1.Энергетическое топливо.
Под энергетическим топливом понимают горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения тепловой и электрической энергии.
Виды: твердое(торф, бурый уголь, каменный уголь и древесина) , жидкое(мазут)
и газообразное(газ),
по происхождению — на естественные
(природные) и искусственные,
полученные в результате переработки природных топлив.
В состав органического топлива входят: 1) горючие элементы(С,Н2,S2); 2) негорючие элементы( внутренний балласт(О2 и N2) и внешний балласт (минеральные примеси и влага)).
Влажность топлива - количество Н2
О, отнесённое к массе топлива. Бывает внешняя и внутренняя .Зольность топлива хар-ет содержание минеральных примесей в топливе, которые не участвуют в процессе горения, а образуют твёрдый негорючий остаток. Чем выше зольность, тем ниже энергетические свойства топлива.
Основными элементами твердого и жидкого топлива явл углерод C , водород H , сера S , кислород O , азот N , минеральные примеси А, влага W.
Теплотворная способность :газ-8000 ккал/ кг, мазут-9000-9500 ккал/кг, древесина-2500-3500 ккал/кг в зависимости от степени влажности.
Элементарный состав: газ- метан(90-95%), влажность=0; мазут- углерод(90-95%), сера(3-3,5%), влажность 1-2%; твердое топливо ( в зависимости от месторождения) бурый уголь 4000-4500 ккал/кг, каменный уголь 5000-7000 ккал/кг, древесина влажность 40 %
Продукты сгорания природный газ
2. Коэффициент избытка воздуха и присосы воздуха в газоходах.
Коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата увеличивается. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества, необходимого для горения:
,
Газ при α= 1,05-1,15
Мазут при α= 1,15-1,2
Уголь α=1.2-1,4
3.Опрелеление объемов продуктов сгорания.
Газообразные продукты сгорания, представляемые суммой объемов отдельных газов на ед-цу кол-ва т-ва, могут содержать, м3
/кг (м3
/м3
):
Vг
=VСО2
+VN
2
+VО2
+VH
2
O
+VS
О2
+VН2
+VC
О
+∑VС
mHn
В это выражение входят продукты полного (СО2
, SО2
, Н2
О) и неполного (СО, Н2
, СmHn) сгорания т-ва, а так же избыточный воздух (О2
, N2
).
При коэффициенте α=1 и полном сгорании n-ва газообразные продукты сгорания не содержат кислорода и состоит из СО2
, SО2
, N2
и Н2
О.
При коэффициенте α>1 продукты сгорания содержат дополнительное кол-во воздуха и влагу, внесенную этим воздухом, что увелич объем сухих газов и объем водяных паров.
4. Сжигание газообразного топлива
Сжигание газообразного топлива осуществляется в газомазутных горелках.
Например ГМГ-4( 4-тепловая мощность в гкал/ч)
В горелочных устр-ах для сжигания газообразного т-ва нет необходимости его распылять. В зав-ти от организации перемешивания компонентов горения, газовые горелки можно разделить на:
а) горелки без предварительного смешения
б) горелки с полным предв. смешением, б2)горелки с неполным предв. смешением,
в) горелки с частичным предв. смешением
Горелки могут быть подовые, смесительные , ижекционные.
По давлению газа:
1) низкого давления, 2) среднего давления, 3) высокого давления.
По степени автоматизации:
1) с ручным управлением
2) полуавтоматические
3) автоматические
5.Сжигание жидкого топлива.
Для сжигания жидкого топлива применяются факельные( камерные) топки.
Для осуществления процесса горения жидкого топлива его необходимо предварительно распылить. Для распыления топлива используются спец. устр-ва – форсунки
. Горелки устроены также как и горелки для газообразного топлива, но вставляются еще форсунки
Форсунки бывают: механические и паромеханические (распыление осуществляется острым паром)
6. Сжигание твёрдого топлива.
Виды сжигания: сжигание в слое, сжигание в кипящем слое (твердое топливо за счет дутьевого воздуха взвешивает частички, следовательно обеспечивает доступ кислорода к частичкам и полное сжигание).
Твердое топливо в пылевидном состоянии . Для получения пыли применяются шахтно-мельничные вентиляторы и шаромельничные топки
Процесс горения твёрдого топлива состоит из ряда последовательных этапов. В первую очередь происходит смесеобразование и тепловая подготовка топлива, включая подсушку топлива и образование летучих. Получающиеся при этом горючие газы и коксовый остаток (углерод) при достаточном количестве окислителя далее сгорают с образованием дымовых газов и минерального остатка – золы.
7.Деаэрация воды.
Деаэрация – освобождение питательной воды от растворенного в ней воздуха, в состав которого входят О2
и СО2
. Наличие этих газов вызывает язвенную коррозию питательного трубопровода, экономайзера, а также самого котла.
3 вида дэараторов: 1-атмосферный (с давлением незначительно превышающим атмосферное) применяются на пром. котельных; 2- высокого давления ( ТЭЦ); 3- вакуумные ( где отсутствует возможность термической обработки)
Удаление из питательной воды растворенного в ней кислорода и СО2
осуществляется путем нагрева воды до температуры кипения.
Для надежной работы питательных насосов, деаэратор устанавливают на высоте не менее 7м над насосом.
Нормы качества воды определяется Правилами.
8.
Методы докотловой обработки воды.
Методы:1)дегазация — удаление из воды раст-ных в ней газов путем ее подогрева, например, в деаэраторах;
2)катионирование, или умягчение воды — удаление из воды солей жесткости (Са, Mg)
3)осветление (отстаивание и фильтрация) – удал-ие мех-их и органических примесей;
4)коагуляция ( слипание мелкодисперсных частиц)
Умягчение воды
- это удаление из нее солей жесткости.
Вода, умягченная на Nа-катионитовом фильтре, имеет такую же щелочность, как и исходная вода. Для снижения щелочности воду подают на фильтры смешанного действия (ФСД), в которых одновременно происходит анионирование воды и ее умягчение по II ступени Nа-катионирования.
Техническая деаэрация воды или ее полная дегазация проводится для того, чтобы удалить растворенные в воде газы - кислород (О2
) и углекислоту (СО2
).
9.Обработка воды методами ионного обмена
.
Ионитные методы обработки воды основаны на способности некот-ых нераст-ых в воде веществ (иониты) изменять в желаемом направлении состав воды.
Просачиваясь между зернами ионита обрабатываемая вода обменивает часть ионов , растворенного в ней электролита на эквивалентное число ионов ионита , в результате чего изменяется ионный состав и воды , и ионита
В качестве ионита используются: сульфоуголь и синтетические смолы (преимущество высокая температура разложения)
Иониты характеризуются – набухаемостью, нерастворимостью, способностью к реакциям ионного обмена.
10.Физико-химические основы процесса катионирования.
Катиониты содержат функциональные хим-ки активные группы, водород кот. способен замещаться др катионитами (SO3
H, COOH).
Группа SO3
H обладает сильно кислотными, а COOH или ОН сильно основными св-ми, поэтому катиониты подразделяются на сильноосновные, сильнокислотные или слабокислотные.
Сильнокислотные обменивают свои катионы только в щелочной, нейтральной и кислой среде, слабокислотные – только в щелочной.
Вводить в ионообменные смолы можно различные катионы, но чаще всего это Na+
и Н+
.
В зав-ти от того, какой катион явл-ся обменным, различают Na-катионит (Na+
R) и Н-катионит(H+
R), где R – нерастворимая в воде решётка (высокомолекулярная), Na, Н – подвижные ионы.
Обработка воды подобными вещ-ми называется Na – кат-ем, Н – кат-ем.
В рез-те более или менее полной замены катионами Na катионов Са и Mg жесткость(Ж) уменьшается до 10мкг/экв и ниже, щелочность не измен-ся, но солесодержание увелич-ся,т к 2 катиона Na+
заменяют в воде 1 катион Са(Mg). После того, как значит-я часть Na замещена Са и Mg ,катионит истощается и теряет способность умягчать воду.
11. Схемы ионитных установок
.
Схема Na – кат-ых установок , сост-ая только из Na – кат-ых фильтров, проста и дешева, но её можно исп-ть только если нет грубодисперсных примесей, солей Fe.
При параллельном H-Na катионировании: вода двумя параллельными потоками напр-ся на H- и Na- кат-ые фильтры, после чего щелочная (натриевая) и кислая (водородная) воды идут на смешение в общий трубопровод, где смешиваются и частично нейтрализуются с образ-ем коррозионно-активной углекислоты, воду напр-т в декарбонизатор. Достоинство: получение щёлочности <=0,35 мг-экв/кг воды, что очень важно при котлах высокого давления и большой мощ-ти (много пит-ой воды).
Недостатки: уменьшение рабочей ёмкости H – катионитных фильтров,
При последовательном H-Na-кат-ии часть воды через группу H- кат-ых фильтров, затем кислую H-кат-ую воду смешивают с остальным кол-ом исходной воды (происходит нейтрализация мин-ых кислот, сод-ся в H-кат-ой воде бикарбонатами Ca и Mg, нах-ся в жёсткой воде с образ-ем сульфидов и хлоридов Ca и Mg). В рез-те смешения H-кат-ой воды с исходной карбонатная жёсткость частично переходит в некарбонатную. Но необходимо пройти декарбонизацию этой смеси (для удаления свободной углекислоты), потом группу Na – кат-ых фильтров. В рез-те получается почти полное умягчение воды.
Достоинства: глубокое умягчение воды, а также хорошее исп-ие ёмкости поглощения H – кат-ым фильтром.
При совместном H-Na – кати-ии катиониты регенерируют сначала опред-ым кол-ом кислоты, а затем после её отмывки опред-ым кол-ом поваренной соли NaCL, следовательно, обменными катионами в верхних слоях будут катионы , а в нижних слоях . Следовательно, при прохождении через H-Na – катиониты идут процессы H-Na – кат-ия, удаляется кислотность и поддерживается необходимая щёлочность. Эти установки наиболее просты.
Преимущества: 1) минимальный удельный расход кислоты на регенерацию; 2) минимальная потребность кислотоупорной арматуры; 3) нет сброса кислых вод в канализацию, нет потребности в спец. стали.
Недостатки: резкое колебание недостаточной щёлочности в период цикла фильтрации, следовательно, на ТЭС нельзя применять высокое или повышенное давление.
12.Продувка котельных агрегатов.
Применяют непрерывную и периодическую продувки котла. Непрерывная
– с целью удаления солей и уменьшения щелочности в барабане котла. Вода непрерывной продувки подаётся в расширитель, где поддерживается давление <, чем в котле. В рез-те, часть воды испар-ся и образовавшийся пар поступает в деаэратор. Оставшаяся в расширителе вода удал-ся ч/з теплообменник и после её охлаждения сливается в дренажную систему.
Периодическая
– применяется для удаления шлама и нерастворимых отложений, из нижних барабанов и коллекторов. Применение непрерывной продувки, явл-ся основным сред-ом поддержания требуемого качества воды барабанного котла, связано с увеличением расхода питательной воды и тепловыми потерям
13. Тепловой баланс котла.
Где Q1 – тепло, полезно расходуемое на процесс парообразования:
Q2
– потери тепла с уходящими газами;
Q3
– потери от химической неполноты сгорания;
Q4
– потери от механической неполноты сгорания;
Q5
– потери через наружные стенки котлоагрегата;
Q6
– потери тепла со шлаками.
Потеря теплоты от химического недожога.
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания Qхн
(недостаток окисления) возникает при неполном сгорании топлива в пределах топочной камеры котла и появления в продуктах сгорания горючих газообразных составляющих (CO, H2, CH4, CmHn. Химическая неполнота сгорания может явиться следствием :1) общего недостатка воздуха; 2)плохого смесеобразования; 3)малых размеров топочной камеры , что определяет недостаток времени для завершения химических реакций; 4)низкой температуры в топочной камере, что приводит к снижению скорости выгорания топлива; 5)высокой температуры, что может привести к диссоциации продуктов сгорания.
Потеря теплоты с уходящими газами.
Возникает из-за того, что физическая теплота газов, покидающих котёл при, превышает физ-ую теплоту поступ-их в котёл воздуха и топлива
Потеря теплоты от механического недожога.
Связана с недожогом тверд топлива в топочной камере(Qм.н.
,q).Часть его в виде горючих частиц, содержащих С,Н2
,S, могут уносится газообразными продуктами сгорания, часть- удаляется вместе со шлаком.
Потери теплоты в окружающую среду и со шлаками.
Потери от наружного охлаждения Qно
(qно
)возникает потому, что тем-ра наружной поверхности котла(обмуровки, тр-дов, барабана и др) превышает тем-ру окружающей среды.
14.Классификация топочных устройств котельных установок.
Виды топок:
1) Слоевые (для сжигания твердого топлива), для сжигания топлива в кипящем слое
2) Факельные(камерные) для сжигания газообразного, жидкого топлива, пыль)
3) Вихревые –закручивают топливовоздушную смесь и подается в топку.
15. Топки для сжигания твердого топлива.
Широкое распространение получили топки с плотным слоем
. Для сжигания твердого топлива в плотном слое применяют разнообразные топочные устройства различающиеся как теплотехническими характеристиками, так и конструкционным выполнением. Обслуживание топки, в которой топливо сжигается в слое включает следующие операции: 1) подачу топлива в топку; 2) шурование слоя, т.е. перемеши-вание кусочков топлива относительно друг друга и колосниковой решетки, на которой топливо сжигается; 3) удаление из топки шлака. Немеханизированные
– все операции в ручную; Механизированные
– механизированы все операции; Полумеханизированные
– механизирована одна или две операции. -По режиму подачи топлива в плотный слой различают устройства с периодической и непрерывной загрузкой топлива. -.
Способы для осуществления сжигания твердого топлива
:
1) для кускового топлива: сжигание в твердом и кипящем слое;
2) для переработанного и измельченного: факельный
Сжигание топлива в твердом слое
: колосниковая решетка поддерживает сжигаемое топливо и одновременно служит для распределения воздуха, поступающего через неё в слой. Твердые частицы сгорают на колосниках, а летучие газы в объеме топочной камеры – на колосниковой решетке.
Топки с кипящим слоем
: топливо находится на колосниковой решетке и во взвешенном воздушном потоке над колосниковой решеткой, и представляет собой кипящий слой, где частицы перемешаны с воздухом. Различают
: 1) топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива; 2)топки с движущейся колосниковой решеткой и движущимся слоем; 3) топки с неподвижной решеткой и движущимся слоем.
16. Топки для сжигания жидкого и газообразного топлива.
Топка для сжигания газа и мазута состоит из топочной камеры, лучевоспринимаемых поверхностей и форсунок (при сжигании мазута) или горелок (при сжигании газа).
Для сжигания жидкого и газообразного топлива применяются камерные топки. Процесс сжигания происходит в объёме топочной камеры. Чтобы сжечь жидкое топливо, его предварительно распыляют, с тем чтобы улучшить условия испарения, поскольку при горении жидкого топлива горит газообразные продукты его испарения.
Ввод жидкого топлива в топку и его распыл осуществляется с помощью форсунок. Они: механические, паровые, ротационные и воздушные.
Горелочные устройства, устанавливаются примерно на 1/3 от высоты топочной камеры.
Камерные топки (факельные).
В камерных топках топливо сгорает во взвешенном состоянии, т.е. в объёме топочной камеры в виде факела при отсутствии какого либо слоя, при этом при поступлении в топку топливо распыл на мелкие капли. В топочную камеру газ и окислитель подаются через горелку.
17. Основные типы горелочных устройств.
Горелочные уст-ва. предназнач. для равномер. перемеш-я топлива с возд. и ввода горюч. смеси в топочн. камеру.
Для твёрдого топлива
Прямоточно-улиточная горелка;I-первичный возд., II-вторич; МФ-мазуточная форсунка;Прямоточно-лопаточная горелка; Улиточно-улиточная горелка ; Прямоточно-щелевая; Прямоточная сопловая.
Для мазута
Для распыления мазута используются спец. устр-ва – форсунки.
Механические форсунки:
а) прямоструйная
б) центробежная
в) ротационная (с вращающейся чашей)
Форсунки с распыливающей средой:
г) высокого давления
д) низкого давления
е) комбинированная
Для газа
а) горелки без предварительного смешения
б) горелки с полным предв. смешением, б2)горелки с неполным предв. смешением
в) горелки с частичным предв. смешением
18.Назначение, схемы пароперегревателей и их расчет.
Пароперегреватель (ПП) предназначен для повыш темп-ры влажного насыщ пара и получения перегретого пара. Уст-ка ПП в газоходах КУ позволяет повысить КПД уст., за счёт отбора тепла от дым газов.
По назначению ПП делят на:
1) первичные – в них перегревается пар начального давления;
2) промежуточные – используемые для перегрева частично отработавшего пара;
3) основные – для получения пара с параметрами, необход потребителю.
В зав-ти определяющего способа передачи теплоты от газа к поверхностям нагрева, ПП делят на:
1) конвективные;( в конвективных газоходах)
2) радиационные;(на стенках и потолках топочных камер)
3) конвективно-радиционные.
В зав-ти от направл движения пара и продуктов сгорания, ПП делят на:
1) прямоточные 2) противоточная
3) смешанные
Наибольший температурный напор между продуктами сгорания и паром достиг в противоточном ПП => уменьшение необход пов-ти нагрева, что снижает расход металла на изгот ПП. Недостатком явл расположение по ходу движения пара змеевиков (отложение солей)в области высоких темп-р дым газов и связанные с этим тяжёлые режимы работы металла.
Условия работы прямоточных ПП лучше, но они имеют температурные напоры ниже => длина и пов-ть нагрева должны быть больше.
Оптимальной схемой явл смешанные ПП.
Тепловой расчет ПП.
Если после топки нет конвективных пов-ей нагрева, то темп. дым. газов на входе в ПП приним. равной темп-ре дым. газов на выходе из топки, аналогично приним. знач. энтальпий.
Тепловой расчёт начинают с опр-я кол-ва тепла, передаваемого ПП:
Qпп
=D·[(hпп
-h’)+(1-x)r]/Bр
D – паропроизв-ть котлоагрегата;hпп
–энтальипя перегр пара;h’- энтальпия насыщ. пара;х – степень сухости, х=0,97-0,98;r-теплота порообразования;
Вр
-расход топлива.
Тепло переданное ПП:
По известной темп-ре газа и пара можно опред. среднелогарифмический темп-ый напор с учётом взаимной схемы движения теплоносителей:
∆tср
=(∆tmax
-∆tmin
)/ln(∆tmax
/∆tmin
)
Уравнение теплопередачи
Qпп
=k·F·Δtср
/Bр
k – коэф. теплопередачи,
F – пов-ть ПП,
скорость движения газов в межтрубном пространстве
W=Bр·Vг·(Θср+273)/(Fг*273)
Vг – расход прод. сгорания
Θср – среднеарифм. тем-ра дым газов в ПП
Fг – среднее живое сечение
Fг=ab-zldн
a-высота газохода;b-ширина газохода
l-длина труб в газоходе по высоте
dн
-нар диаметр
z – кол-во секций в газоходе
Определяем коэффициент теплоотдачи от дым. газов к пов-ти труб ПП
α1
=ζ·(αк
-αл
)
ζ – коэф. использ. пов-ти ПП, учитывает застойную зону
αк
– конвект. сост-ая, учитыв-ая долю тепла, отдаваемого путём конвекции
αл
– лучистая сост-ая, учитыв-ая теплоотдачу излучением
αк
=0,206·Cz
·λг/dн· (Wг·dн/ν)0,64
Cz
– поправка на число рядов труб по ходу газа, при кол-ве рядов>10 Cz
=1, при меньшем значении – выбир. по справоч.
λг – коэф. теплопр-ти дым. газов
ν – коэф. кинематической вязкости дым. газов при средней темп-ре дым. газов
αл
=5,67·10-8
·((аз
+1)/2)·аг
·Т3
·(1-(Т3
/Т)3,6
)/(1- Т3
/Т)
аз
– степень черноты загрязнённых стенок лучевосриним. пов-ей. Для ПП аз
=0,8
аг
– степень черноты газового потока при темп-ре Тср=273+ Θср
Т3
– темп. загряз. пов-ти
| Степень черноты газового потока опр-ся исходя из эффективной толщины |
19 Назначение, типы экономайзеров и их расчет.
Экономайзер – это теплообменное устр., пред
В экономайзере воспринимается от 10 до 20% тела дым. газов. Э. можно разделить на 2 типа: 1) не кипящие; 2) кипящие. Не кипящие Э. предназначены для подогрева пит. воды только до темп-ры насыщ. при давл. в котле. В кипящих Э.пит. вода подогрев. до темп-ры насыщ и в то же время происх. некоторый процесс парообразования. Не кипящие Э. изгот. методом чугунного литья и предст. собой ребристые трубы. Темпер. напор в некипящем экономайзере опр-ся как среднелогарифмический.
Кипящие экономайзеры в совр. котлоагр. любого давления устанав. в каждом из них. Данный тип Э-ра изготавливается из стальных труб диаметром В прост-ве газохода кипящий Э выполнен в виде змеевиковых труб.
Тепловой расчёт экономайзера.
Он сводится к опре-нию температуры на выходе из экономайзера и определении требуемой пов-ти теплообмена. Для расчета использ 3 ур-я:
1) ур-ие теплопередачи:
Qэк=kFΔtср/Bр
2) ур-ие теплового баланса по дым. газам:
Qэк=φ·(h`эк-h``эк+∆α·h°пр)
3) ур-ие теплового баланса по подогреваемой воде:
Qэк=Dэк·Cв·(t``-t`)/Bр
где k – коэф. теплопередачи
F – пов-ть экономайзера
Δtср – среднелогарифмический напор в Э
Bр – расход топлива
h`эк,h``эк – соотв. энтальпия дым. газов на входе и выходе из Э
∆α – изменение коэф-та избытка возд.
h°пр – энтальпия присасыв. воздю
Dэк – расход пит. воды ч-з Э
Св – теплоёмкость воды
t`,t`` - темп. пит. воды на входе и выходе из Э
Задаваясь темп-рой дым. газов на входе и выходе из Э, опр-ют кол-во тепла, передав. в Э по ур-ию 2, затем опр-ют темп. воды на выходе из Э по ур-ию 3. При значении t``>tн-20 необх. установ. стальной Э, если t``≤tн-20°С – устанав. чугунные Э, подстав. знач. темп-ры воды на выходе из Э в ур-е 1, опр-ют пов-ть Э.
Для стальных Э коэф. теплопередачи опр-ся по той же методики, что и для пароперегревателя и конвект. пучка.
При большом кол-ве рядов Э их устанав. посекционно с учётом возможности их продувки воздухом от сажи и пыли на внешней стороне.
20.Назначение, типы воздухоподогревателей и их расчет.
В совр. кот. уст. воздухоподогреватель (ВП) играет существ. роль, восприним. тепло от дым. газов и передаёт его подогреваемому воздуху. ВП уменьшает потери тепла с уход. дым. газами, тем самым повышая КПД котлоагрегата. Подогретый воздух направл. в топку котла, повышая условия сгорания топлива. При этом темп. горения тоже повыш. При уст-ки ВП треб. искусств. тяга и дутьё, т. е. уст-ка дымососа перед дым. трубой и устан. дутьевого вентилятора для подачи подогретого воздуха ч-з горелочные устр-ва в топочное простр-во.
По принципу действия ВП делятся на
1) рекуперативные
2) регенеративные( для подогрева воздуха)
3)смесительные
Рекуперативный ВП сост. из перфорированных трубных досок и стальных труб, проходящих через них, а также корпуса ВП. Дым. газы перемещ. в трубном прост-ве и через стенки труб передают тепло перемещ. воздуху, к-ый омывает внешние пов-ти труб. Трубы располагаются в шахматном порядке.
1,2 – соотв. верхняя и нижняя трубные доски
3 – промежуточные перегородки
4 – трубы
5,7 – входной и выходной короба
6 – перепускной проход
Регенеративные ВП предст. собой заключённый в неподвижные цилиндрич. корпус, вращая цилиндрич барабан, заполненный набивкой Вдоль оси барабана расположен вал, закреплённый в верхней и нижней опоре. Барабан привод. во вращ. эл. дв-ем. Дым. газы и воздух подаются к корпусу и отвод. от него спец. коробами. Причём дым. газы проходят ч-з подогреватель сверху вниз, а воздух наоборот. При вращении ВП все эл-ты попеременно нагрев. в зоне дым. газов и охлажд. в зоне холодного воздуха. Достоинством явл. то, что они имеют большой коэф. теплопередачи, недостаток – часть дым. газов смешив. с подогреваемым воздухом
Тепловой расчёт ВП.
Основан на 3-х уравнениях
1) Qвп=φ·(h`вп-h``вп+∆α·h°пр)
2) Qвп=kвп·Fвп·Δtср/Bр
3) ур-ие теплового баланса по воздуху
Qвп
=(αт
+Δα/2)V0
(1+Bp
)cв
(tвп
”-tвп
’)
αТ
– коэф. избытка воздуха в топке
∆α - коэф. избытка воздуха в ВП
С – объёмная теплоёмкость воздуха
V0
-кол –во воздуха используемого в топочном пространстве
21.Схемы экранных труб паровых котлов, их назначение и расчёт.
Основной испарит-ой поверх-тью в современ котлах явл экраны, располож в топочной камере. Теплота сгорания топлива передаётся ограждающим изнутри топку экраном, в котором движется рабочее тело. Благодаря экранированной топки уменьшается потери теплоты в окруж среду и обеспечивает достаточн жёсткость стен топки при восприятии распред-ой нагрузки от перепада давл при ремонте котла под наддувом или разрежением. Экран представляет ряд панелей с //-но включ вертик-ми подъёмными трубами, соед-ми между собой коллекторами. Часть подъёмных труб введена непосредственно в барабан котла. Отдельные секции экранов присоединены к барабану через коллектора и соединительные трубы. В месте выхода продуктов сгорания из топки экран, расположенный на задней её стенке образует трёхрядный фестон, наличие которого обеспечивает затвердевание расплавленных золы, не охладившихся в топке, что исключает шлакование пароперегревателя, размещённого за топкой.
Схемы экранов
Футерованные
Расчёт экранных труб.
Лучевоспринимающая поверхность нагрева экранов:
Hл = ΣFпс ∙ х;
где х – угловой коэффициент экрана;
Fпс – площадь стены, занятая экраном.
Fпс = b ∙ l, м2
;
где b – расстояние между трубами;
l – длина труб, м.
2. Степень экранирования топки:
х = Hл / Fст
где Fст – общая поверхность стен.
3.Коэффициент тепловой эффективности экранов: Ψ = х ∙ ξ;
где х – угловой коэффициент, показывает какая часть лучистого потока использов одной пов-тью, падает на другую пов-ть;
ξ -учит-ет снижение тепловоспр-я экранов вследствие их загрязнения наружными отложениями.
22. Расчет конвективных поверхностей котельных установок
Существует 2 вида расчета: конструкторский и поверочные. При расчёте конвективной поверхности нагрева, используется уравнение теплопередачи и теплового баланса.
Уравнение теплопередачи:
Уравнение теплового баланса:
где к – коэффициент теплопередачи;
Δt- температурный напор;
F-расчётная поверх-ть нагрева, м2
;
BP
- расчётный расход топлива;
- коэффициент сохранения теплоты;
- энтальпия дымовых газов на входе в конвективный пучок;
- энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя;
Δα - коэффициент присоса воздуха в конвективном пучке;
- энтальпия присасываемого воздуха (принимаем тем-ру = 30 С)
23. Схемы газовоздушных трактов котельных установок.
Системы газовоздушных трактов котлов.
Для нормальной работы котлов, т.е. для достижения их номинальной производительности, номинального КПД необх осуществлять расчетную подачу воздуха при необходимых температурах и удалять дым газы из трактов котлов.
Осн схемы организации подачи воздуха в топку и удаление дым газов:
1)
1-котлоагрегат 2-пылночистные сооружения 3-дым труба
4-воздухоподогреватель 5-пылеприготовительная установка
6-дутьевой вентилятор 7-дымосос
1) Соответствует кот. уст. с естественной тягой, т.е. сопротивление движению потока воздуха и прод сгор в газоходах котла преодолевается за счет разности давлений воздуха, поступающего в топку и прод сгор, удаляемых через дым трубу в атмосферу. В этом случае газовоздушный тракт кот уст находится под разряжением. Эта система применяется в котлах малой мощности при небольшом сопротивлении газовоздушного тракта.
2) В этой системе сопротивление газовоздушного тракта преодолевается за счет разряжения создаваемого дымовой трубой и дымососом. Такая система применяется в котлах малой мощности, работающих на газовом и жидком топливе и не имеющих воздухоподогревателей.
3) Описывает работу системы в которой подача воздуха в топку осуществляется дутьевыми вентиляторами через воздухоподогреватель, а продукты сгорания удаляются с помощью разряжения создаваемого дымовой трубой.
24. Схемы движения воды в котельных агрегатах.
Правильно организованное движение воды, паро-водяной смеси и пара в трубах котельного агрегата обеспечивает необходимую паропроизвод-ть котлового агрегата. Вследствие этого обеспечивается интенсивный отвод теплоты от поверхности нагрева и устранение местных застоев пара и газа, что предотвращает поверхность нагрева от недопустимого перегрева и коррозии. Непрерывное движение воды, охл-ей поверхность нагрева – циркуляцией.
В зависимости от организации движения воды и параводяной смеси в испарительной системе котлы делятся: с естественной циркуляцией, котлы с принудительной циркуляцией. В котлах с естественной циркуляцией движение воды и пароводяной смеси в испарительной системе осуществляется за счёт давления создаваемого разностью массы столба воды в опускных трубах и столба пароводяной смеси в обогреваемых подъёмных трубах систем. . При подводе теплоты к подъёмной трубе вода в ней частично превращается в пар и образуется пароводяная смесь, плотность которой меньше плотности воды в необогреваемой опускной трубе. В следствии этого в замкнутом контуре создаётся напор, благодаря которому вода и пароводяная смесь приходят в движение: вода движется вниз к коллектору, а смесь – вверх в барабан, где пар отделяется от воды.
Котлы с принудительной циркуляцией: прямоточные и с многократной принудительной циркуляцией. В котлах с многократной принудительной циркуляцией движения воды и пароводяной смеси в испарительной системе осуществляется при помощи специального насоса. Питательная вода из водяного экономайзера подаётся в барабан котла, из которого она забирается циркуляционным насосом и направляется в нижний коллектор экранов и коллектор конвективной поверхности нагрева, распределяется по параллельно включённым подъёмным трубам, через трубы пароводяная эмульсии поступает в барабан котла, в котором происходит отделение пара от жидкости. Затем пар поступает в пароперегреватель и потребителям.
В прямоточных котлах питательный насос создаёт принудительное движение воды, пароводяной смеси и пара по ряду параллельно включённых труб поверхностей нагрева, отдельные участки котла выполняют роли экономайзера, испарительной поверхности нагрева и пароперегревателя к = 1.
К принудительной циркуляции прибегают, когда невозможно осуществить естественную циркуляцию воды. Это происходит с повышением давления, т.к. с повышением давления разность плотностей питательной воды и пара уменьшается недостаточно.
25.Тягодутьевые устройства
.
Для кот-ных проектир-ся обычно одна, общая для всех установленных котлов, дым труба. Дым трубы сооружаются из кирпича или железобетона. Применение металлич дым труб диаметром >1м допускается только при технико-экономич целесообразности такого решения.
Самотяга тем >,чем ниже т-ра атм воздуха,выше т-ра газообразных продуктов в дым трубе и больше высота дым трубы,т к во всех этих случаях увелич-ся разность весов атмосф воздуха и горячих газов.
Высоту дым трубы определяют из условий равенства силы тяги и суммы сопротивлений, возник при движ-ии газов по газоходам КА и в дым трубе
Наиб концентрация вредного в-ва в приземном слое атмосферы не д превышать ПДК,установленной “Санитарными нормами проектир-ния пром пр-тий.”
При одновременном совместном присутствии в атмосфере неск вредных в-в их безразмерная суммарная конц-ция q не д превышать 1:
1) Кирпичные дымовые трубы.( для средних котельных)
2)Железобетонные дым трубы
Возводят высотой 100 м и более. Такая высота применяется не для созд требуемой тяги, а из-за необход удаления запыленных и вредных газов в более высокие слои атмосферы. Жел-бет трубы в большинстве случаев устан-ся в крупных котельных тепл станций.Для предохранения от действия выс тем-ры трубы изнутри футируются огнеупорным кирпичом.
3) Стальные дым трубы.( для малых котельных)
Эти дым трубы цилиндрич, высота не более 30-50 м. Они сост из отдельных звеньев соед с помощью сварки. Часто трубы устан-ют на фундаменте с цоколем и крепят болтами.
Внутренняя часть покрывается противокоррозионным веществом, железобетонные - кислотным кирпичом.
26.Осн требования к помещениям и расположению оборудования КУ
Стационарные котлы должны устанавливаться в зданиях и помещениях, отвечающих требованиям СНиП װ-35-76 «Котельные установки», СНиП װ-58-75 «Электростанции тепловые» и настоящих правил. Установка вне помещений допуск. только в том случ., если к. спроектирован для работы в заданных климат. условиях. Устройство помещений и чердачных перекрытий над к. не допускается.
Внутри помещений допускается установка
-к., удовлетворяющих условию (Т-100)*V≤100, где Т- темпер. насыщ. пара при рабочем давлении,°С; V- водяной объем котла, м³;
-водогр. к., произв-ю не более 10ГДж/ч кажд., не имеющих барабанов;
- к.-утилизаторов без ограничений».
Место установки к. внутри помещений д/б отделено от ост. части помещения несгораемыми перегородками по всей высоте к., но не ниже 2 м, с устройством дверей. Места расположения выхода и напр-е открытия дверей опред-ся проектной орг-ей исходя из местных условий. К.-утилизаторы м/б отделены от ост. части произв. помещ. вместе с печами или агрегатами, с кот. они связаны технологич. процессом. В зданиях котельной не разрешается размещать бытовые и служебные помещения, кот. не предназначены для работы котельной, а также мастерские не предназначенные для ремонта котельного оборуд-я. Уровень к. нижнего этажа не д/б ниже планировочной отметки земли, прилегающей к котельной. Двери из котельной должны открываться наружу. Двери из служебных, бытовых и вспомогательно-бытовых помещений должны снабжаться пружиной и откр-ся в сторону котельной.
Расстояние от фронта к. или выступающих частей топок до противоположной стены котельной должна сост. не менее 3 м. При этом для к., работающих на газообр. или жидк. т-ве, расст-е от выступающих частей горелочных устройств до стены котельного помещения д/б не менее 1 м, а для к. оборудованных механизир. топками расст-е от выступающих частей топок д/б не менее 2 м.
Расст-е между фронтами котлов не выступающими частями топок, расположенных друг против друга, должны составлять:
1. для к. оборудованных механизир. топками не менее 4 м.;
2. для к., работающих на газообр. или жидк. т-ве расст-е между горел. устр-ми д/б не менее 2 м;
3. для к. с ручной загрузкой тв. т-ва не менее 4 м.
Допускается установка котельного и вспомогоат. оборуд-я, щитов управления, при этом ширина свободных проходов вдоль фронтов д/б не менее1,5 м. Проходы в котельной должны иметь свободную высоту не менее 2 м. При отсутствии необходимости перехода через барабан, сухопарник или экономайзер, расст-е от них до нижних конструктивных частей покрытия котельной д/б не менее 0,7 м.
27.Требования к оснащению пар и водогр котлов приборами безопасности.
На каждом котле д б предусмотрены приборы безоп-сти(ПБ), обеспеч своеврем и надежное автоматич отключение котла или его элементов при недопустимых отклонениях от заданных режимов эксплуатации.
Котлы должны быть оснащены автоматическими защитами, прекращающими их работу при превышении параметров, установленных инструкциями организаций-изготовителей, в следующих случаях:
для парового котла:
- увеличения давления пара;
- снижения уровня воды;
- повышения уровня воды;
- повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками;
- понижения давления жидкого топлива перед горелками;
- понижения давления воздуха перед горелкой;
- уменьшения разрежения в топке;
- погасания факела горелки;
- прекращения подачи электроэнергии в котельную;
- снижение расхода воды в котле ниже допустимого (для прямоточных котлов);
для водогрейного котла:
- повышение давления воды в выходном коллекторе котла более чем на 5 % расчетного или разрешенного давления;
- понижения давления воды в выходном коллекторе котла до значения, соответствующего давлению насыщения при макс температуре воды на выходе из котла;
- повышения температуры воды на выходе из котла до значения указанного заводом-изготовителем
- уменьшения расхода воды через котел до минимально допустимых значений,
- повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками; - погасания факела горелки;
- понижения давления жидкого топлива перед горелками;
- уменьшения разрежения в топке;
- понижения давления воздуха перед горелками;
- прекращения подачи электроэнергии в котельную.
При достижении предельно допустимых параметров котла автоматическидолжна включаться звуковая и световая сигнализации.
Пар-е котлы(ПК) с камерным сжиганием т-ва д б оборудованы автоматич устр-вами, прекращающ подачу т-ва к горелкам при снижении уровня, а для прямоточных котлов-расхода воды в котле ниже допустимого. Водогр котлы(ВК) с многократной циркуляцией и камерным сжиганием т-ва, д б оборудованы приборами, автоматич-ки прекращающ подачу т-ва к горелкам,а со слоевым сжиганием т-ва—приборами, отключающими тягодутьевые устр-ва при сниж-нии давл-я воды до знач-я, при кот создается опасность гидравл ударов,и при повышении т-ры воды выше уст-нного предела. ПК и ВК при камерном сжигании т-ва д б оборудованы автом устр-вами для прекращ-я подачи т-ва в топку в след случаях:
А)при погасании факела в топке
Б)при отключении всех дымососов или прекращении тяги
В)при отключении всех дутьевых вентиляторов.
28.Эксплуатация мазутного хозяйства котельных установок.
На ПП мазут доставляют обычно ж/д транспортом в цистернах грузоподъемностью 50,60 и 120 т.Для разгрузки ж/д цистерн на пр-тиях сооруж-ся сливные эстакады. Мазут обладает большой вязкостью, поэтому перед его сливом цистерну подогревают водяным паром. При подаче мазута по т/проводному транспорту устраняется необходимость в сливной эстакаде: мазут подается непосредственно в хранилища. Для хранения мазута сооружаются подземные мазутохранилища. В холодном состоянии мазут обладает большей вязкостью и плохо перекачивается. С повышением t вязкость уменьшается и его слив облегчается. Для подогрева мазута в нижней части хранилища помещают паровые змеевики. Недопустим подогрев выше температуры вспышки. В верхней части мазутохранилища появятся горючие газы и пары. Их удаляют в атмосферу через вентиляционную вытяжную трубу. На выходе из трубы огнепреградитель. Расходные баки д. иметь плотно прилегающие крышки. В случае пожара возникает возможность быстро и полностью опорожнить эти баки. Для этого они оборудованы спускной и переливной трубами в дренажный колодец, мазутохранилище или специальный резервуар. Баки опорожняются за 5 мин. На мазутопроводах на выходе и входе в котельную устанавливают запорные вентили электроприводом и местным управлением. При обслуживании мазутного хозяйства надо соблюдать пож. безопасность.
В помещ нельзя входить с огнем или переносными светильниками.
Длительность слива мазута сост. 2-6ч, а зимой до 10ч. При разогреве мазут обводняется, перед его необходимо обезводить, что достигается путем длительного отстоя. При доставке мазута по ж/д емкость мазутохранилищ выбирается исходя из 15 суточного запаса топлива, а при поступлении по мазутопроводу предусматрив его 3-х суточный запас.
29. Проблемы, связанные со снижением вредных выбросов котельных установок в окружающую среду.
В настоящее время имеется 4 направления борьбы с загрязнителями:
1. Оптимизация процесса сжигания топлива: четко подобран. И регулируем. α ,t в топке, объем топки, горелочные устройства.
2. Очистка топлива от элементов, образ. при сжигании загрязняющих вещества (предварит. подготовка топл. к сжиг. т.е. его очистка подсушка и разогрев. )
3. Очистка дымовых газов от загрязн. в-ств.
4. Ассимиляция загрязнений в атмосфере (уменьшение их активности в приземном слое высотой дымовой трубы). Реализация направлений по уменьш вредных выбросов может приводить к удорожанию выработанной теплоты.
30. КПД и расход топлива котельных агрегатов.
КПД паровых или водогрейных котлов наз отношение полезной теплоты Q1 к располагаемой. Не вся полезная теплота, вырабатываемая К.А напр потребителю. Часть выраб теплоты в виде пара и электроэнергии расходуется на собственные нужды (пар для привода электростанции).
Для оценки эффективности работы котла исп 2 показателя:
КПД Нетто (учитывает потери котельной)
Брутто (отпуск потребителям)
- расход генератора
- энтальпия перегр пара
- энтальпия питат воды
P- доля непрер. продувки.
- производ-ть.
- расход нас пара при x=1.
Если Q1 выраж в Вт, то для котла
КПД брутто
Для учета потерь на собств нужды и на расход электроэнергии вводчят КПД нетто
- расход энергии на использ электрич энергии.
- расход энергии на собственные нужды.
- расход топлива котлоагр.