Введение

Паровой котел - это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительность при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.

Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котел должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.

Номинальное давление пара - наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.

Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) - температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.

Номинальная температура питательной воды - температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.

При выполнении расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный расчет).

В процессе расчета парового котла используется большое количество буквенных обозначений различных параметров и величин. Чтобы по возможности исключить одинаковые обозначения для различных величин, используются латинский, греческий и русский алфавиты, а также верхние и нижние индексы. Одинаковые обозначения могут допускаться в тех случаях, когда они укоренились в различных областях техники.

Современный энергетический котлоагрегат большой мощности представляет собой очень большое и сложное сооружение. Так, например, агрегат обслуживающий турбину мощностью 100 МВт, производит в час около 400 т пара давлением 100-140 ата и температурой 510-560°С и потребляет в час 50-100 т угля (в зависимости от качества последнего), более 300 000 нм3 воздуха и около 400 т воды.

Все рабочие процессы такого агрегата полностью механизированы и в основном автоматизированы. Агрегат обслуживается многочисленными вспомогательными механизмами, приводимыми в движение десятками электродвигателей, причем мощность некоторых из них достигает тысяч киловатт.

Габариты такого агрегата весьма внушительны: высота порядка 35-40 м, ширина и глубина до 15-20 м. Вес только металлических частей агрегата доходит до 1500-2000 т. Еще более крупными являются агрегаты, обслуживающие турбины по 200-300 МВт.

Современные котлоагрегаты большой мощности (свыше 200 т/ч) вырабатывают пар высокого давления 140-240 ата, и высокой температуры 550-580° С. Как правило, пар таких котлов, пройдя часть высокого давления турбины, где его давление снижается до 25-35 ата, а температура примерно до 350° С, снова возвращается в котлоагрегат для вторичного перегрева до температуры, близкой к начальной.

В ряде стран имеется несколько крупных котлоагрегатов, вырабатывающих пар и более высоких параметров: до 300 ата и выше и до 650° С. Однако такие котлоагрегаты еще пока не нашли широкого применения.

Котлоагрегаты меньшей паропроизводительности, обслуживающие турбины малой и средней мощности, обычно вырабатывают пар более низких начальных параметров и не имеют вторичного перегрева.

Исходные данные

Тип котла: по ГОСТ 3619-69 БКЗ 420

Заводская маркировка БКЗ 420-140-1

Производительность котлоагрегата Dne = 420 т/ч = 116,7 кг/с

Давление перегретого пара Рne = 15 Мпа

Температура перегретого пара tne = 540°С

Температура питательной воды tne = 250°С

Месторождение и марка топлива: Ткварчельское, Ж каменный уголь с зольностью Ар = 35%