prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 ... 10 11

1. Раздельная и комбинированная схемы выраб. Тепловой и Эл. Энергии.

ПКВД - паровой котел высокого давления

ПТ - паровая турбина

ЭГ – электр. генератор

БК - бак конденсата

ПН – питательный насос

РОУ – редукционно-охладительная уст-ка

1.Комбинированная схема выработки тепловой энергии

2.Раздельная схема выработки электрической энергии

3.Раздельная схема выработки тепловой энергии



2. Источники тепла и их характеристики. Перспективы использования.

Теплота используется во всех областях деятельности человека. Для установления наиболее рациональных способов его использования, анализа экономичности рабочих процессов тепловых установок и создания новых, наиболее совершенных типов тепловых агрегатов необходима разработка теоретических основ теплотехники. Различают два принципиально различных направления использования теплоты – энергетическое и технологическое. При энергетическом использовании, теплота преобразуется в механическую работу, с помощью которой в генераторах создается электрическая энергия, удобная для передачи на расстояние. Теплоту при этом получают сжиганием топлива в котельных установках или непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. При технологическом - теплота используется для направленного изменения свойств различных тел (расплавления, затвердевания, изменения структуры, механических, физических, химических свойств).

3. Виды топлив. Энергетическое топливо.

Топливо – это горючие в-ва, которые экономич. целесообразно использовать для получения тепла.

Классификация топлив по агрегатному состоянию:

- твердое

- жидкое

- газообразное

По способу добычи и использования:

- природное (исп. в том же виде что и в природе)


- производное (получ. из природных, путем их физ.-хим. переработки)




Твер.

Жид.

Газооб.

При-

род-

ное

древе-

сина; торф; БУ; КУ; сланец;

антра-

циты.

нефть

Природ-ный газ;

попут-

ные газы;

Про-

изво-дное

кокс; полу-кокс;

Брик-еты;

нефте-продук.;

мазут;

коксов. газ; до-менный газ;

Энергетическое топливо исполь. в установках для получения тепловой и электрической энергии.

Технологическое топливо исполь. в нагревательных, обжиговых и др. печах, и в качестве сырья для хим. промышленности.

6. Влажность и зольность топлива.

Зола – минеральный остаток, получаемый при полном сгорании топлива. Это результат разложения частичного окисления минеральных примесей топлива.

Накопление золы в ископаемом топливе происходит в три периода:

- первичная – попадает в топливо вместе с исходной массой.

- вторичная – попадает в топливо из вне в процессе преобразования исходной массы.

- третичная – попадает в топливо при добыче и транспортировке.

Легкоплавкая зола – t < 1350ºC

Среднеплавкая зола - t = 1350 - 1450ºC

Тугоплавкая зола - t > 1450ºC

Зола, прошедшая стадию разложения и плавления и превратившаяся в спекшуюся сплавленную массу, носит название шлак.


Влага – примесь балластная, которая сильно снижает тепловой эффект горения. Вода своим присутствием уменьшает долю горючих элементов в единице массы или объема топлива, она, испаряясь, отнимает часть тепла.

Влагу в топливе подразделяют:

- внешняя – не имеет хим. связи с в-ом, удерживается механически и делиться на поверхностную и капиллярную.

- внутренняя – хим. связана с органической частью топлива.

- гидратная – хим. связана с минеральной частью.

Влага и зола – примеси балластные и внешние, количество которых сильно меняется даже для одного и того же вида. Количество влаги зависит от вида топлива и методов его добычи, транспортирования, хранения и пр. Количество золы в углях зависит от характера пласта, оборудования шахт, а также от способа обогащения (сортировка, мойка и пр.).

Зольность торфа зависит от способа и добычи. Довольно устойчивая зольность дров увеличивается для сплавных дров по сравнению с дровами сухопутной доставки.
13. Закон Аррениуса.

При фиксированной температуре реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определенным запасом энергии. Аррениус эту избыточную энергию назвал энергией активации, а сами молекулы активированными. По Аррениусу константа скорости k и энергия активации Ea связаны соотношением, получившим название уравнения Аррениуса: k = A- E / RT Здесь А – предэкспоненциальный множитель, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура. Т.о. при постоянной температуре скорость реакции определяет Ea. Чем больше Ea, тем меньше число активных молекул и тем медленнее протекает реакция. При уменьшении Ea скорость возрастает, а при Ea = 0 реакция протекает мгновенно. Величина Ea характеризует природу реагирующих веществ и определяется экспериментально из зависимости k = f(T). На рис. видно, что затрачиваемая на перевод начальных продуктов в активное состояние (А* – активированный комплекс) энергия затем полностью или частично вновь выделяется при переходе к конечным продуктам. Разность энергий начальных и конечных продуктов определяет ΔH реакции, которая от энергии активации не зависит. Т.о., по пути из исходного состояния в конечное сис-ма должна преодолеть энергетический барьер. Только активные молекулы, обладающие в момент столкновения необходимым избытком энергии, равным Ea, могут преодолеть этот барьер и вступить в химическое взаимодействие. С ростом температуры увеличивается доля активных молекул в реакционнной среде.




Предэкспоненциальный множитель A характеризует общее число соударений. Для реакций с простыми молекулами A близок к теоретической величине столкновений Z, т. е. A = Z, рассчитываемой из кинетической теории газов. Для сложных молекул A ≠ Z, поэтому необходимо вводить стерический фактор P: A = ZP Стерический фактор учитывает то обстоятельство, что для взаимодействия сложных активных молекул необходима определенная взаимная ориентация. Таким образом, уравнение Аррениуса имеет вид: k=(ZPe) - E / RT . Здесь Z – число всех соударений, P – доля соударений, благоприятных в пространственном отношении (принимает значения от 0 до 10–9), - E/RT– доля активных, т. е. благоприятных в энергетическом отношении соударений.

17. Теоретически необходимое кол-во воздуха.

Под теоретически необходимым понимают то минимальное количество воздуха, которое требуется для полного окисления всех горючих элементов топлива. Его определяют из стехиометрических реакций горения и выражают либо в виде массового расхода L0 в кг воздуха на кг топлива, либо в виде объемного расхода V0 в м3 воздуха при нормальных физических условиях (НФУ) на кг то­плива.

Теоретически необходимый объем воздуха (VH0 м3/кг) для сжигания 1 кг топлива при н.у. находим делением массы израсходованного кислорода на его плотность при н.у. (ρН О2 = 1,429), и на 0,21, т.к. в воздухе содержится 21% кислорода. Будем считать, что в воздухе содержится 79% азота, пренебрегая незначительными количествами аргона, углекислоты, водяных паров и др. примесей.

VH0 = 0,0889(СР + 0,375 SРЛ) + 0,265 НР

-0,0333ОР м3/кг


Теоретически необходимая масса воздуха:

L0 = VH0 ρН ВОЗ = VH0 1,293 кг·воз/кг·тл

Действительный расход топлива на 1 кг топлива:

VHД =VH0 αТ м3/кг или LД = L0 αТ кг/кг,

где αТ – коэффициент избытка воздуха в топке.

Подача в топку и камеры воздуха в количестве, теоретически необходимом, практически не обеспечивает полноты сгорания топлива. Это приводит к так называемым потерям топлива от химической неполноты сгорания. Поэтому фактически в топку и камеры, как правило, подают воздуха несколько больше, чем это требуется теоретически. Этот изли-шек характеризуется коэффициентом избытка воздуха a, под которым понимают отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку, к теоретическому необходимому.

Количество воздуха, расходуемого для горения, приблизительно пропорционально теплоте сгорания топлива, поэтому для прикидочных подсчетов можно воспользоваться ф-ой:

VH0 = 1,12 QРН / 1000 м3/кг

23. Выход и состав газообразных продуктов сгорания.

В общем случае в состав газообразных продуктов неполного сгорания могут входить СО, Н2, СН4, СmHn. Тогда состав продуктов неполного горения запишется:

СО22О+SO2+CO+H2+CH4+CmHn+O2+N2==100

где: СО, Н2, СН4, СmHn и т.д. - содержание углекислоты, водяного пара, сернистого газа, окиси углерода и других компонентов, % по объёму.

Свободный кислород в состав продуктов горения попадает как с излишком воздуха,

так и вследствие недоиспользования его при неполном окислении горючих элементов.


Азот попадает в продукты сгорания и с воздухом, и из сжигаемого топлива, содержащего азот.

Часто неполнота сгорания определяется в основном окисью углерода и тогда упрощённый состав продуктов неполного горения выражается уравнением:

СО22О+SO2+O2+N2+CO =100

Состав продуктов полного горения запишется в виде:

СО22О+SO2+O2+N2 =100

Массовое количество газообразных продукт-ов сгорания топли­ва выражается суммой количества сжигаемого топлива и количества воздуха, подаваемого для его сжигания. Количество продуктов сгорания приходящихся на 1 кг топлива, запишется, кг/кг:

MГ = 1+α L0

Полный объем газообразных продуктов неполного сгорания 1 кг топлива обычно представляют как сумму парциальных объемов сухих газов (VСГ) и водяных паров (VН2О), т.е.

VГ = VСГ + VН2О, здесь:

VСГ = VСО2 + VSO2 + VСO + VO2 + VN2

Коэффициент избытка воздуха при неполном сгорании топли­ва с учетом образования только СО находят по формуле:

α = 1 / [ 1 – 3,67 (О2 – 0,5СО) / N2]

Полный объем газообразных продуктов полного сгорания 1 кг жидкого и твердого топлива (м3/кг) или 1 м3 газообразного топли-ва (м33) принято записывать в виде:

VГ = VRО2 + VH2O + ΔVB + V0 N2

28. Понятие об адиабатном горении. Теоретическая тем-ра горения.

Теоретическая температура сгорания представляет температуру, до которой нагрелись бы продукты сгорания, если бы на их нагрев пошла вся теплота, введенная в камеру сгорания, за вычетом потерь от химической (qхим) и физической (qфиз) неполноты сгорания.


Тепловой баланс камера сгорания а этом случае можно запи­сать так:

QPH [(100 – qхим – qфиз)/100] + hT + hB = VГ С′Г tГ

Если ввести понятие коэффициента тепловыделения:

ή = (100 – qхим – qфиз)/100 +( hT + hB )/ QPH

то теоретическую температуру можно определить по формуле:

tГ = QPH ή / VГ С′Г

37. Классификация топок по аэродинамическому принципу. Последовательность протекания топочных процессов.

Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле.

Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается твердое топливо во взвешенном состоянии в виде пыли и дробленых частиц, а также жидкое, распыляемое с помощью форсунок, и газообразное. Камерные топки подразделяются на факельные и вихревые.

Условия протекания, продолжительность и конечные результаты топочных процессов зависят не только от св-ов топлива и конструкции топочных устройств, но и от ряда физических и хим. факторов.

Процесс сгорания топлива в топке можно представить разделенным на ряд стадий.

Для тв. топлива:

1.подогрев топлива

2. испарение влаги

3. выход летучих

4. горение летучих

5. горение коксового остатка

Для жидких топлив:

1. подогрев топлив

2. испарение влаги

3. горение

Для газообразного топлива:


1. подогрев

2. горение

По аэродинамическому признаку топочные камеры делятся:

1. топки с плотным слоем (Р>>F)

2. топки с кипящем слоем (Р ≈ F)

3. камерные топки (Р
4. вихревые топки(Р<
Р – вес частицы; F – сила дав-ия воздуха.

38. Ручные слоевые топки, расчетные характеристики. Воздушный режим.

Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле.

Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке.

По способу механизации операций обслуживания (подача топлива, шировка слоя, удаление золв и шлака) слоевые топки делятся на ручные (немеханизированные), полумеханические и механические. В полумеханических топках механизирована часть операций. В механических топках механизированы все операции

В зависимости от способа организации процесса сжигания топлива слоевые топки можно разделить на три группы:

1) с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива;

2) с неподвижной колосниковой решеткой и перемещением топлива по решетке;

3) с подвижной колосниковой решеткой и движущимся вместе с ней слоем топлива 39. Полумеханические слоевые топки.

мельницу, по­ступает через патрубок / в пространство между на­ружным и внутренним ко­нусами, где скорость его уменьшается. В результа­те этого из потока выпада­ют самые крупные частицы пыли, которые затем через течку 2 возвращаются в мельницу. Далее поток с оставшимся еще в нем до­вольно большим количест­вом недостаточно тонко раз­молотой пыли проходит во внутренний конус через зазор между верхним его краем и крышкой сепара­тора, закручиваясь пово­ротными лопатками 6 во­круг вертикальной оси. Под влиянием возникшей цент­робежной силы более круп­ные частицы пыли отбра­сываются к стенке внут­реннего конуса, выпадают из потока и через течку 3 также возвращаются в мельницу. Более мелкие частицы пыли не успевают достигнуть стенки внутрен­него конуса и, оставшись в потоке, выносятся им из сепаратора через выходной патрубок 10.


Основными достоинст­вами шаровой барабанной мельницы являются на­дежность в работе, малая чувствительность к износу мелющих тел и к металли­ческим предметам, находя­щимся в топливе, а также хорошая регулируемость тонкости помола и глуби­ны подсушки. К недостат­кам шаровых барабанных мельниц следует отнести их громоздкость, высокую стоимость и повышенный расход электроэнергии на Рис. 8-3. Сепаратор центробежного типа для шаровой барабанной мельницы.

40. Механические слоевые топки. Воздушный режим. Последовательность расчета.

Из рассмотрения рабочего процесса ручной колосниковой топки видно, что кочегар, обслуживающий топку, должен пода­вать топливо на решетку, распределяя его равномерно по пло­щади решетки, производить шуровку слоя и систематически очи­щать топку от накапливающегося шлака. Таким образом, обслу­живание ручной колосниковой решетки связано с применением тяжелого физического труда.

В целях освобождения кочегара от утомительного физического труда, даже в установках небольшой производительности, внед-ряются устройства, механизирующие подачу топлива, шуровку слоя и удаление шлаков. Энергетики коммунального хозяйства должны неуклонно выполнять указание И. В. Сталина, сделан­ное им в речи, произнесенной на совещании хозяйственников 23 июня 1931 г., о том, что ...«механизация процессов труда является той новой для нас и решающей силой, без которой невоз­можно выдержать ни наших темпов, ни новых масштабов произ­водства».1

Топки, в которых механизированы процессы подачи топлива на решетку, отвода очаговых остатков и шуровки слоя топлива называются механическими слоевыми топками; если механизирована только одна или две операции, топку назы­вают пол у механической.

К числу полумеханических слоевых топок относится:

а) при механизации одной операции— подачи топлива в
топку:

б) при механизации двух операций — подачи топлива и уда­

ления шлака:


цепные решетки;

горизонтальные топки с нижней подачей. К механическим слоевым топкам относятся: неподвижная решетка с шурующей планкой; наклонно-переталкивающая решетка.

41. Технологическая схема приготовления угольной пыли.

Для переработки кускового твердого топлива в пылевидное состояние должны быть выполнены следующие основные операции: первичная обра­ботка, сушка, размол, отделение в процессе размола готовой пыли от него­товой, требующей дополнительного размола. Кроме того, необходимо вы­полнить ряд вспомогательных операций.

Первичная обработка топлива заключается в отделении металлических предметов и щепы, случайно попавших в топливо, грохочении и дроблении его, отделении серного колчедана.

Удалять из топлива попадающие в него при добыче и транс­порте стальные предметы (болты, гайки, железнодорожные костыли и т. п.) и щ е п у требуется для предотвращения повреждений быстро движущихся элементов механизмов, в которых осуществляется дробление и размол. Грохочение применяют для того, чтобы отделить от сырого топлива мелочь размером менее 15 или 25 мм (в зависимости от способа размола), которая не требует дальнейшего измельчения перед подачей в мельницу, что позволяет устанавливать дробилки меньшей производитель­ности и сократить расход электроэнергии на дробление. Дробить топ­ливо необходимо для повышения эффективности процессов сушки {материал сушится тем быстрее, чем он мельче) и размола (крупные куски уменьшают производительность мелющих устройств). Топливо обычно дробят до максимального размера куска 15 или 25 мм. Отде­ление серного колчедана обусловлено тем, что вследствие большой твердости колчедан увеличивает износ дробилок и мельниц.

Сушка сырого топлива необходима для повышения эффективности его размола, обеспечения надежного зажигания топливной пыли в топке и улуч­шения условий хранения и транспорта пыли. Влажное топливо плохо раз­малывается в мельнице, а пыль с высокой влажностью трудно зажигается, горит неустойчиво и легко гаснет; кроме того, ухудшается ее сыпучесть, она зависает в бункерах, в которых хранится, и забивает трубопроводы, в которых ее транспортируют. Требуемая степень подсушки определяется родом топлива, а также системой и схемой установки для приготов­ления пыли. Чаще всего процесс сушки совмещают с размолом топлива


и осуществляют в самой мельнице горячим воздухом (сушильным агентом), подаваемым из воздухоподогревателя котельного агрегата.

Размол топлива является целевой операцией пылеприготовления. Качественно размол и дробление одинаковы. Однако если при дроблении размер начального куска уменьшается в 5—20 раз, то при размоле кратность уменьшения частиц достигает 100—200 и более. В результате процесса раз­мола, совмещенного с сушкой, из топлива с размером куска порядка 15—25мм должно быть получено пылевидное топливо надлежащих тонкости размола и влажности, пригодное для эффективного и экономичного сжига­ния в факельном процессе.

Отделение готовой пыли в процессе размола (сепарация) необходимо потому, что при размоле топлива одновременно с крупными, еще не подго­товленными для сжигания пылинками образуются достаточно тонкие час­тицы пыли. Если оставлять их в мельнице, то это повлечет за собой даль­нейший бесцельный размол их и соответственно уменьшит производитель­ность мельницы и увеличит расход электроэнергии на размол.

Вспомогательные операции заключаются в транспортировании, взве­шивании, подаче и распределении сырого топлива и пыли на различных этапах процесса пылеприготовления.

42. Системы пылеприготовления и их элементы.

Различают две системы пылеприготовления: индивидуальную и центральную. При ндивидуальной системе пылеприготовнтель-ные устройства размещают непосредственно перед фронтом котла, предна­значая их для обслуживания только того агрегата, перед которым они уста­новлены. При центральной системе приготовление пыли для всей котельной концентрируют на специальном пылезаводе. Готовую пыль подают в котельную и специальными транспортными устройствами рас­пределяют по отдельным котлам.

Индивидуальная система пылеприготовления, требующая меньших первоначальных затрат на сооружение и более простая и экономичная в эксплуатации, получила преимущественное распространение в СССР и за рубежом. Центральную систему пылеприготовления в настоящее время в СССР применяют только на мощных электрических станциях, когда требу­ется очень большое количество угольной пыли, получение которой при цен­тральной системе пылеприготовления оказывается более эффективным, чем при индивидуальной.

43. Классификация слоевых топок.



следующая страница >>