Реферат: Методические указания и контрольные задания для студентов заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 140102 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»

Салаватский индустриальный колледж


КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ


Методические указания и контрольные задания для студентов –

заочников образовательных учреждений среднего

профессионального образования по специальности 140102 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»


2006


Одобрено предметно Составлена в соответствии с

(цикловой) комиссией государственными требованиями

«___»_______________________ к минимуму содержания и уровню

Протокол №_________________ подготовки выпускника по

Председатель предметной специальности 140102

(цикловой) комиссии «Теплоснабжение и

______________ М.В.Хрипунова теплотехническое оборудование»

Заместитель директора ____________ Г.А. Бикташева


Автор

преподаватель

Салаватского индустриального колледжа Р.Г.Баталова


Рецензент

преподаватель

Салаватского индустриального колледжа А.М.Акакиев


СОДЕРЖАНИЕ


Введение……………………………………………………………………4

Содержание дисциплины…………………………………………………5

Вопросы для контрольной работы……………………………………….16

Примерный перечень лабораторных и практических работ……………18

Литература…………………………………………………………………19


ВВЕДЕНИЕ


Учебная рабочая программа учебной дисциплины «Котельные установки» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 140102 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование» и является единой для всех форм обучения.

Учебная дисциплина «Котельные установки» является дисциплиной специального цикла в структуре основной профессиональной образовательной программы по специальности.

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

о научно-технических проблемах и перспективах

о роли и месте дисциплины «Котельные установки» при освоении программы по конкретной специальности и в сфере профессиональной деятельности техника;

о ресурсо- и энергосберегающих технологиях


знать:

классификацию, технические характеристики, особенности сжи­гания и эффективного использования органического энергетического топлива;

технические характеристики, компоновки и конструкции современных паро­вых и водогрейных котлов и их вспомогательного оборудования, сущность происходящих в них технологических процессов;


уметь:

производить технологические расчеты паровых котлов и их вспомогательного оборудования,

производить расчеты, связанные с выбором обору­дования котельных установок.


Программа рассчитана на 82 часа (в том числе 8 часов лабораторно – практических занятий и 40 часов курсового проекта) для среднего профессионального образования.

В содержании учебной дисциплины по каждой теме приведены требования к формируемым представлениям, знаниям и умениям.


^ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


ВВЕДЕНИЕ


Студент должен:


иметь представление:

о роли и месте знаний по дисциплине и основной профессиональной образовательной программе по специальности и в сфере профессиональной деятельности техника;


знать:

основную терминологию по котельным установкам.


Значение изучаемой дисциплины, ее связь с другими дисциплинами. Назначение и классификация котельных установок. Типы котлов. Технические характеристики и маркировка котлов. Принцип действия котельных установок Принципиальные схемы барабанного и прямоточного котлов. Классификация поверхностей нагрева по назначению. Технологическая схема котельной уста­новки. Основные термины и определения согласно государственным стандар­там.


^ Раздел 1 ТОПЛИВО И ЕГО СЖИГАНИЕ


Тема 1.1 Классификация органического топлива и его технические характеристики


Студент должен:


иметь представление:

о видах органического топлива и его сжигании;


знать:

состав, технические характеристики твердого, жидкого, газообразного топлива;

влияние характеристик топлива на надежность работы котельной установки;


уметь:

осуществлять расчеты по определению состава и теплоты сгорания топлива.


Классификация органического топлива. Виды и элементарный состав топлива. Понятие о расчетных массах топлива, пересчет показателей топлива с одной массы на другую. Влияние химического состава на качество, экономичность и надежность работы котельных установок. Технические характеристики твердого, жидкого, газообразного топлива. Удельная теплота сгорания органического топлива. Приведенные харак­теристики топлива. Роль органического топлива в энергетическом балансе Рос­сии и мира. Основные месторождения органического топлива в России.


Тема 1.2 Основы теории горения органического топлива


Студент должен:


иметь представление:

о основах теории горения топлива;


знать:

основы теории горения;

особенности сжигания твердого, жидко­го, газообразного топлива;

факторы, обеспечивающие эффективное сжигание топлива;


уметь:

производить расчет избытков воздуха и характеристик продук­тов сгорания.


Общие сведения о горении. Материальный баланс горения органического топлива. Физико-химические основы горения твердого, жидкого, газообразного топлива. Скорость химической реакции горения и ее зависимость от различных факторов. Теоретический объем воздуха для сгорания 1 кг или 1 нм3 топлива. Коэффициент избытка воздуха, его зависимость от вида топлива и топочного устройства. Продукты сгорания топлива, определение их объемов. Энтальпия воз­духа и продуктов сгорания.


Практическая работа № 1

Практическая работа № 2


Тема 1.3 Эффективность использования топлива. Тепловой баланс котельной установки


Студент должен:


иметь представление:

о эффективности использования топлива;

о тепловом балансе котельной установки;


знать:

составляющие теплового баланса котла;

факторы, влияющие на эффективность использования топлива;



уметь:

определять составляющие теплового баланса, часовой расход топлива парового (водогрейного) котла.


Общее уравнение баланса теплоты котла. Составляющие теплового ба­ланса: располагаемая теплота топлива, полезно использованная теплота, теп­ловые потери. Определение потерь теплоты уходящими газами; факторы, влияющие на величину потерь. Потери теплоты от химической и механиче­ской неполноты сгорания (химический и механический недожог); потери теп­лоты в окружающую среду от наружного охлаждения, с физическим теплом шлаков; факторы, влияющие на их величину.

Коэффициент полезного действия котельной установки (КПД); «брут­то» и «нетто». Определение расхода топлива.


Практическая работа №3


Тема 2.1 Топочные устройства для твердого топлива, газа и мазута


Студент должен:


иметь представление:

о топочных устройствах;


знать:

конструкцию, технические характеристики разных типов топок и горелочных устройств;

область применения топочных устройств;


уметь:

производить выбор типа тонки и горелочных устройств;

выпол­нять расчеты теплообмена в топках.


Классификация и аэродинамические основы работы топочных уст­ройств. Слоевые топки с ручной подачей топлива, полумеханические, механи­ческие топки, их достоинства и недостатки. Топки прямого и обратного хода. Камерные топки для сжигания твердого, жидкого, газообразного топлива. Вих­ревые топки. Основы расчета топочных камер. Классификация горелочных устройств. Конструкция газомазутных и пылеугольных горелок, их компонов­ка.


Практическая работа № 4


^ Тема 2.2 Рабочие процессы в паровых, и водогрейных котлах. Обеспечение надежности работы поверхностей нагрева


Студент должен:


иметь представление:

о рабочих процессах в паровых и водогрейных котлах;

о обеспечении надежности работы поверхностей нагрева;


знать:

основы теплопередачи и гидродинамики поверхностей нагрева котла;

факторы, обеспечивающие надежность работы поверхностей нагрева;

требования, предъявляемые к воде и пару; методы получения пара требуемого качества;


уметь:

определять отдельные теплогидравлические характеристики поверхностей нагрева.


Образование пара. Естественная циркуляция в испарительных поверхно­стях нагрева. Назначение и устройство барабанного котла. Кратность и ско­рость циркуляции. Методика гидравлического расчета контура естественной циркуляции. Принудительная циркуляция.

Теплопередача в поверхностях нагрева, обеспечение надежного охлаж­дения металла труб поверхностей нагрева.

Требования, предъявляемые к воде и пару, получение пара требуемого качества. Внутрибарабанные сепарационные устройства для промывки пара.

Назначение продувки парового котла. Ступенчатое испарение в барабан­ных котлах. Влияние внутренних отложений на экономичность и надежность работы котельной установки.


^ Тема 2.3 Конструкции паровых, водогрейных и пароводогрейных котлов


Студент должен:


иметь представление:

о конструкциях паровых, водогрейных и пароводогрейных котлах;


знать:

компоновку и конструкцию котлов различных типов;


уметь:

давать характеристику конструктивным особенностям котла по схемам, чертежам;

выбирать тип котла по заданным условиям.


Основные направления развития конструкций паровых и водогрейных котлов. Водотрубные паровые котлы малой производительности. Паровые кот­лы с рабочим давлением до 2,4 Мпа (типов ДКВР, КЕ, ДЕ). Водогрейные котлы горизонтальной, башенной и П-образной компоновки (типов ТВГ, ПТВМ, КВ-ГМ, КВ-ТС, КВ-ТК). Комбинированные пароводогрейные котлы. Котлы спе­циального назначения (энерготехнологические, котлы-утилизаторы). Солнеч­ные нагреватели (коллекторы). Типоразмеры, параметры и классификация промышленных котлов. Основы организации эксплуатации и монтажа котель­ных установок. Основы проектирования котельных установок.


Тема 2.4. Поверхности нагрева котлов


Студент должен:


иметь представление:

о поверхностях нагрева котельных агрегатов;


знать:

назначение, конструкцию, условия работы поверхностей нагрева котлов;


уметь:

определять конструктивные характеристики и тип поверхности нагрева по чертежам, выполнять расчеты отдельных поверхностей нагрева по заданным условиям.


Топочные экраны, испарительные поверхности котлов различных типов. Компоновка и конструкция парообразующих поверхностей нагрева паровых котлов с естественной и принудительной циркуляцией. Пароперегреватели, их назначение, классификация и конструктивное выполнение. Способы регулиро­вания температуры перегретого пара.

Типы экономайзеров. Компоновка, крепление, конструктивное выполне­ние экономайзеров.

Воздухоподогреватели, назначение, устройство и принцип работы.

Условия работы различных поверхностей нагрева. Основы теплового расчета поверхностей нагрева различных типов.


Тема 2.5 Строительные конструкции и основные материалы котлов


Студент должен:


иметь представление:

о строительных конструкциях;

о основных материалах котельных агрегатов;


знать:

характеристики материалов, применяемых в котлостроении;

конструктивное выполнение каркасов, обмуровки, изоляции котлов;


уметь:

давать характеристику обмуровке, тепловой изоляции конкретного типа котла;

производить расчеты на прочность основных элементов котла.


Металлы, применяемые в котлостроении. Расчет на прочность основных элементов котла (барабанов, коллекторов, труб, поверхностей нагрева). Выбор материала в зависимости от параметров рабочей среды. Основные требования Ростехнадзора России к безопасному устройству паровых и водо­грейных котлов.

Каркас и гарнитура котлов. Типы каркасов и их конструкция. Крепление элементов котла к каркасу. Назначение и конструктивное выполнение гарниту­ры. Особенности гарнитуры котлов с наддувом.

Требования, предъявляемые к обмуровке и тепловой изоляции котлов. Материалы, применяемые для изготовления обмуровки и тепловой изоляции. Конструктивное выполнение обмуровки различных типов (нафундаментной, накаркасной и натрубной).


^ РАЗДЕЛ 3 ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Тема 3.1 Питательные устройства, трубопроводы и арматура котельных

установок


Студент должен:


иметь представление:

о питательных устройствах, трубопроводах и арматуре котельных установок;


знать:

принципиальные схемы питания котлов;

конструкцию арматуры различных типов, требования к устройству трубопроводов котельных устано­вок;


уметь:

выполнять расчеты трубопроводов котельной установки, давать характеристику и определять тип арматуры.

Питательные устройства котлов. Питательные насосы. Схема подачи пи­тательной воды в котел. Арматура котельных установок. Классификация арма­туры по назначению.

Конструкция арматуры различных типов (запорной, регулирующей, за­щитной, контрольной). Редукционно-охладительные установки (РОУ), их на­значение и конструктивное выполнение. Трубопроводы. Классификация тру­бопроводов котельной установки по назначению и параметрам. Принципы рас­чета основных характеристик трубопроводов. Основные элементы трубопро­водов. Схемы трубопроводов промышленных котельных. Основные требова­ния Ростехнадзора к безопасному устройству трубопроводов пара и горячей воды.


^ Тема 3.2 Газовоздушный тракт котельных установок. Тягодутьевые ма­шины. Дымовые трубы


Студент должен:


иметь представление:

о газовоздушном тракте котельной установке, тягодутьевых машинах и дымовых трубах;



знать:

схемы газовоздушных трактов котельных установок, их обору­дование;


уметь:

выполнять расчеты по определению аэродинамического сопро­тивления и выбору оборудования газовоздушных трактов котельных устано­вок.


Компоновка газовоздушного тракта, котельных установок. Аэродинами­ческое сопротивление газовоздушного тракта, самотяга, принципы расчета. Тягодутьевые машины. Конструктивное выполнение дымососов и дутьевых вентиляторов котлов. Регулирование производительности тягодутьевых ма­шин. Принципы выбора дымососов и дутьевых вентиляторов котла.

Дымовые трубы: конструкция, принцип расчета.


^ Тема 3.3 Золоулавливание и шлакозолоудаление котельных установок


Студент должен:


иметь представление:

о золоулавливании и шлакозолоудалении котельных установок;

знать:

конструкцию и принцип работы золоуловителей различных ти­пов;

схемы и оборудование систем шлакозолоудаления.


Принципы очистки дымовых газов от золы. Требования к золоулавливающим установкам. Конструкция и принцип работы золоуловителей различ­ных типов (сухих инерционных, мокрых скрубберов, электрофильтров).

Системы шлакозолоудаления. Пневматическое и гидравлическое удале­ние золы и шлака. Оборудование систем шлакозолоудаления.


Тема 3.4 Очистка поверхностей нагрева


Студент должен:


иметь представление:

об очистке поверхностей нагрева;


знать:

классификацию наружных отложений, технологию очистки поверхностей нагрева;


уметь:

выбирать способ очистки поверхностей нагрева.


Загрязнение поверхностей нагрева золой. Классификация наружных от­ложений. Аппараты для обдувки топочных экранов. Импульсная водяная об­дувка экранных поверхностей. Вибрационная и импульсная очистка. Обмывка конвективных поверхностей нагрева. Схема и принцип работы установки дробевой очистки.


Тема 3.5 Топливное хозяйство котельных


Студент должен:


иметь представление:

о топливном хозяйстве котельных;


знать:

схему топливоподачи твердого, жидкого и газообразного топли­ва;

конструкцию и назначение оборудования топливоподачи;


уметь:

разбираться в схемах топливоподачи;

по чертежам определять тип и назначение оборудования.


Топливное хозяйство при сжигании твердого топлива. Устройство для разгрузки, хранения, разморозки, подачи и подготовки твердого топлива к сжиганию. Удаление посторонних примесей из твердого топлива. Условия, обеспечивающие надежное хранение твердого топлива.

Системы пылеприготовления. Компоновка и классификация пылеприготовительных установок.

Оборудование систем пылеприготовления. Конструкция углеразмольных мельниц различных типов. Вспомогательное оборудование систем пылеприго­товления. Питатели и бункеры сырого угля и пыли. Сепараторы пыли и пыле­вые циклоны.

Топливное хозяйство при сжигании жидкого топлива. Схемы мазутных хозяйств промышленных котельных. Условия для слива и хранения мазута. Мазутные насосы, фильтры, подогреватели.

Газоснабжение котельных установок.


^ РАЗДЕЛ 4 ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ И КОМПОНОВКА КОТЕЛЬНОЙ


Тема 4.1 Тепловые схемы и компоновка оборудования производствен­ных и отопительных котельных


Студент должен:


иметь представление:

о тепловых схемах и компоновке оборудования производственных и отопительных котельных;


знать:

принципиальные тепловые схемы котельных;


уметь:

выбирать тип компоновки и необходимую тепловую схему ко­тельной в зависимости от заданных условий.



Классификация котельных в зависимости от назначения и состава оборудования. Тепловые схемы котельных с паровыми, водогрейными и пароводогрейными котлами. Основное и вспомогательное оборудование производст­венных и отопительных котельных.

Типовые компоновки котельных на газомазутном топливе. Компоновка котельных с паровыми и водогрейными котлами при слоевом сжигании топли­ва. Компоновка котельных для камерного сжигания твердого топлива.


^ Тема 4.2 Защита окружающей среды при работе котельных установок


Студент должен:


иметь представление:

о защите окружающей среды при работе котельных установок;


знать:

санитарно-гигиенические требования к содержанию примесей вредных веществ при выбросе дымовых газов в атмосферу;

мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу;


уметь:

определять количество вредных веществ, выбрасываемых в ат­мосферу.


Нормы предельно допустимых выбросов и предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферу. Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу при работе котельных установок, их влияние на природу и человека.

Мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. Рассеивание выбросов. Снижение выбросов в атмосферу оксидов серы и азота. Методика расчета вредных выбросов.


^ ТАБЛИЦА ВЫБОРА ВАРИАНТОВ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ»


Указание по выбору варианта и определение вопросов и заданий для контрольной работы

Выбор вопросов и заданий к контрольной работе определяется по фамилии, имени и отчеству учащегося, которые записываются в виде таблички, где номер буквы в Ф.И.О. определяет номер задачи, а буква, по ниже приведенной таблице, номер задачи, а буква, по ниже приведенной таблице, номер вопроса, всего вопросов в контрольной работе 4.


Таблица выбор вариантов:

Буквы

ФИО

Номер задачи




1

2

3

4

А

1

17

33

49

Б

2

18

34

50

В, Г

3

19

35

51

Д, Е, Ё

4

20

36

52

Ж, З

5

21

37

53

И, Й

6

22

38

54

К, Л

7

23

39

55

М, Н

8

24

40

56

О, П

9

25

41

57

Р, С

10

26

42

58

Т

11

27

43

59

У, Ф

12

28

44

60

Х, Ц

13

29

45

61

Ч, Ш

14

30

46

62

Щ, Ы, Ь, Ъ

15

31

47

63

Э, Ю, Я

16

32

48

64


Пример:

И

В

А

Н

О

В

П

Е

Т

Р

6

19

33

56




















Номера заданий будут следующие буквы: буква И первая в фамилии, значит задание в первом столбце 1 строка номер вопроса 6, для буквы В столбец 2 номер вопроса 19 и т.д. В том числе, если фамилии одинаковые, то отсчет номеров вопроса у одного из них, кто имеет больший порядковый номер в журнале, производится в обратном порядке. Если букв не хватает, следующими буквами идут буквы имени.


^ ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Классификация и аэродинамические основы работы топочных устройств

Слоевые топки с ручной подачей топлива. полумеханические, механические топки, их достоинства и недостатки

Камерные топки для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива

Классификация горелочных устройств

Конструкция газомазутных и пылеугольных горелок, их компоновка

Образование пара

Естественная циркуляция в испарительных поверхностях нагрева

Принудительная циркуляция

Требования, предъявляемые к воде и пару получение пара требуемого качества

Ступенчатое испарение в барабанных котлах

Основные направления развития конструкций паровых и водогрейных котлов

Паровые котлы с рабочим давлением до 2.4 МПа

Комбинированные пароводогрейные котлы

Типоразмеры, параметры и классификация промышленных котлов

Топочные экраны испарительные поверхности котлов различных типов

Компоновка и конструкция парообразующих поверхностей нагрева котлов

Пароперегреватели, их назначение, классификация и конструктивное выполнение

Способы регулирования температуры перегретого пара

Типы экономайзеров их компоновка и конструктивное выполнение

Воздухоподогреватели, назначение, устройство и принцип работы

Общее уравнение баланса теплоты котла

Определение потерь теплоты с уходящими газами; факторы, влияющие на величин) потерь

Потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания (химический и механический недожог)

Потери теплоты в окружающую среду от наружного охлаждения, с физическим теплом шлаков, факторы, влияющие на их величин)

Металлы, применяемые в котлостроении

Выбор материала в зависимости от параметров рабочей среды

Каркас и гарнитура котлов

Типы каркасов и их конструкция

Крепление элементов котла к каркасу

Назначение и конструктивное выполнение гарнитуры

Требования, предъявляемые к обмуровке и тепловой изоляции котлов

Материалы, применяемые для изготовления обмуровки и тепловой и изоляции

Конструктивное выполнение обмуровки различных типов (надфундаментной. накаркасной и надтрубной)

Питательные устройства котлов

Питательные насосы

Арматура котельных установок. Классификация арматуры по назначению

Редукционно-охладительные установки

Классификация трубопроводов котельной установки по назначению и параметрам

Компоновка газовоздушного тракта котельных установок

Конструктивное выполнение дымососов и дутьевых вентиляторов котлов

Регулирование производительности тягодутьевых машин

Дымовые трубы: конструкция, принцип расчета

Принцип очистки дымовых газов от золы. Требования к золоулавливающим установкам

Конструкция и принцип работы золоуловителей различных типов (сухих инерционных, мокрых скрубберов, электрофильтров)

Система шлакоудаления

Пневматическое и гидравлическое удаление юлы и шлака

Классификация наружных отложений

Аппараты для обдувки топочных экранов

Вибрационная и импульсная очистка

Обмывка конвективных поверхностей нагрева

Топливное хозяйство при сжигании твердого топлива

Устройство для разгрузки, хранения, разморозки. подами и подготовки твердого топлива к сжиганию

Компоновка и классификация пылеприготовительных установок

Топливное хозяйство при сжигании жидкого топлива

Мазутные насосы, фильтры подогреватели

Газоснабжение котельных установок

Классификация органического топлива

Виды и элементарный состав топлива

Технические характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива

Удельная теплота сгорания органического топлива, приведенные характеристики топлива

Нормы предельно допустимых выбросов и предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосферу

Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу при работе котельных установок, их влияние на природу и человека

Мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу

Рассеивание выбросов

Снижение выбросов в атмосферу оксидов серы и азота



^ ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


Определение объемов воздуха и продуктов сгорания при сжигании твердого и газообразного топлива.

Расчет энтальпии уходящих дымовых газов.

Определение тепловых потерь, КПД и часового расхода для заданного типа котла.

Изучение конструкций топок по чертежам.



ЛИТЕРАТУРА


Основная


Эстеркин Р.И. Промышленные котельные установки.-М.: Энергоатомиздат,- 1985. – 400с., ил.

Роддатис К.Ф. Котельные установки.-М.: Энергия, 1977.-432с., ил.

Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование.-Л.: Энергоатомиздат, 1989. – 280с., ил





Дополнительная


Резников М.И., Липов Ю.М., Котельные установки электростанций. – М.:Энергоатомиздат, 1987.-288с.,ил.

Устройство и эксплуатация котлов. Вопросы и ответы: Справочник.- М.:Недра, 1974.-260с.

Сборник правил и руководящих материалов по котлонадзору.-М.:Недра,1974.-568с., ил.

Эксплуатация паровых котлов и паропроводов.-К.:Техника, 1969.-568с., ил.

Брюханов О.Н., Кузнецов В.А. Газофицированные котельные агрегаты. – М.:ИНФРА-М, 2005.-392с.