Котельные установки. 2-е изд.

ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 5 Глава 1. 11 КЛАССИФИКАЦИЯ И ТИПЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ 11 1.1. Общее устройство парового котла 11 1.2. Принципы получения пара в паровых котлах 17 1.3. Принципиальная схема барабанного котла с естественной циркуляцией 21 1.4. Схема прямоточного котла СКД 23 1.5. Типоразмеры паровых котлов 26 1.6. Классификация котлоагрегатов 27 Контрольные вопросы 28 Глава 2. 29 ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО 29 2.1. Виды топлива 29 2.1.1. Общая характеристика видов топлива 29 2.1.2. Ядерное топливо 30 2.2. Элементарный состав топлива 31 2.2.1. Элементарный состав твердого и жидкого топлив 31 2.2.2. Минеральные примеси твердого топлива 32 2.2.3. Температурные характеристики золы (плавкости) 33 2.2.4. Влага твердого топлива 34 2.2.5. Химический состав твердых и жидких топлив 35 2.2.6. Выход летучих веществ твердого топлива 37 2.3. Теплота сгорания топлива 38 2.4. Классификация энергетических топлив 39 2.5. Характеристики твердых топлив 40 2.5.1. Классификация твердого топлива по размеру кусков 40 2.5.2. Характеристики бурых углей 40 2.5.3. Характеристики каменных углей 41 2.5.4. Характеристики антрацита 41 2.5.5. Характеристики сланцев 42 2.6. Характеристики жидкого топлива (мазута) 42 2.6.1. Общая характеристика мазута 42 2.6.2. Характерные температуры мазута 44 2.7. Характеристики газового топлива 44 Контрольные вопросы 46 Глава 3. 48 ГОРЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА 48 3.1. Основы кинетики химических реакций 48 3.2. Горение натуральных топлив 55 3.2.1. Горение газового топлива 55 3.2.2. Горение твердого топлива 58 3.2.3. Горение жидкого топлива 63 3.3. Теоретический расход воздуха на горение 66 3.4. Теоретические объемы продуктов сгорания 68 3.5. Действительные объемы продуктов сгорания 71 3.6. Определение коэффициента избытка воздуха 74 3.7. Энтальпия воздуха и продуктов сгорания 75 Контрольные вопросы 76 Глава 4. 78 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА 78 4.1. Общее уравнение теплового баланса котла 78 4.2. Коэффициент полезного действия парового котла и котельной установки 82 4.3. Анализ тепловых потерь при работе котла 84 4.3.1. Общие сведения о тепловых потерях 84 4.3.2. Потеря теплоты с уходящими газами 85 4.3.3. Потеря теплоты с химической неполнотой сгорания топлива 89 4.3.4. Потеря теплоты с механической неполнотой сгорания топлива 91 4.3.5. Потеря теплоты от наружного охлаждения 92 4.3.6. Потеря теплоты с физическим теплом удаляемых шлаков 94 4.3.7. Оптимизация показателей работы парового котла по сумме тепловых потерь 95 Контрольные вопросы 98 Глава 5. 100 КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 100 5.1. Технологическая схема котельной установки 100 5.2. Тракты парового котла 103 5.3. Топливоприготовление 104 5.3.1. Подготовка твердого топлива к сжиганию 104 5.3.2. Схемы пылеприготовления 106 5.3.3. Конструкции шаровой барабанной мельницы 108 5.3.4. Быстроходные молотковые мельницы (ММ) 110 5.3.5. Валковые среднеходные мельницы (ВСМ) 115 5.3.6. Мельницы-вентиляторы (М-В) 117 5.4. Угольная пыль и её характеристики 119 5.4.1. Общие сведения 119 5.4.2. Размолоспособность топлива 119 5.4.3. Тонкость размола пыли 120 5.4.4. Взрываемость пыли 122 5.5. Подготовка к сжиганию жидкого и газообразного топлив 123 5.5.1. Подготовка к сжиганию мазута 123 5.5.2. Подготовка к сжиганию природного газа 125 5.6. Шлакоудаляющие устройства 127 5.7. Газовоздушный тракт котла 128 5.8. Компоновка парового котла 132 5.9. Специальные конструкции котлов 135 5.9.1. Котлы для сжигания углей в кипящем слое 135 5.9.2. Котлы с циркуляционным кипящим слоем 138 5.9.3. Котлы-утилизаторы 141 Контрольные вопросы 142 Глава 6. 144 ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА 144 6.1. Классификация топочных устройств 144 6.2. Основные размеры топочной камеры и расчетные тепловые напряжения 147 6.3. Топочные камеры и горелки для сжигания твердых топлив 152 6.3.1. Топочные камеры 152 6.3.2. Организация твердого шлакоудаления 153 6.3.3. Организация жидкого шлакоудаления 155 6.3.4. Горелочные устройства 157 6.4. Газомазутные топки и горелки 165 6.4.1. Газомазутные топки 165 6.4.2. Газомазутные горелки 168 6.4.3. Мазутные форсунки 170 6.4.4. Воздушные регистры газомазутных горелок 174 Контрольные вопросы 176 Глава 7. 177 ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА ПАРОВЫХ КОТЛОВ 177 7.1. Тепловосприятие поверхностей нагрева 177 7.2. Конструкция топочных экранов 181 7.2.1. Общая характеристика топочных экранов 181 7.2.2. Вертикальные топочные экраны котлов с естественной циркуляцией 182 7.2.3. Топочные экраны прямоточных котлов 186 7.3. Конструкции пароперегревателей и их компоновка 191 7.3.1. Виды пароперегревателей 191 7.3.2. Компоновка пароперегревателей 196 7.4. Конвективные поверхности экономайзера и воздухоподогревателя 200 7.4.1. Водяные экономайзеры 200 7.4.2. Воздухоподогреватели 203 Контрольные вопросы 212 Глава 8. 213 ГИДРОДИНАМИКА ПАРОВОДЯНОГО ТРАКТА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 213 8.1. Циркуляция рабочего тела в котле 213 8.1.1. Контур циркуляции парового котла 215 8.2. Параметры движения пароводяной смеси 217 8.3. Температурный режим испарительных поверхностей нагрева 219 8.3.1. Режимы движения в вертикальных трубах ПВС испарительных поверхностей нагрева парового котла 219 8.3.2. Режимы движения ПВС в горизонтальных трубах испарительных поверхностей нагрева парового котла 225 8.3.3. Режимы движения ПВС в гибах испарительных поверхностей нагрева парового котла 226 8.3.4. Гидродинамика паровых котлов с естественной циркуляцией 227 8.4. Методы расчетов контуров циркуляции 229 8.4.1. Расчет простого контура 229 8.4.2. Графоаналитический метод 230 8.4.3. Итерационный метод (расчет на компьютере) 231 8.4.4. Методика расчета сложных контуров циркуляции 232 8.5. Надежность естественной циркуляции 234 8.6. Гидродинамика при принудительном движении рабочего тела в поверхностях нагрева паровых котлов 237 8.6.1. Общая характеристика принудительного движения рабочего тела 237 8.6.2. Гидравлическая характеристика горизонтальной парообразующей трубы 238 8.6.3. Гидравлическая характеристика прямоточной поверхности нагрева котла 240 8.7. Тепловая разверка 244 8.8. Коллекторный эффект 246 8.9. Пульсации потока 248 Контрольные вопросы 251 Глава 9. 252 ВОДНЫЙ РЕЖИМ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО ПАРА 252 9.1. Качество питательной и котловой воды в котельных агрегатах 252 9.1.1. Загрязнение питательной воды 252 9.1.2. Источники загрязнения пара 254 9.1.3. Влияние примесей на работу оборудования 255 9.2. Восполнение утечек питательной и сетевой воды 256 9.3. Водно-химические режимы (ВХР) блоков с прямоточными котлами СКД 258 9.3.1. Гидразинно-аммиачный водный режим (ГАВР) 258 9.3.2. Гидразинный водный режим (ГВР) 259 9.3.3. Нейтрально-кислородный водно-химический режим (НКВР) 260 9.3.4. Комплексонный водно-химический режим (КВР) 261 9.4. ВХР барабанных котлов 262 9.4.1. Пути поступления примесей в пароводяной тракт барабанного котла 262 9.4.2. Фосфатный режим барабанного котла 263 9.4.3. Бескоррекционный водный режим барабанного котла 263 9.4.4. Комплексонный водный режим барабанного котла 263 9.4.5. Химические промывки паровых котлов 264 9.4.6. Консервация паровых котлов 266 9.5. Внутрибарабанные устройства 267 9.5.1. Основные задачи внутрибарабанных устройств 267 9.5.2. Капельный унос воды из барабана 268 9.6. Меры борьбы с капельным уносом 273 9.6.1. Общие меры борьбы с капельным уносом 273 9.6.2. Равномерное распределение подъёмных труб по длине барабана 274 9.6.3. Устройства для обеспечения равномерного подвода пароводяной смеси в барабан котла 275 9.6.4. Применение внутрибарабанных циклонов 279 9.6.5. Установка выносных циклонов 283 9.6.6. Отделение капельной влаги из пара за счёт гравитационной и инерционной сепарации 285 9.6.7. Схема внутрибарабанных устройств для котлов низкого и среднего давлений 287 9.6.8. Схема внутрибарабанных устройств для котлов высокого и сверхвысокого давлений 289 9.7. Избирательный унос солей с паром и меры борьбы с ним 291 9.7.1. Растворимость нелетучих примесей в паре 291 9.7.2. Барботажная промывка пара 294 9.8. Организация продувок 299 9.9. Ступенчатое испарение 303 9.9.1. Одноступенчатая схема испарения барабанного котла 303 9.9.2. Двухступенчатая схема испарения барабанного котла 304 9.9.3. Трехступенчатая схема испарения барабанного котла 307 Контрольные вопросы 308 Глава 10. 309 ЗАГРЯЗНЕНИЕ, АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС И КОРРОЗИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА 309 10.1. Загрязнение конвективных поверхностей нагрева 309 10.1.1. Характеристики плавления частиц золы 309 10.1.2. Виды отложений на поверхностях нагрева 310 10.1.3. Методы очистки поверхностей нагрева от наружных загрязнений 314 10.2. Абразивный износ поверхностей нагрева 316 10.3. Коррозия поверхностей нагрева 319 10.3.1. Высокотемпературная коррозия 319 10.3.2. Наружная коррозия труб экранов 319 10.3.3. Коррозия пакетов пароперегревателей 321 10.3.4. Низкотемпературная коррозия 322 10.4. Сокращение вредных выбросов в окружающую среду 326 10.4.1. Режимные методы 326 10.4.2. Установки золоулавливания 333 Контрольные вопросы 335 Глава 11. 336 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ 336 11.1. Эксплуатационные режимы работы паровых котлов 336 11.2. Статические характеристики парового котла в нерасчетных режимах работы 341 11.2.1. Общие положения 341 11.2.2. Зависимость характеристик работы котла от нагрузки 341 11.2.3. Зависимость характеристик работы котла от избытка воздуха и рециркуляции газов в топку 345 11.2.4. Зависимость характеристик работы котла от изменения температуры питательной воды 346 11.3. Переходные процессы в котле при изменении нагрузки 348 11.3.1. Переменные режимы работы 348 11.3.2. Маневренные характеристики барабанного котла 355 11.4. Поддержание номинальной температуры пара при пониженных нагрузках 356 11.5. Методы регулирования температуры перегретого пара 358 11.5.1. Принципы регулирования температуры перегретого пара 358 11.5.2. Регулировочные характеристики пароперегревателя 358 11.5.3. Паровое регулирование температуры перегретого пара 360 11.5.4. Конструкции впрыскивающего пароохладителя 364 11.5.5. Варианты размещения пароохладителя в тракте пароперегревателя 366 11.5.6. Паропаровой теплообменник 368 11.5.7. Методы газового регулирования 371 11.5.8. Газовое регулирование температуры перегретого пара рециркуляцией продуктов сгорания 371 11.5.9. Байпасирование продуктов сгорания 373 11.6. Режимы пуска котла 375 11.6.1. Общие положения 375 11.6.2. Пуск барабанного котла неблочной ТЭС из холодного состояния 376 11.6.3. Режимы останова котла 380 Контрольные вопросы 381 Глава 12. 383 ПАРОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА АЭС 383 12.1. Тепловая схема двухконтурных АЭС с реакторами ВВЭР 383 12.2. Парогенераторная установка двухконтурной АЭС 385 12.2.1. Теплотехническая схема парогенераторной установки 385 12.2.2. Конструктивная схема парогенератора 390 12.2.3. Эволюция конструктивной схемы парогенератора 395 12.2.4. Вертикальный парогенератор для АЭС с ВВЭР-1000 396 12.3. Парогенераторная установка трехконтурной АЭС 398 12.3.1. Теплотехническая схема трехконтурной АЭС с реактором БН-600 398 12.3.2. Контуры циркуляции в схеме АЭС с реактором на быстрых нейтронах типа БН-600 400 12.3.3. Конструкция промежуточного теплообменника 402 12.3.4. Конструктивная схема парогенератора блока с реактором БН-600 405 12.3.5. Тепловая схема третьего контура АЭС с реактором БН-600 и тремя паровыми турбинами К-200-130 411 12.4. Теплотехническая схема трехконтурной АЭС с реактором БН-800 414 12.4.1. Общая характеристика трехконтурной АЭС с реактором БН-800 414 12.4.2. Характеристика второго контура схемы АЭС с реактором БН-800 416 12.4.3. Характеристика третьего контура схемы АЭС с реактором БН-800 419 12.4.4. Конструктивная схема парогенератора блока с реактором БН-800 421 Контрольные вопросы 424 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 426 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 427