Федеральное
агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра теплотехники и теплоэнергетики
Е.А.Блинов
Конспект лекций по дисциплине
Котельные установки
и парогенераторы
Санкт-Петербург
2007г.
Содержание.
1. Введение…………………………….…………………………..…..3
2. Элементы теории горения………………………….…………..….5
3. Объемы воздуха и дымовых газов…………….….….….……...…8
4. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания……….…………...….10
5. Элементы котла и котельной установки...……………………….11
6. Тепловой баланс парового котла………………….…………..….12
7. Топки и горелочные устройства………..………….…………..…14
8. Тепловая работа топки…………………………………………….17
9. Расчет теплообмена в топках……………………………………..20
10. Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева…………….23
11. Статические характеристики ПК…………………………………25
1. Введение.
Котельной установкой называют совокупность устройств и механизмов, предназначенных для производства водяного пара или приготовления горячей воды. Пар – для паровых двигателей, производственных нужд, отопления; вода – для отопления, бытовых нужд.
Котлы можно подразделять по различным признакам: водогрейный, паро- водогрейный, паровой; по производительности – низкой, средней, высокой; по компоновке поверхностей нагрева; по конструкции – Т-образные, N-образные, П-образные; по использованию – промышленные, ТЭС, АЭС, ПГ парогазовых циклов, по давлению дымовых газов или по организации движения пароводяной смеси и воды в циркуляционных контурах и др.
Развитие котлостроения: еще в Древнем Риме генерировали пар для каких-либо целей, например, игрушка – вращающийся шар; простейший котел Кулибина для самобеглой коляски; котел Шухова; прямоточный котел Рамзина. Первые котлы, имевшие достаточно сложную конструкцию – огнетрубные, жаротрубные, смешанные, водотрубные.
Котлы с естественной циркуляцией и с искусственной и затем прямоточные.
Развитие по паропроизводительности.
По давлению – докритические, СКД.
Развитием котлостроения у нас в стране занимаются ЦКТИ, ВТИ, крупнейшие котлостроительные заводы.
При работе современного парового котла в нем происходят сложные физико-химические процессы: сгорание топлива в топке с одновременной теплоотдачей излучением; движение газов по газоходам с теплоотдачей конвекцией и излучением; парообразование; отделение воды от пара; циркуляция воды и пароводяной смеси и т.д.
Таким образом, при изучении данной дисциплины необходимо вспомнить теплообмен и тепломассообмен, законы гидравлики, аэродинамики, сопромат, теорию кипения, химию, ТАР, теорию горения.
Несколько слов о материалах, применяемых в котлостроении: это стали различных марок – от конструкционных до высоколегированных перлитных и аустенитных, различные огнеупорные материалы, стекло, цветные металлы.
Необходимая выработка энергии в виде горячей воды и апра достигается при сжигании различных видов топлива (за исключением котлов-утилизаторов).
На рис.1 показана принципиальная схема современной котельной установки. Основной ее частью является паровой котел, в котором осуществляется превращение воды в насыщенный пар. Пароперегреватель предназначен для повышения температуры и энтальпии пара с целью повышения экономичности установки. В водяном экономайзере используют тепло дымовых газов, уходящих из котла, для подогрева воды, подаваемой в котел, а в воздухоподогревателе – для подогрева воздуха, поступающего в топку, что существенно улучшает процесс горения топлива. Металлические поверхности элементов котла, которые заполнены рабочим веществом (паром, водой, воздухом), а снаружи обогреваются факелом и омываются дымовыми газами, называют поверхностями нагрева.
перегретый
пар
насыщенный пар воздух из верхней зоны
помещения котельной
конденсат
свежая
вода
ХВО
пар топливо
шлак
зола
питательная вода
Рис.1. Принципиальная схема котельной установки.
Котел обслуживается рядом вспомогательных механизмов и устройств: дымососы; вентиляторы; насосы – питательные, конденсатные, циркуляционные; водоподготовительные установки, топливоподача, системы золоулавливания и золоудаления (при сжигании твердого топлива); мазутное хозяйство (при жидком); газорегуляторная станция (при газообразном топливе).
Тепловые, гидро- и аэродинамические процессы, протекающие в котельной установке, необходимо регулировать и контролировать. В связи с этим её оснащают регулирующими устройствами, запорными регулирующими и предохранительными органами, а также КИП.
Наряду с этим в котельных установках осуществляют комплексную автоматизацию всех процессов.
Котлы, расположенные в одном здании или на общей площадке (при открытом размещении) в совокупности с вспомогательными устройствами, называют котельной.
Различают энергетические, производственные, отопительные, производственно-отопительные, а также котельные с паровыми и водогрейными котлами.
Дать сравнительные конструкции.
Дать изображение процессов парообразования в диаграмме водяного пара.
Различают естественное и искусственное топливо, а также топливные отходы. Для сжигания в топках используется твердое, жидкое и газообразное топливо.
В топливе различают органическую массу и балласт. Органическая масса – углерод, водород, кислород и азот. Балласт – сера, минеральные примеси, влага.
Углерод С, атомная масса 12, содержание в топливе от 50 до 94%. Количество тепла, выделяющегося при сгорании 1кг С – 7900÷8100 ккал/кг.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
