Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Стратегия развития энергетики
Основные задачи, которые стоят перед энергетикой страны, они постоянны: • надежное и бесперебойное обеспечение страны и всех регионов энергоносителями высокого качества независимо от сезона года по доступным тарифам; • повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, их экономное использование; • создание заделов на будущее по ресурсносырьевой базе, инвестиционным проектам и научным разработкам. Энергетическая стратегия страны не может быть создана без участия государства и учета интересов регионального развития. Часто интересы различных регионов, государства и особенно частных собственников могут не совпадать, и тогда без взаимоприемлемых решений любую стратегию вряд ли можно будет реализовать. Стабильная работа ТЭКа в значительной мере зависит от состояния ресурсной базы. Главной задачей энергетической стратегии является достижение максимально возможного повышения качества жизни людей, в том числе и за счет оптимального использования уникального ресурсно-энергетического потенциала страны. Сегодня практически все страны мира развивают и стимулируют энергосбережение, использование новых энергоресурсов и энергетических технологий. Сегодня же часто все определяется политическими мотивами, переделом собственности, интересами ее владельца без учета интересов потребителя. По-видимому, государством должны быть созданы вертикально интегрированные энергетические компании со своим топливным добывающим и перерабатывающим, транспортным и генерирующим и сбытовым производством. В этом случае рыночная среда, по-видимому, должна заставить: не сжигать попутный нефтяной газ; найти решение равного доступа различных производителей к трубопроводам и сетям; осваивать наиболее эффективные современные технологии; рационально использовать все ресурсы, в том числе местные и возобновляемые; находить необходимые инвестиции; активно заниматься энергосбережением. Все это будет выгодно такой энергетической компании, так как в этом будет ее прямая экономическая заинтересованность. Стратегические цели развития отечественной электроэнергетики в настоящее время в перспективе до 2020 г. определены Постановлением Правительства России от 28 августа 2003 г. № 1234–р. Стратегия исходит из того, что основой энергоснабжения и энергобезопасности России является Единая энергетическая система страны (ЕЭС России). При этом намечается увеличение производства электроэнергии на АЭС, ГЭС и ТЭС к 2020 г. в 1,4 -1,5 раза по сравнению с 2001 г. При этом предусматривается обеспечить: 1) надежное энергоснабжение экономики и населения страны теплом и электроэнергией; 2) сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России (ЕЭС) и ее интеграция с другими энергообъединениями в Европе и Азии; 3) повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий и ресурсов; 4) снижение вредного воздействия отрасли на окружающую среду. 2. Парогазовые установки: схема, назначение, показатели эффективности. Парогазовые установки (в англоязычном мире используется название combined-cycle power plant) — сравнительно новый тип генерирующих станций, работающих на газе или на жидком топливе. Принцип работы самой экономичной и распространенной классической схемы таков. Устройство состоит из двух блоков: газотурбинной (ГТУ)(рис.1) и паросиловой (ПС) (рис 2)установок. Рис.1. Схема парогазовой установки с низконапорным котлом: 1 — генератор ГТУ, 2 — компрессор, 3 — камера сгорания, 4,7 — газовая и паровая турбины, 5 — топливоподача, 6 — котел, 8 — генератор паровой турбины, 9 — конденсатор, 10,11 — конденсатный и питательный насосы Паротурбинная установка почти не отличается от обычной. Газы из турбины ГТУ поступают в топку котла ПТУ, куда одновременно подается, топливо для их подогрева. Так как в этом случае в топку котла подаются газы повышенной температуры, расход топлива для их подогрева уменьшается, что увеличивает кпд всей установки. Обычно мощность ГТУ парогазовой установки составляет 12-15% от мощности паровой турбины. Удельный расход теплоты НПГУ по сравнению с ПТУ меньше на 3-5% На рис. 2 приведена схема паровой турбины. Турбинные установки предназначены для преобразования энергии рабочего тела (пара, газа), имеющего высокое давление и температуру, в механическую энергию вращения ротора турбины. Турбины используют в качестве двигателей электрогенераторов, турбокомпрессоров, воздуходувок, насосов. Рис. 2. Принципиальная тепловая схема паросиловой установки Значительно повысить эффективность ТЭЦ, можно путем использования на них газотурбинных и парогазовых установок. Целесообразны следующие направления их применения: 1. Газотурбинные ТЭЦ, в которых газы после ГТУ сбрасываются в водогрейный или паровой котел-утилизатор, где используются для выработки тепла (подогрева воды или генерирования пара) для внешних потребителей. 2. ПГУ-ТЭЦ бинарного цикла. Каждая ГТУ работает на свой котел-утилизатор, в котором генерируется и перегревается пар, поступающий, например, в общий коллектор, а из него — в имеющиеся паровые турбины. 3. Роль паровых котлов в современной энергетике Промышленные котлы – это основное оборудование на любом типе производства. Это главные помощники всех технологических процессов. Данное оборудование имеет основную функцию – производство тепловой энергии. В настоящее время существуют различные виды топлива для работы этих устройств. Существуют газовые, твердотопливные, паровые, водогрейные отопительные котлы. Современные устройства все полностью автоматизированные. К тому же производственные котлы многофункциональные: так, например, паровые котлы, вышедшие из строя или у которых закончился срок службы, можно переоборудовать в водогрейный режим – это выйдет гораздо дешевле нежели производство нового водогрейного агрегата. Также отметим, что современные котлы существуют в различных модицикациях, то есть вы можете выбрать для вашего предприятия именно тот, который подойдет по размеру и функциям. Все устройства безопасны, так как оснащены автоматизированной системой, однако, это не усложняет их эксплуатацию. Все это существенные преимущества современного оборудования. В настоящее время заводы и предприятия используют в своем производстве промышленные котлы: водотрубные и газотрубные. Это разновидности паровых котлов, которые обеспечивают размещение и сортировку пара, при этом генерируя его благодаря уничтожению тепловой энергии, а она в свою очередь образуется в процессе сжигания топлива внутри корпуса котла. Среди всего промышленного отопительного оборудования особое место занимают паровые и водогрейные котлы. На них отмечается высокий спрос на рынке промышленного оборудования. Разные типы производственных предприятий используют разные виды оборудования: вот например, энергетические паровые котлы используются на турбинах, а другая разновидность – утилизаторы – способствуют добыче пара из горячих газов в отдельных отраслях промышленности. Паровые котлы находят применение и в химической сфере, и в фармацевтических компаниях, и в пищевой отрасли, и в строительстве, где благодаря данному оборудованию производятся ж/б изделия, различные растворы и другое. Кроме этого, они обеспечивают систему очищения некоторых типов загрязненных поверхностей. Паровой котел, как специальный тип промышленного, воспроизводит насыщенный или перегретый пар. Бывают электрические паровые устройства – они генерируют электроэнергию, а также специальные котлы-утилизаторы, принцип работы которых заключается в использовании вторичных ресурсов, которые выделяются на других производственных установках. Кроме того, в зависимости используемых веществ – вода, пар, дымовой газ – паровые системы подразделяют на водотрубные и газотрубные. Все они нашли широкое применение в производственной сфере. 4. Характеристики котлоагрегатов. Классификация паровых котлов. Классификация котлов:1. По виду сжигаемого топлива различают паровые котлы для газообразного, жидкого и твердого топлива. 2.По особенностям газовоздушного тракта различают котлы с естественной тягой, с уравновешенной тягой и с наддувом. Паровые котлы, в которых движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивается напором, возникающим под действием разностей плотностей атмосферного воздуха и газа в дымовой трубе, называются котлами с естественной тягой. 3. По виду водопарового (пароводяного) тракта различают барабанные и прямоточные котлы 4. По фазовому состоянию выводимого из котла (топки) шлака различают котла с твердым и жидким шлакоудалением. В котлах с твердым шлакоудалением (ТШУ) шлак из топки удаляется в твердом состоянии, а в котлах с жидким шлакоудалением (ЖМУ) шлак удаляется в расплавленном состоянии. 5. В процессе эксплуатации вырабатывается вода различной температуры, следствие чего выделяют: низкотемпературные котлы-На выходе из такого парового котла температура воды достигает 100-110 °С. Такие приборы очень экономичны, имеют высокий КПД работы. К материалу изготовления не предъявляют высоких требований. Но при всем этом возможно появление небольших негативных моментов, например, образование конденсата, который может вступать в реакцию с иными продуктами горения или затруднять этот процесс. агрегаты, функционирующие для подогрева воды свыше 150°С-Такие устройства отличаются длительным сроком эксплуатации и высокой степенью надежности в процессе подогрева воды. Функционируют с низким уровнем шума и атмосферу практически не загрязняют. В монтаже и обслуживании очень практичные и недорогие. Основными технико-экономическими и экологическими показателями работы котлоагрегата являются: – КПД «брутто»; – потери тепла с уходящими газами, q2,%; – концентрация в дымовых газах загрязняющих веществ NОх, мг/м 3 ; – содержание СО, мг/нм 3 ; – фактические штрафы за выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.5. Утилизационные котлы.
Утилизационный паровой котел предназначен для преобразования энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания в тепловую энергию пара и может использоваться в энергетике. Технический результат: повышение эффективности топливоиспользования. Сущность изобретения в том, что котел содержит трубный пучок, образованный вертикальными прямолинейными трубами, размещенными по кольцевой окружности с ее диаметром в 1,5-3 раза больше диаметра выпускного патрубка газохода двигателя и сообщенными с пароводяным и водяным коллекторами, выполненными в виде замкнутых колец, с образованием кольцевого газохода этого пучка труб, жестко скрепленных по торцам с обоими коллекторами, ограниченного внутренней обечайкой, выполненной по форме с разрывом по периметру, и внешней замкнутой обечайкой, нижний торец которой расположен на уровне выше нижнего торца внутренней обечайки, а также и с образованием дополнительного приосевого газохода котла, ограниченного с внешней стороны внутренней обечайкой и разделенного внутри вертикальной перегородкой на две полости, первая из которых образует входную перепускную камеру приосевого газохода, а вторая — выходную перепускную камеру, внешняя обечайка выполнена разъемной из двух половин по плоскости вертикальной осевой перегородки. Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к котлостроению, и может быть использовано в утилизационных паровых котлах для стационарной и транспортной энергетики. Утилизационный паровой котел КУП — 80С с принудительной циркуляцией,его недостатки: — наличие принудительной циркуляции предполагает использование циркуляционного насоса производительностью в несколько раз большей производительности котла, в результате высокие затраты на привод насоса; — невозможность использования котла для увеличенного расхода газов от более мощного двигателя, поскольку поперечное сечение газохода рассчитано только на определенную величину расхода газов, в результате узкий диапазон использования котла по мощности двигателя; — повышенное давление пароводяной смеси в трубах определяет повышенную температуру насыщения и сниженный температурный напор теплообменивающихся сред, что предопределяет увеличение требуемой поверхности теплообмена котла и повышенное сопротивление газохода. Утилизационный паровой котел КУП — 135 с естественной циркуляцией,его едостатки: — необходимость гибки труб поверхности теплообмена с различной степенью изгиба для каждого ряда труб трубного пучка и, как следствие, невзаимозаменяемость рядов труб; — вальцовка труб в водяном и пароводяном коллекторах предполагает большой (более 400 мм) диаметр коллекторов, что существенно увеличивает массу и стоимость котла; — неизменность поперечного сечения газохода трубного пучка, определяемая постоянным расстоянием между передней и задней стенкой котла, и, как следствие, узкий диапазон применимости котла для данного типа двигателя; — конструктивное отсутствие опускных труб затрудняет циркуляцию воды и пароводяной смеси, что снижает надежность работы котла. 6. Котлы типа Е и П: назначение, принципиальные схемы, параметры. Котлы типаЕ(КЕ) предназначены для работы на твердом топливо со слоевыми механическими топками и вырабатывают насыщенный или перегретый пар, используемый на технологические нужды промышленных предприятий, для отопления, вентиляции и горячего водоснаб¬жения. По паропроиэводительности котлы этого типа выпускаются н„ 2,5; 4,0; 6,5 и 10 т/ч и объединены единой конструктивной схемой (рис.3) Рис.3 Паровой котел Е(КЕ)-6,5-14Р: 1 — верхний барабан; 2 — нижний барабан; 3 — коллектор бокового экрана и ограждающей стены конвективного пучка; 4 — конвективный пучок; 5 — боко¬вой экран; б — веитипятор острого дутья и возврата уноса; 7 — пневмомехани¬ческий забрасыватель; 8 — ленточная решетка обратного ход Котлы серии ПТВМ предназначены для получения горячей воды с температурой до 150 °С в отдельно стоящих котельных для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения объектов промышленного и бытового назначений и на ТЭЦ. (рис. 3) Рис.3 Котел ПТВМ-10 1) конвективная поверхность нагрева; 2) газоплотные экраны топки и конвективного газохода; 3) шесть горелок; 4) две дутьевые машины; 5) система рециркуляции продуктов сгорания на всас дутьевых машин. Параметры: Теплопроизводительность номинальная — МВт — 35 Вид топлива — газ/мазут Рабочее давление воды — 5 МПа2 Температура воды на входе — °С 70 Температура воды на выходе — °С 150 Гидравлическое сопротивление — 25 МПа0 Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной — 30-100 % Масса котла расчетная — 77550 кг Масса трубной системы — 31360 кг Длина — 7980 мм Ширина — 9100 мм Высота — 14534 мм Расход воды — 370 т/ч Расход топлива: газ — 5200 м3/ч, мазут — 4355 кг Средняя наработка на отказ — не менее 5000 Средний срок службы до списания — не менее 15 лет или 75 000 часов КПД котла не менее: газ — 92,2%, мазут — 89,5% Эквивалентный уровень шума в зоне обслуживания — не более 80 ДБ Температура наружной (изолированной) поверхности нагрева котла — °С45 Суммарное аэродинамическое сопротивление, кг/м3: газ — 255,47, мазут — 316,42 Температура уходящих газов, °С газ — 150, мазут — 2707. Котлы с естественной и искусственной тягой.
Удаление продуктов сгорания в газовых котлах происходит естественным или принудительным способом (турбо). В котлах с естественной тягой отвод газа происходит за счет тяги в дымоходе, с принудительной тягой – с помощью вентилятора, встроенного в котел. Газовые котлы с системой «турбо» устанавливаются на объектах без устройства традиционного дымохода. В этом случае устанавливается коаксиальный дымоход «труба в трубе», который выводится на улицу через ближайшую стену. По внутренней трубе происходит отвод продуктов сгорания, по внешней – подача воздуха. Такие котлы еще называются котлами с закрытой камерой сгорания. Если в доме предусмотрен дымоход, но нежелателен забор воздуха из помещения, то в этом случае так же устанавливается котел с принудительной тягой. Площадь сечения канала не должна быть меньше площади сечения патрубка присоединяемого газоиспользующего оборудования. При присоединении к каналу двух приборов, аппаратов, котлов, и т.д. сечение его следует определять с учетом одновременной их работы. Конструктивные размеры каналов определяются расчетом.8. Газотопливные, жидкотопливные, твердотопливные и многотопливные котлы
Большинство традиционных твердотопливных котлов способно работать на буром и каменном угле, дровах, коксе, брикетах. Если же вы собираетесь использовать только древесину, то стоит обратить внимание на специальные модификации, которые наилучшим образом приспособлены именно для этого топлива. Особенность: независимость от электроэнергии и способные при этом автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя (воды или антифриза). Автоматическое поддержание температуры осуществляется следующим образом. На котле установлен датчик, отслеживающий температуру теплоносителя. Этот датчик механически соединен с заслонкой. В случае, если температура теплоносителя становится выше заданной вами, то заслонка автоматически прикрывается и процесс горения замедляется. Когда температура понижается, то заслонка приоткрывается. Еще раз хочется подчеркнуть, что данное устройство не требует подключения к электрической сети. Недостаток: они не могут работать в полностью автоматическом режиме, так как требуют регулярной загрузки топлива. Рассказывая о твердотопливных котлах, нельзя не упомянуть об устройствах с пиролизным сжиганием древесины. Такие котлы еще называют газогенераторными. Главные достоинства этих котлов: -более высокий КПД (до 85 %), -возможность регулирования мощности (обычно в диапазоне от 30 до 100%). Основным отличием котлов с пиролизным сжиганием является то, что в них горят не только сами дрова, но и древесный газ выделяющийся из них под воздействием высокой температуры. Во время такого сжигания не образуется сажа и появляется минимальное количество золы.В котлах с пиролизным сжиганием древесный газ, возникающий благодаря высокой температуре в бункере топлива, проходит через специальную форсунку и горит очень чистым пламенем желтого или даже почти белого цвета. К недостаткам котлов можно отнести необходимость электропитания и более высокую, по сравнению с традиционными твердотопливными котлами, цену. В газогенераторных котлах обычно можно сжигать все виды древесины, отходы древесины или древесные брикеты с влажностью не более 20%. Универсальные(многотопливные)Нередко встречаются котлы с камерой для сжигания твердого топлива и имеющие возможность установки навесных горелок на газ и жидкое топливо. Это удобно в случаях, когда надо дождаться появления газа и до этого момента можно использовать твердое или жидкое топливо. Кроме того, и при наличии газа, но имеющихся проблемах с его подачей, неплохо иметь в запасе другие варианты Жидкотопливные и газотливные: Этот тип котлов хорош тем, что с помощью него можно обеспечить практически полную автономию вашей системы отопления от внешних источников. С ними вы не зависите от подачи газа или электричества. Они подходят для отопления коттеджей больших площадей. Кроме того, котлы со сменными горелками часто удобны в ситуации, когда газа около вашего участка пока нет, но известно, что он появится в обозримом будущем. Недостаток: Одним из них является необходимость иметь ёмкость для топлива (2-5тонн), а также обеспечить подвоз этого топлива. Его потребуется довольно много (до 7тонн на отопительный сезон). Расчёт неоходимого количества топлива можно произвести по формуле: Расход топлива (кг/час) = мощность горелки (кВт) х 0,1 9. Тепловой баланс котлоагрегатов. КПД-брутто и КПД-нетто парового котла Тепловой баланс котельного агрегата устанавливает равенство между поступающим в агрегат количеством теплоты и его расходом. На основании теплового баланса котельного агрегата определяют расход топлива и вычисляют коэффициент полезного действия, который является важнейшей характеристикой энергетической эффективности работы котла. Существует 2 метода определения КПД: — по прямому балансу; — по обратному балансу. Определение КПД котла как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива – это определение его по прямому балансу: КПД котла можно определить и по обратному балансу – через тепловые потери. Для установившегося теплового состояния получаем КПД котла, определяемый по формулам (1) или (2), не учитывает электрической энергии и теплоты на собственные нужды. Такой КПД котла называют КПД брутто и обозначают или КПД брутто зависит от типа и мощности котла, т.е. производительности, вида сжигаемого топлива, конструкции топки. На КПД влияет также режим работы котла и чистота поверхностей нагрева. При наличии механического недожога часть топлива не сгорает (q4), а значит не расходует воздуха, не образует продуктов сгорания и не выделяет теплоты, поэтому при расчете котла пользуются расчетным расходом топлива КПД брутто учитывает только тепловые потери.10. Потери тепла в котельной установке
При рассмотрении отдельных составляющих уравнения баланса тепла котельной установки можно выделить две потери, целиком зависящие от топлива, способа его сжигания, конструкции топки и ее обслуживания, — это потери от химической и механической неполноты сгорания. Механический недожог топлива расчленяется на три части: потеря от провала топлива через зазоры колосниковой решетки, потери в шлаках и с уносом. Потеря от провала при правильном конструировании полотна решетки обыкновенно незначительна и в балансе тепла колеблется в пределах, равных 0,5-2,0%. Потеря в шлаках, особенно для многозольного топлива, может достигать довольно больших размеров. Наблюдается прямая зависимость между количеством золы в топливе и потерей со шлаками. Чем выше зольность, тем большее количество твердых частиц топлива в слое не сгорит вследствие обволакивания шлаком, затрудняющим доступ к ним воздуха. У топлива, имеющего малый выход летучих, горение, как известно, сосредоточивается в слое, там развиваются высокие температуры, плавится шлак и в его массу попадает часть горючего. Если сжигается топливо с большим выходом летучих, то из-за пониженных температур а слое, охлаждаемом в таком случае воздухом, идущим для сжигания летучих в топочном пространстве, шлаки скорее аатвердеаают (гранулируются), не сильно облепляют кусочки топлива и потеря горючего со шлаками уменьшается. При сжигании топлива на простых решетках с периодической чисткой шлака последний долгое время находится на решетке, что способствует лучшему выжиганию из шлака частичек горючего На размерах потери со шлаком главным образом сказывается работа кочегара, который при чистке должен суметь отделить шлак от угля. Путем улучшения условий сжигания, выделения, например, в механических топках особого участка, предназначенного для выжигания из шлака частичек попавшего в них топлива, удается по большей части довести и эту составляющую механического недожога до сравнительно небольших размеров. Г о-раздо сложнее бороться с последней потерей — уносом горючих частичек в газоходы и трубу.11.Аэродинамика котлоагрегата. Расчет вентилятора и дымососа.
Аэродинамический расчёт котельной установки — это расчет, в результате которого определяют аэродинамические сопротивления газовоздушного тракта как установки в целом, так и различных ее элементов. Нормальная работа котельной установки возможна при условии непрерывной подачи в топку воздуха и удаления в атмосферу продуктов сгорания после их охлаждения и очистки от твердых частиц. Подача и отвод продуктов сгорания в необходимых количествах обеспечиваются сооружением газовоздушных систем с естественной и искусственной тягой. В системах с естественной тягой, применяемой в котельных установках малой мощности с невысокими аэродинамическими сопротивлениями по газовому тракту, сопротивление движению воздуха и продуктов сгорания преодолевается за счет тяги, создаваемой дымовой трубой. Когда котельная установка оборудована экономайзером и воздухоподогревателем и ее сопротивление по газовому тракту значительно превышает 1 кПа, систему газовоздушного тракта оборудуют вентиляторами и дымососами. В котельной установке с уравновешенной тягой воздушный тракт работает под избыточным давлением, создаваемым вентиляторами, а газовый — под разрежением; в этом случае дымосос обеспечивает разрежение в топке, равное 20 Па. Расчет сопротивления газового и воздушного трактов паровых и водогрейных котлов выполняют в соответствии с нормативным методом. При изменении паропроизводительности котельной установки или вида сжигаемого топлива производят пересчет сопротивлений трактов. в котлах с уравновешенной тягой воздушный тракт до топки находится под давлением, развивае¬мым дутьевым вентилятором, а газовый тракт от топки — под разрежением, создаваемым дымососом . При аэродинамическом расчете в зависимости от схемы газо¬воздушного тракта определяют скорости среды в воздуховодах, газоходах, в расположенных в них поверхностях нагрева и в раз-личном оборудовании тракта. Сопротивление воздушного и газо¬вого трактов котла зависит от скорости воздуха и газа и сопро¬тивления отдельных участков. Оно определяет необходимые на – 228 пор Я и мощность N (при за¬данном расходе среды) тяго¬дутьевых машин: дутьевых вен¬тиляторов и дымососов — в кот¬лах с уравновешенной тягой и дутьевых вентиляторов—в кот¬лах под наддувом. По величи¬нам Я, Q и N выбирают со¬ответствующие тягодутьевые машины. Коэффициент Я сопротивления зависит от режима течения среды. Для ламинарного, переходного или турбулентного режима течения коэффициент А, принято определять по числу Рейнольдса Re = wd/v, Где v—кинематическая вязкость. При турбулентном потоке (Re > 2300) величина % зависит от шероховатости поверхности стен, омываемых потоком. Для каналов некруглого сечения вместо диаметра d трубы используется эквивалентный диаметр d* канала, определяемый по формулам: для канала любого профиля D, = 4М1; Для газохода прямоугольного сечения, заполненного продольно омываемым пучком труб, , = 4 (ab — rcdfjz) ^ 2{a + b) + ndHz’ Где F — площадь сечения канала, м2; П — полный омываемый периметр, м; а и b — поперечные размеры газохода в свету, м; г — число труб в газоходе; dB — наружный диаметр труб, м. Местное сопротивление зависит от геометрии канала и определяется с помощью коэффициента £ гидравлического сопротив¬ления по формуле Дрм = 0,5|рсе>2кпя. Аналогичным образом находят потери давления при попереч¬ном омывании пучков труб. Для учета типа и геометрических особенностей поверхности нагрева вводится поправочный коэф¬фициент кпн: Дрм = 0,5|рсе>2кпя. Коэффициенты | и кпн принимаются по рекомендациям нор¬мативной литературы. 12. Докотловая подготовка питательной воды. Внутрикотловая подготовка воды. Докотловая обработка воды состоит в том, что перед умягчением вода должна быть очищена от механических и коллоид¬ных примесей. Процесс удаления грубодисперсных « коллоидных при¬месей называют осветлением; его осуществляют путем фильтрова¬ния и отстаивания воды. Наиболее мелкие частицы укрупняются — коагулируются при обработке воды реагентами. Коагулянтами служат А1г (5>04) з — 18Н20 — сернокислый алюминий, РеБСХ • 7Н20 — железный купорос (сернокислое закисное железо) и хлорное железо — РеС1з. Их доза определяется опытами и составляет десятки мг/кг. Вода перёд коагуляцией для ускорения процесса нагревается до 25—30°С, или в нее добавляется полиакриламид в малых дозах — 0,5—2 мг/кг. Коагулянты вызывают коррозию, поэтому оборудование требует защитных покрытий. Для осветления воды, — содержащей 100 мг/кг и более взвешенных частиц, применяется двухступенчатое осветление • с -использованием в первой ступени устройства типа ЦНИИ МПС. При окисляемости воды менее 50 мг/кг в нее до¬бавляют коагулянт, а при необходимости снижения щелочности, соле — содержания и удаления железа в исходную воду добавляют коагулянт и известковое молоко Внутрикотловая: Питательная вода при любых методах очистки не может быть абсолютно чистой. В ней все равно содержится некоторое количество примесей. В процессе работы котла происходит потеря некоторого количества пара. При этом количество чистой воды уменьшается, а примеси остаются в котле. Их количество все время растет тем быстрее, чем большее количество пара уходит из система. Дабы избежать на этом этапе процесса образования отложений и коррозии, производится, с помощью специальных дозаторов, введение реагентов связывающих накипеобразующие соли и газы, растворенные в воде, с последующим их удалением продувкой. Кроме того, вводятся ингибиторы коррозии и корректируется уровень рН — одного из факторов,обуславливающих скорость коррозии. Для примера, установлено, что для легированной стали при значении рН от 10 до 12 коррозия наименьшая. При изменении показателя в любую сторону, скорость ее резко возрастает.13. Место и роль нагнетателей и тепловых двигателей в системах теплоэнергоснабжения промышленных предприятий
Тепловые двигатели преобразуют энергию давления и высокой температуры газа, полученную в результате сжигания топлива, в механическую работу. Они, особенно паровые и газовые турбины, являются основными агрегатами энергетических установок, вырабатывающих электрическую энергию и теплоту для потребителей. Газовые турбины и поршневые ДВС являются основными силовыми установками всех транспортных средств (корабли, тепловозы, автомобили). Они же (в основном ДВС) служат приводными двигателями в системах аварийного автономного электроснабжения специальных объектов (больницы, телефонные и радиостанции и др.).Вентиляторы, воздуходувки и компрессоры служат для сжатия и перемещения газов в каналах, для повышения давления в технологических системах. Обычно это вспомогательное оборудование, призванное обеспечить нормальное функционирование основного.С помощью насосов различного типа повышают давление в жидкостях и перекачивают жидкие среды по трубопроводам.В отдельных системах насосы и компрессоры могут выступать как в роли вспомогательных агрегатов, так и в роли основных устройств системы. Например, в системах централизованного обеспечения промышленной зоны сжатым воздухом, или фекалийные насосы в системах очистки сточных бытовых вод. Особую роль играют поршневые расширительные машины и турбодетандеры. В них организуется адиабатное расширение газа, сопровождающееся значительным его захолаживанием, и этот эффект широко используется в холодильной технике. В утвержденных Министерством труда и социального развития Российской Федерации Рекомендациях по планированию мероприятий по охране труда внедрение систем (устройств) автоматического и дистанционного регулирования производственного оборудования, технологических процессов, подъемных и транспортных устройств, применение промышленных роботов в опасных и вредных производствах в соответствии с требованиями стандартов — одна из первоочередных мер в обеспечении безопасности работающих. Автоматизация производственных процессов предусматривает использование таких средств управления работой машин и оборудования, с помощью которых можно выполнять технологический процесс по заранее заданному режиму, в определенной последовательности и с установленной производительностью без физических усилий человека, но в основном под его контролем. .Дистанционное управление предназначено для управления технологическими процессами или производственным оборудованием с рабочих мест, расположенных за пределами опасной зоны. При этом оператор наблюдает за ходом выполнения работ визуально или с помощью средств сигнализации. Устройства дистанционного управления изготавливают в стационарном и передвижном вариантах. По принципу действия их подразделяют на механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Их выбирают с учетом конструкции оборудования, степени опасности производственного фактора, необходимости точного соблюдения дистанции и др. Механические устройства используют при расположении оборудования на относительно небольшом расстоянии от пульта управления. Наиболее распространены электрические системы дистанционного управления из-за простоты их устройства и безынерционности. В сельском хозяйстве применяют дистанционное управление на самоходных зерноуборочных комбайнах, при эксплуатации зерноочистительного, кормоприготовительного, навозоуборочного оборудования, кормораздатчиков, доильных установок, а также при выполнении процессов, связанных с использованием легковоспламеняющихся, взрывоопасных и токсичных веществ (при окраске машин, нанесении защитных покрытий, протравливании семян и др.).14. Классификация нагнетателей и тепловых двигателей.
Тепловые двигатели: -Нагнетатели для перемещения газов называются – компрессорами, вентиляторами и газодувками. -По принципу действия нагнетатели подразделяются на объемные, лопастные (динамические), струйные и пневматические. -Объемные нагнетатели, работающие при поступательном движении рабочего органа – это поршневые, при вращательном – пластинчатые и зубчатые. Более распространены следующие пять типов тепловых двигателей: 1) паровые турбины; 2) паровые машины; 3) ДВС; 4) газовые турбины; 5) реактивные двигатели (турбореактивные и ракетные) Нагнетатели классифицируются также по целому ряду других признаков в зависимости от: 1) привода: электрический, ручной, пневматический, паровой; 2) вида соединения: одноступенчатые, многоступенчатые, многопоточные (параллельно-ступенчатые); 3) особенности расположения: — насосы – вертикальные, погруженные (артезианские), — вентиляторы – крышные; 4) используемые для перемещения нагретых жидкостей – насосы: сетевые, конденсатные, дутьевые вентиляторы и дымососы; 5) для перемещения жидкости с твердыми примесями: — насосы: фекальные (канализация), баггерные (гидрозолошлакоудаления), песковые, землесосные, шламовые; — вентиляторы: пылевые, смерчевые, мельничные; 6) для перемещения агрессивных жидкостей: — насосы – кислотные, бензиновые; — вентиляторы – защищенные от взрыва, коррозии 15. Анализ влияния начальных условий, охлаждения и подвода тепла, сжимаемости и типа рабочего тепа на работу сжатия и расширения. В начале процесса сжатия температура стенок рабочей полости выше температуры газа, и тепло передается от стенок к газу. Процесс сжатия происходит с подводом тепла, т.е. показатель политропы П > К на этом участке. По мере повышения давления сжатия температура газа возрастает, а количество тепла, передаваемое от стенок к газу, уменьшается. Уменьшается и показатель политропы сжатия. В процессе расширения газа в рабочей камере температура его резко падает, и в теплообмене превалирует подвод тепла к газу от стенок цилиндра. Это приводит к тому, что Пр < Пс. Для практических расчетов можно принимать Пр (0,94 ÷ 0,98)×Пс Прэ = (0,94 — 1,0) ×Псэ Рис. 5.7. Двухступенчатый процесс сжатия с охлаждением: а — диаграмма; б — диаграмма На рис. 5.7 на T,s- и p,v диаграммах показано изменение пара¬метров в двухступенчатом компрессоре с одним промежуточ¬ным охлаждением. В первой ступени его давление повышает¬ся от до, а температура соответственно от до. В промежуточном охладителе температура понижается от до (в идеальном случае охлаждение происходит до темпе¬ратуры ) Следовательно, минимум затрат энергии многоступенчатого компрессора имеет место при равенстве степеней повышения давления отдельных его ступеней.При сжатии газа температура его повышается. 16.Классификация насосов, их основные типа и характеристики. Под насосами в общем случае понимают энергетические машины или установки, которые для перемещения перекачиваемой среды (жидкой, твердой и газообразной) при статическом или динамическом воздействии увеличивают ее давление или кинетическую энергию. Классификации насосов:НАСОСЫ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Перемещение жидкости происходит в результате осевого движения поршня или мембраны в цилиндре насоса, который через всасывающий и нагнетательный клапаны периодически соединяется с подводящим и напорным трубопроводами. При увеличении рабочего объема насоса вследствие движения поршня или мембраны жидкость всасывается через всасывающий клапан или вентиль, а при обратном ходе поршня из-за уменьшения рабочего объема через нагнетательный клапан или вентиль вытесняется в напорный трубопровод. По виду вытеснителя насосы подразделяют на поршневые и мембранные Признаками классификации поршневых насосов могут служить: а) способ действия поршня б) положение поршня и цилиндра в) форма поршня г) вид приводаРОТОРНЫЕ НАСОСЫ
Роторные насосы работают главным образом по принципу вытеснения, причем один или несколько вращающихся поршней или винтов образуют друг с другом в цилиндре насоса рабочие полости, причем размеры полости всасывания наибольшие, а наапорной полости — наименьшие; поэтому жидкость из полости всасывания и выталкивается в напорную полость. Однако некоторые роторные насосы имеют постоянные рабочие полости (объем вытеснения) как на входе, так и на выходе. По конструктивному исполнению рабочих органов все роторные насосы делят на пять основных типов, а именно: шестеренные, винтовые, коловратные, пластинчатые, роликовые. Шестеренные насосы подразделяют в основном по числу шестерен (на двух- и многошестеренные), по типу зацепления (с наружным и внутренним зацеплением) и по числу потоков жидкости (на одно- и многопоточные насосы). Жидкость, попадая в межзубчатые пространства зубчатых колес, перемещается от входной к напорной полости насоса. Взаимное зацепление зубьев, а также малые радиальные и торцовые зазоры между шестернями и корпусом уменьшают протечки перекачиваемой жидкости. Винтовые насосы подразделяют в основном по количеству рабочих органов на одно- и многовинтовые, а по направлениюпотока жидкости на одно- и двухпоточные винтовые . В противоположность шестеренным насосам процесс перемещения жидкости в винтовых насосах происходит в осевом направлении по свободным межвинтовым полостям от стороны всасывания к напорной стороне. Коловратные насосы выпускают в настоящее время самых различных конструкций. Для конструкции этого вида xapaктерны так называемые двухвальные насосы с одно- или многоопрофильными роторами различной формы поперечного сечения (рис. 9). Почти все коловратные насосы перемещают перекачиваемую жидкость от стороны всасывания к напорной стороне без изменения объема полости вытеснения. Пластинчатые насосы — типичные представители одновальных насосов, по принципу действия подразделяют на простого и двойного действия а по виду ротора на одно- и многоопластинчатые насосы (шиберные). Роликовые насосы подразделяют только по принципу действия на одно- и двукратного действия.В данном случае эффект нагнетания обусловливается вращающимися поршнями, эксцентрично расположенными в корпусе, которые приводят эластичную оболочку в колебательное движение и перемещают жидкость вследствие быстрого изменения (пропорционально частоте вращения) рабочего объема полостей всасывания и напора.ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ
В отличие от поршневых и роторных эти насосы работают по динамическому принципу. В результате вращения рабочих колес внутри рабочего пространства насоса кинетическая энергия от рабочего колеса передается перекачиваемой жидкости, которая в последующих элементах (диффузоре, направляющем аппарате, спирали) в большей части преобразуется в энергию давления. По принципу действия насосы прежде всего подразделяют на лопастные и вихревые . Если лопастной насос не обладает, как правило, свойством самовсасывания, то вихревой — обычно работает по принципу самовсасывания. Кроме того в вихревых насосах в подавляющей степени происходит непрямой обмен энергии между вторичным потоком жидкости, находящейся в рабочем колесе, и перекачиваемой жидкостью в боковом канале корпуса насоса. Лопастные насосы подразделяют: по направлению потока на выходе из рабочего колеса — на центробежные насосы радиального, диагонального типов и на осевые по прохожденио жидкости за рабочим колесом — с направляяющим аппаратом, спиральным или кольцевым отводом; по направлению потока жидкости в рабочем колесе или между рабочими колесами — на одно- и двухпоточные В многооступенчатых насосах применяют одностороннее или симметричное расположение рабочих колес В заключение следует еще указать на деление, или классифиикацию, насосов по всасывающей способности: самовсасывающие, частично самовсасывающие (с предвключенными ступенями всасыывания или всасывающими устройствами) и не самовсасывающие. Вихревые насосы по форме рабочего колеса можно классифиицировать на открытые (звездообразные), закрытые (с периферийнообоковым каналом) и чисто вихревые , а по прохождению потока на одно- и многоступенчатые насосы.СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ
К этой группе относятся прежде всего небольшие насосы, которыe по классическим признакам (наличие вращающегося или перемещающегося вдоль оси рабочего органа) нельзя отнести к обычным насосам. Струйные насосы характеризуются наличием трубы Вентури, в центр которой подводится струя рабочей среды (вода, пар или газ). Рабочая струя образует пограничный слой и вследствие высокой скорости вначале захватывает частички окружающего воздуха, а затем вследствие обменных процессов всасывает перекачиваемую жидкость из подводящего трубопровода. Пневматические насосы (газлифты) подают жидкость в результате образования водовоздушной смеси малой плотности при поступлении воздуха под давлением в заглубленную под уровень жидкости трубу. Окружающая жидкость большей плотности проникает во всасывающую трубу, обеспечивая тем самым процесс подъема жидкости Электромагнитный насос предназначенный главным образом для перекачивания жидкого металла, создает по так называемому правилу правой руки осевую силу в перекачиваемой жидкости, которую можно рассматривать в качестве движущегося проводника в магнитном поле. Вследствие этого создаются услоовия для перемещения жидкости.КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВИДУ ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ СРЕДЫ
От физических и химических свойств перекачиваемой среды неизбежно зависят конструкции насоса, принцип его работы, а также выбор материала. На этом основании вид перекачиваемой среды пелесообразно принять в качестве второго признака для классификации насосов. Поэтому определены шесть типичных перекачиваемых сред для насосов. В соответствии с этим насосы предназначены для чистых и слегка загрязненных жидкостей, загрязненных жидкостей и взвесей, легко загазованных жидкостей, газожидкостных смесей,агресссивных жидкостей, жидких металлов.КЛАССИФИКАЦИЯ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
На практике довольно часто встречаются насосы разных типов, названия которым даны в зависимости от особенностей их эксплуатации. Так, например, различают питательные, циркуляционные, конденсатные насосы, если речь идет о насосах для тепловых электростанций. К циркуляционным или насосам охлаждения относятся насосы, которые, как правило, работают в замкнутых системах. Под реакторными насосами подразумевают в настоящее время главные циркуляционные насосы, которые включены в первичный контур реактора атомной электростанции. Судовые центробежные или поршневые трюмные насосы используют в судостроении. В погружных насосах или насосах с мокрым или защищенным электродвигателем, последний размещают в перекачиваемой среде. Общеизвестные гидравлические насосы, относящиеся к этим типам и устанавливаемые в гидравлические системы, являются не только подающими машинами, но и источниками напорного потока жидкости. Классификацию по назначению следует применять лишь в том случае, когда недостаточно первых двух признаков (классификация по принципу действия и по перекачиваемой среде) для четкой характеристики определенного типа насоса.17. Определение мощности машины, понятие о КПД нагнетателя и теплового двигателя.
(КПД) теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: Коэффициент полезного действия любого теплового двигателя меньше единицы и выражается в процентах. КПД нагревателя определяется по формуле: η=AnA3 При продолжительном режиме за время работы двигатель успевает нагреться до установившейся температуры. При повторно-кратковременном режиме за время работы tp двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы t0, когда он отключен от сети, не успеет охладиться до температуры окружающей среды τ0,с. Однако по прошествии нескольких циклов температура будет колебаться между наибольшими и наименьшими значениями, которые далее остаются постоянными. Основной характеристикой этого режима является относительная продолжительность включения, %, При кратковременном режиме за время работы tp двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы t0 успевает охладиться до температуры окружающей среды τ0,с. Средние потери определяются из выражения где ΔAц — потери энергии в двигателе за цикл; Tц— время цикла; ΔРltl — потери энергии в двигателе за время tl в течение которого двигатель работает с неизменной нагрузкой Рl; ΔAl— потери энергии при пуске и торможении. Если средние потери за цикл работы не превышают потерь при номинальной нагрузке, то средняя температура двигателя не будет превышать допустимую и, следовательно, двигатель выбран правильно.18. Понятие удельной работы, напора и давления нагнетателя.
Напор нагнетателя — можно найти экспериментальным или расчетным способом. По экспериментальному способу на входе и выходе из насоса ставятся приборы измеряющие давление .Обычно на входе ставится вакуумметр, а на выходе манометр. Плоскость сравнения (0-0) можно выбрать проходящей по вакуумметру. Тогда на входе в насос zвх = 0, абсолютное давление на входе pвх = pат — pv, а скорость свх. На входе из насоса zвых = a,абсолютное давление на входе pвых = pат + pm, а скорость свых. Тогда напор насоса равен: При расчетном способе выбирают поперечные сечения на входе в сеть (a-a) и на выходе из сети (b-b). Плоскость сравнение выберем проходящей через центр тяжести сечения (a-a). Сечения на входе и выходе обозначим (1-1) и (2-2). Запишем уравнение Бернулли для сечений (a-a) и (1-1) Ha = H1+ha-1, а также для сечений (2-2) и (b-b) H2 = Hb+h2-b. Из этих уравнений найдем напоры на входе и выходе из насоса, тогда напор насоса равен: Полезная удельная работа составит: откуда давление, развиваемое насосом,19. Неустойчивая работа насоса (помпаж).
ПОМПАЖ (франц. pompage) — вредное явление, наблюдаемое при работелопастных компрессорных и насосных установок на систему, где имеется аккумулятор энергии (ресивер,паровая подушка котла ТЭС, водонапорная башня, длинный упругий трубопровод и т. п.), состоящие в том,что изза западания напорной характеристики на малых подачах подача пульсирует, изменяется потребляемаямощность, возникает вибрация машины и примыкающих к ней трубопроводов; одна из форм автоколебаний. Устраняют помпаж установкой после машины обратного клапана с системой перепуска среды во всасывающийтрубопровод. Это может наблюдаться при использовании насоса с перегибом напорной характеристики, что характерно для насосов, рабочее колесо которых имеет радиальные лопасти.20. Последовательное и параллельное соединение насосов
Последовательный насос Два или больше насосов последовательно соединяются для того, чтобы достигнуть большего давления. Частые области применения последовательных насосов: 1. Когда требование высоты подъема насоса над источником воды превышает возможности имеющихся в наличии моделей насосов. 2. Когда есть участки капельного орошения, отдаленные от основной части, что требует применения более мощных насосов. 3. Когда дизайн сомой системы капельного орошения требует увеличения давления в определенные периоды, например, для контроля за ростом растений. Центробежный насос устанавливается последовательно в качестве усилителя вместе с турбинным насосом для глубоких скважин. Для насосов соединенных последовательно итоговое значение давления будет равняться сумме давлений, вырабатываемых каждым насосом. Система последовательно подключенных насосов может приводиться в работу индивидуальными двигателями или одним общим. Перед началом работы системы последовательно подключенных насосов следует убедиться, что все компоненты системы капельного орошения выдержат повышенное рабочее давление. Система параллельно соединенных насосов Два или больше насосов соединяются параллельно для достижения большого уровня водовылива. Параллельно соедененные насосы используют в таких случаях: 1. Два или больше водных источников используются для системы капельного орошения. 2. Система капельного орошения состоит из различных блоков по уровню требуемого водовылива. 3. К системе капельного орошения дополнительно устанавливаются элементы/блоки, требующие увеличения рабочего давления.
О сайте
Ссылка на первоисточник:
http://www.bstu.ru
Поделитесь в соцсетях: