Техническое задание «Устройство отбора проб уходящих газов котлов нгрэс. Котельно-вспомогательное оборудование Поправки к нормативным показателям

Описание парового котла ТГМ-151-Б

Лабораторная работа №1

по курсу «Котельные установки»

Выполнили: Матюшина Е.

Покачалова Ю.

Титова Е.

Группа: ТЭ-10-1

Проверила: Шацких Ю. В.

Липецк 2013

1. Цель работы………………………………………………………………………………….3

2. Краткая характеристика котла ТГМ-151-Б……………………………………………..….3

3. Котельно-вспомогательное оборудование………………………………...……………….4

4. Характеристика оборудования………………………………...……………………………7

4.1 Техническая характеристика……………………………….………………….7

4.2 Описание конструкции………………………………………..……………….7

4.2.1 Топочная камера……………………….…..………………………….….7

4.2.2 Пароперегреватель……………………...……………………………….8

4.2.3 Устройство для регулирования температуры перегретого пара……………………………………………………………………….…….11

4.2.4 Водяной экономайзер…………………...…...……………………...…...11

4.2.5 Воздухоподогреватель…………………………...………………..…..…12

4.2.6 Тягодутьевые устройства……………………...………………………..…12

4.2.7 Предохранительные клапаны………………..……………………………13

4.2.8 Горелочные устройства…………………………..………………………..13

4.2.9 Барабан и сепарационные устройства…………………………………....14

4.2.10 Каркас котла…………....…………………………………………………16

4.2.11. Обмуровка котла……….…....………………………………….…….….16

5. Техника безопасности при проведении работы……………………………………….16

Библиографический список………………………..………………………………………...17

1. Цель работы

Теплотехнические испытания котельных установок проводятся для определения энергетических характеристик, определяющих их режимные показатели в зависимости от нагрузки и типа топлива, выявления их эксплуатационных особенностей и недостатков конструкции. Для привития студентам практических навыков эту работу рекомендуется проводить в производственных условиях на действующих установках тепловых электростанций.

Целью работы является ознакомление студентов с организацией и методикой проведения балансовых испытаний котлоагрегата, определения количества и выбора точек замеров параметров работы котла, с требованиями к установке КИП, с методикой обработки результатов испытаний.

Краткая характеристика котла ТГМ-151-Б

1. Регистрационный номер № 10406

2 Завод-изготовитель Таганрогский котельный

завод "Красный котельщик"

3. Паропроизводительность 220 т/ч

4. Давление пара в барабане 115 кГ/см 2

5. Номинальное давление перегретого пара 100 кГ/см 2

6. Температура перегретого пара 540 °С

7. Температура питательной воды 215 °С

8. Температура горячего воздуха 340 °С

9. Температура воды на выходе из экономайзера 320 °С

10. Температура уходящих газов 180 °С

11. Топливо основное Коксодоменный газ и природный газ

12 Топливо резервное мазут

Котельно-вспомогательное оборудование.

1. Тип дымососа: Д-20х2

Производительность 245 тыс. м3/ч

Разрежение дымососа- 408 кгс/м2

Мощность и тип электродвигателя №21 500 кВт А13-52-8

№22 500 кВт А4-450-8

2. Тип дутьевого вентилятора: ВДН -18-11

Производительность- 170 тыс. м /ч

Давление- 390 кгс/м2

Мощность и тип электродвигателя №21 200 кВт АО-113-6

№22 165 кВт ГАМТ 6-127-6

3. Тип горелки: Турбулентные

Количество горелок (природного газа)- 4

Количество горелок (коксодоменного газа) 4

Минимальное давление воздуха- 50мм в.ст

Расход воздуха через горелку- 21000 нм/час

Температура воздуха перед горелкой- 340 С

Расход природного газа через горелку- 2200 нм /час

Расход коксодоменного газа через горелку- 25000 нм /час

Рисунок 1. Газомазутный котел ТГМ-151-Б на 220 т/ч, 100 кгс/см^2 (продольный и поперечный разрезы): 1 – барабан, 2 – выносной сепарационный циклон, 3 – топочная камера, 4 – топливная горелка, 5 – ширма, 6 – конвективная часть пароперегревателя, 7 – экономайзер, 8 – регенеративный воздухоподогреватель, 9 – дробеуловитель (циклон) дробеструйной установки, 10 – бункер дробеструйной установки, 11 – короб, отводящий дымовые газы от экономайзера к воздухоподогревателю, 12 – газовый короб к дымососу, 13 – короб холодного воздуха.

Рисунок 2. Общая схема котла ТГМ-151-Б: 1 – барабан, 2 – выносной сепарационный циклон, 3 – горелка, 4 – экранные трубы, 5 – опускные трубы, 6 – потолочный пароперегреватель, 7 – радиационный ширмовый пароперегреватель, 8 – конвективный ширмовый пароперегреватель, 9 – 1-я ступень конвективного пароперегревателя, 10 – 2-я ступень конвективного пароперегревателя, 11 – пароохладитель 1-го впрыска,

12 – пароохладитель 2-го впрыска, 13 – пакеты водяного экономайзера, 14 - регенеративный вращающийся воздухоподогреватель.

4. Характеристика оборудования

4.1 Техническая характеристика

Котел ТГМ-151/Б газомазутный, вертикально-водотрубный, однобарабанный, с естественной циркуляцией и трехступенчатым испарением. Котел изготовлен Таганрогским котельным заводом "Красный котельщик".

Котельный агрегат имеет П-образную компоновку и состоит из топочной камеры, поворотной камеры и опускной конвективной шахты.

В верхней части топки (на выходе из нее) в поворотной камере размещена ширмовая часть пароперегревателя, в опускном газоходе - конвективная часть пароперегревателя и экономайзер. Позади конвективного газохода установлено два регенеративных вращающихся воздухоподогревателя (РВВ).

Эксплуатационные показатели, параметры:

4.2 Описание конструкции

4.2.1 Топочная камера

Топочная камера имеет призматическую форму. Объем топочной камеры - 780 м 3 .

Стены топочной камеры экранированы трубами Ø 60x5, выполненными из стали 20. Потолок топочной камеры экранирован трубами потолочного пароперегревателя (Ø 32x3,5).

Фронтовой экран состоит из 4 панелей – по 38 труб в крайних панелях и по 32 трубы в средних. Боковые экраны имеют по три панели - в каждой по 30 труб. Задний экран имеет 4 панели: две крайние панели состоят из 38 труб, средние - из 32 труб.

Для улучшения омывания дымовыми газами ширм и защиты камер заднего экрана от радиации, трубы заднего экрана в верхней части образуют выступ в топку с вылетом 2000 мм (по осям труб). Тридцать четыре трубы не участвуют в образовании вылета, а являются несущими (по 9 труб в крайних панелях и по 8 в средних).

Экранная система, кроме заднего экрана, подвешена за верхние камеры посредством подвязок к металлоконструкциям потолочного перекрытия. Панели заднего экрана подвешены при помощи 12 обогреваемых подвесных труб 0 133x10 к потолочному перекрытию.

Панели задних экранов в нижний части образуют скат к фронтовой стене топки с уклоном 15° к горизонтали и образуют холодный под, покрытый со стороны топки шамотом и хромированной массой.

Все экраны топки свободно расширяются вниз.

Рисунок 3. Эскиз топочной камеры газомазутного котла.

Рисунок 4. Экранные поверхности нагрева котла: 1 – барабан; 2 – верхний коллектор; 3 – опускной пучок труб; 4 – подъемный испарительный пучок; 9 – нижний коллектор заднего экрана; 13 – смесеотводящие трубы заднего экрана; 14 – обогрев экрана факелом горящего топлива.

4.2.2 Пароперегреватель

Пароперегреватель котла состоит из следующих частей (по ходу пара): потолочный пароперегреватель, ширмовый пароперегреватель и конвективный пароперегреватель. Потолочный пароперегреватель экранирует потолок топки и поворотной камеры. Пароперегреватель выполнен из 4 панелей: в крайних панелях по 66 труб, в средних панелях по 57 труб. Трубы Ø 32x3,5 мм из стали 20 установлены с шагом 36 мм. Входные камеры потолочного пароперегревателя выполнены Ø 219x16 мм из стали 20, выходные Ø 219x20 мм из стали 20. Поверхность нагрева потолочного пароперегревателя составляет 109,1 м 2 .

Трубы потолочного пароперегревателя при помощи приварных планок крепятся к специальным балкам (7 рядов по длине потолочного пароперегревателя). Балки, в свою очередь, подвешены при помощи тяг и подвесок к балкам потолочных конструкций.

Ширмовый пароперегреватель расположен в горизонтальном соединительном газоходе котла и состоит из 32 ширм, расположенных в два ряда по ходу газов (первый ряд - радиационные ширмы, второй – конвективные ширмы). Каждая ширма имеет по 28 змеевиков из труб Ø 32x4 мм из стали 12Х1МФ. Шаг между трубами в ширме 40 мм. Ширмы установлены с шагом 530 мм. Суммарно поверхность нагрева ширм составляет 420 м 2 .

Крепление змеевиков между собой осуществляется при помощи гребенок и хомутов (толщиной 6 мм из стали марки Х20Н14С2), установленных по высоте в два ряда.

Конвективный пароперегреватель горизонтального типа расположен в опускной конвективной шахте и состоит из двух ступеней: верхней и нижней. Нижняя ступень пароперегревателя (первая по ходу пара) с поверхностью нагрева 410 м 2 - противоточная, верхняя ступень с поверхностью нагрева 410 м 2 – прямоточная. Расстояние между ступенями 1362 мм (по осям труб), высота ступени - 1152 мм. Ступень состоит из двух частей: левой и правой, каждая из которых состоит из 60 сдвоенных трехпетлевых змеевиков, расположенных параллельно фронту котла. Змеевики выполнены из труб Ø 32x4 мм (сталь 12Х1МФ) и установлены в шахматном порядке с шагами: продольный – 50 мм, поперечный – 120 мм.

Змеевики при помощи стоек опираются на опорные балки, охлаждаемые воздухом. Дистанционирование змеевиков осуществляется при помощи 3 рядов гребенок и полос толщиной 3 мм.

Рисунок 5. Крепление конвективного трубного пакета с горизонтальными змеевиками:1 –опорные балки; 2 – трубы; 3 – стойки;4 – скоба.

Движение пара по пароперегревателю происходит двумя не смешивающимися потоками, симметрично относительно оси котла.

В каждом из потоков пар движется следующим образом. Насыщенный пар из барабана котла по 20 трубам Ø 60x5 мм поступает в два коллектора потолочного пароперегревателя Ø 219x16 мм. Далее пар движется по потолочным трубам и поступает в две выходные камеры Ø 219x20 мм, расположенные у задней стенки конвективного газохода. Из этих камер, четырьмя трубами Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ), пар направляется во входные камеры Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ) райних ширм конвективной части ширмового пароперегревателя. Далее в крайние ширмы радиационной части ширмового пароперегревателя, затем в промежуточную камеру Ø 273x20 (сталь 12X1МФ), из которой трубами Ø 133x10 мм направляется в четыре средние ширмы радиационной части, а затем в четыре средние ширмы конвективной части.

После ширм пар по четырем трубам Ø 133x10 мм (сталь 12Х1МФ) поступает в вертикальный пароохладитель, пройдя который направляется четырьмя трубами Ø 133x10 мм в две входные камеры нижней противоточной ступени конвективного пароперегревателя. Пройдя противотоком, змеевики нижней ступени, пар поступает в две выходные камеры (диаметр входных и выходных камер Ø 273x20 мм), из которых четырьмя трубами Ø 133x10 мм направляется в горизонтальный пароохладитель. После пароохладителя пар поступает по четырем трубам Ø 133x10 мм во входные коллекторы Ø 273x20 мм верхней ступени. Пройдя прямотоком, змеевики верхней ступени, пар попадает в выходные коллекторы Ø 273x26 мм, из которых четырьмя трубами направляется в паросборную камеру Ø 273x26 мм.

Рисунок 6. Схема пароперегревателя котла ТГМ-151-Б: а – схема потолочных панелей и ширм, б – схема конвективных трубных пакетов, 1 – барабан, 2 – потолочные трубные панели (условно показана лишь одна из труб), 3 – промежуточный коллектор между потолочными панелями и ширмами, 4 – ширма, 5 – вертикальный пароохладитель, 6 и 7 – соответственно нижние и верхние конвективные трубные пакеты, 8 – горизонтальный пароохладитель, 9 – паросборный коллектор, 10 – предохранительный клапан, 11 – воздушник, 12 – выход перегретого пара.

4.2.3 Устройство для регулирования температуры перегретого пара

Регулирование температуры перегретого пара осуществляется в пароохладителях посредством впрыска конденсата (или питательной воды) в проходящий через них поток пара. На тракте каждого потока пара установлено по два пароохладителя впрыскивающего типа: по одному вертикальному – за ширмовой поверхностью и по одному горизонтальному – за первой ступенью конвективного пароперегревателя.

Корпус пароохладителя состоит из камеры впрыска, коллектора и выходной камеры. Внутри корпуса размещены впрыскивающие устройства и защитная рубашка. Впрыскивающее устройство состоит из сопла, диффузора и трубы с компенсатором. Диффузор и внутренняя поверхность сопла образуют трубу Вентури.

В узком сечении сопла просверлено 8 отверстий Ø 5 мм на II пароохладителе и 16 отверстий Ø 5 мм на I пароохладителе. Пар через 4 отверстия в корпусе пароохладителя поступает в камеру впрыска и входит в сопло трубы Вентури. Конденсат (питательная вода) подводится к кольцевому каналу трубой Z 60x6 мм и впрыскивается в полость трубы Вентури через отверстия Ø 5 мм, расположенные по окружности сопла. После защитной рубашки пар поступает в выходную камеру, откуда четырьмя трубами отводится к пароперегревателю. Камера впрыска и выходная камера выполнены из трубы Ø Г г 3х26 мм, коллектор из трубы Ø 273x20 мм (сталь 12Х1МФ).

Водяной экономайзер

Стальной змеевиковый экономайзер расположен в опускном газоходе за пакетами конвективного пароперегревателя (по ходу газов). По высоте экономайзер разбит на три пакета высотой 955 мм каждый, расстояние между пакетами - 655 мм. Каждый пакет выполнен из 88 сдвоенных трехпетлевых змеевиков Ø 25x3,5 мм (сталь20). Змеевики расположены параллельно фронту котла в шахматном порядке (продольный шаг 41,5 мм, поперечный шаг 80 мм). Поверхность нагрева водяного экономайзера составляет 2130 м 2 .

Рисунок 7. Эскиз экономайзера с двусторонне-параллельным фронтом расположения змеевиков: 1 – барабан, 2 – водоперепускные трубы, 3 – экономайзер, 4 – входные коллекторы.

Воздухоподогреватель

Котлоагрегат оборудован двумя регенеративными вращающимися воздухоподогревателями типа РВВ–41M. Ротор воздухоподогревателя состоит из обечайки Ø 4100 мм (высотой 2250 мм), ступицы Ø 900 мм и соединяющих ступицу с обечайкой радиальных ребер, разделяющих ротор на 24 сектора. Секторы ротора заполнены нагревательными гофрированными стальными листами (набивкой). Ротор приводится в движение электродвигателем с редуктором и вращается со скоростью 2 оборота в минуту. Общая поверхность нагрева воздухоподогревателя - 7221 м 2 .

Рисунок 8. Регенеративный воздухоподогреватель: 1 – вал ротора, 2 – подшипники, 3 – электродвигатель, 4 – набивка, 5 – наружный кожух, 6 и 7 – радиальное и периферийное уплотнение, 8 – утечка воздуха.

Тягодутьевые устройства

Для эвакуации дымовых газов котлоагрегат оборудован двумя дымососами двухстороннего всасывания типа Д-20х2. Приводом каждого дымососа служит электродвигатель мощностью N=500 кВт, при частоте вращения n = 730 оборотов в минуту.

Производительность и полный напор дымососов даны для газов при давлении 760 мм рт. ст и температуре газов на входе в дымосос 200° С.

Номинальные параметры при наибольшем к.п.д. η=0,7

Для подачи в топку воздуха, необходимого для горения, котел №11 оборудован двумя дутьевыми вентиляторами (ДВ) типа ВДН–18–II производительностью Q= 170000 м 3 /час, полный напор 390 мм вод. ст. при температуре рабочей среды 20° С. Приводом вентиляторов котла № 11 служат электродвигатели мощностью: левый – 250 кВт, частота вращения n=990 об/мин, правый - 200 кВт, частота вращения n=900 об/мин.

4.2.7 Предохранительные клапаны

На котле №11 на паросборной камере установлено два импульсных предохранительных клапана. Один из них – контрольный – с импульсом от паросборной камеры, второй – рабочий – с импульсом от барабана котла.

Контрольный клапан настроен на срабатывание при повышении давления в паросборной камере до 105 кгс/см 2 . Клапан закрывается при понижении давления до 100 кгс/см 2 .

Рабочий клапан открывается при повышении давления в барабане до 118,8 кгс/см 2 . Клапан закрывается при понижении давления в барабане до 112 кгс/см 2 .

4.2.8 Горелочные устройства

Hа фронтовой стене топочной камеры установлены 8 газомазутных горелок, расположенных в два яруса по 4 горелки в каждом ярусе.

Комбинированные горелки выполнены двухпоточными по воздуху.

Каждая горелка нижнего яруса рассчитана на сжигание коксодоменной смеси газов и мазута, раздельное сжигание коксового или доменного газов в этих же горелках. Коксодоменная смесь подается через коллектор Ø 490 мм. По оси горелки предусмотрена труба Ø 76x4 для установки мазутной форсунки механического распыливания. Диаметр амбразуры 1000 мм.

Каждая из 4 горелок верхнего яруса рассчитана на сжигание природного газа и мазута. Природный газ подается по коллектору Ø 206 мм через 3 ряда отверстий Ø 6, 13, 25 мм. Количество отверстий по 8 в каждом ряду. Диаметр амбразуры - 800 мм.

4.2.9 Барабан и сепарационные устройства

На котле установлен барабан диаметром 1600 мм, толщина стенки барабана 100 мм, сталь листовая

Котел имеет трехступенчатую схему испарения. Первая и вторая ступени испарения организованы внутри барабана, третья в выносных циклонах. Отсек первой ступени находится в середине барабана, два отсека второй ступени - по торцам. Внутри барабана водяные объемы соленых отсеков отделены от чистого отсека перегородками. Питательной водой для соленых отсеков второй ступени является котловая вода чистого отсека, которая поступает через отверстия в разделительных межотсековых перегородках. Питательной водой для третьей ступени испарения является котловая вода второй ступени.

Непрерывная продувка осуществляется из водяного объема выносных циклонов.

Питательная вода, поступая из экономайзера в барабан, разделяется на две части. Половина воды по трубам направляется в водное пространство барабана, вторая половина вводится в продольный раздающий коллектор, выходит из него через отверстия и растекается по дырчатому листу, через который проходит насыщенный пар. При прохождении пара через слой питательной воды осуществляется его промывка, т.е. очистка пара от содержащихся в нем солей.

После промывки пара питательная вода по коробам сливается в водное пространство барабана.

Пароводяная смесь, поступая в барабан, проходит через 42 сепарационных циклона, из которых: 14 расположены на фронтовой стороне барабана, 28 – на задней стороне барабана (в том числе 6 циклонов остановлены в соленых отсеках ступенчатого испарения).

В циклонах осуществляется грубое, предварительное разделение воды и пара. Отсепарированная вода стекает в нижнюю часть циклонов, под которыми установлены поддоны.

Непосредственно над циклонами находятся жалюзийные щиты. Проходя через эти щиты и через дырчатый лист, пар направляется для окончательного осушения в верхние жалюзийные щиты, под которыми расположен дырчатый лист. Средний уровень в чистом отсеке расположен на 150 мм ниже его геометрической оси. Верхний и нижний допустимые уровни соответственно на 40 мм выше и ниже среднего. Уровень воды в соленых отсеках обычно расположен ниже, чем в чистом отсеке. Разность уровней воды в этих отсеках увеличивается с возрастанием нагрузки котла.

Ввод раствора фосфатов в барабан производится в чистый отсек ступенчатого испарения по трубе, расположенной вдоль нижней части барабана.

В чистом отсеке имеется труба для аварийного слива воды в случае чрезмерного повышения ее уровня. Кроме того, имеется линия с вентилем, соединяющая пространство левого выносного циклона с одной из нижних камер заднего экрана. При открытии вентиля возникает движение котловой воды из соленого отсека третьей ступени в чистый отсек, благодаря чему можно при необходимости, уменьшить кратность солесодержания воды в отсеках. Выравнивание содержания солей в левом и правом соленых отсеках третьей ступени испарения обеспечивается тем, что из каждого соленого выносного отсека выходит труба, которая направляет котловую воду в нижнюю экранную камеру противоположного соленого отсека.

Рисунок 11. Схема трехступенчатого испарения: 1 – барабан; 2 – выносной циклон; 3 – нижний коллектор циркуляционного контура, 4 – парогенерирующие трубы; 5 – опускные трубы; 6 – подвод питательной воды; 7 – отвод продувочной воды; 8 – водоперепускная труба из барабана в циклон; 9 – пароперепускная труба из циклона в барабан; 10 – пароперпускная труба из агрегата; 11- внутрибарабанная перегородка.

4.2.10 Каркас котла

Каркас котла состоит из металлических колонн, связанных горизонтальными балками, фермами, раскосами и служит для восприятия нагрузок от веса барабана, поверхностей нагрева, обмуровки, пищалок обслуживания, газопроводов и других элементов котла. Колонны каркаса котла жестко прикрепляются к железному фундаменту котла, основания (башмаки) колонн заливают бетоном.

4.2.11 Обмуровка

Шиты обмуровки представляют собой слои огнеупорных и изоляционных материалов, которые крепятся при помощи кронштейнов и притяжек к стальной рамной конструкции с обшивочными листами.

В щитах последовательно с газовой стороны расположены: слои огнеупорного бетона, совелитовые маты слой уплотнительной обмазки. Толщина обмуровки топочной камеры – 200 мм, в районе двух нижних пакетов экономайзера – 260 мм. Обмуровка пода в нижней части топочной камеры выполнена натрубно. При тепловом удлинении экранов эта обмуровка перемещается вместе с трубами. Между подвижной и неподвижной частями обмуровки топочной камеры имеется температурный шов, уплотненный с помощью водяного затвора (гидрозатвора). В обмуровке имеются отверстия для лазов, люков и лючков.

5. Техника безопасности при проведении работы

На территории электростанции студенты подчиняются всем правилам режима и техники безопасности, действующим на предприятии.

Перед началом испытаний представитель предприятия проводит со студентами инструктаж о порядке проведения испытания и о правилах техники безопасности с записью в соответствующих документах. Во время испытаний студентам запрещается вмешиваться в действия обслуживающего персонала производить отключения приборов на пульте управления, открывать гляделки, лючки, лазы и т.п.

Библиографический список

1. Сидельковский Л. Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 3 - е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528с., ил.
2. Ковалев А.П. и др. Парогенераторы: учебник для вузов/ А. П. Ковалев, Н.С.Лелеев, Т.В. Виленский; Под общ. ред. А. П. Ковалев. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 376 с., ил.
3. Киселев Н.А. Котельные установки, Учебное пособие для подгот. рабочих на производстве – 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1979. – 270с., ил.
4. Деев Л.В., Балахничев Н.А. Котельные установки и их обслуживание. Практические занятия для ПТУ. – М.: Высшая школа, 1990. – 239с., ил.
5. Мейкляр М. В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. – 3 изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. - 223с., ил.

Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б отражает технически достижимую экономичность котла. Типовая энергетическая характеристика может служить основой для составления нормативных характеристик котлов ТГМ-96Б при сжигании мазута.

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЭНЕРГОСИСТЕМ

ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
КОТЛА ТГМ-96Б ПРИ СЖИГАНИИ МАЗУТА

Москва 1981

Настоящая Типовая энергетическая характеристика разработана Союзтехэнерго (инж. Г.И. ГУЦАЛО)

Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б составлена на базе тепловых испытаний, проведенных Союзтехэнерго на Рижской ТЭЦ-2 и Средазтехэнерго на ТЭЦ-ГАЗ, и отражает технически достижимую экономичность котла.

Типовая энергетическая характеристика может служить основой для составления нормативных характеристик котлов ТГМ-96Б при сжигании мазута.

Приложение

. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

1.1 . Котел ТГМ-96Б Таганрогского котельного завода - газомазутный с естественной циркуляцией и П-образной компоновкой, предназначен для работы с турбинами T -100/120-130-3 и ПТ-60-130/13. Основные расчетные параметры котла при работе на мазуте приведены в табл. .

По данным ТКЗ, минимально допустимая нагрузка котла по условию циркуляции составляет 40 % номинальной.

1.2 . Топочная камера имеет призматическую форму и в плане представляет собой прямоугольник с размерами 6080×14700 мм. Объем топочной камеры - 1635 м 3 . Тепловое напряжение топочного объема составляет 214 кВт/м 3 , или 184 · 10 3 ккал/(м 3 · ч). В топочной камере размещены испарительные экраны и на фронтовой стене радиационный настенный пароперегреватель (РНП). В верхней части топки в поворотной камере размещен ширмовый пароперегреватель (ШПП). В опускной конвективной шахте расположены последовательно по ходу газов два пакета конвективного пароперегревателя (КПП) и водяной экономайзер (ВЭ).

1.3 . Паровой тракт котла состоит из двух самостоятельных потоков с перебросом пара между сторонами котла. Температура перегретого пара регулируется впрыском собственного конденсата.

1.4 . На фронтовой стене топочной камеры расположены четыре двухпоточные газомазутные горелки ХФ ЦКБ-ВТИ. Горелки установлены в два яруса на отметках -7250 и 11300 мм с углом подъема к горизонту 10°.

Для сжигания мазута предусмотрены паромеханические форсунки «Титан» номинальной производительностью 8,4 т/ч при давлении мазута 3,5 МПа (35 кгс/см 2). Давление пара на продувку и распыл мазута рекомендовано заводом 0,6 МПа (6 кгс/см 2). Расход пара на форсунку составляет 240 кг/ч.

1.5 . Котельная установка укомплектована:

Двумя дутьевыми вентиляторами ВДН-16-П производительностью с запасом 10 % 259 · 10 3 м 3 /ч, давлением с запасом 20 % 39,8 МПа (398,0 кгс/м 2), мощностью 500/250 кВт и частотой вращения 741/594 об/мин каждой машины;

Двумя дымососами ДН-24×2-0,62 ГМ производительностью с запасом 10 % 415 · 10 3 м 3 /ч, давлением с запасом 20 % 21,6 МПа (216,0 кгс/м 2), мощностью 800/400 кВт и частотой вращения 743/595 об/мин каждой машины.

1.6 . Для очистки конвективных поверхностей нагрева от отложений золы проектом предусмотрена дробевая установка, для очистки РВП - водная обмывка и обдувка паром из барабана со снижением давления в дросселирующей установке. Продолжительность обдувки одного РВП 50 мин.

. ТИПОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЛА ТГМ-96Б

2.1 . Типовая энергетическая характеристика котла ТГМ-96Б ( рис. , , ) составлена на основании результатов тепловых испытаний котлов Рижской ТЭЦ-2 и ТЭЦ ГАЗ в соответствии с инструктивными материалами и методическими указаниями по нормированию технико-экономических показателей котлов. Характеристика отражает среднюю экономичность нового котла, работающего с турбинами T -100/120-130/3 и ПТ-60-130/13 при нижеприведенных условиях, принятых за исходные.

2.1.1 . В топливном балансе электростанций, сжигающих жидкое топливо, большую часть составляет высокосернистый мазут M 100. Поэтому характеристика составлена на мазут M 100 (ГОСТ 10585-75 ) с характеристиками: A P = 0,14 %, W P = 1,5 %, S P = 3,5 %, (9500 ккал/кг). Все необходимые расчеты выполнены на рабочую массу мазута

2.1.2 . Температура мазута перед форсунками принята 120 ° C (t тл = 120 °С) исходя из условий вязкости мазута M 100, равной 2,5° ВУ, согласно § 5.41 ПТЭ.

2.1.3 . Среднегодовая температура холодного воздуха (t x .в. ) на входе в дутьевой вентилятор принята равной 10 ° C , так как в основном котлы ТГМ-96Б находятся в климатических районах (Москва, Рига, Горький, Кишинев) со среднегодовой температурой воздуха, близкой к этой температуре.

2.1.4 . Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель (t вп ) принята равной 70 ° C и постоянной при изменении нагрузки котла, согласно § 17.25 ПТЭ.

2.1.5 . Для электростанций с поперечными связями температура питательной воды (t п.в ) перед котлом принята расчетной (230 °С) и постоянной при изменении нагрузки котла.

2.1.6 . Удельный расход тепла нетто на турбоустановку принят 1750 ккал/(кВт. ч), по данным тепловых испытаний.

2.1.7 . Коэффициент теплового потока принят изменяющимся с нагрузкой котла от 98,5 % при номинальной нагрузке до 97,5 % при нагрузке 0,6 D ном .

2.2 . Расчет нормативной характеристики проведен в соответствии с указаниями «Теплового расчета котельных агрегатов (нормативный метод)», (М.: Энергия, 1973).

2.2.1 . Коэффициент полезного действия брутто котла и потери тепла с уходящими газами подсчитаны в соответствии с методикой, изложенной в книге Я.Л. Пеккера «Теплотехнические расчеты по приведенным характеристикам топлива» (М.: Энергия, 1977).

где

здесь

α ух = α " вэ + Δα тр

α ух - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;

Δα тр - присосы в газовый тракт котла;

Т ух - температура уходящих газов за дымососом.

В расчет заложены значения температур уходящих газов, измеренные в опытах тепловых испытаний котла и приведенные к условиям построения нормативной характеристики (входные параметры t x в , t " кф , t п.в ).

2.2.2 . Коэффициент избытка воздуха врежимной точке (за водяным экономайзером) α " вэ принят равным 1,04 на номинальной нагрузке и изменяющимся до 1,1 на 50 %-ной нагрузке по данным тепловых испытаний.

Снижение расчетного (1,13) коэффициента избытка воздуха за водяным экономайзером до принятого в нормативной характеристике (1,04) достигается правильным ведением топочного режима согласно режимной карте котла, соблюдением требований ПТЭ в отношении присосов воздуха в топку и в газовый тракт и подбором комплекта форсунок.

2.2.3 . Присосы воздуха в газовый тракт котла на номинальной нагрузке приняты равными 25 %. С изменением нагрузки присосы воздуха определяются по формуле

2.2.4 . Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (q 3 ) приняты равными нулю, так как во время испытаний котла при избытках воздуха, принятых в Типовой энергетической характеристике, они отсутствовали.

2.2.5 . Потери тепла от механической неполноты сгорания топлива (q 4 ) приняты равными нулю согласно «Положению о согласовании нормативных характеристик оборудования и расчетных удельных расходов топлива» (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1975).

2.2.6 . Потери тепла в окружающую среду (q 5 ) при испытаниях не определялись. Они рассчитаны в соответствии с «Методикой испытаний котельных установок» (М.: Энергия, 1970) по формуле

2.2.7 . Удельный расход электроэнергии на питательный электронасос ПЭ-580-185-2 рассчитывался с использованием характеристики насоса, принятой из технических условий ТУ-26-06-899-74.

2.2.8 . Удельный расход электроэнергии на тягу и дутье рассчитан по расходам электроэнергии на привод дутьевых вентиляторов и дымососов, измеренным при проведении тепловых испытаний и приведенный к условиям (Δα тр = 25 %), принятым при составлении нормативной характеристики.

Установлено, что при достаточной плотности газового тракта (Δα ≤ 30 %) дымососы обеспечивают номинальную нагрузку котла на низкой частоте вращения, но без какого-либо запаса.

Дутьевые вентиляторы на низкой частоте вращения обеспечивают нормальную работу котла до нагрузок 450 т/ч.

2.2.9 . В суммарную электрическую мощность механизмов котельной установки включены мощности электроприводов: питательного электронасоса, дымососов, вентиляторов, регенеративных воздухоподогревателей (рис. ). Мощность электродвигателя регенеративного воздухоподогревателя принята по паспортным данным. Мощности электродвигателей дымососов, вентиляторов и питательного электронасоса определены во время тепловых испытаний котла.

2.2.10 . Удельный расход тепла на нагрев воздуха в калориферной установке подсчитан с учетом нагрева воздуха в вентиляторах.

2.2.11 . В удельный расход тепла на собственные нужды котельной установки включены потери тепла в калориферах, КПД которых принят 98 %; на паровую обдувку РВП и потери тепла с паровой продувкой котла.

Расход тепла на паровую обдувку РВП рассчитывался по формуле

Q обд = G обд · i обд · τ обд · 10 -3 МВт (Гкал/ч )

где G обд = 75 кг/мин в соответствии с «Нормами расхода пара и конденсата на собственные нужды энергоблоков 300, 200, 150 МВт» (М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1974);

i обд = i нас. пара = 2598 кДж/кг (ккал/кг)

τ обд = 200 мин (4 аппарата с продолжительностью обдувки 50 мин при включении в течение суток).

Расход тепла с продувкой котла подсчитывался по формуле

Q прод = G прод · i к.в · 10 -3 МВт (Гкал/ч )

где G прод = PD ном 10 2 кг/ч

P = 0,5 %

i к.в - энтальпия котловой воды;

2.2.12 . Порядок проведения испытаний и выбор средств измерений, применяемых при испытаниях, определялись «Методикой испытаний котельных установок» (М.: Энергия, 1970).

. ПОПРАВКИ К НОРМАТИВНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

3.1 . Для приведения основных нормативных показателей работы котла к измененным условиям его эксплуатации в допустимых пределах отклонения значений параметров даны поправки в виде графиков и цифровых значений. Поправки к q 2 в виде графиков приведены на рис. , . Поправки к температуре уходящих газов приведены на рис. . Кроме перечисленных, приведены поправки на изменение температуры подогрева мазута, подаваемого в котел, и на изменение температуры питательной воды.

INFLUENCE OF STEAM LOAD OF RADIATION PROPERTIES OF THE TORCH IN THE BOILER FIRE CHAMBER

Mikhail Taimarov

dr. sci. tech., professor of the Kazan state energetic university,

Rais Sungatullin

high teacher of the Kazan state energetic university,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается тепловой поток от факела при сжигании природного газа в котле ТГМ-84А (станционный № 4) Нижнекамской ТЭЦ-1 (НкТЭЦ-1) для различных режимных условий с целью определения условий, при которых обмуровка заднего экрана наименее подвержена термическому разрушению.

ABSTRACT

In this operation the heat flux from a torch in case of combustion of natural gas in the boiler TGM-84A (station № 4) of Nizhnekamsk TETc-1 (NkTETs-1) for different regime conditions for the purpose of determination of conditions under which the brickwork envelope of the back screen is least subject to thermal corrupting is considered.

Ключевые слова: паровые котлы, тепловые потоки, параметры крутки воздуха.

Keywords: boilers, heat fluxes, air twisting parameters.

Введение.

Котел ТГМ-84А широко распространенный газомазутный котел имеет сравнительно небольшие габариты. Его топочная камера разделена двухсветным экраном. Нижняя часть каждого бокового экрана перехо­дит в слегка наклонный подовый экран, нижние коллекторы которого прикреплены к коллекторам двухсветного экрана и совместно переме­щаются при тепловых деформациях во время растопок и остановок котла. Наклонные трубы пода защищены от излучения факела слоем огне­упорного кирпича и хромитовой массы. Наличие двухсветного экрана обес­печивает интенсивное охлаждение топочных газов.

В верхней части топки трубы заднего экрана отогнуты внутрь топочной камеры, образуя порог с вылетом 1400 мм. Этим обеспечивается омывание ширм и их защита от прямого излучения факела. Десять труб каждой панели –прямые, выступа в топку не имеют и яв­ляются несущими. Выше порога располагаются ширмы, которые являются частью пароперегревателя и предназначены для охлаждения продуктов сго­рания и перегрева пара. Наличие двухсветного экрана по замыслу конструкторов должно обеспечивать более интенсивное охлаждение топочных газов, чем в близком по производительности газомазутном котле ТГМ-96Б. Однако площадь экранной поверхности нагрева имеет значительный запас, который практически выше необходимого для номинальной работы котла.

Базовая модель ТГМ-84 неоднократно подвергалась реконструкции, в результате чего, как указано выше, появилась модель ТГМ-84А (с 4 горелками), а затем ТГМ-84Б. (6 горелками). Котлы первой модификации ТГМ-84 оборудовались 18-ю газомазутными горелками, размещенными в три ряда на фронтовой стене топочной камеры. В настоящее время устанавливают либо четыре, либо шесть горелок большей производительности.

Топочная камера котла ТГМ-84А оборудована четырьмя газомазутными горелками ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ с единичной мощностью 79 МВт, установленными в два яруса в ряд вершинами на фронтовой стене. Горелки нижнего яруса (2 шт.) установлены на отметке 7200 мм, верхнего яруса (2 шт.) – на отметке 10200 мм. Горелки предназначены для раздельного сжигания газа и мазута. Производительность горелки на газе 5200 нм 3 /час. Растопка котла на паромеханических форсунках. Для регулирования температуры перегретого пара установлены 3 ступени впрыска собственного конденсата.

Горелка ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ вихревая двухпоточная по горячему воздуху и состоит из корпуса, 2-х секций аксиального (центрального) завихрителя и 1-ой секции тангенциального (периферийного) завихрителя воздуха, центральной установочной трубы для мазутной форсунки и запальника, газораздающих труб. Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные расчетные (проектные) технические характеристики горелки ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ :

Характеристика направлений крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ приведена на рис. 1. Схема механизма крутки приведена на рис. 2. Схема расположения газовыпускных труб в горелках приведена на рис. 3.

Рисунок 1. Схема нумерации горелок, круток воздуха в горелках и расположения горелок ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ на фронтальной стене топки котлов ТГМ-84А № 4,5 НкТЭЦ-1

Рисунок 2. Схема механизма осуществления крутки воздуха в горелках ХФ-ЦКБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Короб горячего воздуха в горелке разделяется на два потока. Во внутреннем канале установлен аксиальный закручивающий аппарат, а в периферийном тангенциальном канале установлен регулируемый тангенциальный завихритель.

Рисунок 3. Схема расположения газовыпускных труб в горелках ХФ-ЦЛБ-ВТИ-ТКЗ котлов ТГМ-84А НкТЭЦ-1

Во время экспериментов сжигался Уренгойский газ с теплотой сгорания 8015 ккал/м 3 . Методика экспериментального исследования базируется на использовании бесконтактного способа измерения падающих тепловых потоков от факела . В экспериментах величина падающего от факела на экраны теплового потока q пад измерялась отградуированным в лабораторных условиях радиометром .

Измерения несветящихся продуктов сгорания в топках котлов проводилось бесконтактным способом при помощи радиационного пирометра типа РАПИР, которые показывали радиационную температуру. Погрешность измерения действительной температуры несветящихся продуктов на выходе их из топки при 1100°С радиационным методом для градуировки РК-15 с материалом линзы из кварца оценивается ± 1,36 % .

В общем виде выражение для локальной величины падающего от факела на экраны теплового потока q пад может быть представлено в виде зависимости от реальной температуры факела Т ф в топочной камере и степени черноты факела α ф, согласно закона Стефана-Больцмана:

q пад = 5,67 ´ 10 -8 α ф Т ф 4 , Вт/м 2 ,

где: Т ф – температура продуктов горения в факеле, К. Яркостная степень черноты факела α λ​ф =0,8 взята согласно рекомендациям .

График зависимости по влиянию паровой нагрузки на радиационные свойства факела приведен на рис. 4. Измерения проведены на отметке высоты 5,5 м через лючки № 1 и № 2 левого бокового экрана. Из графика видно, что с увеличением паровой нагрузки котла наблюдается очень сильный рост значений падающих тепловых потоков от факела в области заднего экрана. При измерениях через лючок расположенный ближе к фронтальной стенке также наблюдается рост значений, падающих от факела на экраны тепловых потоков с увеличением нагрузки. Однако, в сравнении с тепловыми потоками у заднего экрана, по абсолютной величине тепловые потоки в области фронтального экрана для больших нагрузок в среднем ниже в 2 … 2,5 раза.

Рисунок 4. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки 1, 2 1-го яруса на отметке 5,5 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НкТЭЦ-1 при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З (расстояние между лючками 1 и 2 равно 6,0 м при общей глубине топки 7,4 м):

На рис. 5 приведены графики распределения падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отметке 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса.

Рисунок 5. Распределение падающего теплового потока q пад по глубине топки в зависимости от паропроизводительности Д к по измерениям через лючки № 6 и № 7 2-го яруса на отм. 9,9 м по левой стенке топки для котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ при максимальной крутке воздуха в положении лопаток в горелках З в сравнении с результирующими тепловых потоков по измерениям через лючки № 1 и № 2 первого яруса (расстояние между лючками 6 и 7 равно 5,5 м при общей глубине топки 7,4 м):

Обозначения положения воздухозакручивателей в горелках, принятые в данной работе:

З – максимальная крутка, О – крутка отсутствует, воздух идет без крутки.

Индекс ц – центральная крутка, индекс п – периферийная основная крутка.

Отсутствие индекса означает одинаковое положение лопаток для центральной и периферийной крутки (или обе крутки в положении О или обе крутки в положении З).

Из рис. 5 видно, что наиболее высокие значения тепловых потоков от факела на экранные поверхности нагрева имеют место по измерениям через лючок № 6 второго яруса ближний к задней стенке топки на отметке 9,9 м. На отметке 9,9 м по измерениям через лючок № 6 рост тепловых потоков от факела происходит со скоростью 2 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки, в то время как для горелки № 1 первого яруса на отметке 5,5 м рост тепловых потоков от факела на задний экран происходит со скоростью 8 кВт/м 2 на каждые 10 т/час увеличения паровой нагрузки.

Рост тепловых потоков, падающих от факела на задний экран по измерениям через лючок № 1 на отметке 5,5 м первого яруса, при увеличении нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ для условий максимальной крутки воздуха в горелках происходит в 4 раза быстрее по сравнению с ростом тепловых потоков около заднего экрана на отметке 9,9 м.

Максимум плотности теплового излучения от факела на задний экран по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м даже при максимальной паропроизводительности котла ТГМ-84А №4 НКТЭЦ-1 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) в среднем на 23 % выше по сравнению со значением плотности излучения от факела у заднего экрана на уровне отметки 5,5 м по измерениям через лючок № 1.

Результирующая тепловых потоков, полученная по измерениям на отметке 9,9 м через лючок № 7 второго яруса (ближний к фронтальному экрану), при росте паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) на каждые 10 т/час возрастает на 2 кВт/м 2 , т. е. как и в вышеупомянутом случае по измерениям через лючок № 6 ближний к заднему экрану на отметке 9,9 м.

Рост значений падающих тепловых потоков по измерениям через лючок № 7 второго яруса на отметке 9,9 м происходит с увеличением паровой нагрузки котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ от 230 т/час до 420 т/час на каждые 10 т/час со скоростью 4,7 кВт/м 2 , т. е. в 2,35 раза медленнее в сравнении с ростом падающих от факела тепловых потоков по измерениям через лючок № 2 на отметке 5,5 м.

Измерения падающих от факела тепловых потоков через лючок № 7 на отметке 9,9 м при значениях паровой нагрузки котла 420 т/час практически совпадают со значениями, полученным при измерениях через лючок № 2 на отметке 5,5 м для условий максимальной крутки воздуха в горелках (положение лопаток крутки З) котла ТГМ-84А № 4 НКТЭЦ.

Выводы.

1.Влияние на величину тепловых потоков от факела изменения аксиальной (центральной) крутки воздуха в горелках, по сравнению с изменением тангенциальной крутки воздуха в горелках, невелико и заметнее проявляется на отметке 5,5 м по сечению 2.

2.Наибольшие измеренные потоки имели место при отсутствии тангенциальной (периферийной) крутки воздуха в горелках и составляли 362,7 кВт/м 2 по измерениям через лючок № 6 на отметке 9,9 м при нагрузке 400 т/час. Значения тепловых потоков от факела в диапазоне 360 … 400 кВт/м 2 являются опасными при работе топки с режимом прямого наброса факела на стенку топки с огневой стороны из-за постепенного разрушения внутренней обмуровки.

Список литературы:

1. Гаррисон Т.Р. Радиационная пирометрия. – М.: Мир, 1964 г., 248 с.
2. Гордов А.Н. Основы пирометрии – М.: Металлургия, 1964 г. 471 с.
3. Таймаров М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы». Учебное пособие Казань, КГЭУ 2002 г., 144 с.
4. Таймаров М.А. Исследование эффективности объектов энергетического хозяйства. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. 110 с.
5. Таймаров М.А. Практические занятия на ТЭЦ. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003., 90 с.
6. Тепловые приемники излучения. Труды 1-ого Всесоюзного симпозиума. Киев, Наукова думка, 1967. 310 с.
7. Шубин Е.П., Ливин Б.И. Проектирование теплоподготовительных установок ТЭЦ и котельных – М.: Энергия, 1980 г. 494 с.
8. Trasition Metal Pyrite Dichaicogenides: High-Pressure Synthesis and Correlation of Properties / T.A. Bither, R.I. Bouchard, W.H. Cloud et el. // Inorg. Chem. – 1968. – V. 7. – P. 2208–2220.

М. А. Таймаров, А. В. Симаков

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ И ИСПЫТАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ

ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ КОТЛА ТГМ-84Б

Ключевые слова: паровой котел, испытания, тепловая мощность, номинальная паропроизводительность, газопадающие отверстия.

В работе экспериментально получено, что конструкция котла ТГМ-84Б позволяет увеличить его паропроизводительность на 6,04 % и довести ее до 447 т/ч путем увеличения диаметра газоподающих отверстий второго ряда на центральной газоподающей трубе.

Keywords: the Steam caldron, test, heat power, nominal capacity, gas giving holes.

In work experimentally is obtained, that the construction of the boiler ТGМ-84B allows to increase it Potency at 6,04 % and to finish it up to 447 t/h by magnification of a diameter Gas pipe of orifices of the second number on central Gas pipe.

Введение

Котел ТГМ-84Б был спроектирован и изготовлен раньше на 10 лет, по сравнению с котлом ТГМ-96Б, когда большого практического и конструкторского опыта в проектировании, изготовлении и эксплуатации котлов повышенной производительности у Таганрогского котельного завода не имелось. В этой связи был сделан значительный запас площади тепловоспринимающих экранных поверхностей нагрева в который, как показал весь опыт эксплуатации котлов ТГМ-84Б, нет никакой необходимости. Производительность горелок на котлах ТГМ-84Б также уменьшалась за счет меньшего диаметра газовыпускных отверстий. По первому заводскому чертежу Таганрогского котельного завода в горелках газовыпускные отверстия второго ряда предусмотрены диаметром 25 мм, а позднее, исходя из опыта эксплуатации для увеличения теплонапряженности топок, этот диаметр газовыпускных отверстий второго ряда увеличен до 27 мм. Однако все еще имеется запас по увеличению диаметра газовыпускных отверстий горелок с целью увеличения паропроизводительности котлов ТГМ-84Б.

Актуальность и постановка задачи исследования

На ближайшую перспективу на 5.. .10 лет резко возрастет потребность в тепловой и электрической энергии. Рост потребления энергоресурсов связан с одной стороны с использованием зарубежных технологий углубленной переработки нефти, газа, древесины, продукции металлургии непосредственно на территории России, а с другой с выбыванием и снижением мощности из-за физического износа имеющегося парка тепло и электрогенерирующего оборудования. Возрастает потребление тепловой энергии для отопительных целей.

Быстро восполнить возрастающую потребность в энергоресурсах можно двумя путями:

1. Вводом нового тепло- и электрогенерирующего оборудования.

2. Модернизацией и реконструкцией существующего работоспособного оборудования.

Первое направление требует больших капиталовложений.

При втором направлении увеличения мощности тепло- и электрогенерирующего оборудования затраты связаны с объемом необходимой реконструкции и надстройки для повышения мощности. В среднем при использовании второго направления повышения мощности тепло- и электрогенерирующего оборудования затраты обходятся в 8 раз дешевле, чем ввод новых мощностей.

Технические и конструктивные возможности решения повышения мощности котла ТГМ-84 Б

Особенностью конструкции котла ТГМ-84Б является наличие двухсветного экрана.

Двухсветный экран обеспечивает более интенсивное охлаждение топочных газов, чем в близком по производительности газомазутном котле ТГМ-9бБ, который не имеет двухсветного экрана. Габариты топок котлов ТГМ-9бБ и ТГМ-84Б практически одинаковы. Конструктивные исполнения, за исключением наличия двухсветного экрана в котле ТГМ-84Б, также одинаковы. Номинальная паропроизводительность котла ТГМ-84Б составляет 420 т/час, а для котла ТГМ-9бБ номинальная паропроизводительность составляет 480 т/час. В котле ТГМ-9б установлены 4 горелки в два яруса. В котле ТГМ-84Б установлено б горелок в 2 яруса, но эти горелки менее мощные, чем в котле ТГМ-9бБ.

Основные сравнительные технические характеристики котлов ТГМ-84Б и ТГМ-9бБ приведены в таблице 1 .

Таблица І - Сравнительные технические характеристики котлов ТГМ-84Б и ТГМ-96Б

Наименование показателей ТГМ- 84Б ТГМ- 96Б

Паропроизводительность, т/ч 420 480

Топочный объем, м 16x6,2x23 16x1,5x23

Двухсветный экран Имеется Нет

Номинальная тепловая мощность горелки при сжигании газа, МВт 50,2 88,9

Количество горелок, шт. б 4

Суммарная тепловая мощность горелок, МВт 301,2 355,6

Расход газа, м3/час 33500 36800

Номинальное давление газа перед горелками при температуре газа (t = - 0,32 0,32

4 °С), кГ/см2

Давление воздуха перед горелкой, кГ/м2 180 180

Требуемый расход воздуха на дутье при номинальной паровой 3/ нагрузке, тыс. м / час 345,2 394,5

Требуемая производительность дымососов при номинальной паровой 3 / 399,5 456,6

нагрузке, тыс. м / час

Паспортная номинальная суммарная производительность 2-х дутьевых вентиляторов ВДН-26-У, тыс. м3/час 506 506

Паспортная номинальная суммарная производительность 2-х дымососов Д-21,5х2У, тыс. м3/час 640 640

Из табл. 1 видно, что требуемая паровая нагрузка 480 т/ч по расходу воздуха обеспечивается двумя вентиляторами ВДН-26-У с запасом 22 %, а по удалению продуктов сгорания двумя дымососами Д-21,5х2У с запасом на 29 %.

Технические и конструктивные решения по увеличению тепловой мощности котла ТГМ-84Б

На кафедре котельных установок КГЭУ выполнена работа по увеличению тепловой мощности котла ТГМ-84Б ст. № 10 НчТЭЦ. Проведен теплогидравлический расчет

горелок с центральной подачей газа, выполнен аэродинамический и тепловой расчеты при увеличении диаметра газоподающих отверстий .

На котле ТГМ-84Б со станционным № 10 на горелках №1,2,3,4 первого (нижнего) яруса и №5,6 второго яруса рассверливались (равномерно по окружности через одно отверстие) 6 из существующих 12-ти газовыпускных отверстий 2-го ряда с диаметра 027 мм до диаметра 029 мм. Измерялись падающие потоки, температура факела и другие режимные параметры котла №10 (табл. 2). Единичная тепловая мощность горелок возросла на 6,09 %, и составила 332,28 МВт вместо 301,2 МВт до рассверливания. Паропроизводительность возросла на 6,04 % и составила 447 т/час вместо 420 т/час до рассверливания.

Таблица 2 - Сравнение показателей котла ТГМ-84Б ст. №10 НчТЭЦ до и после реконструкции горелки

Показатели котла ТГМ-84Б №10 НчТЭЦ Диаметр отверстий 02? Диаметр отверстий 029

Тепловая мощность одной горелки, МВт 50,2 55,58

Тепловая мощность топки, МВт 301,2 332,28

Увеличение тепловой мощности топки, % - 6,09

Паропроизводительность котла, т/час 420 441

Увеличение паропроизводительности, % - 6,04

Расчеты и испытания модернизированных котлов показали отсутствие отрыва газовой струи от газоподающих отверстий при малых паровых нагрузках .

1. Увеличение диаметра газоподающих отверстий 2-го ряда с 27 до 29 мм на горелках не вызывает срыва потока газа при малых нагрузках.

2. Модернизация котла ТГМ-84Б путем увеличения площади сечений газоподающих

отверстий с 0,205 м до 0,218 м позволила при сжигании газа увеличить номинальную парапроизводительность с 420 т/ч до 447 т/ч.

Литература

1. Таймаров, М.А. Котлы ТЭС большой мощности и сверхкритические Часть 1: учебное пособие / М.А. Таймаров, В.М. Таймаров. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2009. - 152 с.

2. Таймаров, М.А. Горелочные устройства / М.А. Таймаров, В.М. Таймаров. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2007. - 147 с.

3. Таймаров, М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы» / М.А. Таймаров. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2004. - 107 с.

© М. А. Таймаров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. котельных установок и парогенераторов КГЭУ, [email protected]; А. В. Симаков - асп. той же кафедры.

Полное наименование: «Автоматизированный обучающий курс «Эксплуатация котлоагрегата ТГМ-96Б при сжигании мазута и природного газа».

Условное обозначение:

Год выпуска: 2007.

Автоматизированный учебный курс по эксплуатации котлоагрегата ТГМ-96Б разработан для подготовки оперативного персонала, обслуживающего котельные установки данного типа и является средством обучения, предэкзаменационной подготовки и экзаменационного тестирования персонала ТЭЦ.

АУК составлен на основе нормативно-технической документации, используемой при эксплуатации котлов ТГМ-96Б. В нем содержится текстовый и графический материал для интерактивного изучения и тестирования обучаемых.

В данном АУКе описываются конструктивные и технологические характеристики основного и вспомогательного оборудования котлов ТГМ-96Б, а именно: топочная камера, барабан, пароперегреватель, конвективная шахта, узел питания, тягодутьевые устройства, регулирование температур пара и воды и т.д.

Рассматриваются пусковые, штатные, аварийные и остановочные режимы работы котельной установки, а также основные критерии надежности при прогреве и расхолаживании паропроводов, экранов и других элементов котла.

Рассмотрена система автоматического регулирования котла, система защит, блокировок и сигнализации.

Определен порядок допуска к осмотру, испытаниям, ремонту оборудования, правила техники безопасности и взрывопожаробезопасности.

Состав АУКа:

Автоматизированный учебный курс (АУК) является программным средством, предназначенным для первоначального обучения и последующей проверки знаний персонала электрических станций и электрических сетей. Прежде всего, для обучения оперативного и оперативно-ремонтного персонала.

Основу АУКа составляют действующие производственные и должностные инструкции, нормативные материалы, данные заводов-производителей оборудования.

АУК включает в себя:

• раздел общетеоретической информации;
• раздел, в котором рассматриваются конструкция и правила эксплуатации конкретного типа оборудования;
• раздел самопроверки обучаемого;
• блок экзаменатора.

АУК помимо текстов, содержит необходимый графический материал (схемы, рисунки, фотографии).

Информационное содержание АУК.

Текстовый материал составлен на основе инструкций по эксплуатации котлоагрегата ТГМ-96, заводских инструкций, других нормативно-технических материалов и включает в себя следующие разделы:

1. Краткое описание конструкции котлоагрегата ТГМ-96.
1.1. Основные параметры.
1.2. Компоновка котлоагрегата.
1.3. Топочная камера.
1.3.1. Общие данные.
1.3.2. Размещение поверхностей нагрева в топке.
1.4. Горелочное устройство.
1.4.1. Общие данные.
1.4.2. Технические характеристики горелки.
1.4.3. Мазутные форсунки.
1.5. Барабан и сепарационное устройство.
1.5.1. Общие данные.
1.5.2. Внутрибарабанное устройство.
1.6. Пароперегреватель.
1.6.1. Общие сведения.
1.6.2. Радиационный пароперегреватель.
1.6.3. Потолочный пароперегреватель.
1.6.4. Ширмовый пароперегреватель.
1.6.5. Конвективный пароперегреватель.
1.6.6. Схема движения пара.
1.7. Устройство для регулирования температуры перегретого пара.
1.7.1. Конденсационная установка.
1.7.2. Впрыскивающие устройства.
1.7.3. Схема подвода конденсата и питательной воды.
1.8. Водяной экономайзер.
1.8.1. Общие данные.
1.8.2. Подвесная часть экономайзера.
1.8.3. Панели настенного экономайзера.
1.8.4. Конвективный экономайзер.
1.9. Воздухоподогреватель.
1.10. Каркас котла.
1.11. Обмуровка котла.
1.12. Очистка поверхностей нагрева.
1.13. Тягодутьевая установка.
2. Выписка из теплового расчета.
2.1. Основные характеристики котла.
2.2. Коэффициенты избытка воздуха.
2.3. Тепловой баланс и характеристики топки.
2.4. Температура продуктов сгорания.
2.5. Температуры пара.
2.6. Температуры воды.
2.7. Температуры воздуха.
2.8. Расход конденсата на впрыск.
2.9. Сопротивление котла.
3. Подготовка котла к пуску из холодного состояния.
3.1. Осмотр и проверка оборудования.
3.2. Подготовка растопочных схем.
3.2.1. Сборка схем для прогрева сниженного узла питания и впрысков.
3.2.2. Сборка схем по паропроводам и пароперегревателю.
3.2.3. Сборка газовоздушного тракта.
3.2.4. Подготовка газопроводов котла.
3.2.5. Сборка мазутопроводов в пределах котла.
3.3. Заполнение котла водой.
3.3.1. Общие положения.
3.3.2. Операции перед заполнением.
3.3.3. Операции после заполнения.
4. Растопка котла.
4.1. Общая часть.
4.2. Растопка на газе из холодного состояния.
4.2.1. Вентиляция топки.
4.2.2. Заполнение газопровода газом.
4.2.3. Проверка газопровода и арматуры в пределах котла на плотность.
4.2.4. Розжиг первой горелки.
4.2.5. Розжиг второй и следующих горелок.
4.2.6. Продувка водоуказательных колонок.
4.2.7. График растопки котла.
4.2.8. Продувка нижних точек экранов.
4.2.9. Температурный режим радиационного пароперегревателя при растопке.
4.2.10. Температурный режим водяного экономайзера при растопке.
4.2.11. Включение котла в магистраль.
4.2.12. Подъем нагрузки до номинала.
4.3. Растопка котла из горячего состояния.
4.4. Растопка котла с использованием схемы рециркуляции котловой воды.
5. Обслуживание котла и оборудования во время работы.
5.1. Общие положения.
5.1.1. Основные задачи эксплуатационного персонала.
5.1.2. Регулирование паропроизводительности котла.
5.2. Обслуживание работающего котла.
5.2.1. Наблюдения во время работы котла.
5.2.2. Питание котла.
5.2.3. Регулирование температуры перегретого пара.
5.2.4. Контроль над режимом горения.
5.2.5. Продувка котла.
5.2.6. Работа котла на мазуте.
6. Переход с одного вида топлива на другой.
6.1. Переход с природного газа на мазут.
6.1.1. Перевод горелки со сжигания газа на мазут с ГЩУ.
6.1.2. Перевод горелки со сжигания мазута на природный газ по месту.
6.2. Переход с мазута на природный газ.
6.2.1. Перевод грелки со сжигания мазута на природный газ с ГЩУ.
6.2.2. Перевод горелки со сжигания мазута на природный газ по месту.
6.3. Совместное сжигание природного газа и мазута.
7. Останов котлоагрегата.
7.1. Общие положения.
7.2. Останов котла в резерв.
7.2.1. Действия персонала во время останова.
7.2.2. Опробование предохранительных клапанов.
7.2.3. Действия персонала после останова.
7.3. Останов котла с расхолаживанием.
7.4. Аварийный останов котла.
7.4.1. Случаи аварийного останова котла действием защиты или персоналом.
7.4.2. Случаи аварийного останова котла по распоряжению главного инженера.
7.4.3. Дистанционное отключение котла.
8. Аварийные ситуации и порядок их ликвидации.
8.1. Общие положения.
8.1.1. Общая часть.
8.1.2. Обязанности дежурного персонала при аварии.
8.1.3. Действия персонала во время аварии.
8.2. Сброс нагрузки.
8.3. Сброс нагрузки станции с потерей собственных нужд.
8.4. Понижение уровня воды.
8.4.1. Признаки понижения уровня и действия персонала.
8.4.2. Действия персонала после ликвидации аварии.
8.5. Повышение уровня воды.
8.5.1. Признаки и действия персонала.
8.5.2. Действия персонала в случае отказа работы защиты.
8.6. Выход из строя всех водоуказательных приборов.
8.7. Разрыв экранной трубы.
8.8. Разрыв трубы пароперегревателя.
8.9. Разрыв трубы водяного экономайзера.
8.10. Обнаружение трещин в трубопроводах и паровой арматуре котла.
8.11. Повышение давления в барабане более 170 атм и отказ предохранительных клапанов.
8.12. Прекращение подачи газа.
8.13. Понижение давления мазута за регулирующим клапаном.
8.14. Отключение обоих дымососов.
8.15. Отключение обоих дутьевых вентиляторов.
8.16. Отключение всех РВП.
8.17. Загорание отложений в воздухоподогревателях.
8.18. Взрыв в топке или газоходах котла.
8.19. Обрыв факела, неустойчивый топочный режим, пульсация в топке.
8.20. Заброс воды в пароперегреватель.
8.21. Разрыв магистрального мазутопровода.
8.22. Разрыв или возникновение пожара на мазутопроводах в пределах котла.
8.23. Разрыв или возникновение пожара на магистральных газопроводах.
8.24. Разрыв или возникновение пожара на газопроводах в пределах котла.
8.25. Понижение температуры наружного воздуха ниже расчетной.
9. Автоматика котла.
9.1. Общие положения.
9.2. Регулятор уровня.
9.3. Регулятор горения.
9.4. Регулятор температуры перегретого пара.
9.5. Регулятор непрерывной продувки.
9.6. Регулятор фосфатирования воды.
10. Тепловая защита котла.
10.1. Общие положения.
10.2. Защита при перепитке котла.
10.3. Защита при упуске уровня.
10.4. Защита при отключении дымососов или дутьевых вентиляторов.
10.5. Защита при отключении всех РВП.
10.6. Аварийный останов котла кнопкой.
10.7. Защита по падению давления топлива.
10.8. Защита по повышению давления газа.
10.9. Работа переключателя вида топлива.
10.10. Защита по погасанию факела в топке.
10.11. Защита по повышению темпрературы перегретого пара за котлом.
11. Уставки технологической защиты и сигнализации.
11.1. Уставки технологической сигнализации.
11.2. Уставки технологической защиты.
12. Импульсно-предохранительные устройства котла.
12.1. Общие положения.
12.2. Эксплуатация ИПУ.
13. Техника безопасности и противопожарные мероприятия.
13.1. Общая часть.
13.2. Правила техники безопасности.
13.3. Меры безопасности при выводе котла в ремонт.
13.4. Требования по технике безопасности и пожаробезопасности.
13.4.1. Общие данные.
13.4.2. Требования по технике безопасности.
13.4.3. Требования техники безопасности при работе котла на заменителях мазута.
13.4.4. Требования пожаробезопасности.

14. Графический материал в данном АУКе представлен в составе 17 рисунков и схем:
14.1. Компоновка котла ТГМ-96Б.
14.2. Под топочной камеры.
14.3. Узел крепления экранной трубы.
14.4. Схема расположения горелок.
14.5. Устройство горелки.
14.6. Внутрибарабанное устройство.
14.7. Конденсационная установка.
14.8. Схема сниженного узла питания и впрысков котла.
14.9. Пароохладитель.
14.10. Сборка схемы для прогрева сниженного узла питания.
14.11. Схема растопки котла (паровой тракт).
14.12. Схема газо-воздуховодов котла.
14.13. Схема газопроводов в пределах котла.
14.14. Схема мазутопроводов в пределах котла.
14.15. Вентиляция топки.
14.16. Заполнение газопровода газом.
14.17. Проверка газопровода на плотность.

Проверка знаний

После изучения текстового и графического материала, обучаемый может запустить программу самостоятельной проверки знаний. Программа представляет собой тест, проверяющий степень усвоения материала инструкции. В случае ошибочного ответа оператору выводится сообщение об ошибке и цитата из текста инструкции, содержащая правильный ответ. Общее количество вопросов по данному курсу составляет 396.

Экзамен

После прохождения учебного курса и самоконтроля знаний обучаемый сдает экзаменационный тест. В него входят 10 вопросов, выбранных автоматически случайным образом из числа вопросов, предусмотренных для самопроверки. В ходе экзамена экзаменующемуся предлагается ответить на эти вопросы без подсказок и возможности обратиться к учебнику. Никаких сообщений об ошибках до окончания тестирования не выводится. После окончания экзамена обучаемый получает протокол, в котором изложены предложенные вопросы, выбранные экзаменующимся варианты ответов и комментарии к ошибочным ответам. Оценка за экзамен выставляется автоматически. Протокол тестирования сохраняется на жестком диске компьютера. Имеется возможность его печати на принтере.