ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В связи с этим изучаются некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания загрязняющих выбросов.

К основным мероприятиям по экономии топлива на Старобешевской ТЭС относятся восстановление зажигательных поясов котла, замена и ремонт радиальных уплотнений РВП котельных агрегатов, частичная замена газоходов, восстановление обмуровки топки, кислотная промывка котлов и совершенствование системы пылеприготовления.

1. Актуальность темы

ТЭС по степени влияния относятся к числу промышленных объектов, наиболее интенсивно воздействующих на биосферу, поэтому выработка электроэнергии на них сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду, и именно снижение расхода топлива является одним из способов его уменьшения. Вредные выбросы в атмосферу от электроэнергетики составляют 32,6 %, что больше, чем от металлургии (27 %) и угольной промышленности (23,1 %), поэтому эта тема является очень актуальной.

Снижение расхода топлива может быть достигнуто различными способами, одним из которых является использования простейшего теплообменного аппарата типа «труба в трубе» для подогрева смеси воздуха и пыли. Реконструкция позволит не только улучшить экологическую обстановку, но и даст положительный экономический эффект вследствие экономии топлива.

2. Цель и задачи исследования

Основным оборудованием тепловой части блока 175 МВт данной электрической станции является котельный агрегат ТП – 100 и паровая турбина К – 200 – 130 – 3. Котел, сжигающий АШ, оборудован двумя индивидуальными системами пылеприготовления с промежуточным бункером, в которых предусмотрен транспорт пыли в горелки отработавшим сушильным агентом с температурой 90-100 ºС, что не соответствует современным условиям по организации сжигания АШ ухудшенного качества на котлах с жидким шлакоудалением. Ввод в корень факела горелки аэросмеси с низкой температурой не позволяет обеспечить условия для надежного воспламенения пыли, что приводит к перерасходу топлива на подсветку.

Целью работы является рассмотрение возможности улучшения работы пылеприготовительной системы Старобешевской ТЭС. Для решения данной цели поставлены следующие задачи:

3. Обзор исследований и разработок

По зарубежным данным [1], структура применения на современных электростанциях пылесистем отличается от характерной для нашей страны. Пылесистемы с промбункером и шаробарабанными мельницами (ШБМ) используются крайне ограниченно, чаще применяются ШБМ в пылесистемах прямого вдувания (например, на одной из наиболее современных электростанций Англии- «Эберсоу» с блоками 500 МВт). Подавляющее число новых электростанций для размола каменных углей оборудуется среднеходными мельницами, а для размола бурых углей — мельницами-вентиляторами. Молотковые мельницы эксплуатируются в основном на относительно старых электростанциях, работающих на бурых углях. В ФРГ продолжается их использование и в настоящее время. [2]

В классической работе Кисельгофа М.Л. содержатся необходимые материалы расчета и проектирования пылеприготовительных установок котельных, электростанций и промышленных предприятий. В нормах приводятся материалы по выбору схем пылеприготовления, типу мельниц, расчету производительности и мощности их приводов, даются методы теплового и аэродинамического расчетов.[3]

Для улучшения показателей работы пылеприготовительного оборудования в публикациях Доброхотова В.И.Ю и Левит Г.Т. рекомендуется проведение комплекса работ не только по усовершенствованию мельниц, но и по обеспечению очистки топлива от посторонних включений, устранению зависания топлива в бункерах и течках, повышению надежности питателей топлива, применению износоустойчивых конструкций и материалов для борьбы с износом пылепроводов.[4]

Проблема работы котельных агрегатов на твердом топливе с резко переменными нагрузками и частыми остановами рассмотрена советскими ученными Мадоян А.А. и Полферовым К.Я. [5]. Авторы считают, что режим работы систем пылеприготовления с промбункером должен быть жестко увязан с топочным режимом, а одним из основных факторов, снижающих маневренные характеристики котлов ТЭС, является недостаточная производительность систем пылеприготовления с ШБМ и промбункером вследствие повышенных потерь топлива с недожогом, ухудшения размольных свойств и недостаточной сушильной производительности мельниц.

Советские инженеры «Ростовэнерго» Каминский В.П. и Чуевский С.В. в своей статье рассматривают и анализируют факторы, имеющие большое значение в работе узла топка- пылесистема, например: температурный режим бункера пыли, рациональность схемы воздуховодов котла, количество работающих пылесистем на котел и распределение воздуха по горелкам котла при различных сочетаниях работающих пылесистем, шаровая загрузка мельниц, величина рециркуляции мельничного агента, качество пыли и др.[6] Проблемы, связанные с разработкой и созданием высокоэффективных надежных систем и оборудования топливоподачи и пылеприготовления, а также протекающие в них процессы являлись предметом научных исследований Всесоюзного теплотехнического института имени Ф. Э. Дзержинского. Основы создания высокоэффективного и надежного оборудования топливоподачи и сушильно-мельничных систем, разработка теории сушки и размола топлив были заложены в трудах известных в этой области ученых ВТИ. [7]

В книге Мошкарина А.В. приводится подробный учебный и методический материал по выбору систем пылеприготовления.[8]

В книге Бойко Е.А. достаточно детально рассматриваются вопросы пылеприготовления, а также схемы подачи жидкого и газообразного топлива.[9] Этим автором также рассматриваются вопросы расчета рекуперативных теплообменных аппаратов с точки зрения современных представлений о физических процессах, происходящих в подогревателях, с учетом конструктивных решений, режимов работы и параметров теплоносителей. Пособие содержит методику и необходимые нормативно - справочные материалы для конструктивного расчета теплообменных аппаратов ТЭС поверхностного типа. [10]

В статье Левит Г.Т. анализируются причины невысокого уровня отечественного пылеприготовительного оборудования, а также несовершенства нормативных материалов по выбору типа мельниц, рассматриваются новые подходы в зарубежной практике к применению ШБМ в схемах прямого вдувания под давлением и возможность использования этого подхода при новом проектировании в отечественной практике.[11] Этим автором в своей книге также рассмотрены вопросы повышения эффективности работы мельниц разных типов, а также совершенствования схем пылеприготовления и компоновки оборудования, освещены пути улучшения предварительной подготовки топлива и устранения затруднений с истечением топлива из бункеров, приведены рекомендации по оптимизации совместной работы системы пылеприготовления и котла, снижению износа, повышению надежности, организации ремонта оборудования и проведению его испытаний.[12]

В магистерских работах студентов Донецкого национального технического университета Студенникова А.В. и Подоксеновой Д.А. также рассмотрены мероприятия по улучшению экологической ситуации и экономии топлива методом освоения новых технологий сжигания твердого низкосортного топлива в котлоагрегатах с циркулирующим кипящим слоем (АЦКС), а также путем использования новых типов горелок и газотурбинных надстроек.[13]-[14]

4. Использование теплообменика типа «труба в трубе» для дополнительного подогрева аэросмеси в пылесистеме Старобешевской ТЭС

С целью решения проблемы дополнительного подогрева аэросмеси перед горелками до температуры 300 ºС предлагается использование рекуперативного теплообменника типа «труба в трубе», который состоит из двух соосно расположенных круглых цилиндрических труб. Один теплоноситель (смесь пыли и воздуха) движется по внутренним трубам диаметром 580 мм, другой (перегретый пар, отобранный с турбины) - в противоположном направлении по кольцевому зазору между внутренней и внешней трубой диаметром 710 мм (рис.)

Конструкция теплообменного аппарата

1- внутренняя труба (пылепровод), 2- внешняя труба, 3 – патрубки

Рисунок – Конструкция теплообменного аппарата


Использование водяного пара в качестве греющего агента имеет следующие достоинства: высокий коэффициент теплоотдачи; большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара; равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре; легкое регулирование обогрева.

Для интенсификации теплообменного процесса также предлагается продольное оребрение внешней поверхности внутренней трубы, что позволит увеличить поверхность теплообмена и уменьшить громоздкость конструкции. Подогреватель устанавливается на участке пылепровода диаметром 580 мм за мельничным вентилятором.

Для данного теплообменного аппарата был произведен тепловой и конструктивный расчеты при следующих условиях: смесь воздуха с угольной пылью нагревается от температуры t2н=90 ºС до t2к=300 ºС, греющая среда - пар, отобранный за 18-й ступенью турбины К-200-130 , входит в теплообменник с t2н=390 ºС и p=5,58 кгс/см2 . Результаты расчетов представлены в таблице.


Таблица – Результаты теплового и конструктивного расчетов
Параметры теплоносителей
Теплоноситель Средняя температура tср, ºС Скорость w,
 м/с		 Массовый
расход G, кг/с		 Коэффициент теплоотдачи α,
Вт/м2 К
Перегретый пар 273,25 1,2 0,47 7696,9
Запыленный воздух 195 25 4,6 38,12
Расчет теплообменного аппарата
Приведенный коэффициент теплоотдачи αпр, Вт/м2К Коэффициент теплопередачи k, Вт/м К Средний температурный напор Δt,ºС Поверхность теплообмена F, м2 Длина L, м
2244,6 21,14 212,22 220,75 35

В результате реконструкции пылеприготовительной системы площадь поверхности теплообмена подогревателя составит 220,78 м2, длина аппарата (с учетом оребрения) – 35 м.

Внедрение данного мероприятия улучшит качество сжигания: дополнительное тепло, внесенное пылеугольной смесью, позволит увеличить теплотворную способность топлива. При этом за счет увеличения теплопроизводительности котла и уменьшения удельных расходов топлива на выработку на 2,8% коэффициент полезного действия котла также изменится в положительную сторону.

Из всей гаммы токсичных веществ, находящихся в дымовых газах, наибольшую опасность представляют зола, двуокись серы (SO2) и окислы азота (NOx). Выбросы именно этих веществ регламентируются жесткими нормами. В результате предложенной реконструкции снижение выбросов вредных может составить для оксидов азота – 244,27 т/год, оксидов серы – 1452,8 т/год, золы – 1500,74 т/год. Данное снижение выбросов несомненно приведет к улучшению экологической обстановки района.

Выводы

В данной работе предложено усовершенствование системы пылеприготовления на Старобешевской ТЭС путем использования простейшего теплообменного аппарата типа «труба в трубе» для подогрева смеси воздуха и пыли на участке пылепровода между мельничным вентилятором и сбросными горелками . Таким образом, в среднем снижение выбросов вредных веществ за счет уменьшения расхода топлива при его дополнительным подогреве перед вводом в корень горелки может составить для оксидов азота – 244,27 т/год, оксидов серы – 1452,8 т/год, золы – 1500,74 т/год, пятиокиси ванадия – 0,0068 т/год.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2012 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Розенгауз И.Н. Зарубежные котельные агрегаты большой мощности. М.: Энергия, 1974, 172 с.
  2. Schuler U. Feinmahlanlagen in Kraftwerken in verschiedenen Landern // «Techn. Mitt.», 1973. - №2. – p.14-19
  3. Кисельгоф М.Л., Соколов Н.В. Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок. – М.:Государственное энергетическое издательство, 1958.- 149 с.
  4. Доброхотов В.И., Левита Г.Т. К вопросу оптимизации схем пылеприготовления и типов мельниц мощных энергоблоков // Теплоэнегетика.- 1976. - № 8. – с. 4-8
  5. Мадоян А.А., Полферов К.Я. О требованиях, предъявляемых к пылесистемам с ШБМ и промбункером в связи с пиковым режимом работы котлоагрегатов // Теплоэнергетика. – 1978. - № 12. – с. 58-63
  6. Каминский В.П. , Чуевский С.В. Влияние работы пылесистем на экономичность котлов блоков 300 МВт при работе на АШ // Теплоэнергетика. – 1982. - № 4. – с. 43-46
  7. Толчинский Е.Н., Михайлов Н.М. Исследования и разработки ВТИ по совершенствованию систем и оборудования пылеприготовления и топливоподачи тепловых электростанций // Теплоэнергетика. – 1984. – 10. – с. 56-61
  8. Мошкарина А.В. Выбор основного и вспомогательного оборудования тепловых электрических станций: Учебно–методическое пособие. – Иваново, 2004. - 56 с.
  9. Бойко Е.А. Котельные установки и парогенераторы: Учебное пособие. – Красноярск, 2005. – 292 с.
  10. Бойко Е.А. Тепловые электрические станции (расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС): Учебное пособие. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 92 с.
  11. Левит Г.Т.Вопросы совершенствования пылеприготовительного оборудования электростанций // Теплоэнергетика. – 1992. – №3. - с. 8-13
  12. Левит Г.Т. Пылеприготовление на тепловых электростанциях. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 384 с.
  13. [Электронный ресурс] Режим доступа:http://www.masters.donntu.edu...
  14. [Электронный ресурс] Режим доступа:http://www.masters.donntu.edu...