Паросиловое оборудование ТЭС

Котельные установки

Котельными установками называют комплекс оборудования, предназначенного для преобразования химической энергии топлива в теплоту с целью получения горячей воды или пара заданных параметров.

В зависимости от назначения различают установки таких типов: энергетические для обслуживания ТЭС (с давлением пара 10..30 МПа), отопительно – производственные (до 4 МПа) и отопительные (0,15…0,2 МПа).

Котельная установка состоит из одного или нескольких котлоагрегатов 6 и дополнительного оборудования: тягодутьевых ус­тановок (вентиляторов 8, дымососов 10, дымовой трубы 11) для подачи воздуха в топку и удаления дымовых газов из котельной, устройств для удаления шлаков и золы 7, золоулавливаю­щего устройства 9 для очистки продуктов сгорания от летучей золы, пи­тательных насосов 1 для подачи воды в котельный агрегат, топливо­приготовительного оборудования (в случае использования твёрдого топлива − мельниц 3, пылепроводов 4), питательных трубопроводов 2, паропроводов 5 и устройств для теплового контроля и автоматического управления работой котель­ной установки.

Котельную установку обслуживают система топливоподачи и водо­подготовительные устройства для очистки питательной воды от раство­pённых в ней солей и газов.

Котельный агрегат состоит из следующих элементов: собственно парового котла 7, 10,9, пароперегревателя 12, водяного эко­номайзера 14, воздухоподогревателя 15, топочного устройства 2, обму­ровки 16, каркаса 5, арматуры, гарнитуры и соединительных коммуни­каций (труб и каналов).

Назначение парового котла (как элемента котлоагрегата) − прев­ращение поступающей в него воды в насыщенный пар заданного давле­ния. Котел состоит из разреженного пучка труб − фестона 10, системы экранных труб 9 и барабана 7.

Размещенные у стен топки экранные трубы 9 расположены верти­кально. Из барабана 7 по опускным трубам 4 к нижним коллекторам 1 экранных труб подводится вода. Топочные экраны воспринимают теп­лоту от продуктов сгорания топлива, заполняющих топочное простран­ство 2. Поэтому в экранных трубах часть воды превращается в пар. Пароводяная смесь движется снизу вверх и отводится в барабан котла 7. Здесь пар отделяется от воды: и поступает в паровое пространство 8, а вода из водяного пространства 6 − в опуск­ные трубы 4. Так осуществляется непрерывное движение воды по зам­кнутому пути, называемое естественной циркуляцией воды и происходящее вследствие разности плотностей пароводяной смеси (в экранных трубах) и воды (в опускных трубах).

Фестонные трубы 10 являются продолжением экранных труб, раз­мещенных около задней стенки топки. Они образуются путем развод­ки труб заднего однорядного экрана в несколько рядов.

Насы­щенный пар из парового про­странства барабана котла по трубам поступает во входной кол­лектор 13 пароперегревателя, далее в змеевики, где перегрева­ется до требуемой температуры, а оттуда поступает в выходной коллектор 11 и к потребителю.

Основное назначение водяного экономайзера 14 заключается в подогреве питательной воды. Вода подается питательным насосом во входной (нижний) коллектор экономайзера, проходит по зме­евикам, поступает в выходной коллектор, а оттуда - в барабан котла.

Воздухоподогреватель 15 служит для подогрева поступающего в топку воздуха

за счет тепла продуктов сгорания. В нем газы движутся сверху вниз внутри труб, омываемых снаружи поперечным потоком воздуха.

На рис показана П-образная компоновка агрегата. Для нее характерно наличие двух вертикальных шахт - топочной и конвективной - и соедини­тельного газохода, расположенного сверху. Образующиеся в топке продукты горения движутся в топочном пространстве снизу вверх, омывают фестон и направляются в соединительный газоход, где распо­ложен пароперегреватель, затем поступают в конвективную шахту и движутся в ней сверху вниз, омывая последовательно поверхности на­грева водяного экономайзера и воздухоподогревателя. Охлажденные продукты горения отсасываются дымососом и через дымовую трубу уда­ляются в атмосферу.

 

Паровые турбины

Паровая турбина – это тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия пара пре­вращается в кинетическую, а последняя в свою очередь, преобразуется в механиче­скую энергию вращения вала.

По своему назначению различают турбины энерге­тические, промышленные и вспомога­тельные.

Энергетические турбины служат для привода электрического генератора, включенного в энерго­систему, и отпуска тепла крупным потребителям, например, жилым районам, городам и т.д. Их уста­навливают на крупных ТЭС, АЭС и ТЭЦ. Энерге­тические турбины характеризуются, прежде всего, большой мощностью (до 1000-1200 МВт), а их режим работы − прак­тически постоянной частотой вращения. Большинство энергетических турбин выполняют на номи­нальную частоту вращения 3000 об/мин.

Промышленные турбины также служат для производства тепловой и электрической энергии, однако их главной цепью является обслуживание про­мышленного предприятия, например, металлурги­ческого, текстильного, химического и др. Часто та­кие турбины работают на маломощную индивиду­альную электрическую сеть, а иногда используются для привода агрегатов с переменной частотой вра­щения, например, воздуходувок доменных печей. Мощность промышленных турбин существенно меньше, чем энергетических.

Вспомогательные турбины используются для обеспечения технологического процесса производ­ства электроэнергии ─ обычно для привода пита­тельных насосов и воздуходувок котла.

Принципиально паровая турбина содержит ряд ступеней, каждая из которых образуется венцом неподвижных лопаток корпуса и подвижных лопаток ротора.

Профили подвижных и неподвижных лопаток обычно выполняют совершенно одина­ковыми. Устройство и рабо­чий процесс нетрудно уяснить из схематического разреза турбины.

Свежий пар с давлением р_о поступает в коль­цеобразную камеру 7, откуда идёт на непод­вижные (направляющие) лопатки первой сту­пени. В междулопаточных каналах пар расши­ряется и давление его несколько понижается, а скорость возрастает от с_о до с₁. Затем пар попадает в первый ряд подвижных (рабочих) лопаток. Между рабочими лопатками тоже происходит расширение пара, т. е. давление его продолжает понижаться; относительная скорость пара возрастает, но абсолютная ско­рость пара с ₂ при выходе будет меньше с₁, так как работа получается за счет уменьшения ки­нетической энергия.

Со скоростью с₂ пар поступает во второй ряд направляющих лопаток. Здесь снова про­исходят его расширение и возрастание скорости до с₁. На рабочих лопатках второй ступени­ скорость пара вновь падает до с₂ и т.д.

Объём пара по мере понижения его давления возрастает, поэтому приходится посте­пенно увеличивать длину лопаток, чтобы полу­чить увеличивающиеся сечения междулопаточ­ных каналов. Начиная с того места, где длина лопаток получается уже достаточно большой, увеличен диаметр барабана, на котором они закреплены. Это позволяет разместить боль­шее число лопаток на окружности ротора и тем самым увеличить суммарное сечение каналов не за счет высоты лопаток.

При прохождении пара от одного конца турбины до другого давление его падает от давления при входе в турбину до противодав­ления конденсатора. Так как на каждом ряде лопаток возникает осевое усилие и имеется разность давлений, действующая на кольцевые уступы барабана, то в общем на вал турбины передается значительное осевое давление, направленное в сторону выпуска пара. Поэтому турбины прихо­дится снабжать для компенсации осевого уси­лия специальными разгрузочными приспособлениями, в данном случае это разгрузочный поршень 8.

Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор. Здесь пар конденсируется при соприкосновении его с поверхно­стью, температура которой ниже, чем температура насыщения при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теп­лоты, затраченной ранее на испарение жидкости, ко­торая отводится при помощи охлаждающей среды.

Теоретической основой обеспечения низкого давления пара в конденсаторе является однозначная связь между давлением и тем­пературой конденсирующейся среды. Поскольку температура конденсации определяется климатическими условиями и составляет 25-45 , то в кон­денсаторе поддерживается низкое давление, со­ставляющее в зависимости от режима 3-10 кПа. Чем ниже температура и больше расход охлаждаю­щей среды, тем более глубокий вакуум можно по­лучить в конденсаторе. Образующийся конденсат стекает в нижнюю часть корпуса конденсатора, а затем в конденсатосборник.