Тепловой баланс и кпд котла.

Экономичность работы котла определяется степенью совершенствования процесса горения топлива и передачи теплоты от продуктов сгорания теплоносите­лю. Количество теплоты, которое может выделиться при полном сжигании 1 кг или 1 м³ топлива, называют располагаемой теплотой Q_p^P. В ориентировочных расчетах принимают Q_p^p = Q_н^p. Количество теплоты, которое воспринимается в котле теп­лоносителем, в расчете на 1 кг или 1 м³ сжигаемого топлива называют полезно ис­пользуемой теплотой Q ₁.

Для установившегося режима работы котла уравнение теплового баланса сжигаемого топлива имеет вид:

                Q_p^p = Q₁+ _ПОТ

Коэффициент полезного действия брутто котла:

    η_k^бр = Q₁/Q_p^P

Коэффициент полезного действия нетто котла:

η_kⁿ = η_k^бр - ∆η_c,                                      где ∆η_c - доля на собственные нужды котла, %.

Водоподготовка и водный режим котлов

Надежная работа поверхностей нагрева котла зависит от качества воды, из которой вырабатывается пар. Питательная вода включает конденсат отрабо­тавшего пара, добавочную воду и воду в пароводяном тракте установки.

Природная вода, из которой приготавливается добавочная вода, содержит примеси в растворенном, коллоидном состоянии, в виде механически взвешенных частиц. При парообразовании некоторые соли и перешедшие в воду продукты кор­розии конструкционных материалов оседают на внутренних поверхностях нагрева котла в виде накипи. Процесс освобождения воды от примесей, солей и агрессивных газов назы­вают водоподготовкой. Процессы водоподготовки включают осветление воды, фильтрование и коагуляцию, обработку воды методом осаждения и ионного обме­на, умягчение (обессоливание) воды и ее обескремнивание. Водоподготовка начи­нается с осветления воды в отстойниках или фильтрах для удаления из нее грубо­дисперсных примесей.

Коагуляция предназначена для очистки воды от грубодисперсных и колло­идных примесей.

Осаждение используется для очистки воды от накипеобразующих солей кальция и магния.

К методам осаждения относят также магнитный способ обработки воды. Он основан на явлении выпадения из воды солей кальция и магния в виде шлама при прохождении ее через магнитное поле определенной напряженности и полярности.

Метод ионного обмена основан на применении практически не растворимых в воде веществ (ионитов), обладающих способностью адсорбировать из воды ио­ны загрязняющих примесей и отдавать в нее эквивалентное количество других ио­нов, введенных в состав ионита.

Для котлов на высокие параметры пара требуется вода, из которой удалены растворенные соли, для чего применяют химическое или термическое обессолива­ние. При химическом обессоливании воду пропускают через катионитовый фильтр, задерживающий катионы Са²⁺, Mg²⁺ и Na²⁺, а затем через анионитовый фильтр, задерживающий анионы SO₄², СГ и других растворенных солей. В ре­зультате получается вода, называемая обессоленной.

Коррозионно-агрессивные газы (О₂, СО₂, NH₃) удаляют с помощью термиче­ских деаэраторов. Принцип действия термических деаэраторов основан на том, что растворимость газов в кипящей воде приближается к нулю.

Внутрикотловую обработку воды организуют путем введения коррекционных добавок: фосфатированием или трилонированием.

Для удаления накапливающихся загрязнений применяют промывку оборудо­вания и продувку котлов с естественной циркуляцией.

Газотурбинные установки.

Газотурбинная установка (ГТУ) - силовая установка, состоящая из газовой турбины и механизмов, обеспечивающих ее работу.

                              Рис.1.15. Схема газотурбинной установки

Компрессор засасывает из атмосферы воздух, сжимает его до требуемых па­раметров и подает в камеру сгорания. Туда же с помощью топливного насоса не­прерывно впрыскивается через форсунку топливо, которое смешивается с воздухом и сгорает. Образовавшиеся газообразные продукты направляются в газовую турби­ну. В газовой турбине так же, как и в паровой, потенциальная энергия газов преоб­разуется в механическую на валу. Мощность, развиваемая турбиной, частично (до 70 %) затрачивается на привод компрессора и вспомогательных механизмов, а ос­тавшаяся часть передается потребителю, например, преобразуется в электрическую энергию генератором. Запуск ГТУ производится пусковым электродвигателем.

Особенности ГТУ:

    1) высокая маневренность (время запуска от 3 до 60 мин);

    2) имеют КПД от 35 до 60%.

По назначению ГТУ делятся на стационарные, транспортные и авиационные. Стационарные энергетические ГТУ служат для выработки электрической энергии и теплоты на электростанциях и промышленных предприятиях, привода компрессо­ров и насосов на газо- и нефтепроводах, подачи воздуха в котлы и др. Диапазон единичных мощностей энергетических ГТУ от 1 до 150 МВт.

Парогазовые установки

К парогазовым установкам (ПГУ) относят установки с комбинированным па­рогазовым циклом. Это цикл с двумя рабочими телами: в области высоких темпе­ратур рабочим телом являются продукты сгорания топлива, а в области низких температур - вода. В качестве топлива для ПГУ используют как природный газ, так и жидкое топливо.

Принцип действия. Устройство состоит из двух блоков: газотурбинного (ГТУ) и паросилового.

В ГТУ вращение вала турбины обеспечивается образовавшимися продуктами сгорания топлива — газами. Вал, в свою очередь, вращает ротор генератора. Воз­дух, сжатый в компрессоре до 6,7 кгс/см², подается в камеру сгорания, где при сжи­гании топлива генерируется пар для паровой турбины. Газы с температурой около 770 °C из парогенератора поступают в газовую турбину, после которой они имеют температуру 450°С и используются, для подогрева конденсата и питательной воды в экономайзерах и подогревателях. В первом, газотурбинном, цикле КПД редко превышает 38%. Во втором, паросиловом, цикле используется еще около 20% энер­гии сгоревшего топлива. В сумме КПД всей установки достигает 58%.

Мощность паросиловых установок составляет от 50 до 200 МВт.