На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Котельные установки и Атомные электростанции

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 25.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 15. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


           НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
     
     
     

     Кафедра "Электроэнергетика и электроснабжение" 
 
 
 
 

         Реферат
         на  тему: ”Котельные установки и Атомные электростанции”
         по  дисциплине: “Общая энергетика” 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

                                                                                       Выполнил: студент группы 140211-07                                                                                                                                 Ларионов Алексей Вячеславович
                                                                                       
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 

         Нижний  Новгород 2010
     Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 

Котельные установки

Введение

     Высокие темпы промышленного производства и социального прогресса требуют резкого увеличения выработки тепловой энергии на базе мощного развития топливно-энергетического комплекса страны.
     Централизованные  системы теплоснабжения от тепловых электрических станций (ТЭС) наиболее эффективны. В настоящее время, централизованное теплоснабжение крупных городов осуществляется на базе мощных атомных станций теплоснабжения.
     Для небольших теплопотребителей источником теплоты служат промышленные и отопительные котельные. Удельный вес их в балансе теплоснабжения составляет значительно большую часть. Несмотря на строительство крупных тепловых электростанций, с каждым годом увеличивается выпуск и улучшаются конструкции котлоагрегатов малой и средней мощности, повышаются надежность и экономичность котельного оборудования, снижается металлоемкость на единицу мощности, сокращаются сроки и затраты на производство строительно-монтажных работ.
     В качестве топлива для котельных  установок используют угли, торф, сланцы, древесные отходы, газ и мазут. Газ и мазут – эффективные источники тепловой энергии. При их применении упрощаются конструкция и компоновка котельных установок, повышается их экономичность, сокращаются затраты на эксплуатацию.
     Развитие  отечественной теплоэнергетики неразрывно связано с именами русских ученых и инженеров. Основы теплотехнической науки были заложены в середине XVIII в. великим русским ученым М.В. Ломоносовым. В 1766 г. талантливый русский теплотехник И.И. Ползунов создал в Барнауле первую в мире теплосиловую установку для привода заводских механизмов, которая включала паровой котел.
     Практическое  использование паросиловых установок  дало новый источник энергии и  сыграло большую роль в развитии промышленного производства. Ряд  теоретических и экспериментальных работ по исследованию рабочих процессов котельных установок был проведен в конце XVIII и начале XI X вв. учеными В.В.Петровым и Я.Д. Захаровым. В теплоснабжении крупных городов, районных центров, поселков котельные играют важнейшую роль. Городская сеть теплоснабжения обычно разделена на районы питания по числу ТЭЦ. В системе теплоснабжения подача тепла в жилые кварталы и промышленным предприятиям осуществляется от районных тепловых станций - крупных котельных с водогрейными котлами.

Элементы  котельных установок

     Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных  помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Каждая котельная установка состоит из отдельных элементов – устройств. Одни устройства являются основными и без них котельная функционировать не может, другие – можно назвать дополнительными и без них установка будет работать, но с большим расходом топлива, а следовательно, с меньшим коэффициентом полезного действия; третьи – механизмы и устройства, выполняющие вспомогательные функции.
     К основным элементам котельной относятся:
    котлы, заполняемые водой и обогреваемые теплом от сжигания.
     Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов сгорания топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.
    топки, в которых сжигают топливо и получают нагретые до высоких температур дымовые газы.
     Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращение его химической энергии в теплоту нагретых газов. Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.
    газоходы, по которым перемещаются дымовые газы и, соприкасаясь со стенками котла, отдают последним свою теплоту;
    дымовые трубы, с помощью которых дымовые газы перемещаются по газоходам, а затем после охлаждения удаляются в атмосферу.
     Без перечисленных элементов не может  работать даже самая простая котельная установка. 

     К вспомогательным элементам котельной  относят:
    устройства топливоотдачи и пылеприготовления;
    золоуловители, применяемые при сжигании твердых видов топлива и предназначенные для очистки отходящих дымовых газов и улучшающих состояние атмосферного воздуха вблизи котельной;
    дутьевые вентиляторы, необходимые для подачи воздуха в топку котлов;
    дымососы-вентиляторы, способствующие усилению тяги и тем самым уменьшению размеров дымовой трубы;
    питательные устройства (насосы), необходимые для подачи воды в котлы;
    устройства по очистки питательной воды, предотвращающие накипеобразование в котлах и их коррозию.
    водяной экономайзер служит для подогрева питательной воды до ее поступления в котел.
    воздухоподогреватель предназначен для подогрева воздуха перед его поступлением в топку горячими газами, покидающими котлоагрегат.
    приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.
     Кроме того, в котельных, работающих на жидком топливе, имеется мазутное хозяйство, а при сжигании газа – газорегуляторные станции.

Классификация котельных установок

     Котельные установки в зависимости от типа потребителя разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).
     Энергетические  котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.
     Производственно-отопительные котельные установки  (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
     Отопительные  котельные установки  (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции производственных и жилых помещений.
       В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные.
     Местные отопительные котельные  обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115?С или паровыми котлами с рабочим давлением до  70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.
     Групповые отопительные котельные  обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специальных зданиях.
     Районные  отопительные котельные  предназначены для теплоснабжения крупных жилых массивов; их оборудуют сравнительно мощными водогрейными и паровыми котлами.
     
       Рис.1.1 Схема районной отопительной котельной установки. 

     На  рис. 1.1. приведена схема районной отопительной котельной с водогрейными котлами 1 типа ПТВМ-50 теплопроизводительностью 58 МВт. Котлы могут работать на жидком и газообразном топливе, поэтому они оборудованы горелками и форсунками 3. Воздух, необходимый для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 4, приводимыми в действие электродвигателями. На каждом котле установлено 12 горелок и столько же вентиляторов.
     Вода  в котел подается насосами 5, приводимыми в действие электродвигателями. Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть теплоты, и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2.
       Эта котельная имеет компоновку полуоткрытого типа: нижняя часть котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть – на открытом воздухе. Внутри котельной размещают дутьевые вентиляторы, насосы, а также щит управления. На перекрытии котельной устанавливают деаэратор 6 для удаления кислорода и углекислого газа из воды.
     В котельных установках с паровыми котлами (рис.1.2) паровой котел 4 имеет два барабана - верхний и нижний. Барабаны соединены между собой тремя пучками труб, образующих поверхность нагрева котла. При работе котла нижний барабан заполнен водой, верхний - в нижней части водой, а в верхней части насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При сжигании жидкого и газообразного топлива вместо решетки устанавливают форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами - обмуровкой.
       Рабочий процесс в котельной протекает следующим образом. Топливо с топливного склада подается транспортером в бункер, откуда оно поступает на колосниковую решетку топки, где и сгорает. В результате сгорания топлива образуются дымовые газы - горят продукты сгорания.
     Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухонагреватель, где они охлаждаются вследствие подачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Охлажденные дымовые газы с помощью дымососа 8 удаляются через дымовую трубу 7 в атмосферу. Дымовые газы котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги со встраиваемой дымовой трубой.
     Вода  из источника водоснабжения к  питательному трубопроводу насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после нагрева поступает в верхний барабан котла. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. 

     
       Рис.1.2 Схема паровой котельной установки. 

     Из  верхнего барабана котла вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где теплотой дымовых газов он полностью подсушивается, в результате чего температура его повышается. 
     Из  пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную. Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.
     Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой.
     Котельная установка с паровыми котлами  имеет компоновку закрытого типа, когда все основное оборудование котельной размещено в здании.
     Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.
       Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.
     
     Рис. 1.1. Котельная с  чугунными водогрейными котлами
     1-бункер для сбора золы и шлака; 2-скрепер; 3-лебедка привода скрепера; 4-золоуловители циклонного типа; 5-дымосос; 6-кирпичная дымовая труба; 7-котел; 8-дутьевой вентилятор; 9-установка химической очистки воды (фильтр); 10-скреперный канал для удаления шлака и золы
     Водогрейная котельная имеет один теплоноситель  – воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя – вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также бака для сбора конденсата.
     Водогрейные и паровые котельные различаются в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т.п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями – трубопроводами, газопроводами и др.
     Все большее распространение получают установки, работающие на ядерном топливе, исходным сырьем которого является урановая руда.

Принципиальные  схемы котельных установок

     Отдельные элементы принципиальной схемы котельной  установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков  и т.п. и соединять их между  собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т.п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 1.2 а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.
     Пар котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав  теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки.
     В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, затем в котел 1. Воздух необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.
     Водогрейная котельная установка (рис. 1.2 б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается посредством циркуляционных насосов 6.
     Водогрейная котельная установка, как и паровая, может быть оборудована дымососами и экономайзерами. Принципиальное отличие  схемы паровой от водогрейной заключается в том, что в первом мы имеем два вида теплоносителя – пар, перемещаемый за счет своей упругости, и конденсат, перемещаемый за счет уклона трубопровода, а во втором имеем один теплоноситель – воду, перемещаемую за счет работы насосов или естественной циркуляции.
                 
           Рис. 1.2. Принципиальные схемы  паровой (а) и водогрейной  котельных 

Устройство и принцип работы котлов

     Паровой или водогрейный котел представляет собой устройство в виде металлического сосуда, который обогревается продуктами сгорания топлива и служит для получения горячей воды или пара. Основным элементам котла является поверхность нагрева – поверхность металлических стенок, омываемых с одной стороны горячими газами, а с другой – водой. В современных котлах поверхность нагрева выполняется в виде труб, присоединенных к барабанам и коллекторам.
     В зависимости от места расположения поверхность нагрева котла делится на радиационную и конвективную.
     Радиационная  поверхность нагрева  воспринимает теплоту от газов главным образом вследствие их лучеиспускания. Большая часть этой поверхности, расположенная в топке, которые представляют собой так называемые топочные экраны. В зависимости от вида сжигаемого топлива температура в зоне горения достигает 1500…1800 ?С. Средняя температура продуктов сгорания в топочной камере составляет 1300…1400 ?С. В зависимости от места расположения экраны разделяются на боковые (трубы размещены на боковых стенках топки), фронтовые (трубы находятся на передней стенки) и т.д.
     Конвективная  поверхность нагрева  воспринимает теплоту от газов при соприкосновении (конвекции) с ними. Она расположена в газоходах котла, где передача теплоты лучеиспусканием хотя и наблюдается, но не является главной и по величине значительно меньше передачи теплоты конвекцией. Таким образом, полная площадь поверхности нагрева котла НК м2, равна:
     
,

     где HP и НКОНВ - площади радиационной и конвективной поверхностей нагрева котла.
     Площадь поверхности нагрева котла определяется со стороны, омываемой газами. При работе парового котла нижняя часть его объема всегда заполнена водой, а верхняя часть – паром. Объем котла, занятый водой, называется водяным пространством или водяным объемом. Та часть объема котла, которая при работе заполнена паром, называется паровым пространством. От водяного объема котла зависит устойчивость его работы, т. к. вода в котле выполняет роль аккумулятора теплоты: запасает теплоту в период уменьшения нагрузки и отдает ее во время увеличения расхода пара. Поэтому в котлах с большим водяным объемом почти не изменяется давление даже при значительных колебаниях расхода пара.
     Паровое пространство необходимо для сбора  и осушки пара, образующегося в  котле. Чем больше паровое пространство котла, тем благоприятнее условие  для удаления влаги из пара –  осушки. Наличие влаги в паре отрицательно влияет на работу большинства аппаратов, использующих пар. Для удаления влаги из пара в котле предусматривают сепарирующие устройство.
     В процессе работы котла паровое и  водяное пространства изменяются в  зависимости от уровня воды в котле. Самый низкий уровень воды принимается из условия безопасной работы котла. Верхний уровень воды в котле не должен превышать уровня, при котором возможно резкое увеличение влажности образующегося пара или выброс котловой воды в паропровод. Расстояние между низшими и высшими уровнями воды (в зависимости от размеров котлов) в среднем составляет 50-100 мм.
     Объем воды между указанными уровнями называется питательными, который в процессе работы котла заполняется попеременно  водой и паром. На этих уровнях  устанавливают водоуказательные стекла и пароводопробные краны, с помощью которых можно определить, находится ли уровень воды в котле в допустимых пределах.
     Давление  пара в котле контролируется манометрами, которые присоединяют с помощью  сифонной изогнутой трубки к паровому пространству котла. Кроме того, на котле устанавливают предохранительный и обратный клапаны, вентили на питательном и паровом трубопроводах, а также на спускной линии, размещаемой в самой нижней части котла. Эта линия служит для продувки котла с целью удаления осевшей грязи (шлама) и выпуска воды при ремонте.
     Паровой котел малой мощности имеет два  барабана: верхний и нижний, которые соединены между собой пучком труб, образующих конвективную поверхность котла. В передней части котла размещается топка для сжигания топлива. Боковые стенки ее покрыты трубами – водяными экранами, образующими радиационную поверхность котла. Верхними концами экранной трубы завальцованны в верхнем барабане, а нижними – приварены к коллекторам.
     В результате сжигания топлива в топке образуются дымовые газы высокой температуры 900…1200 ?С. Эти газы проходят по газоходам котла, образуемым перегородками, омывают пучки труб, по которым движется (циркулирует) вода. В результате газы отдают воде часть своей теплоты и охлаждаются, а вода нагревается и превращается в пар, собираемый в верхнем барабане котла. Воздух для горения подается в топку снизу через поддувало (зольник), где частично собираются зола и мелкие кусочки топлива, провалившиеся через решетку.
     Каркас  котла – это несущая металлическая конструкция, воспринимающая вес котла с учетом временных и особых нагрузок и обеспечивающая требуемое взаимное расположение элементов котла. Конструкция каркаса зависит от мощности и компоновки котла.
     Каркас  котла (рис) представляет собой жесткую пространственную рамную конструкцию, состоящую из колонн, опорных и вспомогательных балок. Несущие колонны 2 – наиболее ответственная часть каркас; они воспринимают основные нагрузки и передают их на фундамент 1. колонны изготовляют из швеллеров или двутавров, сваренных между собой с помощью специальных планок. Опорный башмак нижней части колонны состоит из опорной плиты, траверс и ребер.
     Чтобы предохранить каркас от неравномерного нагрева, его выносят из зоны повышенных температур за обмуровку. Однако некоторые элементы каркаса, например опорные балки водяного экономайзера, не удается вынести из зоны повышенных температур. В этом случае их изолируют или охлаждают воздухом, проходящем внутри элементов каркаса коробчатого сечения.
     
     Рис Каркас котла типа БГ:
     1-фундамент; 2-несущая колонна; 3- связи; 4-балка
     Обмуровка котла – это система огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций котла, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности.
     Конструкция обмуровки зависит от условий, в которых она работает. Если стены топочной камеры закрыты трубами поверхностей нагрева – экранированы, то температура внутренней огневой стенки обмуровки будет значительно ниже, чем у неэкранированных котлов, и разность температур между наружной и внутренней стенками обмуровки уменьшится, т.е. обмуровка будет работать в более благоприятных условиях. В этом случае ее можно выполнить более легкой и дешевой.
     Для котлов малой и средней мощности применяют тяжелые и облегченные  обмуровки. Масса 1 м3 тяжелой обмуровки составляет 1600-1900 кг, а облегченной 350-1300 кг.
     Для создания жаростойкого слоя в котлах малой и средней мощности применяют сравнительно дешевые материалы: шамотный кирпич и шамотобетон. Для теплоизоляционного слоя используют диатомовый кирпич, диатомобетон, совелитовые и вермикулитовые плиты, изделия из шлако- и стекловаты, асбозурит и др. для облегченных обмуровок применяют плиты, панели и щиты из жаростойких и теплоизоляционных бетонов, набивных масс и обмазок.
     К гарнитуре котла относятся устройства для обслуживания газоходов и топки котла: лазы, гляделки, затворы шлаковых и золовых бункеров, газовые и воздушные клапаны и заслонки, взрывные клапаны, а также обдувочные аппараты.
     Лазы  – предназначены для осмотра  и ремонта поверхностей нагрева, могут быть прямоугольными размерами не менее 400Х400 мм или круглыми диаметром не менее 450 мм. Дверцы лазов устанавливают на чугунной раме, которую закрепляют в обмуровку или на каркасе котла.
     Гляделки  – служат для визуального осмотра  топки и газоходов с наружной стороны котла. По устройству они не отличаются от лазов, но имеют значительно меньшие размеры.
     Затворы шлаковых и золовых бункеров –  используют для периодического удаления золы и шлака из бункеров.
     Газовые и воздушные клапаны и заслонки – применяют для отключения газоходов, а также регулирования тяги и дутья.
     Взрывные  клапаны выпускают дымовые газы при повышении давления в топке или газоходе котла, предохраняя их от разрушения.
     Во  время работы котла на его поверхностях нагрева могут откладываться шлак и зола, что ухудшает теплопередачу. Очищают поверхности нагрева от золы и шлака струей пара, воздуха или с помощью дробеочистительных установок.
     Не  смотря, на большие различия в устройстве во всех котлах по существу протекают два одинаковых основных процесса: горение топлива с образованием газов высокой температуры (продуктов сгорания) и передача теплоты от этих газов воде. В результате этого в паровых котлах вода нагревается и испаряется, превращаясь в пар. В водогрейных котлах, в отличие от паровых, вода лишь нагревается до требуемой температуры и испарения не происходит.
     Работу  паровых котлов характеризуют следующие  показатели:
    паропроизводительность (мощность котла)  G – количество вырабатываемого пара т/ч или кг/с
    паронапряжение поверхности нагрева G/HK – количество пара, кг, получаемого с одного м2 поверхности нагрева за 1 час. Эта величина является важной характеристикой, отражающей интенсивность паросъема в котле;
    параметры получаемого пара – давление и температура pпе, МПа и tпе, ?С,
    КПД котла – отношение количества теплоты, расходуемой на образование пара (полезная теплота), ко всей затраченной теплоте, вносимой в топку с топливом; следовательно, коэффициент характеризует степень использования теплоты сгорания топлива в котле.
     Работа  водогрейных котлов характеризуется:
    теплопроизводительностью (мощностью) Q – количеством вырабатываемой теплоты в единицу времени МВт (Гкал/ч) .
    тепловым напряжением поверхности нагрева котла Q/HK.
    температурой нагрева воды tв, ?С.
    КПД.
     Тепловое  напряжение поверхности нагрева (или удельная тепловая нагрузка), Вт/м2, вырабатывает количество теплоты, передаваемое за 1 времени через 1 м2 поверхности нагрева. КПД как парового, так и водогрейного котла выражаются в долях единиц или в процентах.
     
     Рис. Котел КВ-ГМ-100:
     1-передний  экран; 2-боковой экран; 3- промежуточный экран; 
     4-конвективные  пакеты; 5-задний экран; 6-портал; 7-камера

Тепловой  баланс и КПД котла.

     Экономичность работы котла определяется степенью совершенствования процесса горения топлива и передачи теплоты от продуктов сгорания теплоносителю. Количество теплоты, которое может выделиться при полном сжигании 1 кг или 1 м3 топлива, называют располагаемой теплотой QРР. В ориентировочных расчетах принимают QРР= QНР – низшая удельная теплота сгорания топлива. Количество теплоты, которое воспринимается в котле теплоносителем, в расчете на 1 кг или 1 м3 сжигаемого топлива, называют полезно используемой теплотой Q1.
     Для установившегося режима работы котла  уравнение теплового баланса сжигаемого топлива имеет вид:
                   QPP = Q1+?QПОТ;
или в процентах  от  QPP:   100 = q1+?qПОТ,
где ?QПОТ – энергетические потери в котле, кДж/кг или кДж/м3;
?qПОТ=(?QПОТ/ QPP)•100 – удельные энергетические потери, %.
     Энергетические  потери ?qПОТ складываются из потерь теплоты с уходящими газами q2, химическими q3 и механическими q4 недожогами топлива, в окружающую среду q5  и с физической теплотой шлаков q6.
     КПД брутто котла:
     ?kбр = Q1/QРР или ?kбр = 100 – (q2+q3+q4+q5+q6).
     КПД нетто котла:                            
     ?kн = ?kбр D?c,
где D?c – доля на собственные нужды котла, %.
     Зная  КПД котла брутто, можно определить расход натурального топлива на котел:
     B = (Go(hПЕ hПВ)+GПП(hПП2 hПП1))/( QPP ?kбр),
где Go, GПП – расход свежего пара промежуточного перегрева, кг/с;
hПЕ, hПВ – энтальпия перегретого пара и питательной воды, кДж/кг;
hПП2, hПП1 – энтальпия на входе и выходе из промежуточного пароперегревателя, кДж/кг;
B – расход топлива кг/с, м3/с.
     Пересчет  расхода B, т/г, используемого топлива с теплотой сгорания QНР, кДж/кг, на условное топливо производится по формуле:
     BУСЛ = BQНР/ (QНР)УСЛ = BQНР/29300,
где  BУСЛ – расход условного топлива, кг у.т./с.

Водоподготовка  и водный режим  котлов

     Надежная  работа поверхностей нагрева котла  зависит от качества воды, из которой вырабатывается пар. Питательная вода включает конденсат отработавшего пара, добавочную воду и воду в пароводяном тракте установки.
     Природная вода, из которой приготавливается добавочная вода, содержит примеси в растворенном, коллоидном состоянии, в виде механически взвешенных частиц. При парообразовании некоторые соли и перешедшие в воду продукты коррозии конструкционных материалов оседают на внутренних поверхностях нагрева котла в виде накипи. Накипь уменьшает коэффициент теплопередачи и суживает проходные сечения в трубах. Другая часть примесей выпадает в объеме котловой воды в виде мелкодисперсных взвешенных частиц, составляющих подвижный осадок (шлам). Третья часть примесей может оседать в оборудовании потребителя.
     Процесс освобождения воды от примесей, солей и агрессивных газов называется водоподготовкой. Процессы водоподготовки воды включают в себя осветление, фильтрование и коагуляцию, обработку воды методом осаждения и ионного обмена, умягчение (обессоливание) воды и ее обескремнивание. Водоподготовка начинается с осветления воды в отстойниках или фильтрах для удаления из нее грубодисперсных примесей.
     Коагуляция предназначена для очистки воды от грубодисперсных и коллоидных примесей. В обрабатываемую воду вводят коагуляторы – сульфаты алюминия и железа Al2SO3 и FeSO4, в результате гидролиза образуются хлопья Al(OH)3 и Fe(OH)2, которые, адсорбируя коллоидные  вещества, выделяются в виде осадков.
     Осаждение используется для очистки воды от накипеобразующих солей кальция и магния. Добавляемые в воду реагенты-осадители (известь, едкий натр, углекислый натрий) вступают в химическое взаимодействие с солями кальция и магния и в результате образуют труднорастворимые соединения CaCO3, Mg(OH)2, Ca3(PO4)2, которые выпадают в осадок в виде шлама и удаляются из воды.
     В качестве обескремнивающих реагентов используют каустический магнезит MgO. Кремнекислые соединения природных вод собираются гидроксидом магния, выпадающим в осадок.
     К методам осаждения также относят  магнитный способ обработки воды. Он основан  на явлении выпадания из воды солей кальция и магния в виде шлама при прохождении ее через магнитное поле определенной напряженности и полярности.
     Метод ионного обмена основан на применении практически не растворимых в воде веществ (ионитов), обладающих способностью адсорбировать из воды ионы загрязняющих примесей, и отдавать в нее эквивалентное количество других ионов, введенных в состав ионита. При такой обработке воду пропускают через фильтры, загруженные ионитами. В качестве ионитов применяют сульфоуголь и синтетические смолы.
     Для котлов на высокие параметры пара требуется вода, из которой удалены  растворимые соли, для чего применяют  химическое и термическое обессоливание. При химическом обессоливании воду пропускают через катионитовый фильтр, задерживающий катионы Ca2+, Mg2+ и Na2+, а затем через анионитовый фильтр, задерживающий анионы SO42-, Cl- и других растворенных солей. В результате получается вода, называемая обессоленной. Процесс термического обессоливания воды заключается в упаривании исходной воды и конденсации, образующегося при этом, пара. В результате соли остаются  вводе, а полученный дистиллят является обессоленным. Термическое обессоливание осуществляется в испарителях и паропреобразователях.
     Коррозионно-агрессивные  газы (O2,CO2, NH3) удаляют с помощью термических деаэраторов. Их принцип действия основан на том, что растворимость газов в кипящей воде приближается к нулю. Поэтому растворимые в воде газы выводятся из нее при температуре кипения.
     Внутрикотловую  обработку воды организуют путем  введения коррекционных добавок: фосфатированием или трилонированием.
     Для удаления накапливающихся загрязнений  применяют промывку оборудования и продувку котлов с естественной циркуляцией.

Требования  к котельным установкам

           Работа  котельных  установок  должна  быть  надежной,  экономичной   и безопасной для обслуживающего  персонала.  Для  выполнения  этих  требований котельные установки эксплуатируются в соответствии с правилами устройства  и безопасной   эксплуатации   паровых    котлов   и   рабочими  инструкциями, составленными на основе правил Госгортехнадзора с учетом местных  условий  и особенностей оборудования.
     Котел  должен  быть  оборудован  необходимым  количеством  контрольно-измерительных приборов, автоматической системой  регулирования  важнейших параметров  котла,  защитными  устройствами,  блокировкой  и  сигнализацией.
     Режимы  работы  котла  должны  соответствовать  режимной  карте,  в  которой указываются рекомендуемые технологические  и  экономические  показатели  его работы:  параметры  пара и питательной воды,  содержание  RO2  в   газах, температура и разрежение по газовому тракту, коэффициент избытка  воздуха  и т.п.
     Большинство    современных     котельных     установок     полностью
     автоматизированы. При нарушении нормальной  работы  котла  вследствие  неисправностей, которые могут привести к  аварии,  он  должен  быть  немедленно  остановлен.
     Капитальный ремонт котлов производится  через  каждые  два-три  года.  Котел периодически подвергается техническому освидетельствованию по трем видам:
     - наружный осмотр (не реже одного  раза в год);
     - внутренний осмотр (не реже одного  раза в четыре года);
     - гидравлическое испытание (не  реже одного раза в восемь  лет).

Атомные электрические станции.

Введение.

     Состояние  и перспективы  развития атомной энергетике.
     Развитие  промышленности, транспорта, сельского  и коммунального хозяйства требует  непрерывного увеличения производства электроэнергии. 
     Мировое увеличение потребления энергии  растёт с каждым годом.
     Для примера: в 1952году оно составляло в  условных единицах 540 млн.т.,  а уже в 1980году 3567млн.т. практически за 28 лет увеличилось более чем в 6.6 раз. При этом необходимо отметить, что запасы ядерного топлива в 22 раза превышают запасы органического топлива.
     На 5-ой мировой энергетической конференции запасы топлива были оценены следующими величинами:
    Ядерное топливо…………………………..520х106
    Уголь………………………………………55,5х106
    Нефть………………………………………0,37х106
    Натуральный газ ………………………….0,22х106
    Нефтяные сланцы…………………………0,89х106
    Гудрон……………………………………..1,5х 106
    Торф………………………………………. 0,37х 10
                                                                          Всего 578,5х106
     При современном уровне потребления  энергии мировые запасов по разным подсчётам кончутся через 100-400лет.
     По  прогнозам учёных потребление энергии  будет разниться 1950 года к 2050 году в 7 раз.  Запасы ядерного топлива могут обеспечить нужды населения в энергии на значительно более длительный период.
     Не  смотря на богатые природные ресурсы  России в органическом топливе, а  так же гидроэнергоресурсы крупных рек (1200млрд. КВт час) или 137 млн. кВт. Час уже сегодня обращается особое внимание на развитии атомной энергетики. Учитывая, что уголь, нефть, газ, сланцы, торф являются ценным сырьём для различных отраслей химической промышленности. Из угля получают кокс для металлургии. Поэтому стоит задача сохранить для некоторых отраслей промышленностей органические запасы топлива. Таких тенденций придерживается и мировая практика.
     Учитывая, что стоимость энергии получаемая на атомных станциях ожидается быть ниже, чем на угольных и близка к стоимости энергии на гидроэлектростанциях, актуальность увеличения строительств атомных электростанций становится явной. Несмотря на то, что атомные станции несут в себе повышенную опасность, (радиоактивность в случае аварии)
     Все развитые страны, как Европы, так и Америки в последнее время активно ведут наращивания их строительства, не говоря об использовании атомной энергии, как в гражданской, так и военной технике это атомоходы, подводные лодки, авианосцы.
     Как в гражданской так и в военных направлениях пальма первенства принадлежала и принадлежит России.
     Решение проблемы непосредственного преобразования энергии расщепления атомного ядра в электрическую энергию позволить  значительно снизить стоимость  вырабатываемой электроэнергии.

Физические  основы ядерной энергетики.

     Все вещества в природе состоят из  мельчайших частиц – молекул, находящих  в непрерывном движении. Теплота  тела является результатом движения молекул.
     Состояние полного покоя молекул соответствует  абсолютный нуль температуры.
     Молекулы  вещества состоят из атомов одного или несколько химических элементов.
     Молекула  самая мельчайшая частица данного  вещества. Если разделить молекулу сложного вещества на составляющие части, то получатся атомы других веществ.
     Атом – мельчайшая частица данного химического элемента. Он не может делиться дальше химическим способом на ещё более мелкие частицы, хотя и атом имеет свою внутреннею структуру и состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочке.
     Число электронов в оболочке лежит в пределах от одного до ста одного. Последнее число электронов имеет элемент название Менделевий.
     Этот  элемент назван Менделевий именем Д.И. Менделеева открывшего в 1869 году периодический  закон, согласно которому физико-химические свойства всех элементов зависят от атомного веса, причём через определённые периоды встречаются элементы со схожими физико-химическими свойствами.

Ядро  атома.

     В ядре атома сосредоточена основная часть его массы. Масса электронной  оболочки составляет лишь доля процента массы атома. Атомные ядра представляют сложные образования, состоящие из элементарных частиц-протонов обладающих положительным электрическим зарядом, и не имеющих электрического заряда частиц - нейтронов.
     Положительно  заряженные частицы- протоны и электрически нейтральные частицы-нейтроны носят общее название нуклоны. Протоны и нейтроны в ядре атома связаны так называемыми ядерными силами.
     Энергией  связи ядра называют количество энергии, требующей для разделения ядра на отдельные нуклоны. Поскольку ядерные силы в миллионы раз превышают силы химических связей, то из этого следует, что ядро является соединением, прочность которого неизмеримо превышает прочность соединения атомов в молекуле.
     При синтезе 1кг гелия из атома водорода выделяется количество тепла эквивалентное количеству тепла при сгорании 16000 т. угля, тогда как при расщеплении 1кг урана выделяется количества тепла, равное теплу выделяемому при сгорании 2700т угля.

Радиоактивность.

     Радиоактивностью  называют способность спонтанного превращения неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого элемента сопровождающего испусканием альфа, бета и гамма лучей.
     Превращение элементарных частиц (нейтронов, мезонов) так же иногда называют радиоактивностью.

Ядерные реакции.

     Ядерными  реакциями называют превращения  атомных ядер в результате их взаимодействия с элементарными частицами и  друг с другом.
     В химических реакциях происходит перестройка  внешних электронных оболочек атомов, и энергия этих реакций измеряется электрон-вольтами.
     В ядерных реакциях происходит перестройка  ядра атома, причём во многих случаях  результатом перестройки является превращение одного химического  элемента в другой. Энергия ядерных реакций измеряется миллионами электрон-вольт.

Деление ядер.

     Открытие деления ядер урана, его экспериментальное подтверждение в 1930 дало возможность увидеть неисчерпаемые возможности применения в различных сферах народного хозяйства и в том числе получения энергии при строительстве атомных установок.

Цепная  ядерная реакция.

       Цепной ядерной реакцией называется реакция деления ядер атомов тяжёлых элементов под действием нейтронов, в каждом акте которой число нейтронов возрастает, в результате чего возрастает самоподдерживающийся процесс деления.
     Цепные  ядерные реакции относятся к классу экзотермических, то есть сопровождающихся выделением энергии.

Основы  теории реакторов.

     Ядерным энергетическим реактором называют агрегат, предназначенный для получения  тепла из ядерного горючего путём  самоподдерживающийся управляемой  цепной реакции, деления атомов этого горючего.
     При работе  ядерного реактора, для исключения возникновения цепной реакции, для искусственного гашения реакции используют замедлители, методом автоматического ввода в реактор элементов замедлителей. Чтобы поддерживать мощность реактора на постоянном уровне, необходимо соблюдать условие постоянства средней скорости деления ядер, так называемый коэффициент размножения нейтронов.
     Атомный реактор характеризуется критическими размерами активной зоны, при которых  коэффициент размножения нейтронов К=1. Задаваясь составом ядерного делящего материала, конструкционными материалами, замедлителем и теплоносителем, выбирают вариант, при котором К = ? имеет максимальное значение.
     Эффективный коэффициент размножения представляет собой отношение числа рождений нейтронов к числу актов их гибели в результате поглощения и утечки.
     Реактор с использованием отражателя уменьшает  критические размеры активной зоны, выравнивает распределение потока нейтронов и увеличивает удельную мощность реактора, отнесённую к 1кг загруженного в реактор ядерного горючего. Расчёт размеров активной зоны производится сложными методами.
     Реакторы  характеризуются циклами и типами реакторов.
     Топливным циклом или циклом ядерного горючего называются совокупность последовательных превращений топлива в реакторе, а так же при переработке облученного топлива после его извлечения из реактора с целью выделения вторичного топлива и невыгоревшего первичного топлива.
     Топливный цикл определяет тип ядерного реактора: реактор –конвектор;
     Реактор-размножитель; реакторы на быстрых, промежуточных  и тепловых нейтронах, реактор на твёрдом, жидком и газообразном топливе; гомогенные реакторы и гетерогенные реакторы и другие.

Принципы  регулирования мощности реактора.

     Энергетический  реактор должен работать устойчиво на различных уровнях мощности. Изменения уровня тепловыделения в реакторе должно происходить достаточно быстро, но плавно, без скачков разгона мощности.
     Система регулирования призвана компенсировать изменения коэффициент К (реактивности), возникающие при изменениях в режиме, включая пуск и остановку. Для этого в процессе работы в активную зону вводят по мере необходимости графитовые стержни, материал которых сильно поглощает тепловые нейтроны. Для уменьшения или увеличения мощности соответственно выводят или вводят указанные стержни, регулируя тем самым коэффициент К. Стержни используются как регулирующие, так и компенсирующие, а в целом их можно назвать управляющими или защитными.

Классификация реакторов.

     Ядерные реакторы могут классифицироваться по различным признакам:
     1) По назначению
     2) По уровню энергии нейтронов,  вызывающих большинство делений  ядер топлива;
     3) По виду замедлителя нейтронов
     4) По виду и агрегатному состоянию  теплоносителя;
     5) По признаку воспроизводства  ядерного топлива;
     6) По принципу размещения ядерного  топлива в замедлителе,
     7) По агрегатному состоянию ядерного  топлива.
     Реакторы, предназначенные для выработки  электрической или тепловой энергии называются энергетическими, так же реакторы бывают технологические и двухцелевые.
     По  уровню энергии реакторы подразделяются: на тепловых нейтронах, на быстрых нейтронах, на промежуточных нейтронах.
     По  виду замедлителей нейтронов: на водяные, тяжёловодные, графитовые, органические, бериллиевые.
     По  виду теплоносителя: на водяные, тяжёловодные, жидкометаллические, органические, газовые.
     По  принципу воспроизводства ядерного топлива:
     Реакторы  на чистом делящем изотопе. С воспроизводством ядерного топлива (регенеративные) с  расширенным воспроизводством (реакторы-размножители).
     По  принципу ядерного горючего: гетерогенные и гомогенные
     По  принципу агрегатного состояния  делящего материала:
     В форме твердого тела, реже в виде жидкости и газа.
     Если  ограничиться основными признаками, то может быть предложена следующая система обозначения типов реакторов
    Реактор с водой в качестве замедлителя и теплоносителя на слабообогащённом уране (ВВР- Уно) или водо-водяной реактор (ВВР).
    Реактор с тяжёлой водой в качестве замедлителя и обычной водой в качестве теплоносителя на природном уране. Обозначение: тяжёло-водяной реактор на природном уране (ТВР-Уп) или тяжёловодно-водяной реактор (ТВР) При использовании тяжёлой воды и в качестве
     Теплоносителя будет (ТТР)
     3. Реактор с графитом в качестве замедлителя и водой в качестве теплоносителя на слабо обогащённом уране будет называться граффито-водяной на слабо обогащённом уране (ГВР-Уно) или граффито-водяной реактор (ГВР)
    Реактор с графитом в виде замедлителя и газом в качестве теплоносителя на природном уране (ГГР-Уп) или граффито-газовый реактор (ГГР)
    Реактор с кипящей водой в качестве замедлителя теплоносителя может быть обозначен ВВКР, такой же реактор на тяжёлой воде – ТТКР.
    Реактор с графитом  в качестве замедлителя и натрием в качестве теплоносителя может быть обозначен ГНР
    Реактор с органическим замедлителем и теплоносителем может быть обозначен ООР
 
     Основные  характеристики реакторов  АЭС
     АЭС
Характеристики  реакторов                    С реакторами на      тепловых  нейтронах      С реакторами на быстрых  нейтронах
Тип реактора ВВЭР РБМК РБН
Теплоноситель Вода вода Жидкий Na, K, вода
Замедлитель Вода графит отсутствует
Вид ядерного топлива Слабо обогащённый уран Слабо обогащённый уран
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.