Котельные установки и парогенераторы (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо – Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Рабочая программа

Задания на контрольные работы и курсовой проект

Задания на практические работы и методические указания к их выполнению

Факультет энергетический

Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста:

650800 – теплоэнергетика

140101 – тепловые электрические станции

Направление подготовки бакалавра

550900 – теплоэнергетика

Санкт – Петербург

2010

Указана литература, даны вопросы для самопроверки, приведены задания для контрольных работ и курсового проектирования, практических работ и методические указания к их выполнению.

Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 2004 г., одобрено методическим комитетом энергетического факультета 2004 г.

Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики СЗТУ (зав. кафедрой , д-р техн. наук, проф.); , канд. техн. наук, доц. кафедры теплосиловых установок и тепловых двигателей СПбГТУРП.

Составитель , канд. техн. наук, проф.

ã Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004
ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью изучения дисциплины является приобретение знаний о типах и конструкциях энергетических котлов ТЭС и парогенераторов АЭС, об организации сжигания органических топлив в топках котлов, о теплофизических и гидрогазодинамических процессах, протекающих в газовоздушном и пароводяном трактах котельной установки, об условиях работы поверхностей нагрева.

Задачей изучения дисциплины является приобретение навыков по конструированию котлов, выполнению тепловых, гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов при условии обеспечения заданных характеристик: производительности, параметров рабочих сред, надежности и экономичности работы котла и вспомогательного оборудования.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- технологию производства пара на ТЭС и АЭС, конструкции и принцип работы паровых котлов и парогенераторов, их элементов, а также всех вспомогательных механизмов;

- основы управления процессами, обеспечивающими безаварийную и экономичную работу котельных установок и парогенераторов.

После изучения дисциплины студент должен уметь:

- осуществлять эксплуатацию, наладку и ремонт паровых котлов;

- производить контроль качества монтажа котельного оборудования;

- анализировать техническое состояние котельной установки и парогенератора, организовывать и проводить необходимые испытания отдельных элементов и установки в целом;

- разрабатывать и выполнять мероприятия по повышению экономичности и надежности котельной установки и парогенератора путем совершенствования и реконструкции узлов и элементов;

- самостоятельно принимать решения в процессе эксплуатации с целью обеспечения надежности и экономичности котельной установки, защиты окружающей среды, поддерживать оптимальный режим работы оборудования, обеспечивать безопасность работы обслуживающего персонала.

Дисциплина базируется на знании общетехнических и специальных дисциплин: «Химия», «Физика», «Высшая математика», «Материаловедение», «Инженерная графика», «Прикладная механика», «Техническая термодинамика», «Гидрогазодинамика», «Тепломассообмен», «Топливо и теория горения», «Водоподготовка».

Полученные знания используются при изучении дисциплин: «Природоохранные технологии в теплоэнергетике», «Основы централизованного теплоснабжения», «Теплотехнические измерения и приборы», «Тепловые и атомные электростанции», «Автоматизация энергетических установок ТЭС и АЭС», «Проектирование и эксплуатация котельных установок», а также при курсовом и дипломном проектировании.

Значение дисциплины в формировании инженера - теплоэнергетика: курс «Котельные установки и парогенераторы» является одним из важнейших среди профилирующих при подготовке инженера - теплоэнергетика. Его знание позволяет студенту приобрести научную и методическую направленность в познании сложных физико-химических процессов, происходящих в котельных установках, а также и в другом теплоэнергетическом оборудовании ТЭС и АЭС, в постановке научных исследований и формировании физических представлений, что является важнейшей частью подготовки инженера.

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ГОС

Классификация и маркировка топлива. Основные месторождения ископаемых топлив. Энерготехнологическое использование энергетических топлив.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют энергетическим топливом? Какие виды органического и ядерного топлива используются в энергетике?

2. Перечислите основные месторождения разных видов топлива, разведанные и потенциальные запасы топлива.

3. Приведите данные о стоимости топлива в местах его добычи и на электростанциях Северо-Запада.

4. Охарактеризуйте энергетический баланс РФ на данный период. Каковы решения правительства РФ по развитию топливно-энергетического комплекса страны?

5. Что понимается под элементарным составом топлива? Приведите характеристики каждого элемента.

6. Что такое расчетные массы топлива? Поясните физический смысл пересчета элементарного состава с одной массы на другую.

7. Дайте определение теплоты сгорания топлива, ее единицы измерения, перечислите виды теплоты сгорания. Как определить теплоту сгорания топлива экспериментальным методом и расчетом?

8. Перечислите виды влаги топлива, охарактеризуйте влияние изменения влажности на теплоту сгорания топлива; дайте определение приведенной влажности и ее физический смысл.

9. Что такое зольность топлива? Как влияет изменение зольности на рабочие характеристики топлива? Дайте определение приведенной зольности и ее физический смысл.

10. Перечислите химический состав очаговых остатков, приведите температурные характеристики золы, опишите их связь со шлакованием и заносом поверхностей нагрева, со способом удаления шлаков из топки.

11. Что такое выход летучих? Что такое коксовый остаток? Приведите характеристики коксового остатка вообще и энергетических топлив в частности.

12. Приведите примеры топлив с различным содержанием серы. В чем проявляется вредное влияние серы топлива? Что такое приведенная сернистость? Поясните ее физический смысл.

13. Что такое условное топливо? Приведите полную характеристику топлива, используемого на электростанции где Вы работаете.

14. Как классифицируется и маркируется энергетическое топливо?

15. Каковы возможности использования минеральной части топлива? Приведите примеры энерготехнологического использования топлива.

16. Как влияет работа котельной установки на загрязнение воздушного и водного бассейнов?

1.3.2. ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

[1], с. 33…54; [2], с. 30…40; [3], с. 64…69; [6], с. 48…70; [8], с. 115…139

Материальный баланс процесса горения. Коэффициенты расхода (избытка) воздуха. Определение расхода кислорода и воздуха для горения. Состав и объем продуктов сгорания. Основное уравнение горения. Уравнение неполного горения.

Тепловой баланс процесса горения. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания. Диаграмма энтальпия - температура. Диссоциация продуктов сгорания. Теоретическая и действительная температуры горения.

Гомогенное и гетерогенное горение. Скорость реакции горения. Зависимость реакции горения от температуры, давления, состава горючей смеси. Самовоспламенение и воспламенение горючей смеси.

Смесеобразование, молекулярная и турбулентная диффузии в потоках. Кинетическая, диффузионная и промежуточная области горения. Распространение пламени в топливовоздушных потоках. Интенсивность выгорания топлива.

Организация сжигания газов. Диффузионное и кинетическое горение. Ламинарный и турбулентный факелы. Срыв, отрыв и проскок пламени. Излучение газового факела.

Организация сжигания жидкого топлива. Основные стадии процесса. Влияние физико-химических и аэродинамических факторов на процесс горения. Интенсификация сжигания жидкого топлива.

Организация сжигания твердого топлива. Стадии горения. Влияние влажности, зольности и выхода летучих на процесс горения. Горение в слое, факеле, вихре, кипящем слое. Пути интенсификации сжигания твердого топлива.

Общее уравнение теплового баланса котла. Располагаемая теплота. Теплота, затраченная на производство пара. Составляющие потерь теплоты и их анализ. Методы определения химического и механического недожогов. Определение присосов в газоходах котла. Влияние коэффициента избытка воздуха на потери теплоты. Определение расхода топлива. Методы определения коэффициента полезного действия (КПД) котла. Основы проведения балансовых испытаний парового котла.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите экзотермические и эндотермические реакции, протекающие при горении топлива.

2. Что такое энергия активации? Как она влияет на скорость горения и состав дымовых газов?

3. Приведите основные зависимости, характеризующие интенсивность горения.

4. Перечислите температурные и концентрационные условия, при которых происходит горение.

5. Приведите график определения температур воспламенения, горения и потухания при заданной температуре поверхности теплоотвода и поясните его.

6. Поясните, что такое период индукции. Как происходит воспламенение микрообъемов горючей смеси? Что понимается под полным и неполным горением?

7. Поясните механизм горения газовых топлив.

8. Поясните механизм горения жидких топлив.

9. Поясните механизм горения твердого топлива.

10. Чем определяется общая скорость горения? Поясните механизм переноса СО2 и О2 при горении частицы.

11. Что такое кинетическая, диффузионная и переходная области горения? Выделите эти области факела в топке.

12. Поясните механизм воспламенения топливно-воздушной смеси в топке. Что такое фронт горения?

13. Каким образом можно интенсифицировать процесс воспламенения? - стабилизировать процесс горения?

14. Охарактеризуйте зоны топочной камеры: зону ядра факела, зону догорания. Что такое условная длина факела?

15. Как изменяются геометрические и температурные характеристики факела относительно высоты топки при изменении характеристик топлива (теплоты сгорания, влажности, зольности, выхода летучих), вида топлива (твердого, жидкого, газообразного), расхода топлива, окислителя?

16. Перечислите основные компоненты дымовых газов.

17. Что такое коэффициент избытка воздуха? Каково его влияние на экономичность работы котла? Как он определяется по анализу продуктов сгорания работающего котла?

18. Рассчитать объем газов, образующихся при сжигании 1 кг углерода.

19. Рассчитать объем воздуха, необходимого для сжигания 1 кг водорода.

20. Каково отличие действительного объема продуктов сгорания от теоретического?

21. Каков порядок расчета энтальпии продуктов сгорания? Изобразите диаграмму энтальпия - температура продуктов сгорания при разных коэффициентах избытка воздуха.

22. Поясните механизм образования токсичных веществ в дымовых газах.

23. Приведите классификацию вредных веществ в дымовых газах по степени воздействия на организм человека.

24. Опишите методы снижения выбросов вредных веществ.

25. Перечислите основные факторы эффективного использования топлива в паровом котле.

26. Напишите уравнение теплового баланса котла и дайте характеристику каждой его составляющей.

27. Выведите уравнение обратного баланса.

28. Напишите три уравнения КПД котла: по прямому балансу, методом обратного баланса и через энтальпии дымовых газов.

29. Напишите и поясните выражения для расчета расхода топлива В и Вр.

30. Напишите и поясните выражение КПД (нетто) котельной установки.

31. Приведите анализ потерь теплоты с уходящими газами.

32. Приведите анализ потерь теплоты с химическим и механическим недожогом.

33. Приведите анализ потерь теплоты с наружным охлаждением и с физической теплотой удаляемых шлаков.

34. Как влияют тепловые потери на выбор оптимального коэффициента избытка воздуха?

35. Перечислите три категории сложности теплотехнических испытаний котельной установки.

36. Приведите объем основных измерений при проведении испытаний котлов со сведением теплового баланса.

Принципиальные схемы сжигания твердого топлива. Свойства и характеристики угольной пыли. Закономерности размола. Схемы пылеприготовления: центральная, индивидуальные. Влияние характеристик топлива на выбор системы пылеприготовления. Конструкции мельниц для размола угля. Элементы систем приготовления пыли. Воздушный тепловой баланс пылесистемы. Сушка дымовыми газами. Выбор оптимальной степени размола топлива. Подготовка к сжиганию жидкого и газообразного топлива. Основные требования правил технической эксплуатации (ПТЭ) пылеприготовительных установок.

Вопросы для самопроверки

1.Приведите характеристики основных схем организации сжигания твердых топлив.

2. Приведите технологическую схему подготовки твердого топлива на ТЭС от выгрузки из вагонов до подачи в топку.

3. Дайте описание и сравнительную характеристику центральной и индивидуальной систем пылеприготовления.

4. Опишите работу пылесистемы с замкнутой схемой сушки топлива и прямым вдуванием пыли в топочную камеру.

5. Опишите работу пылесистемы с замкнутой схемой сушки топлива и промежуточным бункером пыли.

6. Опишите работу пылесистемы с разомкнутой схемой сушки.

7. Как влияет влажность топлива на выбор пылесистемы?

8. Поясните, как и для чего производится ситовый анализ пыли; что такое зерновая характеристика пыли, как влияет полидисперсность пыли на потери от механического недожога; приведите рекомендуемые остатки на ситах R90, R200, R1000 для разных топлив.

9. Как определяются затраты энергии на помол пыли? Приведите сравнительную характеристику этих затрат для различных твердых топлив.

10. Поясните связь между поверхностью пыли и коэффициентом полидисперсности пыли. Какова связь между этими характеристиками и выходом летучих?

11. Поясните характеристики: влажность пыли, взрываемость пыли. Как они влияют на работу пылесистемы?

12. Как определяется оптимальная степень размола?

13. Какие мельницы используются в системах пылеприготовления? Как влияют характеристики топлива на выбор мельницы?

14. Опишите принцип действия, конструкцию и работу ШБМ, поясните характеристики: оптимальная производительность, размольная производительность, сушильная производительность.

15. Опишите принцип действия, конструкцию и работу ММ, возможность участия ММ в регулировании нагрузки котла.

16. Опишите принципы действия, конструкции и работу МВС и М-В, условия выбора этих мельниц.

17. Опишите принципы действия, конструкции и работу сепараторов, циклонов, питателей сырого угля, питателей пыли и бункеров пыли.

18. Опишите сушку топлива по замкнутой и разомкнутой схемам. Как влияет рабочая влажность топлива на выбор схемы сушки?

19. Как производится подсушка топлива и пыли в пылесистемах с различными мельницами?

20. Как производится расчет подсушки топлива? Что определяется в результате расчета? Приведите рекомендуемые значения начальной температуры сушильного агента, конечной влажности пыли.

21. Как влияют тонина помола и конечная влажность пыли на характеристики факела?

22. Приведите технологическую схему газоснабжения электростанции.

23. Приведите технологическую схему подготовки к сжиганию мазута на электростанции.

24. Дайте описание топливного хозяйства на Вашей электростанции (хранение топлива, транспорт и подготовка к сжиганию).

25. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке твердого топлива.

26. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке жидкого топлива.

27. Приведите основные положения ПТЭ при хранении, подготовке и транспортировке газообразного топлива.

1.3.4. СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА В ТОПКАХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

[1], с. 54…69; [2], с. 84…112; [3], с. 98…141; [5], с. 43…46; [6], с. 70…80, 96…117; [8], с. 177…195

Конструкции топочных камер газомазутных паровых котлов. Горелочные устройства и их размещение. Воздушные регистры. Запальные устройства. Основы расчета газовых горелок. Схемы распыления жидкого топлива. Типы мазутных форсунок. Горелки мазутные, комбинированные. Расчетные характеристики топочных камер. Эксплуатация и режимы работы: малые избытки воздуха, использование присадок, рециркуляция газов. Борьба с загрязнением окружающей среды при сжигании газа и жидкого топлива. Техника безопасности на газомазутных ТЭС. Схемы топочных камер для сжигания твердого топлива. Влияние влажности, зольности, выхода летучих и теплоты сгорания топлива на конструкцию топочной камеры. Основные характеристики топочных камер. Типы горелочных устройств. Скорости первичного и вторичного воздуха. Основные расчетные параметры топки. Схемы расположения горелок на стенках топочной камеры. Конструкции камерных топок с твердым и жидким шлакоудалением. Топки с вертикальным вихревым факелом. Циклонный и вихревой методы сжигания топлив. Циклонные топки и предтопки. Топки с кипящим слоем. Регулирование горения при сжигании жидкого, твердого и газообразного топлива. Сравнительный анализ различных топочных камер.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите схемы топочных камер газомазутных котлов с различным расположением горелок.

2. Что такое светящийся факел? При каких условиях организации горения он возникает? Как влияет светимость факела на теплообмен с поверхностями нагрева?

3. Как стабилизируется фронт воспламенения?

4. Перечислите и дайте характеристику способам смесеобразования при сжигании газового топлива.

5. Что такое химический недожог и как он зависит от избытка воздуха?

6. Приведите основные зависимости расчета газовых горелок.

7. Приведите классификацию газовых горелок по типу смешения.

8. Перечислите основные типы газовых горелок, поясните их конструкции.

9. Поясните влияние распыливания мазута на интенсификацию горения, перечислите методы распыливания мазута.

10. Перечислите типы мазутных форсунок, принципы их работы, регулирования производительности.

11. Поясните характер загрязнений и коррозии поверхностей нагрева при сжигании мазута, методы их уменьшения.

12. Перечислите типы газомазутных горелок, поясните их конструкции.

13. Что такое воздушный регистр? Перечислите виды, назовите конструктивные особенности.

14. Как компонуются газомазутные горелки на котле? Перечислите задачи тарировки по воздуху и топливу.

15. Опишите работу газомазутной горелки.

16. Приведите основные положения техники безопасности при работе котла на газе и мазуте.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7