Крючков О.В. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок - файл n1.doc

Крючков О.В. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок
скачать (34882.6 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc29921kb.23.03.2008 23:28скачать
n2.doc7156kb.23.03.2008 23:29скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



ПОСОБИЕ

ДЛЯ ИЗУЧАЮЩИХ ПРАВИЛА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТЕПЛОВЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК


Топливное хозяйство.
Жидкое и газообразное топливо
ЖИДКОЕ ТОПЛИВО

Сырая нефть представляет собой смесь жидких углеводородов различ­ного состава, в которых могут быть растворены твердые углеводороды.

Состав рабочей части топлива - Cр + Hр + Sр + Oр + Nр + Aр + Wр = 100%. Где C, H, S, - горючие элементы, O, N – внутренний балласт, A, W – внешний балласт (зольность и влажность).

Элементарный состав нефти изменяется в относительно узких пределах, Состав ее органической массы может быть принят следующим: Ср = 87,0%; Нр = 12,5%; 0р + Nр = 0,5%. В рабочей массе содержатся следы мине­ральных примесей, а, кроме того, может содержаться до 1% влаги и значи­тельное количество серы, доходящее до 3,5% и выше. Низшая теплота сгора­ния нефти составляет приблизительно 10 000 ккал/кг; плотность изменяется в не очень широких пределах; ориентировочно ее можно оценить в 0,90— 0,95 кг/м3. Сырая нефть в качестве топлива не используется и перерабаты­вается в моторное топливо, смазочные масла различных марок, трансформа­торное масло и т. п. В качестве энергетического топлива используется только отход нефтепереработки — мазут.

Нефть, нефтепродукты и мазут характеризуются содержанием серы, плотностью, вязкостью, температурами застывания, вспышки и воспламе­нения.

Сера — вредная примесь, так как она вызывает коррозию аппаратуры при переработке нефти и коррозию поверхностей нагрева котельных агре­гатов при сжигании мазута, а также приводит к загрязнению атмосферы сер­нистым ангидридом SOx.

При переработке нефти сера частично переходит в нефтепродукты, но большей частью остается в мазуте. По содержанию серы нефть и мазут делят на три класса:

В результате совершенствования процессов переработки нефти сни­жается выход мазутов, но значительно повышается их вязкость. В на­стоящее время сжигается только вязкий мазут.

Загрязненность мазута внешним балластом зависит от условий до­бычи, хранения и перевозок. Зольность совершенно ничтожна (доли процента). Влажность мазута в местностях, ближе расположенных к промыслам, обычно не превышает 1%, а по мере удаления увеличива­ется и в среднем составляет около 3%. Примесь парафина в нефтяных остатках, не отражаясь на их теплотехнических свойствах, способствует повышению температуры застывания, которая для некоторых мазутов доходит до 42°С. Такой мазут для перекачки и сжигания приходится систематически подогревать до 70—115°С. Первоначально мазут разо­гревают в цистернах, баках, нефтехранилищах для перекачки его по трубопроводам. Для этого устанавливают в них змеевики, обогревае­мые паром или горячей водой при температуре не выше 145°С. Нефте­хранилища и баки должны обязательно сообщаться с атмосферой. На­ружные мазутопроводы тщательно утепляют или прокладывают сов­местно с паропроводами. Мазут, подаваемый к форсункам, дополни­тельно подогревается в поверхностных теплообменниках.

Мазут немного легче воды; плотность его колеблется в пределах 0,89—0,998. Вследствие этого вода, примешанная к мазуту, при хране­нии в резервуарах может отстаиваться, опускаясь вниз. При вязких мазутах отстаивание может происходить только при прогреве.

Вязкость (вязкость - свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление взаимному перемещению частиц (молекул) под действием приложенных сил) нефти и главным образом мазута определяет возможность транспортирования их по трубопроводам, а также распыления: чем выше вязкость топлива, тем труднее перекачивать и распылять его.

Вязкость неф­ти, нефтепродуктов и мазута выражают обычно в единицах условной вязко­сти ВУ.

Согласно ГОСТ 6258-52 условной вязкостью называют отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200 мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания (ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20° С). Величина этого отношения выражается как число условных граду­сов. Условная вязкость при температуре обозначается ВУ. С повышением темпера­туры вязкость нефтепродуктов уменьшается

При понижении температуры наступает такой момент, когда нефть, нефтепродукт или мазут загустевает (застывает), превращаясь в нетранс­портабельный твердый продукт. Температурой застывания нефте­продукта называют ту температуру, при которой он в условиях опыта за­густевает настолько, что при наклоне пробирки под углом 45° к горизонту уровень продукта остается неподвижным в течение 1 мин.

Для большинства нефтепродуктов температура застывания лежит в об­ласти отрицательных температур, причем чем легче нефтепродукт, тем ниже эта температура. Однако для некоторых сортов нефти и мазута температура застывания становится положительной, доходя до 25 °С и выше. На темпера­туру застывания нефти и мазута заметно влияет их состав и в первую очередь содержание парафина, который резко повышает температуру застывания.

Температуры вспышки и воспламенения определяют воспламеняемость нефтепродукта и, в частности, пожарную опасность, которую он представля­ет.

Температурой вспышки называют ту температуру данного нефте­продукта, нагреваемого в определенных лабораторных условиях, при кото­рой пары его образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени (температура при которой мазут вспыхивает, при внесении открытого огня, но не горит: tхр< tвс (на10 – 15 0С). Температура вспышки мазута от 90 – 140 0С).

Температурой воспламенения нефтепродукта называют температуру, при которой нагреваемый в установленных лабораторных условиях продукт загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее установленного времени (Температура воспламенения – это температура при которой смесь горит не менее 5 секунд: tвосп > tвс (на 10 – 15(40) 0С).).

Жидкое котельное топливо — топочный мазут — по своему элементар­ному составу мало отличается от сырой нефти.
Горючая масса мазута имеет следующий состав:

СР =85,5—87,7%; НР =10,0-11,7%; OР + NР = 0,6—1,0%, SР = 0,5—3,5%. Теплота сгорания горючей массы — около 10 000 ккал/кг.

Теплотой сгора­ния топлива называется количество тепла, выделяюще­гося при полном сгорании твердого, жидкого или газооб­разного топлива. Ее определяют отношением теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива, к массе сгоревшего топлива, т. е.

q = Q,

где: Q - теплота, выделяющаяся при полном сгорании топлива; m - единица массы топлива.

Если принять Q =1 джоулю (Дж); т=1 кг, едини­цей теплоты сгорания будет = 1 Дж/кг

В теп­лотехнике применяют также кратные единицы (кДж/кг, МДж/кг, ГДж/кг).

Теплота сгорания топлива является важнейшей ха­рактеристикой рабочей массы топлива. Она зависит от содержания горючих частей в единице массы рабочего топлива. Чем больше в топливе горючих веществ, тем больше теплота его сгорания.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания топ­лива.

Высшая теплота сгорания Qрв, которую получают пу­тем сжигания пробы топлива в калориметрической бом­бе, при этом часть тепла расходуется на испарение воды, образующейся при сгорании топлива, а также содержа­щейся в нем влаги.

Влажность топлива. Влажность мазута в местностях, ближе расположенных к промыслам, обычно не превышает 1%, а по мере удаления увеличива­ется и в среднем составляет около 3%.

Низшая теплота сгорания топлива Qрн меньше высшей на количество тепла, которое затрачивается на испарение воды, образующейся при полном сгорании топлива, а также влаги, содержащейся в нем. Низшей теплотой сгорания пользуются для практических расчетов, так как при сжигании топлива в топках паровых и водогрейных котлов пары воды уносятся с горячими газами в дымо­вую трубу.

Теплоту сгорания топлива определяют в особом при­боре - калориметре или подсчитывают по процентному содержанию составных частей топлива

Мазут обычно содержит некоторое количество воды, увели­чивающееся после водных перевозок, а также при разогреве в цистернах ост­рым паром. Содержание минеральных примесей в мазуте заметно возрастает по сравнению с нефтью, составляя приблизительно 0,3%.

Мазут подразделя­ют на шесть марок: Ф5, Ф12, 40, 100, 200 и МП, из них в стационарных ко­тельных установках сжигают только мазут марок 40, 100 и 200. Основные физико-технические характеристики этих марок мазута приведены в табл.
Приемные устройства мазута.
В качестве жидкого топлива на теплогенерирующих установках (ТГЕ) в основном поступает высоковязкий мазут марки M - l 00 и в небольших количествах растопочный мазут М - 40, в от­дельных случаях - маловязкая стабилизи­рованная нефть. Для перекачки мазута, заполнения и слива его из емкостей тем­пература мазута должна быть не ниже 55 °С для мазута марки М - 40 и 70 °С для M-l 00, что соответствует вязкости не выше 30° ВУ.

Мазут большей частью поступает на ТГЕ по железной дороге в ци­стернах с грузоподъемностью до 125 т, которые не приспособлены для поддержа­ния необходимой температуры текучести мазута. В пункты назначения мазут при­бывает с низкой температурой (особенно в его внешней пристенной зоне) и высокой вязкостью, что делает невозможным его самостоятельный слив.

Теплопроводность (Передача внутренней энергии от одних частей среды к другим, обусловленная хаотическим движением частиц, во внесистемных единицах теплопроводность измеряется в кал/(ссм°С); ккал/(чм°С). Согласно Международ­ной системе единиц (СИ), единица измерения теплопроводности Вт/(мК)) и температуропро­водность мазута очень малы, а поэтому разогреть всю массу мазута на большую глубину (диаметр цистерны 2600—2800 мм) при подводе теплоты только снаружи за короткое время невозможно.

На ТЭГ применяют два способа ускорен­ного слива мазута из цистерн:

  1. прогрев всей массы топлива в цистерне свежим па­ром;

  2. интенсивный прогрев нижней ча­сти цистерны снаружи с одновременным сливом разогретого мазута.

Вместимость приемной емкости основного мазутохозяйства принимается не менее 20% вместимости цистерн, устанавливаемых под разгрузку. Насосы должны обеспечить перекачку мазута, сли­того из цистерн, установленных под разгрузку, не более чем за 5 ч;

(предусматривается резерв насосов).

Приемная вместимость рас­топочного мазутохозяйства д. б. не менее 120 м3 (резерв насоса не предусматривается). В приемных емкостях и резервуарах мазутохранилища нагрев мазута до t  90 °С не разрешается.

Подогрев мазута открытым паром по­лучил наиболее широкое распространение (рис. 4.1).

Для этого сливная эстакада оборудуется стационарной разводкой па­ра, поступающего с давлением 1,2 - 1,5 МПа и температурой 200 - 280 °С. Пар шлангом подводится к центральной и двум боковым изогнутым штангам, которые на нижних концах имеют отверстия диаметром 5 – 6 мм для выхода пара в толщу мазута.

Вытекающие из отверстий струи пара за счет теплоты конденсации разогревают ма­зут, который по мере увеличения текучести сливается через нижнее отверстие цистер­ны.

Недостатком подогрева мазута откры­тым паром является значительное обвод­нение топлива, при этом в последующем мазут практически не отстаивается от во­ды. Этот способ прогрева требует длитель­ного времени и ведет к продолжительному простою цистерн под разгрузкой. Такой же длительностью разгрузки ввиду слабой интенсивности обладает и метод внешнего комбинированного разогрева прибывших цистерн в специальных тепляках за счет теплового излучения от трубчатых панелей, обогреваемых паром при температуре око­ло 200 °С, и струями горячего воздуха с температурой 125 °С.

Большей интенсивностью разогрева ма­зута отличаются цистерны, оборудованные паровой рубашкой (рис. 4.2,а). В таких цистернах, поступивших на разгрузочную эстакаду, уже через несколько минут пос­ле подачи пара стенки корпуса нагрева­ются до температуры 80 °С, пристенный слой мазута становится текучим и стекает к сливному патрубку 3 (рис. 4.2,6). На его место поступают холодные слои мазу­та и разогреваются. Интенсивный «нагрев определяется конденсацией поступающего/ пара, в связи с чем разогрев и слив мазу­та из цистерны происходят в 2—3 раза быстрее, чем в цистернах обычной кон­струкции. При этом в 2—2,5 раза умень­шается расход пара по сравнению с от­крытым способом нагрева, не происходит обводнения мазута, достигается полный слив и не требуется последующей очистки цистерны от остатков вязкого мазута.

Поиски новых, эффективных методов сли­ва жидкого топлива ведутся в различных направлениях. Среди них можно назвать слив под избыточным давлением в цистерне за счет подачи в верхнюю ее часть сжа­того пара, применение вибрации в процессе разогрева мазута, увеличивающей интен­сивность теплообмена, использование ин­фракрасных излучателей вместо паровых калориферов при нагреве в. тепляках и др.

При расположении складов хранения вблизи нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) предприятие получает горячий мазут с температурой 60-95 °С по трубо­проводам прямо в резервуары станции. Этот способ исключает потери теплоты при охлаждении мазута на НПЗ и повтор­ные затраты ее на последующий нагрев мазута на ТЭГ.
Технологическая схема подготовки мазута к сжиганию.
Мазутное хозяйство ТЭГ состоит из комплекса сооружений, уст­ройств, аппаратов и агрегатов, предназна­ченных для приема, хранения, подготовки и подачи жидкого топлива (мазута) к па­ровым котлам для сжигания.

Жидкое топливо может ис­пользоваться как основное, как резервное или в качестве растопочного. На газома­зутных электростанциях оно чаще всего является основным топливом, т. е. сжига­ется в котлах большую часть года. Подача основного или резервного топлива всегда рассчитывается на обеспечение полной мощности ТЭГ Мазутное хозяйство должно обладать абсолютной надежностью подачи топлива, иметь достаточно простую технологическую схему в интересах удоб­ного обслуживания я быстрого безошибоч­ного подключения резервного оборудова­ния.

Технологический тракт подготовки ма­зута на ТЭГ (рис. 4.3) включа­ет в себя приемно-сливное устройство (сливные эстакады с желобами, приемные резервуары с погруженными перекачиваю­щими насосами), основные резервуары для хранения постоянного запаса мазута, мазутонасосную систему трубопроводов для перекачки мазута и пара и группу подо­гревателей мазута. Подготовка мазута перед его сжиганием заключается в удале­нии механических примесей, повышении давления мазута и его подогреве, необхо­димых для снижения потерь энергии на транспорт мазута к паровым и водогрейным котлам и его тонкого распыления в форсунках горелочных устройств. Система резервуаров-хранилищ мазута со всем оборудованием подготовки и перекачки мазута по существующим противопожарным нормам должна располагаться на удалении от главного корпуса ТЭГ, вне ее территории.

В приемно-сливном устройстве посту­пающий мазут подогревается до 60—70 °С и подается погруженными перекачивающи­ми насосами в основные резервуары— наземные железобетонные баки-хранилища. Температура мазута в баках поддерживается не ниже 60 °С в любое время года за счет цирку­ляционного подогрева путем возврата в бак части (до 50 %) разогретого во внешних паровых подогревателях мазута Недостаток циркуляционного подогрева мазута—повышенный расход электроэнер­гии на его перекачку, однако это окупа­ется достоинствами метода.

Типовой является двухступенчатая схе­ма подачи топлива, разработанная инсти­тутом Теплоэлектропроект (ТЭП). По этой схеме подготовка топлива к сжиганию (по­догрев, перемешивание мазута в резервуа­рах, фильтрация от внешних загрязнений) осуществляется за счет работы насосов первой ступени при низком давлении мазу­та (около 1 МПа). Насосы второй ступени перекачивают в главное здание ТЭГ уже подогретый и очищенный мазут и развива­ют необходимое высокое давление (3,5 - 4,5 МПа). Производительность насосов первой ступени выбирается с учетом 50 % рециркуляции мазута в пределах мазутно­го хозяйства, а насосов второй ступени - также с учетом дополнительного расхода на рециркуляцию мазута, которая нужна для поддержания температуры при транс­порте мазута к котлам в любых режимах эксплуатации. При высокой скорости ма­зута на выходе из распиливающей форсун­ки может иметь место сильный абразивный износ металла мазутных каналов форсунки и быстрый выход ее из строя. Кроме того, при диаметре выходного сопла форсунки 3 - 5 мм не исключено его забивание круп­ными твердыми часгицами или сгустками асфальтосмолистых веществ. Очистка ма­зута от более грубых фракций происходит в фильтрах грубой очистки с размером яче­ек сетки 1,5 1,5 мм2, .которые устанавли­вают обычно на сливе мазута в приемные резервуары. Последующее удаление приме­сей производится в фильтрах тонкой очист­ки, установленных перед насосами второй ступени на подогретом мазуте. За счет избыточного давления насосов первой сту­пени мазут продавливается через цилинд­рическую сетку с размером ячеек 0,3 - 0,5 мм. Повышение температуры мазута обеспечивается в паровых подогревателях. Более распространенными являются сек­ционные подогреватели, выполненные по схеме «труба в трубе» (рис. 4.4).

Мазут по нескольким трубкам малого диаметра движется внутри камер-секций и снаружи обогревается конденсирующимся паром. Такие подогреватели при давлении грею­щего пара до 1,5 МПа обеспечивают на­грев мазута до 150 °С. Коэффициент тепло­передачи при скорости мазута 1-1,5 м/с составляет 120-300 Вт/(м2 К) в зависи­мости от степени загрязнения внутренней поверхности трубок.

Подогреватели обычно располагают группами вне помещения мазутонасосной. Кон­денсат пара подвергается затем тщатель­ной очистке от мазута и масел и исполь­зуется в цикле электростанции.

По условиям тонкого распыления ма­зута в форсунках очень важно поддержи­вать вязкость и давление мазута на нуж­ном уровне. При сжигании мазута с малы­ми избытками воздуха в мощных горелках с высоконапорными форсунками механиче­ского распыла его вязкость перед форсун­ками не должна превышать 1,5 - 2° ВУ, для чего мазут марки M - l00 следует на­гревать до температуры 140 °С, а М - 200 до 160°С. В других случаях (применение паромехаонических форсунок, механические форсунки малой мощности) вязкость мазу­та не должна быть выше 2,5 - 3° ВУ и подогрев не ниже 120-140°С. Для ТЭГ, получающих мазут постоянного качества, контроль за вязкостью мазута по температуре вполне достаточен. Но не­редко электростанции получают мазут с различными вязкостно-температурными характеристиками. В таких случаях необ­ходим прямой контроль за вязкостью ма­зута в процессе эксплуатации, что обеспе­чивается автоматическим вязкозиметром. По его показателям изменяется темпера­тура подогрева мазута.

В процессе эксплуатации мазутопроводов и подогревателей на внутренней по­верхности труб увеличиваются загрязнения в виде отложений высокомолекулярных соединений. В подогревателях при темпе­ратуре стенки выше 150 °С начинается процесс коксования (отвердевания) отло­жений в пристенном слое. Это явление ведет к росту гидравлического сопротив­ления (иногда в 5-10 раз) и снижению теплообмена в подогревателе, что сокра­щает рабочую кампанию системы и требу­ет частых остановок на очистку. В целях предотвращения загрязнения мазутопроводов, уменьшения роста загустевших осад­ков в резервуарах в мазут вводят щелоч­ные растворимые присадки, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским ин­ститутом нефтепереработки типов ВНИИНП 102—ВНИИНП 106 B количестве около 0,2 % расхода мазута. Указанные присадки снижают вязкость мазута за счет раство­рения части высокомолекулярных углеводо­родов и тем самым приводят к уменьше­нию осадка в резервуарах, мазутопроводах и снижению коксования подогревателей и каналов форсунок.

Работа системы мазутного хозяйства автоматизирована. Насосы первой и второй ступеней управляются дистанционно с мест­ного щита управления мазутонасосной или главного щита электростанции. На случай падения давления в напорных мазутопроводах предусмотрено устройство автома­тического ввода резервных насосов, а для оперативных переключений магистралей установлены быстродействующие отсекаю­щие клапаны с соленоидными приводами.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации