Роль котлов в промышленной теплоэнергетике

Конспект Лекций На Тему: «Котельные установки»

Щелыгин Б. Л

Принципиальная схема тепло-энергетической установки:

Рассмотрим рабочий цикл этой установки в Т-Б диаграмме:

Ат

(1-2-3-4) - нагрев воды, её испарение, перегрев пара.

(4-5) - расширение пара в турбине.

(5-0) - конденсация пара.

(0-1) - регенеративный подогрев конденсата и питательной воды (для уменьшения расхода теплоты на нагрев пара).

Схема котельной установки и принципы её _работы:

Уголь (с ёк < 25 мм) транспортёром (1) ссыпается в бункер (2), затем питателем (3)

Подаётся в мельницу (5), где размалывается и подсушивается первичным воздухом. Он выносит пыль в сепаратор (8), где крупные частицы отделяются и возвращаются на домол. Мелкая пыль (40 - 100 мкм ёпл) первичным воздухом через амбразуру (9) вдувается в топку (10) и сгорает факельным способом в потоке вторичного воздуха (температура в ядре факела иЯ = 1600? 1800°С (буквой и обозначаются температуры греющей среды)). Засчёт теплообмена факела с экранами в трубах (13) образуется пароводяная смесь, которая двигается по контуру естественной

Циркуляции (см. далее). Температура газов на выходе из топки ит = 900?1100°С. В

Пароперегревателе (15) пар нагревается от ^ас до = 400?550°С, а газы охлаждаются. В экономайзере (16) вода нагревается от ^.в. = 102?260°С до tэк ~ ^ас, охлаждая газы до иэк ~ 350?450°С. В ВЗП воздух нагревается от температуры ^.п. = 30?80°С до температуры горячего воздуха ^.в. = 200?420°С. Температура уходящих газов иух = 120?180°С (дальнейшая утилизация экономически нецелесообразна). Уходящие газы очищаются в золоуловителе (19) и дымососом (20) через дымовую трубу (21) удаляются в атмосферу.

Первичный воздух служит в качестве:

• Сушильного агента,

• Транспортного агента.

Вторичный воздух необходим для обеспечения полноты сгорания топлива.

Контур естественной циркуляции (см. _Рис. 2):

Роп = Н^р рпод = №&рсм

Движущий напор Бдв = Роп - Рпод = Н^(р’-рсм)

Контур естественной циркуляции 11-12-13-11.

Рабочие тракты:

1. Топливный

2. Газовый

3. Воздушный

4. Водопаровой

Лекция №2

Энергетическое топливо.

Твёрдое топливо образовалось из останков растений в результате длительного разложения без доступа воздуха.

Стадии преобразования

1) Торфяная - разложение на открытом воздухе и впоследствии под водой. С - Min, О -

Max.

2) Буро-угольная - разложение продолжается под слоем земли при давлении свыше 100 атм. С - растёт, О - падает.

3) Каменно-угольная - аналогично стадии 2. Содержание С достигает максимума, О - минимума.

Технические характеристики

1) Элементарный состав.

2) Влажность.

3) Зольность.

4) Выход летучих веществ.

5) Коксовый остаток.

6) Теплота сгорания.

Элементарный состав топлива

Горючая часть:

Сложные хим. соединения состоящие из С, Н, S.

1. С = 20% (древесина) ? 70% (антрацит), 80? 85% (мазут и газы). горение С + О2 = > СО2 + 34 МДж/кг.

Особенности:

• Основное наполнение топлива.

2. Н = 2% (антрацит) ? 4% (древесина), 10? 11% (мазут и газы). горение 2Н2 + О2 = > 2Н2О + 121 МДж/кг Особенности:

• Больше выделение теплоты

• Ускоряет воспламеняемость.

3. ^бщ ^ор + ^егор ^орг + ^олч] + ^сульф]

А б в

А) содержится в органических соединениях S + О2 = > SO2 + 9 МДж/кг

Б) содержится в колчедане (FeS2) FeS2 + O2 = > Fe2O3 + 3O2

В) содержится в сульфатах минеральной части топлива (CaSo4, MgSO4, FeSO4)

S = 0, 1 ? 5%

Особенности:

• Низкая теплота сгорания,

• образование токсичных газов (при сжигании БО2 и БО3),

• низкотемпературная коррозия воздухоподогревателей (5% БО2 + О = > БО3, Н2О + БО3 = > Н2БО4 если температура стенки ВЗП ниже точки росы Н2БО4, то последняя конденсируется и реагирует с металлом стенки Бе + Н2БО4 = > Бе28О4 + Н2).

Балласт:

Внутренний

Влага и минеральные примеси.

______ Бвнутр = О + N

Влага = 5 ? 70 % Антр. Др. М = 1 ? 60 % Др. Угл

Виды исходной массы топлива

1) Рабочая - то, что поступает в котельную,

Ср + Нр + Бр + Ор + № + ^№р + Ар = 100%

2) Аналитическая - в условиях лаборатории,

Са + На + Ба + Оа + N + Wа + Аа = 100% ^а < Wp)

3) Сухая ^р = 0),

Сс + Нс + Бс + Ос + N + Ас = 100%

4) Горючая ^р = 0, Ар = 0),

Сг + Нг + Бг + Ог + N = 100%

Для произвольного элемента справедливо Хр < Ха < Хс < Хг

Переход от одной массы к другой осуществляется с помощью коэффициентов пересчёта:

При изменении табличного состава: Пример:

Нр = 2% Wр = 50% Нс = ?

НС = 4%

100 - Wp Влажность топлива

Примерный диапазон влажности рабочей массы топлива Wp = 5?70%

1) Внешняя - 3? 10%, на поверхности кусков.

Влажность плохо влияет на работу котла:

1. TW ^ |(C + H + S) ^ IQ ^ |B

2. Плохо воспламеняется и медленно горит;

3. Низкая полнота сгорания;

4. Нарушается сыпучесть;

5. Смерзается;

6. Коррозирует оборудование;

Зольность топлива

Характеристика его минеральной части до сжигания. Состав золы:

1) AI2O310? 40%

2) SiO2 30?60%

3) FeO, Fe2O3, Fe3O4

4) CaCO3, MgCO3, FeCO3 У 5?20%

5) CaSO4, MgSO4, FeSO4

6) K2O, Na2O, 1? 10%

Различают примеси:

1) Первичные - попали в топливо при его формировании.

2) Вторичные - попали при залегании.

3) Третичные - при добыче, транспортировке и хранении.

При сжигании происходят изменения в минеральной части:

1) при T = 150?400°С AhO3-2SiO2-2H2O = > AI2O3 + SiO2 + 2H2O

2) при T = 400?600°С FeO + O2 = > Fe2O3

3) При T = 600?800°С CaCO3 = > CaO + CO2T, CaSO4 = > CaO + SO3T Зольность и минеральная часть топлива соотносятся примерно так: Ар = 0, 95Мр.

Золовой баланс котла

• 100%,

Температурные Характеристики Золы Нагревают образец золы и фиксируют характерные температуры

^ = температура начала деформаций. t2 = температура размягчения. tз = температура жидкоплавкого состояния.

^ = температура истинно жидкого состояния.

Если 1;3 < 1350?С - легкоплавкая зола. 1350?С < 1;3 < 1450?С - среднеплавкая зола.

1;3 > 1450?С - тугоплавкая зола.

1) Правильного выбора топочного режима БУ ит” < 1000°С

КУ ит” < 1100°С

Если ит > І4, то расплавленные части попадут на фестон.

2) Правильного выбора системы шлакоудаления (в твёрдом или жидком виде).