Теплогенерирующие установки. Общие положения. Топливное хозяйство тепловых станций, работающих на органическом топливе

Топливное хозяйство

Топливным хозяйством котельной называют систему механизмов и устройств, которые необходимы для приема, перемещения, хранения и пер­вичной обработки поступающего топлива.

При твердом и жидком топливе осуществляют операции: приема по­ступающего топлива; доставки его от места приема к котельным агрегатам или на склад, а также со склада к этим агрегатам; обеспечения нормальных условий хранения запаса топлива, который всегда должен быть при котель­ной во избежание перебоев в работе из-за возможных задержек доставки топлива; первичной обработки топлива; учета прибывающего и расходуе­мого топлива. При газообразном топливе хранения газа при котельной не предусматривают и функции топливного хозяйства сводятся к приему газа, подаче его к котельным агрегатам и учету расхода его.

Топливное хозяйство котельной, работающей на твердом топливе

Топливное хозяйство котельной, работающей на твердом топливе, представляет собой систему механизмов, схема работы и компоновка кото­рых определяются количеством сжигаемого топлива, видом его (уголь, торф, горючие сланцы), способом доставки, особенностями выбранных меха­низмов. Необходимость разгружать, перегружать и погружать большое количество топлива требует полной механизации всех этих операций, так как они очень трудоемки и ручное выполнение их требует большого числа рабочих и значительной затраты денежных средств. Этот принцип является основным при проектировании и эксплуатации топливного хозяйства ко­тельной.

Обычно твердое топливо доставляют к котельной по железнодорожной колее принятой ширины 1 525 мм. Однако при подаче торфа в не­большие котельные, расположенные неподалеку от места добычи его, поль­зуются узкоколейными железными дорогами с шириной колеи от 750 до 1 000 мм. |Топливо наиболее рационально доставлять в саморазгружающихся вагонах, так как при этом устраняется необходимость в ручной разгрузке.

В небольших котельных топливо часто доставляют автомобильным транспортом.

Большие трудности в эксплуатации создает смерзание влажных углей, происходящее при перевозке их в железнодорожных вагонах в зимнее время. Смерзшийся уголь теряет свою сыпучесть, что создает затруднения при его разгрузке, вызывает дополнительные расходы на эту операцию, нарушает нормальную работу транспортных и перегрузочных механизмов. Для устра­нения смерзания топлива при перевозке рекомендуется обмасливать топливо тяжелыми маслами, а также смешивать влажный уголь с сухим или с опилками.

Транспортирование твердого топлива в пределах территории котельной осуществляют конвейерами, по которым топливо перемещается непрерыв­ным потоком, и емкостными устройствами, в которых топливо перемещают отдельными порциями в особой таре. Конвейеры различают ленточные, пластинчатые, ков­шовые и др., однако в котельных почти исключительное распространение получили ленточные конвейе­ры благодаря их дешевизне и простоте, а также применимо­сти, как при малом, так и при большом расходе топлива. Ленточный конвейер состоит из бесконечной гибкой резиновой ленты 2, охватывающей два концевых барабана. Верхняя— рабочая и нижняя — холо­стая ветви ленты поддержи­ваются рядом роликовых опор, выполняемых из роликов диаметром 100— 150 мм и устанавливаемых на рабочей ветви через 1—1,2, а на холостой через 2—3 м и более. Ширина ленты в зави­симости от производительно­сти конвейера может изме­няться в пределах 500— 2 000 мм. Верхнюю, рабочую, ветвь выполняют плоской ли­бо желобчатой. В последнем случае верхние роликовые опоры выполняют из трех роликов под углом 20° к горизонту. Производи­тельность конвейеров с желобчатой лентой при данной ширине ее в 2 раза выше производительности конвейеров с плоской лентой, но последние более просты, дешевы и могут подавать куски большого размера. Концевые барабаны оперты на подшипники, размещенные на концевых рамах, которые скрепляются со строительной конструкцией здания. Один из барабанов приводной и служит для привода в движение ленты. Он соединен с электродвигателем через редуктор. Другой барабан натяжной. Его подшипники могут перемещаться под действием особых натяжных болтов в раме 6 для создания постоянного по силе натяжения ленты при изменении ее длины в результате изменения температуры или вытягивания.

Топливо на ленту подают через особую загрузочную воронку; сбрасы­вать топливо можно в любой точке особым сбрасывающим устройством. Ленточный конвейер перемещает топливо горизонтально и может поднимать его под углом до 20° к горизонту. Скорость движения ленты 1,5—2,0 м/cек.

Примерами емкостного транспортера могут служить автопогрузчик, а также скрепер, грейфер и скип. В котельных малой мощности для транс­порта топлива в пределах котельной получило распространение скиповое устройство системы Шевьева (см. ниже).

Первичная обработка топлива в малых котельных осуществляется в пристройке к основному зданию, а в котельных средней и большой мощ­ности она обычно сосредоточивается в отдельно стоящей дробильной уста­новке, входящей в систему топливоподачи. В последнем случае топливо со склада конвейером подают в верхнюю часть дробильного по­мещения, где установлен электромагнитный отделитель металла. При сходе с конвейера топливо проходит через щепоуловитель, азатем по­ступает на транспортер, которым распределяется по приемным бункерам дробильной установки. Из бункера топливо питателем 6 подается на гро­хот, где происходит отсев мелких фракций, не требующих дробления, ко­торые по обводному рукаву, минуя дробилки, направляются в бункер дробленого топлива, расположенный под дробилкой.

Более крупные куски топлива, оставшиеся на грохоте, поступают в дробилку, из которой они в раздробленном виде попадают в тот же бун­кер, а из него конвейером, на котором установлены автоматические весы для регистрации количества поступившего топлива, подаются в бункера котлов.

Отделители металларазмещают над ленточным конвейером на высоте 150—200 ммнад слоем топлива либо встраивают в концевой барабан этого конвейера. Наилучший эффект достигается при совместной установке уло­вителей обоих типов. Расход электроэнергии на питание магнитных отде­лителей невелик, так как их мощность не превышает нескольких киловатт.

Дробилкиприменяют двух типов: молотковые — для дробления угля, сланцев и фрезерного торфа и валковые — для дробления угля и сланцев.

Молотковые дробилки представляют собой камеру, где вращает­ся горизонтальный ротор, состоящий из вала, на котором расположены сту­пицы с шарнирно укрепленными стальными или чугунными билами. Топли­во, поступающее в дробилку, раздробляется ударами быстро движущихся бил. Скорость вращения ротора составляет 500—1 500 об/минвзависимости от размеров дробилки. Привод дробилки осуществляют непосредственно от электродвигателя. Производительность дробилок составляет от 3 до 1 000 т/ч.

Начальный размер кусков топлива, поступающего в дробилку, не дол­жен превышать 250—300 мм;минимальный размер кусков, выходящих из дробилки, может быть доведен до 10—25 мми менее. Большая кратность дробления, характерная для молотковых дробилок, приводит к тому, что их применяют в основном для мелкого дробления.

Молотковые дробилки хорошо работают на сухом топливе с малым содержанием серного колчедана. При дроблении влажного топлива проис­ходит замазывание дробилки и снижение ее производительности, особенно при мелком дроблении. При дроблении топлива с большим содержанием серного колчедана происходит усиленный износ бил. Удельный расход электроэнергии на дробление топлива в молотковых дробилках колеблется в пределах от 0,6—0,8 до 1,4—1,5 кВт-Ч/т, возрастая с увеличением крат­ности дробления, твердости и влажности топлива.

Валковые дробилки выполняют в виде двух параллельно распо­ложенных горизонтальных валков с зубчатой поверхностью, вращающихся встречно со скоростью 2—6 об/сек.Топливо дробится раздавливанием при попадании между валками. Производительность валковых дробилок со­ставляет 40—300 т/ч; в них можно подавать топливо с размером кусков до 500 мми более. Кратность дробления валковых дробилок невелика и обычно не превышает 5, поэтому их применяют в основном для дробления топлива, содержащего очень крупные куски.

Валковые дробилки отличаются спокойным ходом и относительно малой чувствительностью к попаданию в них металлических предметов. На сухом топливе они работают хорошо, но при дроблении влажного топлива замазы­ваются. В процессе работы зубья дробилки постепенно изнашиваются. Срок службы их зависит в основном от твердости топлива и колеблется в пределах 1 000—10 000 ч. Восстанавливают зубья наваркой твердым сплавом.

Грохочение топлива можно производить на грохотах различных типов. Топливные складыразличают базисные и расходные. Базисные склады имеют большую емкость и размещаются вне территории ко­тельных в удобных местах, хорошо связанных с железной дорогой; они по большей части предназначены для централизованного хранения топлива, подлежащего подаче в различные котельные района. Расходные склады раз­мещают на территории котельных, предназначая их для хранения более ограниченного запаса топлива — только для данной котельной.

Топливные склады выполняют открытыми, так как сооружение закры­тых складов связано с затратой большого количества материалов и произ­водством больших строительных работ, в результате чего такие склады получаются очень дорогими. В зависимости от степени надежности доставки топлива расходный склад проектируют на одно-двухнедельный запас топ­лива. При отсутствии или удаленности базисного склада емкость расход­ного склада может быть увеличена.

Механизацию погрузочно-разгрузочных работ на складах, предназна­ченных для хранения угля, осуществляют на складах котельных малой и средней мощности с расходом топлива до 100—120 т/чавтопогрузчиками, бульдозерами, поворотными грейферными кранами и скреперными установ­ками, а на складах мощных котельных — мостовыми грейферными кранами (перегружателями), скреперами и бульдозерами.

Рассмотрим систему углеподачи и угольного склада для небольшой котельной с применением автопогрузчиков и вертикально-горизонтального транспортера системы Шевьева. Топливо из штабеля доставляется автопогрузчиком по пандусук приемному бун­керу котельной. Из этого бункера топливо наклонным питателем по­дается в дробилку,и после дробления поступает в промежуточную воронку, размещенную под дробилкой. Из этой воронки уголь периодически засы­пается в ковш транспортера системы Шевьева, который, перемещаясь ле­бедкой, по специальным непрерывным вертикально-горизонтальным направляющим доставляет уголь в бункеракотельной. В бездействии автопогрузчик содержится под навесом. Взвешивают топливо на автомо­бильных весах.

Рассмотримпример выполнения топливного хозяйства крупной котельной. Разгрузка топлива производится в сдвоенную тран­шею, оборудованную скреперными устройствами, приводимыми от лебе­док. Разгруженное топливо подается в бункера. Из одних бункеров топливо подается на склад, а из других бункеров — в грохот и дробилку и далее ленточным конвейеромв пересыпной узел, из которого уголь перегружается на конвейер, распределяющий топливо по бункерам котлов. На склад уголь подается конвейерами через первичную кучу, из которой он распределяется по территории склада бульдозерами. Ими же уголь доставляется и со склада через приемный бункер, из которого уголь конвейером подается в дробильное устройство и далее уже описанным путем в котельную.

Топливо хранят в штабелях правильной формы, вид которых опреде­ляется конфигурацией площади склада и родом погрузочно-разгрузочных механизмов; чаще всего штабель имеет форму прямоугольной усеченной пирамиды. Размеры штабелей по ширине, длине и высоте на механизирован­ных складах не ограничиваются и определяются только возможностями складских механизмов. Высота штабеля для всех углей, кроме антрацита, ограничивается лишь при отсутствии механизации погрузочно-разгрузочных работ на складе.

Хранение топлива на складе связано с потерями, которые разделяют на механические и химические. Первые вызываются рас­пиливанием топлива, выносом с атмосферными осадками и увлажнением: вторые возникают в результате выветривания топлива и озоления его вслед­ствие саморазогревания и самовозгорания. При правильном хранении потери топлива не превышают 0,5—1,0%, но при отсутствии должного внимания к организации хранения потери могут оказаться значительно большими. Саморазогреванию и самовозгоранию подвержены все виды твердого топлива, кроме углей с малым выходом летучих — тощего и антрацита.

Саморазогревание и самовозгорание топлива представляют собой боль­шую опасность, так как они могут привести к пожару. Поэтому при хране­нии всех видов твердого топлива, кроме антрацита и тощего угля, система­тически контролируют температуру внутри штабеля, которая не должна превышать 60° С.

Важным условием нормальной эксплуатации является плановый обмен запасатоплива на складе. При отсутствии ненормального повышения тем­пературы в штабеле и строгом соблюдении правил техники безопасности допускается хранение топлива на складе в течение следующих сроков:

Бурые и каменные угли, за исключением угля марки Т 6—8 мес., уголь марки Т до 12 мес., антрацит до 2 лет.

Топливное хозяйство котельной, работающей на мазуте

Топливное хозяйство котельной, работающей на мазуте, состоит из приемного устройства, мазутохранилища, насосов, подогревателей и системы мазутопроводов. Из приемного уст­ройства мазут поступает в резервуары мазутохранилища, из которых он по мере надобности подается насосами в котельную по мазутопроводу. Для придания мазуту большей подвижности его подогревают паром в резервуарах мазутохранилища и в отдельно стоящих мазутоподогревателях. Для предотвращения засорения насосов содержащимся в мазуте посторонними примесями устанавливают фильтры.

Приемное устройствопо типу выполнения зависит от способа достав­ки мазута. При трубопроводной доставке приемное устройство состоит из системы трубопроводов, позволяющей распределить поступающий мазут по резервуарам мазутохранилища. При доставке мазута железнодорожными ци­стернами приемное устройство состоит из подъездных железно­дорожных путей, вдоль которых выполнены открытые приемные лотки. По этим лоткам топливо, спускаемое из цистерн, самотеком поступает в распределительный лоток, по которому оно направляется в ре­зервуар. Для достижения необходимой подвижности сливаемого топ­лива предусматривают паровой разогрев его до 30—60° С в зависимости от марки, из паропровода, расположенного вдоль подъездных путей; гиб­кими стальными шлангами можно подавать пар непосредственно в железно­дорожные цистерны. В сливных лотках мазут часто также обогревают, подавая пар по трубам.

Резервуары мазутохранилища вы­полняют подземными, полу­подземными и наземными, как правило, железобетонными, цилиндрической или прямоугольной формы. Подземное выполнение имеет преимущества — большую пожарную безопасность, уменьшение тепловых потерь от охлаждения резервуаров, а также возможность слива поступаю­щего топлива самотеком. При назем­ных резервуарах и железнодорожной доставке топлива перед основными резервуарами приходится сооружать заглубленную промежуточную ем­кость для самотечного приема сливае­мого из цистерн мазута с перекачивающими насосами для подачи мазута из этой емкости и основные резервуа­ры. Когда мазут является основным или резервным топливом котельной, резервуары проектируют на двухсуточный запас при доставке по трубо­проводам, на пятисуточный запас при доставке автомобильным транспор­том и на десятисуточный запас при доставке по железной дороге. Число резервуаров должно быть минимальным, но не менее двух.

Вместе с топливом в мазутохранилище попадает некоторое количество воды, которая постепенно отстаивается и опускается на дно резервуара. Для удаления ее на уровне, более низком, чем дно резервуара, выполняют специальный приямок, где собирается отстоявшаяся в резервуаре вода, которую периодически вытесняют в зачистную яму, откуда ее откачивают насосом. Случайно проникший в зачистную яму мазут возвращается в ре­зервуар.

Подогрев мазутав резервуарах осуществляется двоякий: местный и общий. Местный подогрев, необходимый для обеспечения нормальной работы всасывающей линии мазутного насоса, осуществляется змеевиковыми подо­гревателями, расположенными в резервуарах. Общий подогрев, предназна­ченный для постоянного обеспечения требуемой температуры мазута в ре­зервуаре, осуществляется рециркуляцией мазута через резервуар, рецир­куляционный насос и поверхностный нефтеподогреватель. Дальней­ший подогрев мазута при подаче его в котельную основными насосамиосуществляется в основных поверхностных нефтеподогревателях. Иногда основные или дополнительные насосы и подогревателиустанавливают в помещении котельной. Предусматривается двухступенчатая очистка ма­зута в фильтрах. Для уменьшения расхода пара на обогрев предусма­тривают установку конденсационных горшковза змеевиками. На случай пожара мазутохранилище оборудуют устройством для тушения огня паром или специальной пеной.

Мазутные насосыобычно размещают в непосредственной близости от резервуаров. Насосы применяют центробежные или шестеренчатые с элек­трическим приводом и поршневые или скальчатые с электрическим (что предпочтительнее) или паровым приводом. Насосов должно быть не меньше двух для котельных паропроизводительностью до 85 т/ч и не менее трех для более мощных котельных, причем один из них должен являться резерв­ным. Производительность всех рабочих насосов принимают не менее 150% максимального часового расхода топлива в котельной, учитывая, что коли­чество рециркулирующего в системе мазута составляет не менее 50% по­требления его.

Давление, создаваемое насосами, определяется типом форсунки и схе­мой мазутного хозяйства. При механических форсунках давление может до­ходить до 20—35 кГ/см² и выше, если схема не предусматривает устройства дополнительных мазутных насосов высокого давления в самой котельной. При паровых форсунках или механических форсунках и наличии дополни­тельных насосов в котельной давление насоса значительно ниже и опреде­ляется в основном геодезической высотой подъема мазута и величиной гидро­динамического сопротивления мазутного тракта.

Насосы, как правило, размещают на уровне дна резервуаров мазуто-хранилища, с тем, чтобы последние всегда были залиты. При установке поршневых и скальчатых насосов на напорном мазутопроводе часто уста­навливают воздушный колпак для выравнивания пульсаций давления, воз­никающих при работе поршневых насосов.

Мазутопроводы, соединяющие мазутохранилище с котельной, прокла­дывают наземно либо в особых траншеях или туннелях. В производственных и отопительных котельных мазутопроводы выполняют обычно одинарными. Резервные мазутопроводы предусматривают только в котельных, предназна­ченных для обслуживания объектов с непрерывным технологическим про­цессом. Трубопроводы покрывают тепловой изоляцией и снабжают системой прогревающих паропроводов, которые обычно изолируют вместе с мазутопроводом. Скорость движения мазута в зависимости от вязкости его при­нимают во всасывающих трубопроводах равной 0,8—1,5 м/сек, а в нагне­тательных 1,0—2.5 м/сек.

В котельной мазут проходит через фильтры тонкой очистки для пре­дотвращения засорения форсунок, а затем иногда поступает в дополнитель­ные мазутные подогреватели, если они установлены в котельной. Здесь мазут подогревается до температуры, обеспечивающей требуемую для хоро­шего распыления вязкость, после чего он проходит в распределительные мазутопроводы, расположенные вдоль котельной и предназначенные для распределения подготовленного к сжиганию мазута по котельным агрегатам. У каждого котла имеется отвод, по которому он поступает к мазутным форсункам. При паровых или ротационных форсунках давление мазута в мазутопроводах котельной не превышает 5—8 атм. Все оборудование мазут­ного хозяйства котельной, а также мазутопроводы дублируют, причем каж­дый из распределительных мазутопроводов рассчитывают на 75% макси­мального расхода мазута на котлы. Во избежание застывания мазута обору­дование и мазутопроводы теплоизолируют. Кроме того, вдоль основных мазутопроводов в непосредственном контакте с ними прокладывают обогре­вающие паровые линии небольшого диаметра, которые заключают в общую изоляцию с мазутопроводом. В тех случаях, когда потребление мазута кот­лами колеблется в широких пределах, от конца распределительного мазутопровода отводят рециркуляционную линию в мазутохранилище, чем обеспе­чивают надлежащее движение мазута в трубопроводе независимо от коли­чества его, потребляемого в данный момент котлами.

Топливное хозяйство котельной, работающей на природном газе

Природный газ поступает в котельные из городских газопроводов. Дав­ление, под которым газ поступает в котельную, колеблется в широких пределах в зависимости от давления в газовой сети, от которой питается котельная. В этом отношении газовые сети разделяют на сети низкого давления, где допускаемое давление газа доходит до 200 кГ/м² или, если на газовом вводе устанавливается регулятор — стабилизатор давления, до 500 кГ/м²; сети среднего давления (от 500 кГ/м², до 3 кГ/см²) и сети высо­кого давления (3—6 и 6—12 кГ/см² в зависимости от назначения газо­провода).

Схема присоединения котельной к газовой сети определяется давлением газа в сети и производительностью котельной. Небольшие котельные при­соединяются к сети низкого давления, и потому схема присоединения ока­зывается простой. Более крупные котельные присоединяют к газопроводам среднего и высокого давления, что приводит к необходимости выполнения газорегулировочной станции (пункта), основным элементом которой яв­ляется регулятор давления, предназначенный для понижения давления газа перед поступлением его в распределительный газопровод котельной до низкого или среднего в зависимости от выбранного типа горелок.

Газопроводы для природного газа выполняют из стальных труб, соеди­няемых сваркой. По территории котельной газопровод прокладывают в земле ниже глубины промерзания. В пределах здания котельной газопровод прокладывают открыто, так, чтобы к нему был свободный доступ. Участок газо­провода от места присоединения к газовой сети до первой задвижки в по­мещении котельной по ходу газа называется газовым вводом. Учас­ток газопровода внутри котельной и газовое оборудование, непосредственно присоединенное к вводному газопроводу, называются узлом ввода.

Узел ввода котельной, присоединенной к газовой сети низкого давле­ния, размещают непосредственно в помещении котельной или в смежном с ней помещении, соединенном с котельной проемом без дверей. Узел ввода газа в котельную, присоединяемую к газопроводу среднего или высокого давления, можно располагать внутри котельной, в закрытой пристройке к ней или в отдельно стоящем помещении. По ходу газа в этом узле размещаются главная запорная задвижка, фильтр для тонкой очистки газа, манометрс переключателемдля измерения дав­ления газа до и после фильтра с целью определения сопротивления фильтра, предохранительный запорный клапан, регулятор давления, расходо­мер, манометр. За регулятором давления устанавливают масляный гидрозатвор, который служит предохранительным клапаном, срабаты­вающим в случае недопустимого возрастания давления газа за регулятором давления.

В узлах ввода, которые выполняют в котельных, сооружаемых в райо­нах газовых месторождений, после главной запорной задвижкиустанав­ливают первичный грубый уловитель примесей для улавливания различ­ных посторонних примесей — песка, соленой воды, нефти, конденсирую­щихся при обычной температуре паров углеводородов. Чтобы обеспечить возможность отключения и ремонта, в узле ввода предусматривают обвод­ные линии с соответствующим количеством задвижек.

В системе присоединения отдельных котлов к распределительному газопроводу котельной устанавливают следующие органы; основную запор­ную задвижку, манометри расходомер, быстродействующий клапан-отсекательдля моментального прекращения подачи газа к котлу в случае аварии, регулирующую задвижку, предназначенную для экс­плуатационного регулирования подачи газа в топку, и газовый коллектор, к которому присоединяют газовые горелки. Последнее осуществляется че­рез две последовательно расположенные задвижки, между которыми вре­зан продувочный газопровод, предназначенный для продувки газовой системы котла при пуске его и удаления газа из нее при остановке котла. Газорегуляторные установки, предназначенные для снижения давле­ния газа у потребителя (ГРУ), при давлении газа до 6 кГ/см² можно уста­навливать непосредственно в помещении, где стоят котлы, или в смежных помещениях, соединенных с ним открытым проемом с высотой, равной высоте смежного помещения, при условии создания в последнем не менее трехкрат­ного воздухообмена. Газорегуляторные установки для снижения давления газа, сооружаемые на городских распределительных сетях или на террито­рии промышленных предприятий при давлении газа до 12 кГ/см², как пра­вило, должны размещаться в отдельно стоящих помещениях или на открытых, огражденных и покрытых навесом площадках.

Лекция 10

Дата добавления: 2014-12-16