Презентация по основам термодинамики и теплотехники на тему "Котельные установки и агрегаты"

• 1 слайд

  Основы термодинамики и теплотехники
  КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
  

• 2 слайд

• 3 слайд

  Общие сведения и понятия о котельных установках
  Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды.
  Основные элементы котельной установки – котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства.
  
  

• 4 слайд

  Котел
  – теплообменное устройство, в котором тепло от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.
  

• 5 слайд

  Топочное устройство
  служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.
  
  

• 6 слайд

  Питательные устройства
  (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.
  
  

• 7 слайд

  Тягодутьевое устройство
  состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу.
  Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают тепло воде.
  

• 8 слайд

  Вспомогательные элементы:
  водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха;
  устройства для подачи топлива и удаления золы,
  для очистки дымовых газов и питательной воды;
  приборы теплового контроля и средства автоматизации.
  
  

• 9 слайд

  Классификация котельных установок
  В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.
  
  

• 10 слайд

  Классификация котельных установок
  Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции.
  

• 11 слайд

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

• 12 слайд

  Классификация котельных установок
  Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания.
  

• 13 слайд

  Классификация котельных установок
  По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).
  
  

• 14 слайд

  Схема паровой котельной установки
  Установка состоит из парового котла 4, который имеет два барабана — верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний — в нижней части водой, а в верхней — насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого или газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку.
  
  

• 15 слайд

  Рабочий процесс в котельной
  Топливо из топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где сгорает. В результате горения топлива образуются дымовые газы – горячие продукты сгорания.
  

• 16 слайд

  Рабочий процесс в котельной
  Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи тепла воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 5 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.
  
  

• 17 слайд

  Рабочий процесс в котельной
  Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане.
  
  
  

• 18 слайд

  Рабочий процесс в котельной
  Из верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет тепла дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.
  
  

• 19 слайд

  Рабочий процесс в котельной
  Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.
  
  

• 20 слайд

  Водогрейные котельные установки
  предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.
  
  

• 21 слайд

  Схема районной отопительной котельной с водогрейными котлами 1 типа ПТВМ-50 теплопроизводительностью 58 МВт.
  Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 4, приводимыми в действие электродвигателями. На каждом котле установлено 12 горелок и столько же вентиляторов.
  Вода в котел подается насосами 5, приводимыми в действие электродвигателями. Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть тепла и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2.
  
  

• 22 слайд

  Водогрейная котельная имеет один теплоноситель — воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя — вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водогрейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая котельные по сложности устройства бывают различными в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями—трубопроводами, газопроводами и др.
  
  

• 23 слайд

  Классификация котельных агрегатов
  по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:
  котлы с естественной циркуляцией;
  котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).
  
  

• 24 слайд

  Классификация котельных агрегатов
  В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды — котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.
  
  

• 25 слайд

  Современные паровые котлы с естественной циркуляцией выполняются из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (барабанами). Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», обогревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).
  
  

• 26 слайд

  Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.
  В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.
  В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар. В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.
  
  
  

• 27 слайд

  По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, т.е. теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла — паропроизводительность, давление и температура.
  Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.
  
  

• 28 слайд

  Предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы
  Для водогрейных котлов предохраняющим устройством от повышения в них давления могут служить обводные линии с обратными клапанами, пропускающие воду в направлении от котла к трубопроводу системы отопления. При таком несложном устройстве, если задвижки, установленные у котла, почему-либо окажутся закрытыми, то все равно связь с атмосферой через расширительный, сосуд не нарушится.
  Если на трубопроводе между котлами и расширительным сосудом кроме указанных задвижек имеется другая какая-либо запорная арматура, то должны быть установлены рычажные предохранительное клапаны .
  Паровые котлы при до 70 кПа снабжаются предохранительным устройством в виде гидравлического затвора
  
  

• 29 слайд

  Паровой котёл
  установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды (котёл отопительный).
  По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть подразделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.
  
  

• 30 слайд

  По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.
  В качестве подпитывающего насоса как правило применяется трех-плунжерный насос высокого давления серий P21/23-130D либо P30/43-130D.
  Котлы сверх критического давления (СКД) - давление пара свыше 22.4МПа.
  
  

• 31 слайд

  Основные элементы паровых и водогрейных котлов
  Топки для сжигания газообразных, жидких и твердых топлив. При сжигании газа и мазута, а также твердого пылеугольного топлива используются, как правило, камерные топки. Топка ограничена фронтальной, задней, боковыми стенами, а также подом и сводом. Вдоль стен топки располагаются испарительные поверхности нагрева (кипятильные трубы) диаметром 50...80 мм, воспринимающие излучаемую теплоту от факела и продуктов сгорания. При сжигании газообразного или жидкого топлива под камерной топки обычно не экранируют, а в случае угольной пыли в нижней части топочной камеры выполняют «холодную» воронку для удаления золы, выпадающей из горящего факела.
  
  

• 32 слайд

  Топка
  

• 33 слайд

  Гарнитура для обслуживания топки и газоходов в котельном агрегате:
  лазы, закрываемые дверцы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы, поворотные заслонки, обдувочные аппараты, дробеочистка.
  Закрываемые дверцы, лазы в обмуровке предназначены для осмотра и производства ремонтных работ при останове котла. Для наблюдения за процессом горения топлива в топке и состоянием конвективных газоходов служат гляделки. Взрывные предохранительные клапаны используются для защиты обмуровки от разрушения при хлопках в топке и газоходах котла и устанавливаются в верхних частях топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и в своде.
  Для регулирования тяги и перекрытия борова служат чугунные дымовые шиберы или поворотные заслонки.
  При работе на газообразном топливе, чтобы предотвратить скопление горючих газов в топках, дымоходах и боровах котельной установки во время перерыва в работе, в них всегда должна поддерживаться небольшая тяга; для этого в каждом отдельном борове котла к сборному борову должен быть свой шибер с отверстием в верхней части диаметром не менее 50 мм.
  Обдувочные аппараты и дробеочистка предназначены для очистки поверхностей нагрева от золы и сажи.
  
  

• 34 слайд

  Пароперегреватели котлов
  Получение перегретого пара из сухого насыщенного осуществляется в пароперегревателе.
  По способу тепловосприятия пароперегреватели подразделяются на конвективные, радиационно-конвективные и радиационные. В котельных агрегатах низкого и среднего давлений используются конвективные пароперегреватели с вертикальным или горизонтальным расположением труб. Для получения пара с температурой перегрева более 500 °С применяют комбинированные пароперегреватели, т.е. в них одна часть поверхности (радиационная) воспринимает теплоту за счет излучения, а другая часть — конвекцией. Радиационная часть поверхности нагрева пароперегревателя располагается в виде ширм непосредственно в верхней части топочной камеры.
  
  

• 35 слайд

  Схемы включения пароперегревателя в газовый поток:
  прямоточная, при которой газы и пар движутся в одном направлении;
  противоточная, где газы и пар движутся в противоположных направлениях;
  смешанная, в которой в одной части змеевиков пароперегревателя газы и пар движутся прямоточно, а в другой — в противоположных направлениях.
  
  

• 36 слайд

  Водяные экономайзеры
  В экономайзере питательная вода перед подачей в котел подогревается дымовыми газами за счет использования теплоты продуктов сгорания топлива. В зависимости от температуры, до которой ведется подогрев воды, экономайзеры подразделяют на два типа — некипящие и кипящие.
  В некипящих экономайзерах по условиям надежности их работы подогрев воды ведут до температуры на 20 °С ниже температуры насыщенного пара в паровом котле или температуры кипения воды при имеющемся рабочем давлении в водогрейном котле.
  В кипящих экономайзерах происходит не только подогрев воды, но и частичное (до 15 мае. %) ее испарение.
  В зависимости от металла, из которого изготавливают экономайзеры, их разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры используют при давлении в барабане котла не более 2,4 МПа, а стальные могут применяться при любых давлениях. В чугунных экономайзерах недопустимо кипение воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и разрушению экономайзера.
  
  

• 37 слайд

  Воздухоподогреватель
  воспринимая теплоту от отходящих газов и передавая ее воздуху, он уменьшает наиболее заметную статью потерь теплоты с уходящими газами. При использовании подогретого воздуха повышается температура горения топлива, интенсифицируется процесс сжигания, повышается коэффициент полезного действия котельного агрегата. Вместе с тем при установке воздушного подогревателя увеличиваются аэродинамические сопротивления воздушного и дымового трактов, которые преодолеваются созданием искусственной тяги, т.е. путем установки дымососа и вентилятора.
  Температура подогрева воздуха выбирается в зависимости от способа сжигания и вида топлива. Для природного газа и мазута, сжигаемых в камерных топках, температура горячего воздуха составляет 200...250 °С, а для пылеугольного сжигания твердого топлива — 300...420°С.
  При наличии в котельном агрегате экономайзера и воздухоподогревателя первым по ходу газа устанавливается экономайзер, а вторым — воздухоподогреватель, что позволяет более глубоко охладить продукты горения, так как температура холодного воздуха ниже температуры питательной воды на входе в экономайзер.
  

• 38 слайд

  Воздухоподогреватели
  По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные.
  В рекуперативном воздухоподогревателе передача теплоты от продуктов сгорания к воздуху происходит непрерывно через разделительную стенку, по одну сторону которой движутся продукты сгорания, а по другую — нагреваемый воздух.
  В регенеративных воздухоподогревателях передача теплоты от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху осуществляется путем попеременного нагревания и охлаждения одной и той же поверхности нагрева.
  
  

• 39 слайд

  Газопоршневые установки
  предназначены для питания электроэнергией потребителей трехфазного (380/220 В, 50 Гц) переменного тока. Газовые электростанции используются в качестве источника постоянного и гарантированного электроснабжения больниц, банков, торговых комплексов, аэропортов, производственных и нефтегазодобывающих предприятий. Моторесурс газового двигателя выше, чем у бензогенераторов и дизельных электростанций, что приводит к уменьшению срока окупаемости. Использование газовых электрогенераторов позволяет владельцу быть независимым от плановых и аварийных отключений электроэнергии, а зачастую и вовсе отказаться от услуг поставщиков электроэнергии.
  
  

• 40 слайд

  Газопоршневые установки
  В основе работы газопоршневых двигателей (далее ГПД) лежит принцип действия двигателя внутреннего сгорания. ДВС – это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.
  На данный момент в промышленности выпускаются два типа поршневых двигателей, работающих на газе: газовые двигатели - с электрическим (искровым) зажиганием, и газодизели - с воспламенением газовоздушной смеси впрыском запального (жидкого) топлива.
  

• 41 слайд

  Газорегуляторный пункт
  система устройств для автоматического снижения и поддержания постоянного давления газа в распределительных газопроводах.
  Газорегуляторный пункт включает :
  -регулятор давления для поддержания давления газа,
  -фильтр для улавливания механических примесей,
  -предохранительные клапаны, препятствующие попаданию газа в распределительные газопроводы при аварийном давлении газа сверх допустимых параметров,
  -контрольно-измерительные приборы для учёта количества проходящего газа, температуры, давления и телеметрического измерения этих параметров.
  В зависимости от давления газа на входе газорегуляторные пункты бывают: среднего (от 0,05 до 3 кгс/см2) и высокого (до 12 кгс/см2) давления (1 кгс/см2 =0,1Мн/м2).
  
  

• 42 слайд

  Предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы. Для водогрейных котлов предохраняющим устройством от повышения в них давления могут служить обводные линии с обратными клапанами (рис.), пропускающие воду в направлении от котла к трубопроводу системы отопления. При таком несложном устройстве, если задвижки, установленные у котла, почему-либо окажутся закрытыми, то все равно связь с атмосферой через расширительный, сосуд не нарушится.
  Если на трубопроводе между котлами и расширительным сосудом кроме указанных задвижек имеется другая какая-либо запорная арматура, то должны быть установлены рычажные предохранительное клапаны .
  Паровые котлы при до 70 кПа снабжаются предохранительным устройством в виде гидравлического затвора
  Для безопасной и правильной эксплуатации паровые котлы кроме предохранительных устройств снабжают водоуказательными приборами, пробочными кранами и манометрами.
  Для учета расхода питательной воды, подаваемой в паровой котел, или воды, циркулирующей в системе водяного отопления, устанавливают водомер или диафрагмы. Для измерения температуры воды, поступающей в систему водяного отопления и возвращающейся в котел, предусматривают в специальных футлярах термометры.
  
  

• 43 слайд

  Виды и свойства топлива, сжигаемого в отопительных котельных
  Топливо – это горючее вещество, использование которого для получения теплоты экономически оправдано. Целесообразность применения тех или иных горючих веществ в качестве топлива должна обосновываться технико-экономическими факторами: стоимость добычи и транспортировки; теплота сгорания, влияние на окружающую среду; доступность для широкого использования и т.п.
  Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючей частью является углерод, водород и сера, а негорючей — кислород, азот. зола и влага.
  
  

• 44 слайд

  Виды топлива
  Различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Твердое топливо — дрова, торф, бурый и каменный угли, сланцы; жидкое — нефть и продукты ее переработки — мазут, керосин и др., газообразное — природные и искусственные газы.
  Различают также естественное топливо, непосредственно существующее в природе — дрова, уголь, торф, природный газ, и искусственное, являющееся продуктом переработки естественного топлива — древесный уголь, мазут, искусственные газы и др.
  В зависимости от величины теплоты сгорания различают высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное.
   
  
  

• 45 слайд

  Виды топлива
  Из твердых топлив в отопительных котельных в основном сжигают ископаемые угли, которые делятся на три группы — бурые, каменные и антрациты.
  Из жидких топлив в отопительных котельных применяют мазут — остаточный продукт переработки нефти с плотностью 0,96—0,98 т/м3. Его хранят в подземных стальных или железобетонных резервуарах, установленных вне котельных. Емкость резервуаров рассчитывают на потребность не менее 15 сут. работы котельной.
  Газообразное топливо — это смесь горючих и негорючих газов. В естественном газе в основном содержатся метан, этан и тяжелые углеводороды, а также негорючие газы — углекислый газ и азот . В среднем природные газы состоят из 96% метана, 2% этана, 0,5% тяжелых углеводородов и 1,5% углекислого газа и азота.
  
  

• 46 слайд

  По сравнению с твердым топливом газообразное имеет ряд преимуществ — простота и меньшая трудоемкость обслуживания котлов; лучшее перемешивание горючего а с воздухом, в результате чего возможно горение с наименьшим избытком воздуха и, следовательно, меньшими потерями тепла с отходящими газами.
  Однако при сжигании газа следует учитывать и особенности этого процесса — взрывоопасность и ядовитость газа. Природный газ при содержании его в воздухе от 3,8 до 17,8% (по объему) образует смесь, которая от огня или искры взрывается. Утечки газа опасны и потому, что он ядовит. Поэтому природный газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха, предварительно одоризуют, добавляя к нему вещества с сильным запахом.
  
  

• 47 слайд

  Водоподготовка и водно-химический режим
  Водоподготовка — обработка воды, поступающей из природного водоисточника, например, водозаборных сооружений, для различных нужд, например, хозяйственно-бытовых, технологических: на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. Водоподготовка производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.
  
  

• 48 слайд

  Водоподготовка
  заключается в освобождении воды от грубодисперсных и коллоидных примесей и содержащихся в ней солей, тем самым предотвращается отложение накипи, унос солей паром, коррозия металлов, а также загрязнение обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах.
  
  

• 49 слайд

  Водоподготовка
  включает следующие основные методы (этапы) обработки:
  осветление (удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных загрязнений);
  умягчение (устранение жёсткости воды осаждением солей кальция и магния, известью и содой или удаление их из воды катионированием);
  обессоливание и обескремнивание (ионный обмен или дистилляцией в испарителях);
  удаление растворённых газов (термическим или химическим методом) и окислов железа и меди (фильтрованием).
  
  

• 50 слайд

  Нормативная база водоподготовки
  В Строительных нормах и правилах СНиП II-35-76, гл. 10, оговорены общие требования, применяемые к водоподготовке.
  Показатели качества исходной воды для питания паровых котлов, производственных потребителей и подпитки тепловых сетей закрытых систем теплоснабжения необходимо выбирать на основании анализов, выполненных в соответствии с ГОСТ 2761-57* «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества».
  Вода для подпитки тепловых сетей открытых систем теплоснабжения и систем горячего водоснабжения должна отвечать ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая».
  Показатели качества пара и питательной воды паровых котлов должны соответствовать ГОСТ 20995-75 «Котлы паровые стационарные давлением до 4 МПа. Показатели качества питательной воды и пара».
  Способ обработки воды для питания паровых котлов следует принимать исходя из указанных требований СНиП II-35-76.
  Так же в СНиП оговорены нормы обработки воды систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.
  
  

• 51 слайд

• 52 слайд