны, фронтовой экран свободно перемещается относительно их. Сочленение экрана с горелкой осуществляется при помощи компенсаторов.

Барабан котла, с внутренним диаметром 1600 мм, длиной цилиндрической части 13900 мм, и толщиной стенки 112 мм, выполнен из стали 16 ГНМА. Средний уровень воды в барабане должен поддерживаться на 200 мм ниже геометрической оси барабана.

Для обеспечения равномерного прогрева барабана при растопках предусмотрен паровой разогрев барабана насыщенным паром с давлением 40-160 кгс/см² (4-16 МПа). Для предупреждения перепитки котла в барабане установлена труба аварийного слива.

Для контроля за уровнем воды барабан оборудован тремя водоуказательными колонками. Питательная вода после экономайзера поступает в питательные короба барабана. 50 % ее из питательных коробов направляется на промывочные листы, протекает по ним и через гидравлический подпор сливается в водяной объем барабана. Остальные 50 % воды непосредственно из питательных коробов сливаются в водяной объем барабана помимо промывочных листов.

Для обеспечения качества пара, соответствующего нормам, на котле применена схема двухступенчатого испарения с выносными циклонами.

Сепарационные устройства первой ступени испарения расположены в барабане и представляют собой сочетание внутрибарабанных циклонов, паропромывочных устройств и дырчатых листов. Паропроводящая смесь из экранов, включенных в первую ступень испарения, поступает во внутри барабанные циклоны, где происходит отделение капель воды из потока пара. Выделившаяся вода сливается в водяной объем барабана, а пар направляется под промывочный лист и, поднимаясь вверх, проходит через слой питательной воды. Дальнейшая сепарация пара происходит в паровом объеме барабана.

Далее пар проходит через пароприемный дырчатый лист, которым обеспечивает равномерную по длине барабана работу парового объема, и направляется в пароперегреватель котла.

Пароперегреватель котла по характеру восприятия тепла делится на следующие поверхности нагрева: радиационную, радиационно-конвективную и конвективную.

Радиационная часть выполнена в виде потолочных труб, закрывающих потолок топочной камеры, и топочных ширм, получающая теплоту в основном излучением.

Радиационно-конвективная поверхность нагрева, получающая теплоту излучением и конвекцией, состоит из ширм, расположенных на входе в поворотный горизонтальный газоход.

Конвективные поверхности нагрева, получающие теплоту, в основном, конвекцией расположены в поворотном горизонтальном газоходе.

Движение пара в перегревателе происходит двумя раздельными потоками.

Каждый поток имеет два переброса по ширине газохода. Предусмотрено смешение потоков в камерах пароохладителей и в смешивающих камерах. Это позволяет снизить температурные развертки в самих потоках и между ними.

Регулирование температуры пара осуществляется впрыском «собственного» конденсата в пароохладители первой и второй ступени. Впрыскивающий охладитель первой ступени расположен между топочными и основным (крайними и средними) ширмами, а впрыскивающий пароохладитель второй ступени расположен между основными (крайними и средними) ширмами и третьей ступенью конвективного перегревателя.

Для защиты змеевиков пароперегревателя от перегрева в период растопки на котле предусмотрен растопочный впрыск непосредственно питательной воды в пароохладители первой и второй ступени.

Конденсат для впрыска получают в установках «собственного» конденсата путем охлаждения насыщенного пара, поступающего из барабана котла, питательной водой, прошедшей первую (по ходу воды) ступень экономайзера.

Конвективная шахта представляет собой опускной газоход с размещенными в нем «в рассечку» экономайзером и трубчатым воздухоподогревателем.

Вторая ступень экономайзера (по ходу воды) занимает всю глубину газохода, далее конвективная шахта разделяется на два симметричных газохода, в каждом из них последовательно размещены (по ходу газов) вторая ступень воздухоподогревателя, первая ступень экономайзера, первая ступень воздухоподогревателя. Деление конвективной шахты на два газохода вызвано установкой внутри шахты центральных перепускных воздуховодов, соединяющих ступени и кубы воздухоподогревателя. Воздухоподогреватель котла выполнен по двухпоточной схеме.

Холодный воздух с напора дутьевых вентиляторов двумя встречными потоками поступает в нижние подвесные кубы воздухоподогревателя первой ступени, на входе которой установлены водяные калориферы. Далее по центральному перепускному воздуховоду, расположенному внутри конвективной шахты, направляются в средние кубы воздухоподогревателя первой ступени, разделяясь на два потока. Пройдя их, воздух по обводным воздуховодам, расположенным снаружи конвективной шахты, поступает в верхние кубы воздухоподогревателя первой ступени. Пройдя их, потоки воздуха объединяются и по центральному воздуховоду, расположенному внутри конвективной шахты, воздух поступает в воздухоподогреватель второй ступени, раздваиваясь на два потока. Пройдя его, горячий воздух направляется двумя потоками по воздуховодам, расположенным слева и справа котла, к горелкам.

Экономайзер выполнен в виде пакетов гладкотрубных змеевиков, расположенных в шахматном порядке. Пройдя узел питания, питательная вода по трубопроводу поступает во входной раздающий коллектор, расположенной на отметке 10,9 м между топкой и опускной конвективной шахтой

Для возможности осмотра и ремонта водяной экономайзер первой ступени по высоте разделен на два пакета без смешивающих камер.

Вторая ступень водяного экономайзера передает свой вес через опорные стойки на опорные балки, которые опираются на каркас котла. Опорные балки охлаждаются воздухом от дутьевого вентилятора со сбросом его в короб горячего воздуха.

Воздухоподогреватель, кроме нижних подвесных кубов, и первая ступень экономайзера опираются на раму каркаса конвективной шахты. На верхние кубы воздухоподогревателя первой ступени установлены последовательно первая ступень экономайзера и вторая ступень воздухоподогревателя. Для уменьшения присосов воздухоподогреватель первой ступени, экономайзер первой ступени и воздухоподогреватель второй ступени сварены между собой без промежуточных компенсаторов, и при нагревании вся шахта расширяется вверх. Для компенсаций тепловых перемещений и создания возможности свободного расширения конвективной шахты между экономайзером второй ступени и воздухоподогревателем второй ступени установлен песочный компенсатор.

Для покрытия пиковой части графика тепловых нагрузок наиболее целесообразным является использование специальных пиковых водогрейных котлов низкого давления (ПВК). Количество пиковых котлов может быть найдено из соотношения:

n=Q_отоп^пик/(η*q^пик)=425,64/0,9*100=4,73~5

Пиковый водогрейный котел КВ – ГМ – 100

Теплопроизводительность 100 Гкал/ч

Расчетное давление на входе 25 кгс/см2

Расход воды 1235 т/ч

Гидравлическое сопротивление котла 2,63 кгс/см2

Температура уходящих газов 120-175ºС

КПД брутто 89%

Котел выполнен П-образной компоновки. По проекту котел выполнен газоплотным с экранными панелями из труб. В верхней части задний экран разведен в пятирядный фестон. Топка оборудована шестью газомазутными горелками, установленными в боковых стенах.