Проектирование топливного хозяйства

 

Расход топлива на парогенератор

Расчетный расход топлива на работу парогенератора определим из соотношения:

Полный расход тепла на турбоустановку:

 

 

где i_о = 3379,2 кДж/кг - энтальпия пара перед турбиной;

‾t_пв = 1119,1 кДж/кг - энтальпия воды перед парогенератором, (таблица 1.1);

iÇÇ_пп = 3597,82 кДж/кг - энтальпия пара после промперегрева;

i^Ç_пп кДж/кг = 2979,66 кДж/кг - энтальпия пара до промперегрева;

D_пе - расход перегретого пара;

D_пп - расход пара на промперегрев;

Q^н_р = 17380 кг - низшая теплота сгорания топлива /13/

Часовой расход топлива на станции:

 

ВΣ = n · В = 3 · 68,16

 

ВΣ= 3 · 68,16 = 231,36 кг/с = 736,128 т/ч

где n - число прогенераторов.

Приемное разгрузочное устройство

На тепловых станциях, работающих на твердом топливе, применяются преимущественно два типа приемных разгрузочных устройств: со щелевыми бункерами с лопастными питателями и с вагоноопрокидывателями. Вагоноопрокидыватели используют на станциях с расходом топлива более 150 т/ч, следовательно выбираем 3 вагоноопрокидывателя, один из которых - резервный.

Вагоноопрокидыватели при ВΣ = 736,128 т/ч выбираем роторного типа.

 

Характеристики вагоноопрокидывателя

Наименование	Показатель
Число опрокидываний в час	30
Теоретическая производительность, т/ч	2790-1800 (60-тонные вагоны)
Мощность электродвигателя, кВт	36 х 2
Габариты, м	17 х 8,9 х 7,95 м
Вес опрокидывателя с электрооборудованием, т	132

 

Выбор дробилок

Для дробления топлива используются дробильные установки. Выбираем одноступенчатое дробление (угли мелких фракций 0 - 50 мм). Дробильная установка размещается в тракте топливоподачи. Перед дробилками устанавливаем электромагнитные сепараторы для улавливания метала и неподвижные наклонные колосниковые решетки для отсева мелочи (для снижения нагрузки дробилок).

Выбираем двухвалковые зубчатые дробилки марки ДДЗ - 3М.

Технические характеристики представлены в таблице

 

Характеристики зубчатой дробилки марки ДДЗ - 3М.

Наименование \ типоразмер	ДДЗ - 3М
Производительность, т/ч	125 - 180
размеры ротора: диаметр, мм длина, мм	900 900
Размер: исходного куска, мм получаемого, мм	до 800 0 - 150
частота вращения ротора, об/мин	36
мощность электродвигателя, кВт	25
масса, т	11,2

 

Дробленое топливо поступает в бункер сырого угля. Емкость бункера для данного парогенератора:

 

V_б = В^мах_н · τ / γ^нас_т · К_з

 

V_б = 245,736 · 5 / 0,85 · 0,8 = 1806,88 м³

где: В^мах_н = 245,736 т/ч - расход топлива на один парогенератор;

τ = 5 ч - число часов работы парогенератора на топливе, запасенном в бункере;

К_з = 0,8 - коэффициент заполнения бункера.

Из бункеров сырого угля топливо с помощью питателя сырого угля (ПСУ) подается в углеразмольные мельницы.

 

Характеристика питателя сырого угля

Наименование \ типоразмер	ПСУ
Ширина полотна, мм	1200
Длина, мм	5000
Скорость полотна, м/с	0,1 - 0,16
Требуемая мощность	1,7
Масса, т	2,7

 

Топливные склады

Для обеспечения электростанции топливом создают его резервные запасы:

оперативный резерв - в бункерах главного корпуса и в расходном складе;

долговременный - на резервном складе.

Для мощных ГРЭС, распологаемых вблизи (до 100 км) от угольных разрезов или крупных шахт, ёмкость склада принимается на две недели.

Топливо на складе укладывают в штабеля. Площадь, занятую штабелями, ориентировочно определяют по формуле:

 

F = (24 · В · n) / (h · γ · Y)

 

где: В = 736,128 т/ч - часовой расход топлива на станции;

n = 14 - число суток запаса топлива на складе;

h = 30 м - высота штабеля (принимаем);

γ = 0,85 т/м³ - насыпной вес топлива;

Y = 0,8 - 0,9 - коэффициент, учитывающий угол естественного откоса (сползания) топлива в штабеле.

F = 24 · 736,128 · 14 / (30 · 0,85 · 0,9) = 11777,3 м²

Ленточные конвейеры

Из приемного устройства твердое топливо подается в котельную двумя параллельными линиями (нитками) ленточных конвейеров, одна из которых рабочая, вторая резервная.

Расчетная часовя производительность каждой нитки:

 

В_расч = В_сут / Т

 

где: Т = 21 ч - число часов подачи топлива в течении суток при круглосуточной работе топливоподачи;

 

В_сут = ВΣ · 24 = 736,128 · 24 = 17667,072 т/сут

 

В_расч = 17667,072 / 21 = 841,3 т/ч

Выбираем желобчатый тип ленты конвейера, его производительность равна:

 

В_л = В²· С · γ · К_α

 

где: В = 2 м - ширина ленты, /1, таблица 7.5/;

С = 2,5 м/с - скорость ленты, /1, таблица 7.5/;

γ = 0,85 т/м³ - насыпной вес топлива, /1, с. 61/;

К_α = 320 - коэффициент, учитывающий угол естественного откоса α = 35^о топлива на ленте, /1, таблица 7.2/

В_л = 2²· 2,5 · 0,85 · 320 = 2720 т/ч

Мощность на валу приводного барабана ленточного конвейера без сбрасывающего устройства:

 

W_б = (К₁· z · С + 2 · В_л · z + 37 · В_л · ∆Н · К_z) / (1000 · 1,36)

 

где: К₁ = 1200 - коэффициент, зависящий от ширины ленты, (1, таблица 7.3);

z = 60,97 м - длина конвейера между центрами приводного и концевого барабанов;

Н = 35 м - высота подъема по вертикали между центрами приводного и концевого барабанов;

К_z = 1 - коэффициент, зависящий от длины конвейера

W_б = (1200·60,97·2,5 + 2·2720·60,97 + 37·2720·35·1) / (1000·1,36) = 2590 кВт

Мощность, потребляемая электродвигателем приводной станции:

 

W_эп = К_з · W_б / η_эд · η_р

 

где: К_з = 1,25 - коэффициент запаса для наклонных конвейеров, (1, стр. 60);

η_эд = 0,97 - КПД электродвигателя;

η_р = 0,96 - КПД редуктора, (1, стр. 60)

W_эп = 1,25 · 2590 / 0,97 · 0,96 = 3476,7 кВт

Выбор схемы и механизмов системы пылеприготовления

Тип системы пылеприготовления определяется видом топлива. Для каменных углей и антрацита применяется система с шаровыми барабанными мельницами. На каждый парогенератор устанавливаем по две мельницы.

Расчетная производительность мельницы:

 

,1 · В_рас / (n · К_ло)

 

где: n = 2 - количество мельниц на котел;

К_ло = 1,4 - коэффициент размолоспособности для Экибастузских углей, (3, стр. 19)

,1 · 841,3 / (2 · 1,4) = 330,51 т/ч

По таблице 7.8 /1/ выбираем мельницы типа ШБМ 400 / 1000 (Ш - 70)

 

Характеристика углеразмольной мельницы типа ШБМ 400 / 1000 (Ш - 70)

Наименование \ типоразмер	ШБМ 400 / 1000 (Ш - 70
Производительность по АШ, т/ч	70
Диаметр барабана, мм	4000
Длина барабана, мм	10000
Число оборотов барабана, об/мин	17,14
Мощность главного электродвигателя, кВт	2460
Предельная шаровая нагрузка, т	138
Вес мельницы без вспомогательного оборудования, шаров, смазки, т	246,5

Дутьевые вентиляторы и дымососы

При выборе производительности дутьевого вентилятора количество холодного воздуха, засасываемого этим вентилятором, подсчитывается по формуле:

 

V_вен = 1,05 В_р· V^о · (α_т - ∆α_т - ∆α_пп + ∆α_в) · (t_хв + 273) / 273

 

где: В_р = 68,16 кг/с - расход топлива на парогенератор;

V^о = 4,2 м³/кг - теоретическое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива, (8. таблица 11/;

α_т = 1,2 - коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, /1, с. 71/;

∆α_т = 0,1 - присос воздуха в топке;

∆α_пп = 0 - присосы воздуха в системе пылеприготовления,

/1, таблица 7.12/;

∆α_в = 0,05 - относительная утечка воздуха в трубчатых воздухоподогревателях, /1, с. 71/;

t_хв = 30 ^оС - температура холодного воздуха, /1, с. 71/

V_вен = 1,05 · 68,16 · 4,2 · (1,2 - 0,1 - 0 + 0,05) · (30 + 273) / 273 = 383,66 м³/с

Расчетная производительность дымососа:

 

V_д = В_р· [V^о₂ + (α_д - 1) · V^о] · (t_д + 273) / 273

 

где V^о₂ = 4,56 м³/кг - теоретический объем продуктов сгорания,

α_д = 2,4 - коэффициент избытка воздуха перед дымососом;

t_д = 150 ^оС - температура газов перед дымососом

V_д = 68,16 · [4,56 + (2,4 - 1) · 4,2] · (150 + 273) / 273 = 1102,57 м³/с

Расчетный напор вентилятора:

 

Н_вен = 1,1 · ΣН_{пот в} = 1,1 · 5 = 5,5 кПа

 

Расчетный напор дымососа:

 

Н_д = 1,1· ΣН_{пот д} = 1,1· 4 = 4,4 кПа

 

где ΣН_пот - суммарный перепад давлений по воздушному и газовому тракту с учетом самотяги вертикальных участков. Обычно ΣН_пот = 3 - 7 кПа для вентиляторов и 2 - 4 кПа для дымососов /1, с. 72/

Характеристика дутьевого вентилятора ВДН - 24 х 2 - 11у

Наименование \ типоразмер	ВДН - 24 х 2 - 11у
Производительность, м3/ч	500 / 400
полное давление, кПа	3620 / 2550
Температура газа, оС	30
КПД вентилятора%	84
Частота вращения, об/мин	735 / 590
Мощность, кВт	650 / 290

 

 Характеристика дымососа ДОД - 43

Наименование \ типоразмер ДОД - 43
Производительность, м3/ч	1335 / 1520
Полное давление, кПа	3500 / 4100
Температура газа, оС	100
КПД вентилятора, %	82,5
Частота вращения, об/мин	370
Мощность, кВт	1570 / 2500

 

Водоснабжение ТЭС

 

Тепловые электрические станции являются крупными потребителями воды. Наибольшее количество технической воды на ТЭС требуется для конденсации пара в конденсаторах турбин (до 92 - 94% на КЭС). Для турбины К - 500 - 240 эти расходы составляют 52000 м³/ч, /4, с. 455/. Расходы технической воды на другие нужды (в процентах от расхода ее охлаждение пара в конденсаторе) следующие:

,5 - 4,0% на охлаждение газа и воздуха электрогенератора и электродвигателей;

,2 - 2,5% на охлаждение масла турбин и вспомогательных механизмов;

,3 - 0,8% на охлаждение подшипников;

,1 - 0,4% на гидротранспорт золы и шлака;

,04 - 0,12% на восполнение потерь пара и конденсата.

Кроме этого техническая вода используется для пожарного водоснабжения, гидроуборки. Сырая вода для химической водоотчистки электростанции обычно поступает из системы технического водоснабжения.

Проектируемая КЭС строится в Северном Казахстане, г. Экибастуз. Техническая вода берется из пруда - охладителя. Вода подается на станцию с помощью береговой насосной станции, проходит через конденсаторы турбин и сливается в отводящий канал.

G_цв = 50 · D_т · n

 

G_цв = 50 · 390,2 · 3 = 58530 кг/с

где: n = 3 - количество блоков.

Расход на масло и газоохлаждение:

 

G_мас = 2 · D_т · n

 

G_мас = 2 · 390,2 · 3 = 2341,2 кг/с

Расход на охлаждение подшипников:

 

G_под = 0,3 · D_т · n

 

G_под = 0,3 · 390,2· 3 = 351,18 кг/с

Расход воды на питание котлов:

 

G_подп = G_хов· n (1.100)

 

G_подп = 8,58 · 3 = 25,74 кг/с

Расход воды на золоудаление:

 

G_зол = М_зол · n (1.101)

 

G_зол = 88,298 · 3 = 264894 кг/с

Расход воды на хозяйственные нужды:

 

G_хоз = 0,05 · D_т · n (1.102)

 

G_хоз = 0,05 · 390,2 · 3 = 58,53 кг/с

Расход воды на подпитку теплосети:

G_тепл = 0,2 · G_сп

 

G_тепл = 0,2 · 6,37 = 1,274 кг/с

Общий расход воды на электростанции:

 

G_цирк= G_цв + G_мас + G_под + G_подп + G_зол + G_хоз + G_тс

 

G_цирк = 58530 + 2341,2 + 351,18 + 25,74 + 264894 + 58,53 + 1,274

G_цирк = 326201,924 кг/с = 326,202 т/с

 

Общая часть

Требования к компоновке зданий и сооружений на площадке электростанции

 

При разработке компоновки главного корпуса необходимо обеспечить:

а) надежность и бесперебойность, экономичность эксплуатации, безопасные условия работы персонала;

б) возможность быстрого и качественного проведения ремонтов оборудования;

в) быстрое и дешевое сооружение электростанции и увеличение ее мощности.

Компоновка главного корпуса должна, по возможности, легко осуществить технологическую схему станции.

При рациональной компоновке главного корпуса определяющими факторами являются:

а) взаимное размещение котло- и турбоагрегатов;

б) системы топливоподачи, пылеприготовления, золоулавливания, тягодутьевого оборудования, золоудаления для котельной;

в) техническое водоснабжение, система регенеративного подогрева питательной воды, размещение питательных насосов, сетевой подогревательной установки и вспомогательного оборудования турбин;

г) выбор места размещения щитов управления основного и вспомогательного оборудования главного распредустройства, а также распредустройства собственных нужд.

Компоновка главного корпуса зависит от типа проектируемой ТЭЦ, мощности начальных параметров, назначении станции, района и т.д.