RU   EN
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введення

У сучасному світі важливою галуззю промисловості є енергетика, що визначає прогрес суспільного виробництва. У всіх промислово розвинених країнах темпи розвитку енергетики випереджали темпи розвитку інших галузей. Енергетика є ключовою галуззю для багатьох країн світу в економічному, соціальному та політичному планах. У зв'язку з цим паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) знаходиться під особливим наглядом держави і досить жорстко регулюється, незалежно від форм власності компаній енергетичного профілю. Від стану ПЕК залежить рівень як національної безпеки в цілому, так і її економічної складової. Це визначає особливу увагу з боку органів державного управління до питань забезпечення енергетичної безпеки.

Уявити собі життя без електричної енергії вже неможливо. Електроенергетика вторглася в усі сфери діяльності людини: промисловість і сільське господарство, науку і космос, широко використовується в побуті.

1. Актуальність теми

Електроенергія виробляється різними способами, основними з яких є: теплоенергетика (на горючих копалинах); гідроенергетика (використовується енергія водного потоку); атомна енергетика (використовується енергія ланцюгової ядерної реакції поділу урану або плутонію); альтернативна енергетика, що включає в себе такі напрямки як: вітроенергетика, сонячна енергетика.

У Росії електроенергія виробляється на електростанціях трьох основних типів: теплових (ТЕС), гідравлічних (ГЕС) і атомних (АЕС). За виробництвом електроенергії Росія посідає четверте місце у світі після США, Японії та Китаю.

Велика частина виробленої електроенергії в РФ генерується на теплових станціях. Так вироблення електроенергії в Російській Федерації на кінець 2021 року серед її виробників було розподілено наступним чином:

1. Теплові станції: 638,0 ТВт * год

2. Гідроенергетика: 197,0 ТВт * год

3. Атомні станції: 205,0 ТВт * год

4. Вітроенергетика: 0,10 ТВт * год

5. Сонцеенергетика: 0,12 ТВт*год.

2. Мета і завдання дослідження

Метою роботи є вивчення проблеми регенеративного повітропідігрівача, підвищення ефективності та економічності роботи теплових електростанцій у Донецькій та Луганській народних республіках, а саме Старобешівській та Луганській ТЕС.

Завдання дослідження:

1. Запобігання перевитрати палива електростанціями.

2. Очищення теплоенергетичного обладнання від золових відкладень.

Схема і принцип роботи ТЕС і ТЕЦ

Теплоелектростанція – ТЕС розрахована виключно на виробництво електроенергії.

Теплоелектроцентраль – ТЕЦ - різновид ТЕС. Вона, крім генерації електроенергії, здійснює подачу гарячої води в центральну систему опалення і для побутових потреб.

Схема роботи ТЕЦ досить проста. У топку одночасно надходять паливо і розігріте повітря — окислювач. Найбільш поширене паливо на Старобешівській та Луганській ТЕЦ – подрібнене вугілля. Тепло від згоряння вугільного пилу перетворює воду, що надходить в котел в пар, який потім під тиском подається на парову турбіну. Потужний потік пари змушує її обертатися, приводячи в рух ротор генератора, який перетворює механічну енергію в електричну.

Далі пар, вже значно втратив свої початкові показники - температуру і тиск – потрапляє в конденсатор, де після холодного «водяного душу» він знову стає водою. Потім конденсатний насос перекачує її в регенеративні нагрівачі і далі — в деаератор. Там вода звільняється від газів – кисню і СО2, які можуть викликати корозію. Після цього вода знову підігрівається від пари і подається назад в котел.

Теплоелектростанція – ТЕС розрахована виключно на виробництво електроенергії.

Малюнок 1 – Теплоелектростанція – ТЕС розрахована виключно на виробництво електроенергії.

4. Загальні поняття про регенеративний обертовий повітропідігрівач

Регенеративний повітропідігрівач (РПП) — це такий тип повітропідігрівача, де гази, які відходять, віддають спочатку тепло металевим пластинам, які в свою чергу обертаються і віддають тепло повітрю, коли при обертанні опиняються в повітряній шахті.

Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

Рисунок 2 – Регенеративный воздухоподогреватель (РВП)

1 - вал ротора; 2 – підшипники; 3 – електродвигун; 4 – набивання; 5 - зовнішній кожух; 6, 7 - радіальне і периферійне ущільнення; 8 - витік повітря через ущільнення

Повітропідігрівач є обов'язковим елементом сучасного парового котла. Його значення зростає з підвищенням потужності агрегату. Це пов'язано з тим, що температура димових газів за економайзером значна (350-400°з), а використання цієї теплоти в повітропідігрівачі знижує температуру відхідних газів до 120-160° Важливо і те, що підігрів повітря підвищує ККД котла.

Димові гази, що йдуть з котла, проходячи через пластини (набивання) обертового ротора, нагрівають їх і йдуть в димову трубу. В результаті обертання ротора нагріті пластини переміщаються на діаметрально протилежний бік повітропідігрівача і потрапляють в зону повітропроводів. Проходячи через нагріті пластини, повітря, що нагнітається дуттьовими вентиляторами, нагрівається, а пластини охолоджуються.

Застосовуючи підігріте повітря при роботі котла відбувається прискорення процесів горіння, зменшується втрата тепла при видаленні газів.

5. Наукова новизна

При спалюванні палива на поверхні нагріву регенеративних повітропідігрівачів утворюються відкладення, що складаються з дрібних частинок золи і призводять до швидкого забивання прохідних каналів.

Існуючі в даний час методи очищення вимагають зупинки енергоблоків. Ці методи трудомісткі і малоефективні. Тому відбувається поступове забруднення регенеративних повітропідігрівачів і, як наслідок, температура первинного повітря, що підводиться для згоряння палива, знижується, що спричиняє втрату робочої потужності агрегатів. Так, блок потужністю 300 МВт з сильно забрудненої набиванням працює при потужності на 12-15% нижче номінальної, тобто недодає в систему близько 40000 кВт/год енергії в день.

В даний час очищення РВП виконується за технологією заводу "Котлоочистка" суцільними струменями води, стікаючи під тиском 20 МПа через насадок діаметром 2 мм Для формування такої струменя використовуються установки "АТЮМАТ" фірми ВОМА (ФРН).

Метою даної роботи є розробка пристрою для очищення РВП тонкими пульсуючими струменями води. Це дозволить замінити дороге імпортне обладнання і скоротити час, необхідний для очищення.

Дослідження, проведені в другій половині минулого століття як у нас в країні, так і за кордоном показали ефективність пульсуючого струменя в порівнянні зі стаціонарними. У цих дослідженнях брали участь і співробітники ДонНТУ. Результатом проведених досліджень було створення гідроімпульсаторів, які перетворюють стаціонарний потік тиском 4 – 6 МПа в імпульсний з амплітудою до 20 МПа і генераторів, що перетворюють стаціонарний потік тиском 30 – 32 МПа в імпульсний того ж тиску. Відмінність цих пристроїв полягає в тому, яка кількість робочої рідини підводиться до них. Якщо для нормальної роботи перших кількість робочої рідини становила 150 – 200 м3/год, то для других 3 – 6 м3/год. Споживана потужність перших - 1250 кВт, других-55 кВт. Так як енергія в імпульсі як гідроімпульсатора, так і генератора майже одна і та ж – 500 – 700 кВт, то визначальним у виборі пристрою для забезпечення ефективного очищення набивання повітропідігрівача стала кількість споживаної енергії.

Для підведення імпульсного потоку в зону очищення необхідний з'єднувальний трубопровід і розподільний по очистній поверхні пристрій.

З метою оптимізації співвідношення діаметрів проточної частини з'єднувального трубопроводу (струмоформуючого ствола) і діаметра еквівалентного насадка в роботі наведені теоретичні дослідження хвильових процесів, що протікають в першому.

6. Існуючий метод очищення від золи регенеративного повітропідігрівача

Практичне значення отриманих результатів

На підставі цих досліджень були розраховані і спроектовані підвідний трубопровід, виконавчий орган та гідроциліндри якого забезпечують його переміщення в процесі відбою відкладень золи з поверхні лопатей регенеративного повітропідігрівача.

Відкладення золи на поверхні регенеративного повітропідігрівача дуже важко видалити. Навіть часта обробка не забезпечує надійну очистку РВП і не завжди запобігає зростання аеродинамічного опору.

Механічні способи очищення більш прості, але малопродуктивні. Їх рекомендують використовувати в поєднанні з іншими способами для очищення доступних зон обладнання. Цей спосіб очищення здійснюється вручну за допомогою всіляких скребків.

Гідравлічний спосіб очищення - видалення золи з поверхні металевих пластин стаціонарним струменем води під високим тиском. Для полегшення збивання золи струмені води з сопел направляються під кутом проти руху пластин.

Оскільки основна частина відкладень, що утворюються на пластинах, легко розчиняється у воді, найбільш дієвим способом очищення РВП виявилося їх промивання водою. Цей спосіб набув широкого поширення як в зарубіжній, так і у вітчизняній енергетиці.

7. Гідроімпульсний метод очищення від золи регенеративного повітропідігрівача

В останні роки на ряді енергетичних котлів зроблена спроба використовувати імпульсну очистку для видалення золових відкладень з регенеративних повітропідігрівачів. Численні дослідження доводять переваги гідроімпульсного струменя порівняно зі стаціонарним струменем. Це було підтверджено за допомогою гідроімпульсатора (розробка ДонНТУ) для очищення регенеративного повітропідігрівача на Старобешівській ТЕС. До застосування гідроімпульсатора очищення від золи регенеративного повітропідігрівача здійснювалася стаціонарним струменем. Живлення установки здійснювалося високонапірним насосом, споживана потужність якого становила 1250 кВт. Генератор імпульсного струменя споживає потужність 55 кВт, що значно знижує витрати. Перевага даного методу очищення полягає в меншій витраті енергії в порівнянні з іншими методами очищення. Гідроімпульсний метод очищення також має й інші переваги такі як: пожежо- і вибухобезпечність, збереження форми і шорсткості оброблюваної поверхні. Гідравлічна схема генератора імпульсних струменів представлена на мал. 1

Гідравлічна схема генератора імпульсних струменів

Малюнок 3 - Гідравлічна схема генератора імпульсних струменів

Генератор імпульсних струменів складається з гідропневмоаккумулятора (ГПА) 1, накопичувача 2, головного клапана 3, керуючого клапана 4, додаткового ГПА 5, виконавчого органа.

Гідропневмоаккумулятор 1 накопичує енергію, передає її робочому потоку в момент імпульсу.

Накопичувач 2 призначений для завдання обсягу пострілу і вироблення сигналу на спрацьовування керуючого клапана.

Головний клапан 3 служить для періодичного підключення виходу ГІС до виконавчого органу установки.

Виконавчий орган 13 призначений для формування і направлення струменя в необхідну точку при руйнуванні масиву.

Керуючий клапан 4 служить для контролю стану накопичувача і для перемикання головного клапана.

Додатковий ГПА 5 служить для захисту магістралі від коливань тиску, створюваного в системі.

Висновок

При написанні реферату були розглянуті методи очищення регенеративного повітропідігрівача від золи, проведено аналіз існуючих методів, запропоновано застосування генератора імпульсного струменя для цих цілей.

Робота спрямована на використання генератора імпульсного струменя для раціонального очищення повітропідігрівача і забезпечення ефективного видалення золи з поверхні металевих пластин.

Список источников

  1. Коломиец В.С., Зуйков А.Л. Оптимизация параметров стволов для формирования импульсной струи. – Збiрник наукових праць ВІСНИК Донбаської державної машинобудівної академії. - 2005, №1.
  2. Семенко А.Н., Шерстюк Ю.В. Гидропушки для решения экологических проблем.
  3. 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.
  4. Коломиец В. С. Экпериментальные исследования режимов струеформирования импульсной струи / В. С. Коломиец, А. Л. Зуйков. — Наукові праці ДонНТУ. Вип. 14(127), серія гірнично-електромеханічна. — Донецьк: ДонНТУ, 2007. — 306 с.
  5. Коломиец В. С. Определение рациональной частоты струи гидроимпульсной установки для проведения добычных работ / О. А. Геммерлинг. — Наукові праці ДонНТУ. Вип. 18(172), серія гірнично-електромеханічна. — Донецьк: ДВНЗ ДонНТУ, 2010. — 282 с.
  6. Ризун А.Р., Швец И.С., Голень Ю.В. Электрогидроимпульсная технология и оборудование для очистки труб/ 2003г. С. 67-69.
  7. Наукова бібліотека [Электронный ресурс]
  8. Енергетика довідник [Электронный ресурс]
  9. Патентний пошук [Электронный ресурс]. Механіка. Освітлення. Опалення. Двигун.
  10. Патентний пошук [Электронный ресурс]. Гідравлічні та пневматичні виконавчі механізми; пневмогідравлічні системи загального призначення.