Тепловой расчет парового котла ТГМП-314А

Задание на КП.docx

Задание на курсовое проектирование в группе ТФ-2-12
Котел СКД типа ТГМП-314А
Доля рециркуляции газов rг
*Примечание: номер топлива приведен по табл. 2.2 2.3 кн. «Липов Ю.М. Тепловой расчет парового котла – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2001 г.»

РПЗ Чикин.docx

Национальный Исследовательский Университет
«Котельные Установки и Экология Энергетики»
Курсовое проектирование
«Котельные установки и парогенераторы»
Расчетно-пояснительная записка теплового
расчета парового котла ТГМП – 314А
Топливо – Попутный газ (Куйбышевнефть)
Студент: Чикин С.А.
Преподаватель: Морозова Е.А.
Паровой котел - это основной агрегат тепловой станции ТЭС. Рабочим телом в нем для получения пара является вода теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температур и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.
Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару которую котел должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.
Номинальное давление пара - наибольшее давление пара которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.
Номинальные температуры пара (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично перегретого пар) -температуры пара которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара температуры питательной воды и паропроизводительности.
Номинальная температура питательной воды -температура воды перед входом в экономайзер принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной
паропроизводительности.
При изменении нагрузки котла номинальной температуры пара (свежего и вторично перегретого) и как правило давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок) а остальные параметры будут изменяться.
При выполнении расчета порового котла его паропроизводительность параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновке и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный расчет).
Задание для расчетов
Выполнить проект парового котла ПП-1000-25-545545 ГМ(ТГМП-314) производительностью по перегретому пару Dпе=1000 тч давлением рпе=25 МПа температурой перегрева tпе=545 °С и промежуточному пару Dпп=840 тч рвх=4.03 МПа рвых=3.75 МПа tвx=310°C tвых=545°С работающем на природном газе (1).
Расшифровка заводской маркировки котла:
Т-Таганрогский котельный завод
ГМ - газо-мазутный котел
Обозначение прототипа проектируемого парового котла по ГОСТ:
П - прямоточный паровой котел
П - наличие промперегрева
00- паропроизводительность котла тч
-давление первичного пара МПа
5545-температуры соответственно первичного и вторичного пара °С
Описание проектируемого котла
Обоснование выбора типоразмера котла для ТЭС и турбины
Для электростанции находящейся в районе с существующей системой централизованного теплоснабжения необходимо подобрать турбину требуемой мощности (300 МВт). Этому условию соответствует конденсационная турбина К -300-240.
Таблица №1. Основные параметры турбины К -300-240
Номинальная мощность МВт
Максимальная мощность МВТ
Начальное давление МПа
Начальная температура °С
Давление промежуточного перегрева МПА
Температура промежуточного перегрева °С
Конечное давление кПа
Температуры питательной воды °С
Компоновка котла особенности его конструкции и работы
Рис №1. Схема компоновки котла
Котел ПП-1000-25-545544ГМ(ТГМПЗ14) предназначен для работы на высокосернистом мазуте и природном газе(1) в блоке с турбиной.
Котел прямоточный на сверхкритических параметрах пара с промежуточным перегревом пара однокорпусный с двух-топочной системой водопарового тракта выполнен по закрытой П-образной компоновке.
Ее преимущества - подача топлива и выход газов производится в нижней части агрегата что удобно для установки дробовой очистки конвективных поверхностей нагрева. Тягодутьевые машины устанавливают на нулевой отметке что исключает вибрационные нагрузки на каркас котла. Недостатки компоновки: в связи с разворотом на 180° возникают неравномерности умывания поверхностей нагрева продуктами сгорания.
Топочная камера призматическая открытая является восходящим газоходом. В горизонтальном сечении топка имеет размеры 8.77 х 17.36 м.
Котел рассчитан на работы с уравновешенной тягой.
В нижней части топочной камеры на фронтовой и задней стенах в 2 яруса размещены 16 комбинированных вихревых газо-мазутных горелок (по 8 горелок с каждой стороны). Расстояние между ярусами составляет 3 м.
Конструкция горелок разработана с учетом сжигания топлива при низких коэффициентах избытка воздуха.
В нижнюю часть топочной камеры с целью снижения максимального уровня теплонапряжения и уменьшения опасности высокотемпературной коррозии экранов вводятся газы рециркуляции. Газы на рециркуляцию отбираются перед воздухоподогревателем. Топочная камера потолок горизонтального и опускного газохода экранированы цельносварными мембранными панелями сваренными из плавниковых труб 32 х 6 мм (Сталь 12Х1МФ). Экраны топочной камеры разделены по высоте на 3 радиационные части: НРЧ СРЧ ВРЧ. НРЧ выполнена четырехходовой соединяется с одноходовой СРЧ посредством подвесных труб расположенных в конвективной шахте. ВРЧ также является одноходовой.
В верхней части топочной камеры находятся фронтовой и топочный экраны составленный из труб 32х6 мм (Сталь 12Х1МФ)
На выходе из топочной камеры в горизонтальном газоходе расположены 2 части вертикального ширмового пароперегревателя высокого давления выполненного из труб 32 х 6 (Сталь12Х1МФ).
В поворотной камере конвективного газохода расположен экран поворотной камеры выполненный из труб 38 х 6 мм (сталь Х1МФ). За экраном поворотной камеры в конвективной шахте установлен пароперегреватель высокого давления выполненный из труб 32 х 7 мм (сталь Х18Н1Т+12Х1МФ).
Далее в газоходе конвективной шахты расположены 2 части промперегревателя (конвективного пароперегревателя ППП) Первая часть выполнена из труб 50 х 5 мм (сталь12Х1МФ) вторая — из труб 42 х 4 мм (сталь 12Х1МФ).
Затем следует водяной экономайзер составленный из труб 32 х 6 мм (сталь20).
Рабочая среда высокого давления от входа в котел до выхода из него движется двумя потоками.
Температура пара высокого давления регулируется впрысками питательной воды (отбор ведется от входа питательной воды) перед ширмами и после них.
Регулирование температурой промперегрева производится рециркуляцией дымовых газов подаваемых в нижнюю часть топочной камеры через горелки (при смешении с воздухом) и впрыском конденсата. С этой целью перед выходной ступенью промперегревателя установлен аварийный впрыскивающий пароохладитель. Также осуществляется байпасное регулирование температурой вторичного пара путем отбора рабочей среды перед первой частью ППП и отдачи ее во вторую часть минуя первую.
Для регулирования температуры пара высокого давления в период растопки за конвективным пароперегревателем установлены пусковые пароохладители.
Подогрев воздуха в котле осуществляется 2-мя регенеративными вращающимися воздухоподогревателями диаметром 98 м который вынесены за пределы котла с целью облегчения его конструкции.
Обмуровка котла представляет собой натрубную изоляцию обшитую снаружи металлическим листом толщиной 1 мм. Котел обладает собственным несущим каркасом. Котел спроектирован с учетом возможности ремонта всех поверхностей нагрева.
Для очистки наружных поверхностей нагрева от загрязнения предусмотрены длинновыдвижные обдувочные аппараты в горизонтальном газоходе дробеструйная установка в опускном газоходе паровая обдувка и водяная обмывка регенаривного воздухоподогревателя.
Котел снабжен необходимой арматурой устройствами отбора проб пара и воды а также: контрольно-измерительными приборами средствами автоматизации и тепловой защиты технологии процесса.
Топливо. Его характеристики.
Котел типа ПП-1000-25-545545 ТМ (ТГМП -314) может работать как на газовом топливе так и на мазуте. В данном проектировании котла используется топливо №1 (табл. П3.4) — природный газ.
Таблица №2. Характеристики топлива: объемы воздуха и продуктов сгорания м3м3 при 0 °С и 0.1 МПа.
Воздушный тракт обоснование выбора параметров обеспечение движения воздуха.
Воздушный тракт представляет собой комплекс оборудования для приемки атмосферного (холодного) воздуха его подогрева транспортировки и подачи в топочную камеру. Он состоит из короба холодного воздуха воздухоподогревателя (воздушная сторона) короба горячего воздуха и горелочных устройств.
Зимой забор воздуха производят с улицы чтобы избежать переохлаждения котельного цеха так как при заборе воздуха из помещения цеха с улицы будет подсасываться холодный воздух. Летом забор воздуха производят из-под крыши котельного цеха чтобы увеличить его вентиляцию. Среднегодовая температура воздуха на входе tхв=30°С давление р=01 МПа.
Воздух транспортируется с помощью центробежных тягодутьевых машин (например с помощью дутьевого вентилятора (ДВ)) на входе в которые имеется разряжение около 200 Па температура та же что и на входе. ДВ располагают на нулевой отметке на собственном фундаменте что позволяет избежать передачи вибрации на каркас здания. Для данного котла используются на ДВ мощность привода которых составляет приблизительно около 1600 кВт. После ДВ температура на 5-7°С увеличивается разряжение остается примерно таким же.
Для интенсификации процесса сжигания топлива воздух подогревают в воздухоподогревателях до температуры 280-300°С. Для этого типа котла используются 2 регенеративных вращающихся воздухоподогревателя (РВП-98 расположенных снаружи котла. Их принцип действия основан на применении промежуточного теплоносителя (твердые насадки в виде стальных листов). Преимущества такого вида воздухоподогревателей заключаются в отсутствии влияния коррозионных повреждений поверхностей нагрева воздухоподогревателя на присосы воздуха в газовый тракт котла компактности невысоком аэродинамическом сопротивлении. Из недостатков можно выделить: наличие вращающихся элементов сложность уплотнений повышенный переток воздуха и газовый поток. Температура горячего воздуха с учетом вида топлива равна tг.в=300 °С.
Воздух подогревают с двумя целями — интенсифицировать процесс горения топлива и охладить дымовые газы. При подогреве воздуха до небольшой температуры дымовые газы на выходе будут иметь слишком высокую температуру что может существенно снизить КПД котла и ухудшить экологию котла и станции в целом. Подогрев воздуха до слишком высокой температуры требует увеличения поверхности регенеративного воздухоподогревателя что ведет к увеличению металлоемкости котла и следовательно его удорожанию.
Затем воздух смешивается с частью уходящих газов (рециркулирующих) и подается к 16 горелкам котла.
Таким образом в воздушном тракте происходят 2 процесса — транспортировка и подогрев воздуха.
Тракт дымовых газов параметры тракта организация движения газов. Схемы газовоздусиного тракта.
Тракт дымовых газов включает в себя комплекс элементов оборудования по которому осуществляется движение продуктов сгорания до выхода в атмосферу.
Он начинается в топочной камере проходит ширмы пароперегреватели экономайзер воздухоподогреватель (газовая сторона) и заканчивается дымовой трубой.
Продукты сгорания транспортируются с помощью дымососа. Для данного котла используется 2 дымососа мощность привода которых составляет приблизительно 1700 кВт. Движение дымовых газов начинается из нижней части топочной камеры со скоростью 4-10 мс. После отдачи теплоты топочным экранам газы покидают топку поворачиваются на 90° и поступают в горизонтальный газоход. Температура газа в начале тракта равна 2060 °С на выходе 1245°С. В нижней части топки разряжение около 200 Па в верхней части -2 -3Па.
После прямоточного теплообмена (при прохождении ширмовых пароперегревателей) газы снова делают поворот на 90° для нисходящего движения по газоходу конвективной шахты со скоростью 15-20 мс. После ширм температура газа составляет 972°С. На этом участке газы отдают часть теплоты пару через экраны поворотной камеры. затем газы проходят через конвективный пароперегреватель высокого давления нагревая рабочую среду до требуемой температуры для поступления в турбину. При его прохождении температура газов снижается до 757°С далее расположены две части конвективного пароперегревателя низкого давления проходя через которые газы остывают до 475°С нагревают рабочую среду для подачи в ЦНД турбины. Часть оставшейся теплоты газов отдается в экономайзер для подогрева питательной воды. При этом газы охлаждаются до температуры 273°С. 3а экономайзером часть дымовых газов отправляется к горелкам примешиваясь к воздуху обеспечивая рециркуляцию дымовых газов. Затем газы выходят за пределы котла и направляются в воздухоподогреватель нагревая воздух до требуемой температуры . После прохождения воздухоподогреватель уходящие газы с температурой 130°С транспортируется дымососом в дымовую трубу где они направляются самотягой в окружающую среду. Дымовую трубу следует делать высокой чтобы газы рассеивались как можно большей площади для уменьшения приземной концентрации вредных веществ.
Воздушный тракт на участке вентилятор — топка находится под давлением выше атмосферного. Топка котла и все газоходы находятся под разряжением поэтому схему тяги и дутья называют уравновешенной.
Водопаровой тракт котла параметры рабочей среды. Обеспечение надежной работы поверхностей нагрева. Схема тракта.
Водопаровой тракт котла представляет собой систему последовательно включенных элементов оборудования в которых движется питательная вода и перегретый пар.
Питательная вода поступая в котел из подогревателя высокого давления (ПВД) делится на два параллельных потока. Перед разделением на потоки часть питательной воды отбирается на впрыски (Dвпр =21).
Дальнейшее описание водопарового тракта относится к одному потоку рабочей среды. Питательная вода поступает в одноходовой водяной экономайзер.
Далее вода поступает во входной коллектор расположенный под топочной камерой. Из них среда поступает в панели двух боковых экранов при этом вода движется параллельными потоками образую первых ход НРЧ. Пройдя боковую секцию НРЦ рабочая среда поступает в панели фронтового и заднего экранов. Между собой панели соединены последовательно образуя второй третий и четвертый хода НРЧ.
Затем рабочая среда поступает во входные коллекторы подвесных труб. На них находятся специальные шины расположенные в шахматном порядке служащие опорами конвективного пароперегревателя сверхкритического давления и первой и второйступени конвективного пароперегревателя низкого давления. Подвесные трубы расположены в конвективной шахте в зоне с меньшими температурами для уменьшения неравномерного распределения температур рабочей среды (устранения тепловой развертки). Пройдя по ним среда попадает в выходные коллекторы подвесных труб из которых она направляется к СРЧ.
СРЧ состоит из 9 панелей труб с меандровой навивкой (для уменьшения чувствительности экранов к неравномерностям обогрева). Здесь среда движется девятью параллельными потоками и направляются ко входным коллекторам ВРЧ. ВРЧ конструктивно практически не отличается от СРЧ. Пройдя ВРЧ среда движется к фронтовому и потолочному экранам. Для обеспечения компенсации тепловых расширений в верхней части фронтового экрана предусмотрен специальный изгиб труб.
После прохождения фронтового и потолочного экранов среда попадает в экраны
поворотной камеры конвективного газохода и экраны верхней части топочной камеры. Затем среда собирается в выходном коллекторе поворотной камеры и отправляется в первую часть ширмового пароперегревателя расположенного в горизонтальном газоходе. На этом участке установлен пароохладитель 1 ступени для регулирования температуры перегретого пара посредством впрыска питательно воды. Также здесь происходит отбор среды для подачи е в деаэратор. Одна часть ширмового пароперегревателя состоит из 10 секций. Перед поступлением во вторую часть ширмового пароперегревателя рабочая среда направляется в перебросной коллектор который перераспределяет потоки среды между секциями пароперегревателя. На выходе из 2 части в коллекторе впрыскивается питательная вода пароохладителя 2 ступени.
Далее пар попадает в конвективный пароперегреватель сверхкритического давления (КППСД) находящегося в верхней части конвективной шахты. За выходным коллектором КППСД расположен пусковой пароохладитель служащий для регулирования температуры пара высокого давления в период растопки. Затем острый пар (рпе=25 МПа tпе =545 °С) поступает в турбину.
Вторичный пар поступает из ЦВД турбины (рВХ=4.03 МПа tвх=297°С) и направляется во входные коллекторы части конвективного пароперегревателя низкого давления (КППНД) находящегося далее по ходу движения дымовых газов в конвективной шахте. Он состоит из 2 частей.
Байпасное регулирование температуры вторичного пара осуществляется при помощи 3-х ходового клапана посредством регулирования подачи среды во вторую (выходную_ часть КППНД минуя первую. После прохождения 2 части КППНД вторичный пар поступает в ЦСД турбины. 20 % перегретого пара отбирается из турбины для подогрева питательной воды.
Сводная таблица результатов поверочного расчета котла
-57785-952500Поверхность
Коэффициент теплоотдачи
Список использованной литературы
«Тепловой расчёт парового котла» (учебное пособие для вузов). Ю.М. Липов Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» 2001 176 с.
«Компоновка и тепловой расчёт парового котла». Ю.М. Липов Ю.Ф. Самойлов Т.В. Виленский Москва: Энергоатомиздат 1988 208 с.
«Современные котельные агрегаты ТКЗ». М.В. Мейкляр Москва: Энергия 1978 223 с.
«Тепломассообмен» (учебное пособие для вузов). Ф.Ф. Цветков Б.А. Григорьев Москва: Издательство МЭИ 2005 550 с.
«Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара» (справочник). А.А. Александров Б.А. Григорьев Москва: Издательство МЭИ 1999 168 с.

СЕргей.dwg

Турбина паровая К-500-240
Турбина паровая К-300-240