Вспомогательное оборудование ТЭС

Общие сведения

Вспомогательное теплоэнергетическое оборудование это в основном машины, обеспечивающие принудительное перемещение (подачу) текучих сред, которые могут быть в жидком и газообразном состояниях.

Машины для подачи жидкостей называют насосами, а машины для подачи газов называют – вентиляторами.

Конструктивно вентиляторы и насосы представляют собой турбомашины преимущественно с центробежными рабочими органами.

Принципиально центробежная одноступенчатая турбомашина состоит из рабочего колеса 1 с лопастями 2 и обтекателем 3, вала 4, подшипников 5, спирального отвода 6, входного патрубка 7, напор­ного патрубка 8 и диффузора 9, который применяется только для вентиляторов.

При вращении рабочего колеса 1 в направлении, показанном стрелкой, жидкость, находящаяся в межлопастных каналах, под действием лопастей 2 приходит в движение. Перемещаясь вдоль лопастей от входа в колесо к выходу из него, поток жидкости по­лучает приращение полной энергии – суммы потенциальной и кинетической энергии (статического и скоростного напора) и затем поступает в спиральный отвод 6. В постепенно расширяю­щемся спиральном отводе кинетическая энергий потока частично преобразовывается в потенциальную – в статический напор (дав­ление), который еще больше возрастает в диффузоре. Поток жидко­сти поступает в рабочее колесо непрерывно, так как в центре ко­леса при работе турбомашины непрерывно создается разрежение. Обтекатель необходим для безу­дарного подвода жидкости к ло­пастям.

Применяются также многосту­пенчатые (многоколесные) турбо­машины с несколькими рабочими колесами, закрепленными на одном валу. Для увеличения напора (давления) служат турбомашины с последовательным соединением нескольких колес, при котором жидкость последовательно проходит через все рабочие колеса 1 и расположенные между ними напра­вляющие лопаточные отводы 2, где скоростной напор частично преобразовывается в статический.

Основными рабочими параметрами вентиляторов и насосов являются подача, напор и мощность.

Подача (производительность) Q – количество жидкости транспортируемой в единицу времени (м³/c, м³/мин, м³/ч, кг/c). Термин подача применим только по отношению к насосам.

Напор (давление) H, p – приращение полной удельной энергии, полученной жидкостью в турбомашине. Единица измерения напора - м. водяного столба; давления - Па.

Давление связано с напором соотношением

p=ρgH,

где ρ – плотность воды кг/м³.

Мощность полезная – это приращение энергии потока в единицу времени, которое определяется соотношением:

N_п = pQ/1000 = ρgH/1000, кВт

Мощность общая – это энергия, потребляемая приводным двигателем, которая зависит от КПД турбоагрегата η

N_о= N_п/η

Насосы

Применительно к использованию в теплоэнергетике все центробежные насосы могут быть разделены на следующие группы:

– насосы для чистой воды: циркуляционные и сетевые;

– конденсатные:

– питательные;

– насосы для кислых сред;

– насосы для подачи смесей жидкостей и твердых частиц.

Рассмотрим характерные черты указанных групп на­сосов. Насосы для чистой воды применяются для хозяйст­венного, технического и противопожарного водоснабжения электрических станций и промышленных предприятий. Они бывают одноколёсными и многоколёсными.

Конденсатные насосы применяются для удаления конденсата, а также как горячие дренажные насосы бойлерных установок. Они предназначены для перекачивания конденсата и дренажа при температуре до 393 К.

Питательные насосы применяются для подачи пита­тельной воды в паровые котлы. В большинстве случаев это центробежные многоступенчатые насосы высокого дав­ления, приспособленные к подаче воды с высокой температурой. В качестве приводов этих насосов кроме электродвигателей используются и паровые турбины.

Насосы для кислых сред изготовляются из специаль­ных нержавеющих сталей.

Насосы для подачи смесей жидкостей и твердых ча­стиц специфичны. Поток жидкости содержащей твердые частицы, проходя с большой скоростью через проточную часть, истирает внутренние поверхности насоса.

В теплоэнергетике такие насосы употребляются для перекачки золосмесей и шлакосмесей в системах гидрозолоудаления, а также при производстве работ по очистке гидротехнических сооружений станции (каналов, колодцев).

 

Вентиляторы

Вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газовс мелкими твер­дыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м³.

Вентиляторы теплоэнергетического назначения (тягодутьевые машины) обеспечивают непрерывную подачу в топку котла воздуха, необходимого для горения топлива, и удаления в атмосферу продуктов горения после их охлаждения. Вентиляторы на теплоэнергетических предприятиях работают на внешние сети, характерной особенностью которых является наличие дымовых труб.

 

Внешняя сила, которая принуждает воздух поступать в топку, а газообразные продукты горения двигаться по газоходам и дымовой трубе в атмосферу, называется тягой. Различают естественную и искусственную тягу. Естественная тяга обеспечивается дымовой трубой, а искусственная создается дымососом.

Естественная тяга возникает из-за разности давлений вследствие различия плотностей наружного холодного воздуха и горячих дымовых газов в трубе, в результате которой возникает движение потока дымовых газов по газоходам котла.

Дымовые трубы выполняются стальными при высоте до 35 м, кирпичными − до 100 м, железобетонными − более 100 м.

Для котлов тепловых электрических станций промышленностью выпускаетсяоколо 50 типоразмеров вентиляторов и дымососов с подачами 4,5÷900 тыс. м³/ч и давлениями более 10 кПа. Вентиляторы ТЭС подразделяются по их назначению на следующие группы: дутьевые; мельничные; горяче−дутьевые; дымососы.

Дутьевые вентиляторы (ВД) работают на воздухе с Т ≤ 293 К, подавая его через систему воздухопроводов и воздухоподогреватель в топочную камеру. Этот воздух называют первичным в отличие от вторичного, подаваемого непосредственно с топливом.

Вентиляторы горячего дутья (Г) работают на воздухе, подогретом до 473−673 К.

Мельничные вентиляторы (М) применяются в системах пылеприготовления и подают смесь горячего вторичного воздуха с угольной пылью через горелки в топочную камеру.

Давление, развиваемое дутьевыми и мельничными вентиляторами, определяется сопротивлениями воздушного и пылевоздушного трактов и необходимым давлением в топочной камере.

Дымососы транспортируют дымовые газы по газоходам котла и дымовой трубе и совместно с последней преодолевают сопротивления этого тракта и системы золоулавливания.

 

Компрессоры

Назначение компрессоров состоит в сжатии газов и перемещении их к потребителям по трубопроводным системам.

Основными параметрами, характеризующими работу компрессора, являются объемная подача , которая исчисляется обычно при условиях всасывания, начальное и конечное давления или степень повышения давления и мощность N на валу компрессора.

Компрессоры соответственно способу действия можно разделить на три основные группы: объемные, лопастные и струйные.

При классификации по конструктивному признаку объемные компрессоры подразделяются на поршневые и роторные, а лопастные – на центробежные и осевые.

В промышленном производстве наибольшее распространение имеют лопастные компрессоры и главным образом центробежные. Они широко применяются на горно-металлургических, химических и других предприятиях в качестве: дутьевых машин (p < 0,3 МПа); источника энергии для пневматического оборудования (p = 0,5..1,0 МПа); криогенных машин (p > 3,0 МПа).

Центробежный компрессор действует аналогично центробежному многоколёсному насосу. Вал центробежного компрессора соединяется с валом приводного двигателя или непосредственно, или через механическую передачу, повышающую частоту вращения вала компрессора, чем достигается уменьшение размеров компрессора, снижается его масса и стоимость.

Давления, создаваемые компрессорами, работающими в технологических схемах производств, достигают больших значений. Однако получение высокого давления в одной ступени компрессора затруднительно.. В комп­рессорах лопастных (центробежных и осевых) причина кроется в недопустимости таких скоростей рабочих лопас­тей, выполненных из материала с определенной прочно­стью, которые обеспечили бы требуемое высокое давление. Поэтому следует, во-первых, применять возможно более интенсивное охла­ждение газа в процессе сжатия его и, во-вторых, произво­дить сжатие в последовательно соединенных ступенях, осуществляя понижение температуры газа в охладителях, включенных в поток между ступенями.

Общая схема компрессора с трёхступенчатым сжатием и охлаждением представлена на рисунке. Здесь компрессор разделён на три последовательные ступени 3,4,5, между которыми помещены два промежуточных охладителя 1, а на выходе воздуха во внешнюю сеть – концевой охладитель 2.

Применение ступенчатого сжатия с охлаждением газа в охладителях между ступенями дает большую экономию в энергии, расходуемой на привод компрессора.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.Теплоэнергетика металлургических заводов / Ю.И. Розенгарт, З.А. Мурадова, Б.З. Теверовский и др. – М.: Металлургия, 1985. – 303 с.

2. Хейфец Р.Г., Куваев Г.Н. Теплоэнергетика металлургических заводов. – Уч. пособ. – Д.:НМетАУ, 2000. – 66 с.

3. Теплотехника / И.Т. Швец, В.И.Толубинский и др.− Киев: Изд − во «Вища школа», 1976.− 517с.