Контрольные вопросы.
1. Какая температура называется температурой насыщения?
А. Температура, при которой происходит перегрев пара.
В. Температура, при которой жидкость перестаёт испаряться.
С. Температура, при которой происходит кипение жидкости при постоянном давлении.
2. Какую величину следует вычислять по формуле, а не по h,s-диаграмме?
А. Внутреннюю энергию пара. С. Температуру пара.
В. Давление пара. D. Энтальпию пара.
3. Что обозначает на h,s-диаграмме буква х?
А. Энтальпию пара. С. Удельный объём пара.
В. Энтропию пара. D. Степень сухости пара.
4. В какой области р,v-диаграммы находится область насыщенного пара?
A. В области I. В. В области II. С. В области III.
Тема 1.5. Основное тепловое оборудование тэс
1.5.1. Общие сведения о паровых котлах
Теплоэлектростанции большой мощности являются паротурбинными установками, основными агрегатами которых являются парогенератор и паровая турбина с электрогенератором.
Современный энергетический котлоагрегат большой мощности представляет собой очень большое и сложное сооружение. Так, например, котлоагрегат, обслуживающий турбину мощностью 300 МВт, производит в час более 900 т пара давлением до 24 МПа и температурой до 5650С. Такой котёл потребляет примерно от 150 до 300 т/ч угля в зависимости от его качества и более 900 т/ч воды.
Все технологические процессы такого котлоагрегата механизированы и автоматизированы. Котлоагрегат обслуживается многочисленным вспомогательными механизмами, приводимыми в движение десятками электродвигателей, причём мощность их достигает несколько тысяч кВт.
Габариты такого котла весьма внушительны: высота около 45 метров. Вес только металлических частей агрегата доходит до 4500 тонн. Ещё более крупными являются котлоагрегаты, обслуживающие турбины мощностью 500, 800 и 1200 МВт.
Таким образом, паровой котёл является основным агрегатом тепловой электростанции. Паровым котлом называется устройство для выработки пара с давлением выше атмосферного за счёт теплоты сжигаемого топлива. Необходимая тепловая мощность парогенератора определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных рабочих температуры и давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчётное количество топлива.
По назначению паровые котлы делятся на несколько групп: энергетические, промышленные, отопительные, утилизационные, энерготехнологические и специальные.
Энергетические котлы отличаются высокой единичной паропроизводительностью, повышенными параметрами пара, высокими требованиями к надёжности и экономичности и т.д.
Промышленные паровые котлы вырабатывают пар для технологических нужд промышленности.
Отопительные котлы производят горячую воду для отопления промышленных, жилых и общественных зданий.
Водогрейный котёл служит для получения горячей воды с давлением выше атмосферного. Они могут использоваться как пиковые для выдачи сетевой воды на отопление от 100 до 1500С.
Котлы-утилизаторы и энерготехнологические используют резервы вторичных энергетических ресурсов при переработке отходов химических производств, бытового мусора как на мусоросжигательном заводе в г. Владивосток и т.д.
Мы с вами в основном будем изучать энергетические парогенераторы.
По давлению пара на выходе из котла они делятся на котлы низкого давления (до 1 МПа), среднего (1÷10 МПа), высокого (14 МПа), сверхвысокого (18÷20 МПа) и сверхкритического давления (более 22,5 МПа).
Энергетические парогенераторы по производительности различаются как котлы малой, средней и большой производительности.
По способу циркуляции воды все котлы сводятся к трём типам: с естественной циркуляцией (рис. 21а), с многократной принудительной циркуляцией (рис. 21б), прямоточные (рис 21в).
Рис 21.
В парогенераторах с естественной циркуляцией движение рабочего тела по испарительному контуру осуществляется за счёт разности плотностей столбов рабочей среды: воды ρв в опускной питательной системе и пароводяной смеси ρсм в подъёмной испарительной части циркуляционного контура (рис.21а).
На практике естественная циркуляция применяется только в парогенераторах до сверхвысоких давлений (не выше 18,5 МПа), так как плотность при таких давлениях в опускных и подъёмных системах практически одинаковы, и движущий напор циркуляции будет очень мал. Циркуляцией в парогенераторе называется явление многократного обращения испаряемой воды в экранных и кипятильных трубах барабанных котлов.
Парогенератор с многократной принудительной циркуляцией (рис.21б) отличается наличием в контуре специальных циркуляционных насосов. В этом случае движение воды и пароводяной смеси осуществляется принудительно. Недостатком системы многократной принудительной циркуляции является наличие специальных циркуляционных насосов сложной конструкции, которые нужно обслуживать и ремонтировать, а также увеличиваются собственные нужды электростанции. В Российской Федерации такие парогенераторы не выпускаются и широкого применения они не нашли.
Прямоточные парогенераторы принципиально отличаются тем, что поступающая в испарительный тракт вода на выходе из него полностью превращается в пар, и движение рабочего тела от входа воды в экономайзер до выхода из котла пара осуществляется принудительно питательным насосом. Дорогой элемент ― барабан в прямоточных парогенераторах отсутствует. Кратность циркуляции в таких котлах равна единице. Надёжная работа трубной системы обеспечивается повышением скорости рабочей среды в трубах.
Ввиду полного испарения воды в тракте особые требования предъявляются в прямоточных парогенераторах к качеству питательной воды. Во избежание отложений солей на стенках труб и связанного с этим перегрева металла поступающая в прямоточный парогенератор вода предварительно проходит химическое обессоливание.
Прямоточный принцип движения рабочей среды по всему тракту позволяет использовать этот тип парогенератора и при сверхкритическом давлении, что невозможно в агрегатах барабанного типа. Принудительная циркуляция позволяет использовать испарительные трубы меньшего диаметра.