ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Безсумнівно, що в найближчій перспективі теплова енергетика буде залишатися переважаючою в енергетичному балансі світу й окремих країн. Велика ймовірність збільшення частки вугілля та інших видів менш чистого палива в отриманні енергії. У зв'язку з цим вивчаються деякі шляхи та засоби їх використання, що дозволяють істотно зменшувати негативний вплив на середовище. Ці засоби базуються переважно на вдосконаленні технологій підготовки палива та уловлювання забруднюючих викидів.

До основних заходів по економії палива на Старобешівської ТЕС відносяться відновлення запальних поясів котла, заміна та ремонт радіальних ущільнень РВП котельних агрегатів, часткова заміна газоходів, відновлення обмурування топки, кислотна промивка котлів та вдосконалення системи пилоприготування.

1. Актуальність теми

ТЕС за ступенем впливу належать до промислових об'єктів,що найбільш інтенсивно впливають на біосферу, тому виробництво електроенергії на них пов'язано зі значним негативним впливом на навколишнє середовище, і саме зниження витрати палива є одним із способів його зменшення. Шкідливі викиди в атмосферу від електроенергетики становлять 32,6%, що більше, ніж від металургії (27%) та вугільної промисловості (23,1%), тому ця тема є дуже актуальною.

Зниження витрати палива може бути досягнуто різними засобами, одним з яких є використання найпростішого теплообмінного апарату типу «труба в трубі» для підігріву суміші повітря і пилу. Реконструкція дозволить не тільки поліпшити екологічну обстановку, але і дасть позитивний економічний ефект внаслідок економії палива.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Основним обладнанням теплової частини блоку 175 МВт даної електричної станції є котельний агрегат ТП - 100 і парова турбіна К - 200 - 130 - 3. Котел, який спалює АШ, обладнаний двома індивідуальними системами пилоприготування з проміжним бункером, в яких передбачено транспорт пилу в пальники відпрацьованим сушильним агентом з температурою 90-100 ºС, що не відповідає сучасним умовам з організації спалювання АШ погіршеної якості на котлах з рідким шлаковидаленням. Введення в корінь факела пальника аеросуміші з низькою температурою не дозволяє забезпечити умови для надійного спалахування пилу, що призводить до перевитрат палива на підсвічування.

Метою роботи є розгляд можливості поліпшення роботи пилоприготувального системи Старобешівської ТЕС. Для вирішення даної мети поставлені наступні завдання:

3. Огляд досліджень та розробок

За зарубіжними даними [1], структура застосування на сучасних електростанціях пилесистем відрізняється від характерної для нашої країни. Пилесістеми з промбункером і шаробарабаннимі млинами (ШБМ) використовуються дуже обмежено, частіше застосовуються ШБМ в пилесістемах прямого вдування (наприклад, на одній з найбільш сучасних електростанцій Англії-«Еберсоу» з блоками 500 МВт). Переважна кількість нових електростанцій для розмолу кам'яного вугілля обладнується среднеходнимі млинами, а для розмелювання бурого вугілля - млинами-вентиляторами. Молоткові млини експлуатуються переважно на відносно старих електростанціях, що працюють на бурому вугіллі. У ФРН триває їх використання і в даний час. [2]

У класичній роботі Кісельгоф М.Л. містяться необхідні матеріали для розрахунку і проектування пилосистем котелень, електростанцій і промислових підприємств. У нормах наводяться матеріали з вибору схем пилоприготування, типу млинів, розрахунку продуктивності і потужності їх приводів, даються методи теплового та аеродинамічного розрахунків. [3]

Для поліпшення показників роботи пилоприготувального обладнання в публікаціях Доброхотова В.І. та Левит Г.Т. рекомендується проведення комплексу робіт не тільки з удосконалення млинів, а й щодо забезпечення очистки палива від сторонніх включень, усунення зависання палива в бункерах і течах, підвищенню надійності питателів палива, застосування зносостійких конструкцій і матеріалів для боротьби із зносом пилепроводов. [4]

Проблема роботи котельних агрегатів на твердому паливі з різко змінними навантаженнями та частими зупинами розглянута радянськими вченими Мадоян А.А. і Полферовим К.Я. [5]. Автори вважають, що режим роботи систем пилоприготування з промбункером повинен бути жорстко пов'язаний з топковим режимом, а одним з основних чинників, що знижують маневрені характеристики котлів ТЕС, є недостатня продуктивність систем пилоприготування з ШБМ і промбункером внаслідок підвищених втрат палива з недопалюванням, погіршення розмелювальних властивостей і недостатньої сушильної продуктивності млинів.

Радянські інженери «Ростовенерго» Камінський В.П. і Чуевскій С.В. в своїй статті розглядають і аналізують фактори, що мають велике значення в роботі вузла топка-пилесістема, наприклад: температурний режим бункера пилу, раціональність схеми повітроводів котла, кількість працюючих пилесистем на котел та розподіл повітря по пальникам котла при різних комбінаціях працюючих пилесистем, кульове завантаження млинів , величина рециркуляції млинового агента, якість пилу та ін. [6] Проблеми, пов'язані з розробкою і створенням високоефективних надійних систем і устаткування паливоподачі і пилоприготування, а також процеси, що протікають в них, були предметом наукових досліджень Всесоюзного теплотехнічного інституту імені Ф. Е. Дзержинського. Основи створення високоефективного і надійного устаткування паливоподачі та сушильно-млинових систем, розробка теорії сушіння та розмелювання палив були закладені в працях відомих у цій галузі вчених ВТІ.[7]

У книзі Мошкаріна А.В. наводиться детальний навчальний і методичний матеріал по вибору систем пилоприготування. [8]

У книзі Бойко Е.А. досить детально розглядаються питання пилоприготування, а також схеми подачі рідкого і газоподібного палива. [] Цим автором також розглядаються питання розрахунку рекуперативних теплообмінних апаратів з точки зору сучасних уявлень про фізичні процеси, що відбуваються в підігрівачах, з урахуванням конструктивних рішень, режимів роботи і параметрів теплоносіїв. Посібник містить методику та необхідні нормативно - довідкові матеріали для конструктивного розрахунку теплообмінних апаратів ТЕС поверхневого типу. [10]

У статті Левит Г.Т. аналізуються причини невисокого рівня вітчизняного пилоприготувального обладнання, а також недосконалість нормативних матеріалів з вибору типу млинів, розглядаються нові підходи в зарубіжній практиці до застосування ШБМ в схемах прямого вдування під тиском і можливість використання цього підходу при новому проектуванні у вітчизняній практиці. [11] Цим автором у своїй книзі також розглянуті питання підвищення ефективності роботи млинів різних типів, а також вдосконалення схем пилоприготування і компоновки устаткування, висвітлено шляхи поліпшення попередньої підготовки палива та усунення труднощів із рухом палива з бункерів, наведені рекомендації щодо оптимізації спільної роботи системи пилоприготування і котла, зниженню зносу, підвищенню надійності, організації ремонту обладнання та проведення його випробувань. [12]

В магістерських роботах студентів Донецького національного технічного університету Студеннікова А.В. і Подоксенової Д.А. також розглянуті заходи щодо поліпшення екологічної ситуації та економії палива методом освоєння нових технологій спалювання твердого низькосортного палива в котлоагрегатах з циркулюючим киплячим шаром (АЦКШ), а також шляхом використання нових типів пальників та газотурбінних надбудов. [13]-[14]

4. Використання теплообміників типу «труба в трубі» для додаткового підігріву аеросуміші в пилосистемі Старобешівської ТЕС

З метою вирішення проблеми додаткового підігріву аеросуміші перед пальниками до температури 300 ºС пропонується використання рекуперативного теплообмінника типу «труба в трубі», який складається з двох співвісно розташованих круглих циліндричних труб. Один теплоносій (суміш пилу й повітря) рухається по внутрішніх трубах діаметром 580 мм, інший (перегрітий пар, відібраний з турбіни) - в протилежному напрямі по кільцевому зазору між внутрішньою і зовнішньою трубою діаметром 710 мм (рис.)

Конструкція теплообмінного апарату

1- внутрішня труба (пилопровід), 2- зовнішня труба, 3 – патрубки

Рисунок – Конструкція теплообмінного апарату

Використання водяної пари в якості гріючого агента має такі переваги: високий коефіцієнт тепловіддачі; велика кількість тепла, що виділяється при конденсації пари; рівномірність обігріву, так як конденсація пари відбувається при постійній температурі; легке регулювання обігріву.

Для інтенсифікації теплообмінного процесу також пропонується поздовжнє обребрення зовнішньої поверхні внутрішньої труби, що дозволить збільшити поверхню теплообміну і зменшити громіздкість конструкції. Підігрівач встановлюється на ділянці пилопровода діаметром 580 мм за млиновим вентилятором.

Для даного теплообмінного апарата був проведений тепловий і конструктивний розрахунки при наступних умовах: суміш повітря з вугільним пилом нагрівається від температури t2н = 90 ºС до t2к = 300 ºС, гріюча середу - пара, відібрана за 18-й ступенню турбіни К-200-130, входить в теплообмінник з t2н = 390 ºС і p = 5,58 кгс/см2. Результати розрахунків представлені в таблиці.


Таблиця – Результати теплового та конструктивного розрахунків
Параметри теплоносіїв
Теплоносій Середня температура tср, ºС Швидкість w,
 м/с		 Масова витрата G,
кг/с		 Коефіцієнт теплвіддачи α,
Вт/м2 К
Перегріта пара 273,25 1,2 0,47 7696,9
Запилене повітря 195 25 4,6 38,12
Розрахунок теплообмінного апарата
Приведений коефіцієнт тепловіддачи αпр, Вт/м2К Коефіцієнт теплопередачі k, Вт/м К Середній температурний напір Δt,ºС Поверхня теплообміну F, м2 Довжина L, м
2244,6 21,14 212,22 220,75 35

В результаті реконструкції пилоприготувального системи площа поверхні теплообміну підігрівача складатиме 220,78 м2, довжина апарату (з урахуванням оребрення) - 35 м.

Впровадження даного заходу поліпшить якість спалювання: додаткове тепло,яке буде внесено пиловугільною сумішшю, дозволить збільшити теплотворну здатність палива. При цьому за рахунок збільшення теплопродуктивності котла і зменшення питомих витрат палива на вироблення на 2,8% коефіцієнт корисної дії котла також зміниться в позитивну сторону.

З усієї гами токсичних речовин, що знаходяться в димових газах, найбільшу небезпеку становлять зола, двоокис сірки (SO2) і оксиди азоту (NOx). Викиди саме цих речовин регламентуються жорсткими нормами. В результаті запропонованої реконструкції зниження викидів шкідливих може скласти для оксидів азоту - 244,27 т / рік, оксидів сірки - 1452,8 т / рік, золи - 1500,74 т / рік. Дане зниження викидів безсумнівно приведе до поліпшення екологічної ситуації району.

Висновки

В даній роботі запропоновано вдосконалення системи пилоприготування на Старобешівської ТЕС шляхом використання найпростішого теплообмінного апарату типу «труба в трубі» для підігріву суміші повітря і пилу на ділянці пилопровода між млиновим вентилятором і скидними пальниками. Таким чином, в середньому зниження викидів шкідливих речовин за рахунок зменшення витрати палива при його додатковому підігріві перед введенням в корінь пальника може скласти для оксидів азоту - 244,27 т / рік, оксидів сірки - 1452,8 т / рік, золи - 1500, 74 т / рік, п'ятиокису ванадію - 0,0068 т / рік.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2012 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  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. [Электроний ресурс] Режим доступу:http://www.masters.donntu.edu...
  14. [Электроний ресурс] Режим доступу:http://www.masters.donntu.edu...