В настоящее время известны 2 основные схемы получения тепловой энергии из органического топлива путём его сжигания.
Схема 1: Совместное производство тепловой и электрической энергии - применяется в мощных ТЭЦ, предназначенных для теплоснабжения жилых и промышленных районов.
Схема 2: Схема производства только тепловой энергии
В качестве примера рассмотрим схему 1: при использовании такой схемы, КПД использования топлива почти в 2 раза выше, чем при получении только тепловой энергии.
Схема №1
Обозначения:
1 – топка парового котла;
2 – пароперегреватель;
3 – паровая турбина;
4 – электрогенератор;
5 – конденсатор;
6 – конденсатный насос;
7 – регенеративные подогреватели;
8 – пар на регенеративный подогрев;
9 – питательный насос;
10 – РОУ (редукционно-охладительное устройство);
11 –потребители;
12 – насос возврата конденсата.
Органическое топливо сжигается в топке парового котла 1; в котле образуется водяной пар, который перегревается в пароперегревателе 2 до температуры 520-540 0С и направляется в паровую турбину 3, в которой энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения турбины, а затем – в электрическую в электрогенераторе 4. Паровая турбина 3 - многоступенчатая. Пар, подведённый к турбине, отправляется из отборов 8 потребителю 11, и частично используется для подогревания конденсата в регенеративном подогревателе 7 перед его вводом в котёл; после турбины отработанный пар отправляется в конденсатор 5, а затем с помощью конденсатного насоса 6 направляется в регенеративный подогреватель 7. Выработанный в котле пар не полностью используется в турбинах, а часть его направляется в РОУ 10, где температура и давление его понижается до заданных параметров; затем пар отправляется потребителям 11, а от потребителей с помощью насоса 12 в регенеративный подогреватель 7, где подогревается и затем с помощью питательного насоса 9 направляется в котёл 1.
В данной схеме пар производится в котельной установке 1, которая состоит из котла и вспомогательного оборудования, которое обеспечивает его работу. Котёл - это комплекс устройств для получения пара или нагретой воды под давлением за счет теплоты сжигаемого топлива. К вспомогательному оборудованию котла относится дутьевые вентиляторы и дымососы, которые подают воздух в котел и удаляют продукты сгорания в атмосферу, а также бункеры топлива, питатели, мельницы и др.
Как правило, на турбину поступает 25% пара, остаток пара сначала поступает на редакционно-охлаждающую установку, где температура и давление пара снижаются, затем поступает к потребителю.
Схема №1 позволяет повысить эффективность использования химической энергии топлива при производстве электроэнергии за счёт более полного использования энергии пара.
Схема №2 предлагает производство только тепловой энергии в котельном агрегате.
Рассмотрим схему котельного агрегата.
Схема №2
Обозначение:
1 конвейер;
2 топливный бункер;
3 питатели топлива;
4 мельница для размола топлива;
5 воздух, подаваемый для подогрева топлива;
6 нижний распределительный коллектор;
7 воздух, подаваемый в топку для горения топлива;
8 горелочное устройство;
9 топка котельного агрегата;
10 отпускные трубы, соединяющие барабан котла 14 с коллектором 6;
11 экранные поверхности;
12 обмуровка котла;
13 строительные конструкции котла;
14 барабан;
15 вторая ступень пароперегревателя;
16 первая ступень пароперегревателя;
17 промежуточный пароперегреватель;
18 водяной экономайзер;
19 воздухоподогреватель;
20 дутьевой вентилятор;
21 золоуловитель;
22 дымосос (вентилятор большой мощности);
23 дымовая труба;
24 каналы для золоуловителя.
При рассмотрении схемы котельного агрегата можно выделить несколько трактов:
Пароводяной тракт
Основным элементом котла являются поверхности нагрева, которые предназначены для передачи теплоты от теплоносителя (продукты сгорания топлива) к рабочей среде (вода, пар). Теплота от продуктов сгорания может передаваться конвекцией и излучением, поэтому в агрегате различают конвективные, конвективно-радиационные и радиационные поверхности нагрева. А в зависимости от рабочего тела различают поверхности: нагревательные, испарительные и перегревательные.
· Экономайзер является нагревательной поверхностью. Экономайзер расположен в конвективной шахте. Он служит для подогрева питательной воды или подогрева и частичного испарения воды. Подогретая вода поступает в котёл. Экономайзеры бывают кипящего и некипящего вида.
· Испарительные поверхности нагрева размещены в топке котла. Эти поверхности называют радиационными или конвективно-радиационными (экраны, фестоны, котельные пучки). В котлах небольшой производительности фестоны и пучки являются конвективно-радиационными поверхностями (условное разделение). Фестоны образованы трубами заднего экрана и образуют многорядные пучки.
· Перегревательные поверхности могут быть: конвективными, конвективно-радиационными и радиационными. Радиационный перегреватель расположен в области с более высокой температурой, т.е. на стенах или потолке топки.
Совокупность последовательно расположенных поверхностей нагрева называют пароводяным трактом. В него входят экономайзер, отводящие трубы, барабан, опускные трубы, нижние коллекторы, экраны, ступени пароперегревателя и промежуточный перегреватель.
