Роль котлов в промышленной теплоэнергетике
Пути интенсификации сжигания мазута
1. Распыление на мелкие капли (ёк < 500мкм);
2. Предварительный нагрев;
3. Высокие X в топке > 1500?С;
4. Активное внедрение окислителя в корень факела.
Горение газового топлива.
При горении из компонентов СО, Н2 и СН4 образуются С02 и Н20. Академик Семенов разработал учение о цепных разветвленных реакциях согласно которому образуются промежуточные осколки, дающие начало новым реакциям.
Причины образования активных центров.
1. Н2 + 02 = > ОН - + ОН-
2. Н2 + (м) = > Н + + Н + + ( м > М - азот и т. п.
3. Н2О = > он - + н +
Горение водорода.
Реакция горения:
2Н2 + 02 = 2Н2О (Еактивации = 550, ; Хвоспл = 550?С)
Гмоль
Н + + 02 = > 3Н + + 2Н2О
Горение оксида углерода.
2С0 + 02 = > 2С02 (Еактивации = 100, ; 1воспл = 600?С)
Гмоль
При 1 < 700 ?С Н2О = > он - + Н + , а СО2
СО + ОН - ^
Горение метана.
СН4 + 202 = СО2 + 2Н2О (Еактивации = 150, ; Хвоспл = 630?С)
Гмоль
Особенности:
Горит в две стадии:
А) приготовление топливной смеси ее нагрев до Х^спл;
Б)воспламенение и горение;
При X = 300 - 400 ?С идет пиролиз - процесс термического разложения с последовательным отщеплением Н2 и образованием сажи:
С2Н6 = > С2Н4 + Н2 С2Н4 = > С2Н2 + Н2 С2Н2 = > 2С + Н2
Для исключения сажеобразования организуют предварительное смешивание топлива с окислителем:
СН4 + 0 = > СНэ + {Н'+ + О2
Н + + 0г^= > он - + О'+2
^гСО СН + ОН = > СН2О.
Пути интенсификации сжигания природного газа:
1. Деление топлива на тонкие струи со скоростью 50-100, м/с;
2. Активное смесеобразование до фронта горения;
3. Турбулизация воздушным потоком при скорости Wв°3д = 35-45, м/с.
Энтальпия продуктов сгорания.
|
Для твердого И жидкого топлива, |
|
КДж |
|
Кг |
|
І = СУ з. |
 |
|
|
|
1. При а — 1 Уг? — Уя02 + У? Н20 + У? Ш
^Я02 = Ук02 • (С '^)к02
1°и2О = У0н2О • (С •З)^
IV = У°К2 • (С -3)К2
IГ = + I н20 + I N2
|
1 зол |
|
-«ун • (С-3)З |
|
Іг |
|
2. при а > 1 Уг — Уг? + ДУв 1Г = 1Г +А1 возд |
Для высокозольных топлив дополнительно учитывают энтальпию золы АР
----- а ун
100 ун
Д1 возд = (а _ 1) • 1 возд
I = У° • (С-3)
Возд возд
Тепловой баланс котла.
Он характеризует распределение теплоты, вносимой в топку, на полезно используемую и тепловые потери.
|
(—^), где |
КДж КДж
|
6 |
Ор - 0: + 02 + Оз + 04 + Об + о
|
М |
0Рр - располагаемая теплота топлива;
01 - полезно используемая теплота;
Q2 - потери теплоты с уходящими газами;
Qз - потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива;
Q4 - потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива;
Q5 - потери теплоты от наружного охлаждения котла;
Q6 - потери теплоты с физической теплотой шлака.
Если д1 = • 100%, то д1 + д2 + д3 + д4 + + q6 — 100%.
Располагаемая теплота топлива.
Такой теплотой называется, та теплота, которой топливо располагает при сжигании.
QрР = Qнр + Qтл + Qв. вн. + Qпар. - Qкарб
1. Q нр - теплота сгорания. Является функцией состава топлива;
2. Q тл - физическая теплота топлива
Qтл = Стл • Iтл, где Стл = Сух----- 100---- + Свл • 100 (для углей) или Смаз = 1,74 + 0,0025 • *м
(для мазута);
3. Q ввн - теплота, вносимая в топку с воздухом при его нагреве.
Пар
ВЗП
|
Q = а • (1 п -2500), где опар = 0, 3 - 0, 35,--------------------------------- относительный расход пара на Кг Распыление мазута; 5. Q карб - теплота, расходуемая на разложение карбонатов при сжигании высокозольных топлив СаСОз = > СаО + СО2— Qкaрб Qкaрб = 40(СО2)ркарб. Полезно используемая теплота. Это та теплота, которая расходуется на нагрев воды, парообразование и перегрев пара. Бпр - расход продувочной воды для вывода части солей с целью Предотвращения накипеобразования. Б пр = (1 10%)Б пе |
|
Кг |
|
При слоевом сжигании угля = 80%, а при сжигании мазута и природного газа Яі = 94%. Потери тепла с уходящими газами. Это та теплота, которую газы уносят через трубу в атмосферу при 1 = 120-170?С. ОІ = 1Ух - 1Х. в. JУх = ^ух + (аух - :) - J0в !в° = Vг - (Си)В 1Х. в. = аух - 1 хв I0Х. в. = С1в - V0 |
|
О1 = “^(ІПЕ -ІП. В.)(ІН -ІП. В.)+ _^(ІПР -ІП. В.) |
|
В 0]_ Орр |
|
В |
|
В |
|
100 |
|
Я: = |
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
 |
-100 = 4 -10%
Факторы, влияющие на потерю теплоты с уходящими газами.
1. Температура уходящих газов
|
15 |
Для снижения иух размещают дополнительные поверхности нагрева.
В области низких температур, даже незначительное снижение иух требует значительного количества поверхностей нагрева, поэтому оптимальную иух определяют технико-экономическими расчетами.
С ростом иух, растет 12, а значит, снижается КПД, поэтому растет В, а значит и затраты на топливо.
Для снижения иух, требуется увеличение Ннагр, что требует денежных затрат.
|
|
|
|
С ростом Да, растет объем и температура уходящих газов, соответственно возрастает их энтальпия, а значит, растет потеря с теплотой уходящих газов.
3. Влажность топлива.
С ростом влажности, растет содержание воды в топливе, а значит, растет д2.
4. Загрязнение поверхностей нагрева.
|
Снижается QоTд, растет и |
|
Ух |
|
= > |
|
5. паропроизводительность котла. |
|
С ростом Б, растет Qвыд пропорционально Б1. С ростом Б, растет QоTд пропорционально Б?6. Меры борьбы с д2: 1. Чистота поверхностей нагрева; 2. Устранение присосов. |
|
Растет д2. |
С увеличением толщины загрязненного слоя снижается коэффициент теплопередачи к,
