Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Ивановский государственный энергетический

университет имени В.И. Ленина»

Кафедра тепловых электрических станций

Контрольная работа

По курсу «Режимы работы и эксплуатации

Котельных установок тэс»

Вариант №6

Выполнил:

Студент группы 5-75

Загулин А.С.

Иваново 2017.

1. Характеристика и функции энергообъектов.Характеристика энергообъектов:

Необходимость производства тепловой и электрической энергии для нужд промышленных предприятий и быта человека общеизвестна. Собственно электроэнергия может быть выработана генераторами, солнечными батареями, магнитогидродинамическими генераторами (МГД - генераторами). Однако для промышленной выработки электрической энергии используют синхронные генераторы трехфазного переменного тока, первичными двигателями для которых могут быть паровые, газовые или гидравлические турбины.

Промышленная выработка тепловой и электрической энергии и доставка ее до непосредственного потребителя осуществляются энергообъектами.

К энергообъектам относятся [1]: электрические станции, котельные, тепловые и электрические сети.

Комплекс энергообъектов, связанных общностью режима работы и имеющих централизованное оперативно диспетчерское управление, составляет энергетическую систему, которая, в свою очередь, является основным технологическим звеном энергопроизводства.

Ниже представлена краткая характеристика энергообъектов.

Электрические станции В общем случае электростанциями называют предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют [2] на тепловые электростанции (ТЭС); гидроэлектростанции (ГЭС); атомные электростанции (АЭС); гелиоэлектростанции, или солнечные, электростанции (СЭС); геотермальные электростанции (ГТЭС); приливные электростанции (ПЭС).

Большую часть электроэнергии (как в России, так и в мире) вырабатывают тепловые (ТЭС), атомные (АЭС) и гидравлические электростанции (ГЭС). Состав и расположение электростанций по регионам страны зависят от наличия и размещения по территории страны гидроэнергетических и теплоэнергетических ресурсов, их технико-экономических характеристик, затрат на транспорт топлива, а также от технико-экономических показателей работы электростанций.

Тепловые электрические станции (ТЭС) подразделяются на конденсационные (КЭС); теплофикационные (теплоэлектроцентрали - ТЭЦ); газотурбинные (ГТЭС); парогазовые электрические станции (ПГЭС).

Конденсационные электрические станции (КЭС) строят по возможности ближе к местам добычи топлива или к местам, удобным для его транспортировки, на крупных реках или водоемах. Основными особенностями КЭС являются:

- использование мощных экономичных конденсационных турбин;

- блочный принцип построения современных КЭС;

- выработка для потребителя одного вида энергии - электрической (тепловая энергия вырабатывается только для собственных нужд станции);

- обеспечение базовой и полупиковой части графика потребления электроэнергии;

- оказание существенного влияния на экологическое состояние окружающей среды.

Теплофикационные электрические станции (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом . На них устанавливаются теплофикационные турбины типа «Т»; «ПТ»; «Р»; «ПР» и т.п.

Газотурбинные электростанции (ГТЭС)в качестве самостоятельных энергетических установок имеют ограниченное распространение. Основу ГТЭС составляет газотурбинная установка (ГТУ), в состав которой входят компрессоры, камеры сгорания и газовые турбины. ГТУ потребляет, как правило, высококачественное топливо (жидкое или газообразное), подаваемое в камеру сгорания. Туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. К основным недостаткам ГТУ следует отнести:

- повышенные шумовые характеристики, требующие дополнительной звукоизоляции машинного отделения и воздухозаборных устройств;

- потребление значительной доли (до 50-60 %) внутренней мощности газовой турбины воздушным компрессором;

- малый диапазон изменения электрической нагрузки вследствие специфического соотношения мощности компрессора и газовой турбины;

- низкий общий КПД (25-30 %).

К основным достоинствам ГТЭС следует отнести быстрый запуск энергетической установки (1-2 мин), высокую маневренность и пригодность для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах.

Парогазовые электрические станции (ПГЭС) для современной энергетики являются наиболее эффективным средством значительного повышения тепловой и общей экономичности электростанций, использующих органическое топливо [1]. Основу ПГЭС составляет парогазовая силовая установка (ПГУ), в состав которой входят паровая и газовая турбины, объединенные общим технологическим циклом. Соединение этих установок в единое целое позволяет:

- снизить потерю теплоты с уходящими газами ГТУ или парового котла;

- использовать газы за газовыми турбинами в качестве подогретого окислителя при сжигании топлива;

- получить дополнительную мощность за счет частичного вытеснения регенерации паротурбинных установок и, в конечном итоге, повысить КПД парогазовой электростанции до 46-55 %.

Гидравлические электрические станции (ГЭС) предназначены для выработки электроэнергии за счет использования энергии водных потоков (рек, водопадов и т.п.). Первичными двигателями на ГЭС являются гидротурбины, которые приводят во вращение синхронные генераторы. Отличительная особенность ГЭС – небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды, которое в несколько раз меньше, чем на ТЭС. Это объясняется отсутствием на ГЭС крупных механизмов в системе собственных нужд. Кроме этого, технология производства электроэнергии на ГЭС довольно проста, легко поддается автоматизации, а пуск гидроагрегата занимает не более 50 секунд, поэтому резерв мощности энергосистем целесообразно обеспечивать именно этими агрегатами. Однако строительство ГЭС сопряжено с большими капиталовложениями, большими сроками строительства, спецификой размещения гидроресурсов страны, со сложностью решения экологических задач.

Атомные электростанции (АЭС) – это по существу тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Они могут быть сооружены практически в любом географическом районе, но при наличии источника водоснабжения. Количество потребляемого топлива (уранового концентрата) незначительно, что облегчает требования к его транспортировке. Одним из основных элементов АЭС является реактор. В настоящее время на АЭС используются реакторы двух типов – ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) и РБМК (реактор большой мощности канальный).

Солнечные, геотермальные, приливные, ветряныеэлектростанции относятся к нетрадиционным типам электростанций, информация о которых, может быть получена из дополнительных литературных источников.

Котельные установки

Котельные установки включают комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара. Главной частью этого комплекса является паровой или водогрейный котел. В зависимости от назначения котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс ТЭС в виде котельного цеха или котельного отделения в составе котлотурбинного цеха ТЭС.

Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленных зданий и технологические процессы производства.

Отопительные котельныеобеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. В отопительных котельных могут использоваться водогрейные и промышленные паровые котлы различных типов и конструкций. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, т.е. теплопроизводительность, и температура воды, а для парового котла – паропроизводительность, давление и температура свежего пара.

Тепловые сети

Представляют собой теплопроводы, предназначенные для транспортирования тепловой энергии в виде пара или горячей воды от источника теплоты (ТЭС или котельной) к тепловым потребителям.

В состав теплопроводов входят: соединенные между собой стальные трубы; тепловая изоляция; компенсаторы тепловых удлинений; запорная и регулирующая арматура; строительные конструкции; опоры; камеры; дренажные и воздухоспускные устройства.

Тепловая сеть является одним из наиболее дорогостоящих элементов системы централизованного теплоснабжения.

Электрические сети

Электрическими сетями называют устройство, соединяющее источники питания с потребителями электроэнергии. Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей, кроме этого, электрические сети обеспечивают передачу энергии на большие расстояния и позволяют объединить электрические станции в мощные энергетические системы. Целесообразность создания мощных энергетических объединений обусловлена их большими технико-экономическими преимуществами. Электрические сети классифицируют по различным признакам:

- для передачи постоянного или трехфазного переменного тока;

- электрические сети низких, средних, высоких и сверх высоких напряжений;

- внутренние и наружные электрические сети;

- основные, сельские, городские, промышленные; распределительные, питающие и т.п.

Более подробные сведения об электрических сетях рассматриваются в специальной технической литературе.

Функции энергообъектов

С точки зрения технологии производства электрической и тепловой энергии основными функциями энергообъектов являются производство, преобразование, распределение тепловой и электрической энергии и отпуск ее потребителям.

На рис. изображена принципиальная схема комплекса энергообъектов, обеспечивающих промышленную выработку тепловой и электрической энергии, а также доставку ее потребителю.

Основу комплекса составляет ТЭЦ, на которой осуществляется производство, преобразование и распределение электрической, а также производство и отпуск тепловой энергии.

Производство электрической энергии осуществляется непосредственно в генераторе (3). Для вращения ротора генератора используется паровая турбина (2), на которую подается острый (перегретый) пар, полученный в паровом котле (1). Выработанная в генераторе электроэнергия преобразуется в трансформаторе (4) на более высокое напряжение, для уменьшения потерь при передаче электроэнергии потребителю. Часть выработанной в генераторе электроэнергии используется на собственные нужды ТЭЦ. Другая, большая её часть, передается на распределительное устройство (5). С распределительного устройства ТЭЦ электроэнергия поступает в электрические сети энергетических систем, из которых осуществляется отпуск электроэнергии потребителям.

ТЭЦ осуществляет также производство тепловой энергии и отпуск её потребителю, в виде пара и горячей воды. Тепловая энергия (Qп) в виде пара отпускается с регулируемых производственных отборов турбины (в некоторых случаях непосредственно с паровых котлов через соответствующие РОУ) и в результате его использования у потребителя – конденсируется. Конденсат полностью или частично возвращается от потребителя пара на ТЭЦ и далее используется в пароводяном тракте, обеспечивая снижение пароводяных потерь электростанции.

Нагрев сетевой воды осуществляется в сетевых подогревателях (6) электростанции, после которых нагретая сетевая вода подаётся в циркуляционный контур системы горячего водоснабжения потребителей или в так называемые тепловые сети. Циркуляция горячей («прямой») и холодной («обратной») теплосетевой воды осуществляется за счет работы так называемых сетевых насосов (СН).

Принципиальная схема комплекса энергообъектов

1 – паровой котел; 2 – паровая турбина; 3 – синхронный генератор; 4 – трансформатор; 5 – распределительное устройство; 6 – сетевой подогреватель. КН, СН, ЦН, ПН – соответственно конденсатный, сетевой, циркуляционный и перекачивающий насосы; НПТС – насос подпитки теплосети; ДС – дымосос; С.Н. – собственные нужды ТЭЦ; Тр.С.Н. – трансформатор собственных нужд ТЭЦ.

– – – границы зон обслуживания оборудования энергообъектов.

7. Приведите принципиальную технологическую схему котельной установки. Перечислите технологические системы в пределах обвязки котла и дайте им (системам) краткую характеристику.

Котельная установка ТЭС предназначена для выработки перегретого пара, заданных параметров и соответствующего химического качества, который используется для привода ротора турбоагрегата в целях выработки тепловой и электрической энергии.

На неблочных ТЭС используются в основном котельные установки, включающие барабанные котлы с естественной циркуляцией, без промежуточного перегрева пара, эксплуатируемые при средних, высоких и сверхвысоких давлениях (соответственно 3,5; 10,0 и 14,0 МПа), и реже используются котельные установки с прямоточными котлами.

Принципиальная технологическая схема котельной установки неблочной ТЭС представлена на рис

Рис. . Принципиальная технологическая схема котельной установки неблочной ТЭС

Б – барабан котла; ВЦ– выносной циклон; РНП– расширитель непрерывной продувки; ОП – охладитель пара; МНС – мазутонасосная станция; РТМ – регулятор температуры мазута; РДМ, РДГ – регулятор давления мазута, газа; РПТТ – регулятор подачи количества твердого топлива; ГРП – газорегуляторный пункт; ГВ – горячий воздух; СПВ – слабо подогретый воздух; РПП – расширитель периодической продувки; Т – топка котла; ПК – поворотная камера котла; КШ – конвективная шахта; ПСК – паросборная камера; ИПК, ОПК – соответственно импульсный и основной предохранительные клапана; ДВ – дутьевой вентилятор; ДС – дымосос; ДРГ – дымосос рециркуляции дымовых газов; ЗУ – золоулавливающее устройство; КГПВ – коллектор горячей питательной воды; КХПВ – коллектор холодной питательной воды; К.О.П. – коллектор острого пара; К.С.Н. – паровой коллектор собственных нужд; КУ – конденсационная установка; КК – калориферы котла; ОП – охладители пара впрыскивающего типа; ПЭН – питательный насос; РР – растопочный расширитель; РБ – растопочный барботер; РРОУ растопочное редукционно-охладительное устройство; СУП – сниженный узел питания котла;– сливной канал гидрозолошлакоудаления.

Технологические системы в пределах обвязки котла (рис. ), а именно:

- систему заполнения и питания барабана котла, включающую питательные трубопроводы, идущие от общестанционных коллекторов холодной и горячей питательной воды до барабана котла. Система обеспечивает поддержание требуемого уровня воды в барабане эксплуатируемого котла, а также защиту экономайзера от пережога в режимах пуска и останова котлоагрегата, что является одним из основных условий нормальной эксплуатации котельной установки;

- систему мазутопроводов в пределах обвязки котлаобеспечивающую подачу топочного мазута, подготовленного на мазутонасосной, непосредственно к форсункам горелочных устройств. В общем случае система должна обеспечивать:

1) поддержание требуемых параметров мазута перед форсунками, обеспечивающими качественный его распыл при всех режимах эксплуатации котла;

2) возможность плавного регулирования расхода мазута, подаваемого к форсункам;

3) возможность изменения нагрузки котла в регулировочном диапазоне нагрузок без отключения форсунок;

4) исключение застывания мазута в мазутопроводах котла при выведенных из работы форсунках;

5) возможность вывода мазутопроводов в ремонт и полное удаление при этом остатков мазута из отключаемых участков мазутопровода;

6) возможность пропарки (продувки) отключенных (включаемых) мазутных форсунок;

7) возможность быстрой установки (снятия) форсунки в горелочное устройство;

8) быстрое и надежное отключение подачи мазута в топку в режимах аварийного останова котла.

Структура схемы мазутопроводов котла зависит в основном от типа применяемых мазутных форсунок;

- систему газопроводов в пределах обвязки котла обеспечивающую:

1) избирательную подачу газа к горелкам котла;

2) регулирование производительности горелок изменением давления газа перед ними;

3) надежное отключение схемы при обнаружении неисправностей в ней или при срабатывании защит, действующих на отключение котла;

4) возможность продувки газопроводов котла воздухом при выводе их в ремонт;

5) возможность продувки газопроводов котла газом при заполнении схемы;

6) возможность безопасного проведения ремонтных работ на газопроводах и газовоздушном тракте котла;

7) возможность безопасного розжига горелок;

- индивидуальную систему пылеприготовления.В современных энергетических паровых котлах твердое топливо сжигают в пылевидном состоянии. Подготовка топлива к сжиганию осуществляется в системе пылеприготовления, в которой производится его сушка, размол и дозирование специальными питателями. Для сушки топлива используют сушильные агенты. В качестве сушильных агентов используются воздух (горячий, слабоподогретый, холодный) и топочные газы (горячие, холодные) или то и другое вместе. После отдачи теплоты топливу сушильный агент называют отработанным сушильным агентом. Выбор системы пылеприготовления определяется видом топлива и его физико-химическими свойствами. Различают центральные и индивидуальные системы пылеприготовления. В настоящее время наибольшее распространение получили индивидуальные системы пылеприготовления, выполненные по схеме с пылевым бункером, или по схеме прямого вдувания, когда готовая пыль отработанным сушильным агентом транспортируется к горелкам топочного устройства;

- систему газовоздушного тракта котлапредназначенную для организации транспорта воздуха, необходимого для сжигания топлива, продуктов сгорания, образующихся в результате горения топлива, а также улавливания золы и шлака и рассеивания на значительное расстояние остающихся после улавливания вредных выбросов (золы, оксидов азота и серы, нагретых газов и др.). Газовоздушный тракт начинается от воздухозаборных окон ВЗО и заканчивается выходной насадкой дымовой трубы. При детальном рассмотрении в нём можно выделить воздушный и газовый тракты;

- систему паропроводов острого пара в пределах котельного цеха (отделения),включающую элементы защиты трубопроводов обвязки котла от недопустимого повышения давления, элементы защиты пароперегревателя от пережога, соединительный паропровод и растопочный узел;

- систему регулирования температуры парапредназначенную для поддержания температуры перегретого (первичного и вторичного) пара в заданном диапазоне. Необходимость регулирования температуры перегретого пара вызвана тем, что она при эксплуатации барабанных котлов находится в сложной зависимости от режимных факторов и конструктивных характеристик котла. В соответствии с требованиями ГОСТ 3619-82 для котлов среднего давления (Р_пе= 4 МПа) колебания перегретого пара от номинального значения не должны превышать +10С, –15С, а для котлов, работающих при давлении более 9 МПа, + 5С, –10С. Различают три способа регулирования температуры перегретого пара: паровой, при котором воздействуют на паровую среду преимущественно путем охлаждения пара в пароохладителях; газовый способ, при котором изменяют тепловосприятие пароперегревателя со стороны газов; комбинированный, при котором используются несколько способов регулирования;

- системы очистки поверхностей нагрева котла от наружных отложений включают: паровую и воздушную обдувки, водяную обмывку, обмывку перегретой водой, дробевую очистку и виброочистку. В настоящее время начинают применяться новые виды очистки поверхностей нагрева: импульсная и термическая;