UA   EN
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В современном мире важной отраслью промышленности является энергетика, определяющая прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей. Энергетика является ключевой отраслью для многих стран мира в экономическом, социальном и политическом планах. В этой связи топливно-энергетический комплекс (ТЭК) находится под особым присмотром государства и довольно жёстко регулируется, независимо от форм собственности компаний энергетического профиля. От состояния ТЭК зависит уровень как национальной безопасности в целом, так и её экономической составляющей. Это определяет особое внимание со стороны органов государственного управления к вопросам обеспечения энергетической безопасности.

Представить себе жизнь без электрической энергии уже невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, широко используется в быту.

1. Актуальность темы

Электроэнергия вырабатывается различными способами, основными из которых являются: теплоэнергетика (на горючих ископаемых); гидроэнергетика (используется энергия водного потока); атомная энергетика (используется энергия цепной ядерной реакции деления урана или плутония); альтернативная энергетика, включающая в себя такие направления как: ветроэнергетика, солнечная энергетика.

В России электроэнергия производится на электростанциях трех основных типов: тепловых (ТЭС), гидравлических (ГЭС) и атомных (АЭС). По производству электроэнергии Россия занимает четвертое место в мире после США, Японии и Китая.

Большая часть произведенной электроэнергии в РФ генерируется на тепловых станциях [1]. Так выработка электроэнергии в Российской Федерации на конец 2021 года среди её производителей была распределена следующим образом:

1. Тепловые станции: 638,0 ТВт*ч

2. Гидроэнергетика: 197,0 ТВт*ч

3. Атомные станции: 205,0 ТВт*ч

4. Ветроэнергетика: 0,10 ТВт*ч

5. Солнцеэнергетика: 0,12 ТВт*ч.

2. Цель и задачи исследования

Целью работы является изучение проблемы регенеративного воздухоподогревателя, повышение эффективности и экономичности работы тепловых электростанций в Донецкой и Луганской Народных республиках, а именно Старобешевской и Луганской ТЭС.

Задачи исследования:

1. Предотвращение перерасхода топлива электростанциями.

2.Очистка теплоэнергетического оборудования от золовых отложений.

3. Схема и принцип работы ТЭС и ТЭЦ

Теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд [2].

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на Старобешевской и Луганской ТЭЦ – измельчённый уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котёл в пар, который затем под давлением подаётся на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет её вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает её в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел. Схема работы теплоэлектростанции представлена на рисунке 1.

Схема и принцип работы ТЭС и ТЭЦ

Рисунок 1 – Схема и принцип работы ТЭС и ТЭЦ

4. Общие понятия о регенеративном вращающемся воздухоподогревателе

Регенеративный воздухоподогреватель (РВП) — это такой тип воздухоподогревателя, где уходящие газы отдают сначала тепло металлическим пластинам, которые в свою очередь вращаются и отдают тепло воздуху, когда при вращении оказываются в воздушной шахте [3]. Схема регенеративного вращающегося воздухоподогревателя представлена на рисунке 2.

Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

Рисунок 2 – Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

Регенеративный вращающийся подогреватель состоит из вала ротора 1, подшипников 2, электродвигателя 3, набивок 4, наружного кожуха 5, радиального и периферийного уплотнения 6 и 7. Через уплотнения происходят утечки воздуха 8.

Воздухоподогреватель является обязательным элементом современного парового котла. Его значение возрастает с повышением мощности агрегата. Это связано с тем, что температура дымовых газов за экономайзером значительна (350—400°С), а использование этой теплоты в воздухоподогревателе снижает температуру уходящих газов до 120—160°С. Важно и то, что, подогрев воздуха повышает КПД котла [4].

Дымовые газы, уходящие из котла, проходя через пластины (набивку) вращающегося ротора, нагревают их и уходят в дымовую трубу. В результате вращения ротора нагретые пластины перемещаются на диаметрально противоположную сторону воздухоподогревателя и попадают в зону воздухопроводов. Проходя через нагретые пластины, воздух, нагнетаемый дутьевыми вентиляторами, нагревается, а пластины охлаждаются.

Применяя подогретый воздух при работе котла, происходит ускорение процессов горения, уменьшается потеря тепла с уходящими газами.

5. Научная новизна

При сжигании топлива на поверхности нагрева регенеративных воздухоподогревателей образуются отложения, состоящие из мелких частиц золы и приводящие к быстрому забиванию проходных каналов.

Существующие в настоящее время методы очистки требуют остановки энергоблоков. Эти методы трудоёмки и малоэффективны. Поэтому происходит постепенное загрязнение регенеративных воздухоподогревателей и, как следствие, температура первичного воздуха, подводимого для сгорания топлива, снижается, что влечет потерю рабочей мощности агрегатов. Так, блок мощностью 300 МВт с сильно загрязнённой набивкой работает при мощности на 12-15% ниже номинальной, то есть недодаёт в систему около 40000 кВт/ч энергии в день.

В настоящее время очистка РВП выполняется по технологии завода "Котлоочистка" непрерывными струями воды, истекающими под давлением 20 МПа через насадок диаметром 2 мм. Для формирования такой струи используются установки "АТЮМАТ" фирмы ВОМА (ФРГ) [5-7].

Целью данной работы является разработка устройства для очистки РВП тонкими пульсирующими струями воды. Это позволит заменить дорогостоящее импортное оборудование и сократить время, необходимое для очистки.

Исследования, проведённые во второй половине прошлого столетия как у нас в стране, так и за рубежом показали эффективность пульсирующей струи по сравнению со стационарными. В этих исследованиях принимали участие и сотрудники ДонНТУ. Результатом проведённых исследований было создание гидроимпульсаторов преобразующих стационарный поток давлением 4 – 6 МПа в импульсный с амплитудой до 20 МПа и генераторов, преобразовывающих стационарный поток давлением 30 – 32 МПа в импульсный того же давления. Различие этих устройств состояло в количестве подводимой к ним рабочей жидкости. Если для нормальной работы первых подводимое количество рабочей жидкости составляло 150 – 200 м3/час, то для вторых 3 – 6 м3/час. Потребляемая мощность первых - 1250 кВт, вторых - 55 кВт. Так как энергия в импульсе как гидроимпульсатора, так и генератора почти одна и та же – 500 – 700 кВт, то определяющим в выборе устройства для обеспечения эффективной очистки набивки воздухоподогревателя стало количество потребляемой энергии.

Для подвода импульсного потока в зону очистки необходим соединительный трубопровод и распределяющее по очищаемой поверхности этого потока устройство.

С целью оптимизации соотношения диаметров проточной части соединительного трубопровода (струеформирующего ствола) и диаметра эквивалентного насадка в работе приведены теоретические исследования волновых процессов, протекающих в первом.

На основании этих исследований были рассчитаны и спроектированы подводящий трубопровод, исполнительный орган и гидроцилиндры обеспечивающие его перемещение в процессе отбойки отложений золы с поверхности лопастей регенеративного воздухоподогревателя.

6. Существующий метод очистки от золы регенеративного воздухоподогревателя

Отложения золы на поверхности регенеративного воздухоподогревателя очень трудно удалить. Даже частая обработка не обеспечивает надёжную очистку РВП и не всегда предотвращает рост аэродинамического сопротивления.

Механические способы очистки более простые, но малопроизводительные. Их рекомендуют использовать в сочетании с другими способами для очистки доступных зон оборудования. Этот способ очистки осуществляется вручную при помощи всевозможных скребков.

Гидравлический способ очистки – удаление золы с поверхности металлических пластин стационарной струёй воды под высоким давлением. Для облегчения сбива золы струи воды из сопел направляются под углом против движения пластин.

Поскольку основная часть отложений, образующихся на пластинах, легко растворяется в воде, наиболее действенным способом очистки РВП оказалась их промывка водой. Этот способ получил широкое распространение как в зарубежной, так и в отечественной энергетике [8-9].

7. Гидроимпульсный метод очистки от золы регенеративного воздухонагревателя

В последние годы на ряде энергетических котлов сделана попытка использовать импульсную очистку для удаления золовых отложений из регенеративных воздухоподогревателей. Многочисленные исследования доказывают преимущества гидроимпульсной струи по сравнению со стационарной струей [10-11]. Это было подтверждено при помощи гидроимпульсатора (разработка ДонНТУ) для очистки регенеративного воздухоподогревателя на Старобешевской ТЭС. До применения гидроимпульсатора очистка от золы регенеративного воздухоподогревателя осуществлялась стационарной струей. Питание установки осуществлялось высоконапорным насосом, потребляемая мощность которого составляла 1250 кВт. Генератор импульсной струи потребляет мощность 55 кВт, что значительно снижает затраты. Преимущество данного метода очистки состоит в меньшем расходе энергии по сравнению с другими методами очистки. Гидроимпульсный метод очистки также имеет и другие преимущества такие как: пожаро и взрывобезопасность, сохранение формы и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Гидравлическая схема генератора импульсных струй представлена на рисунке 3

Гидравлическая схема генератора импульсных струй

Рисунок 3 – Гидравлическая схема генератора импульсных струй

Генератор импульсных струй состоит из гидропневмоаккумулятора (ГПА) 1, накопителя 2, главного клапана 3, управляющего клапана 4, дополнительного ГПА 5, исполнительного органа 13.

Гидропневмоаккумулятор 1 накапливает энергию, передает ее рабочему потоку в момент импульса.

Накопитель 2 предназначен для задания объема выстрела и выработки сигнала на срабатывание управляющего клапана.

Главный клапан 3 служит для периодического подключения выхода ГИС к исполнительному органу установки.

Управляющий клапан 4 служит для контроля состояния накопителя и для переключения главного клапана.

Дополнительный ГПА 5 служит для защиты магистрали от колебаний давления, создаваемого в системе.

Исполнительный орган 13 предназначен для формирования и направления струи в требуемую точку разрушаемого массива.

Выводы

При написании реферата были рассмотрены методы очистки регенеративного воздухоподогревателя от золы, проведен анализ существующих методов, предложено применение генератора импульсной струи для этих целей. Работа направлена на использование генератора импульсной струи для рациональной очистки воздухоподогревателя и обеспечения эффективного удаления золы с поверхности металлических пластин.

Список источников

  1. Тепловые электростанции (ТЭС). [Электронный ресурс]
  2. Принцип работы и типы ТЭЦ, устройство ТЭС. [Электронный ресурс]
  3. Коломиец В.С., Зуйков А.Л. Оптимизация параметров стволов для формирования импульсной струи. – Збiрник наукових праць ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії. - 2005, №1.
  4. Петров М.Д. Вращающийся регенеративный воздухоподогреватель РВП / М.Д. Петров // Альянс-ТеплоЭффект. [Электронный ресурс]
  5. Чепудаев В. А., Кудинов А. А., Трубицын К. В. Совершенствование конструкций вращающихся регенеративных воздухоподогревателей котельных установок ТЭС / В.А. Чепудаев, А.А. Кудинов, К.В. Трубицын // Самарский государственный технический университет, г. Самара. [Электронный ресурс]
  6. Шкредов А.В. Очистка регенеративных воздухоподогревателей от отложений / А.В. Шкредов // Актуальные проблемы энергетики. СНТК – 73. [Электронный ресурс]
  7. Радченко И. Н., Валявский В. Д., Ленчик В. А., Малиночка В. В. Способ очистки регенеративных вращающихся воздухоподогревателей / И.Н. Радченко. В.Д. Валявский. В.А. Ленчик, В.В. Малиночка // Заказ 96/31 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. Москва, Ж-35. [Электронный ресурс]
  8. Обмывка регенеративных воздухоподогревателей / Портал студенческих и научных материалов 2017-2022. [Электронный ресурс]
  9. Шарапов В.И., Прокопенко И.В., Федорова М.А., Чиглякова Е.К. Способ очистки воздухоподогревателей паровых котлов / В.И. Шарапов, И.В. Прокопенко, Е.К. Чиглякова // Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет". [Электронный ресурс]
  10. Надыров И.И., Филимонов А.И., Харитонов К.Г. Способ очистки регенеративных вращающихся воздухоподогревателей / И.И. Надыров, А.И. Филимонов, К.Г. Харитонов / Теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского, 1971г. [Электронный ресурс]
  11. Семенко А.Н., Шерстюк Ю.В. Гидропушки для решения экологических проблем / А.Н. Семенко, Ю.В. Шерстюк // ISSN 2222-0631. Вісник НТУ «ХПІ». 2015. №18 (1127). [Электронный ресурс]
  12. Недопекин Ф.В., Нечепаев В.Г./ под редакцией проф., д-ра тех. наук А.Н. Семко / Импульсные струи жидкости высокой скорости и их применение. – Донецк: ДонНТУ, 2014г. – 370с. [Электронный ресурс]