Способи спалювання твердого палива на енергетичних котлах. Способи спалювання палива. Топки. Методи спалювання газу
ТИПИ топкового пристрою.
Топковий пристрій, або топка, будучи основним елементом котельного агрегату, призначена для спалювання палива з метою виділення укладеного в ньому тепла і отримання продуктів згоряння з якомога більшою температурою. У той же час топка служить теплообмінних пристроєм, в якому відбувається тепловіддача випромінюванням із зони горіння на більш холодні навколишні поверхні нагрівання котла, а також пристроєм для уловлювання і видалення деякої частини осередкових залишків при спалюванні твердого палива.
За способом спалювання палива топкові пристрої діляться на шарові і камерні. У шарових топках здійснюється спалювання твердого кускового палива в шарі, в камерних топках - газоподібного, рідкого і пилоподібного палива в підвішеному стані.
В сучасних котельних установках зазвичай використовуються три основних способи спалювання твердого палива (рис. 14): шаровий, факельний, вихровий.
Шарові топки. Топки, в яких проводиться шарове спалювання кускового твердого палива, називаються шаровими. Ця топка складається з колосникових грат, що підтримує шар кускового палива, і топкового простору, в якому згорають горючі леткі речовини. Кожна топка призначена для спалювання певного виду палива. Конструкції топок різноманітні, і кожна з них відповідає певному способу спалювання. Від розмірів і конструкції топки залежать продуктивність і економічність котельної установки.
Мал. 14. Схеми процесів спалювання палива: а - шарового, 6 - факельного, в - вихрового
Шарові топки для спалювання різноманітних видів твердого палива ділять на внутрішні і виносні, з горизонтальними і похилими колосниковими гратами.
Тонкі, розташовані всередині обмурівки котла, називають внутрішніми, а розташовані за межами обмурівки і додатково прибудовані до котла, - виносними.
Залежно від способу подачі палива і організації обслуговування шарові тонкі поділяють на ручні, напівмеханічні і механізовані.
Ручними топками називають ті, в яких всі три операції - подача палива в топку, його шурування и- видалення шлаку (вогнищевих залишків) з топки - виробляються машиністом вручну. Ці топки мають горизонтальну колосникові грати.
напівмеханічними топками називають ті, в яких механізовані одна або дві операції. До них відносять шахтні з на¬
Клон колосниковими гратами, в яких паливо, завантажене в топку вручну, в міру прогорання нижніх шарів переміщається по похилих колосників під дією власної маси.
механізованими топками називають ті, в яких подача палива в топку, його шурує і видалення з топки вогнищевих залишків.
ряс 15 Схеми топок для спалювання твердого палива в шарі.
а-з ручною горизонтальної гратами, б-з забрасивателем на нерухомий шар, в - з шурующей планкою, г - з похилою гратами, д - вертикальної, е-з ланцюгової гратами прямого ходу, ж - з гратами зворотного ходу з забрасивателем виробляються механічним приводом без ручного втручання машиніста.
Паливо в топку надходить безперервним потоком.
Шарові топки для спалювання твердого палива (рис. 15) ділять на три класи:
топки з нерухомою колосникових гратами я нерухомо л ежащім на ній шаром палива, до яких відносять топку, з ручною горизонтальної гратами (рис. 15, а і б). На цій решітці можна спалювати всі види твердого палива, але внаслідок ручного обслуговування її застосовують під котлами паропродуктивністю до 1-2 т / год. Топки з забрасивателем, в які безперервно механічно завантажують свіже паливо і розкидають його по поверхні колосникових грат, встановлюють під котлами паропродуктивністю до 6,5-10 т / ч топки з нерухомою колосникових гратами і переміщається по ній шаром палива (рис. 15, в, гід), до яких відносять топки з шурующей планкою і топки з похилою гратами. У топках з шурующей планкою паливо переміщається вздовж нерухомої горизонтальної колосникових грат спеціальною планкою особливої \u200b\u200bформи, що здійснює зворотно-поступальний рух по колосникових гратах.
Застосовують їх для спалювання бурого вугілля під котлами паропродуктивністю до 6,5 т / год
в топках з похилою гратами свіже паливо, завантажене в топку зверху, але міру згоряння під дією сили тяжіння сповзає в нижню частину топки.
Такі топки застосовують для спалювання деревних відходів торфу під котлами паропродуктивністю до 2,5 т / год швидкісні шахтні топки системи В. В. Померанцева застосовують для спалювання кускового торфу під котлами паропродуктивністю до 6,5 т / год для спалювання деревних відходів під котлами паропродуктивністю 20 т / ч топки з рухомими механічними колосниковими гратами (рис. 15, е і ж) двох типів: прямого і зворотного ходу.
Ланцюгова решітка прямого ходу рухається від передньої стінки в сторону задньої стінки топки. Паливо на колосникові грати надходить самопливом. Ланцюгова решітка зворотного ходу рухається від задньої до передньої стінки топки. Паливо на колосникові грати подається забрасивателем. Топки з ланцюговими колосниковими гратами застосовують для спалювання кам'яного, бурого вугілля і антрахщтов під котлами паропродуктивністю від 10 до 35 т / год.
Камерні (факельні) топки. Камерні топки (рис. 16) застосовують для спалювання твердого, рідкого і газоподібного палива. При цьому тверде паливо має бути попередньо размолото в тонкий порошок в спеціальних пилоприготувальних установках - вуглерозмельних млинах, а рідке паливо - розпорошено на дуже дрібні краплі в мазутних форсунках. Газоподібне паливо не вимагає попередньої підготовки.
Факельний спосіб дозволяє спалювати з високою надійністю і економічністю найрізноманітніші і низькосортні види палива. Тверді палива в пилоподібному стані спалюють під котлами паропродуктивністю від 35 т / год і вище, а рідке і газоподібне під котлами будь паропродуктивності.
Камерні (факельні) топки представляють собою прямокутні камери призматичної форми, які виконуються з вогнетривкої цегли або вогнетривкого бетону. Стіни камери згоряння зсередини покривають системою кіпятільних труб - топковим водяними екранами. Вони являють собою ефективну поверхню нагріву котла, воспрінрмаюшую велику кількість тепла, випромінюваного факелом, в той же час захищають кладку топкової камери від зносу і раз-рушення під дією високої температури факела і розплавлених шлаків.
За способом видалення шлаку факельні топки для пилоподібного палива поділяють на два класи: з твердим і рідким шлакоудалением.
Камера топки з твердим шлакоудалением (рис. 16, а) знизу має воронкоподібну форму, звану холодної лійкою 1. Краплі шлаку, що випадають з факела, падають в цю воронку, тверднуть внаслідок нижчої температури в воронці, гранулюють. в окремі зерна і через горловину 3 потрапляють в шлакопріемное пристрій 2. Камеру топки б з рідким шлакоудалением (рис. 16, б) виконують з горизонтальним або злегка похилим подом 7, який в нижній частині топкових екранів має теплову ізоляцію для підтримки температури, що перевищує температуру плавлення золи. Расплавленний_ шлак, ви¬павшій з факела на під, залишається в розплавленому "стані і випливає з топки через річку 9 в шлакопріемную ванну 8, наповнену водою, твердне і розтріскується на дрібні частинки.
Топки з рідким шлакоудалением ділять на однокамерні і двокамерні.
У двокамерних топка розділена на камеру горіння палива і камеру охолодження продуктів горіння. Камеру горіння надійно покривають тепловою ізоляцією для створення максимальної температури з метою надійного отримання рідкого шлаку.
Факельні топки для рідкого і газоподібного палива іноді виконують з горизонтальним або злегка похилим подом, який іноді не екранують. Розташування пальників в котельній камері роблять на передній і бічних стінках, а також по кутах її. Пальники бувають прямоструминними і завіхріваюшімі.
Спосіб спалювання палива вибирається залежно від виду і роду палива, а також паропродуктивності котельного агрегату.
Способи спалювання твердого палива.
Основні родовища викопних палив.
Розміщення копалин твердих палив по території СРСР вкрай нерівномірно. Найбільш розвинені в промисловому відношенні райони європейської частини СРСР бідні паливом. Тут найбільше значення має Донецький басейн, який володіє кам'яними вугіллям різних марок і антрацитами, але запаси палива в ньому вже не задовольняють потреби. Разом з тим, слабкі по потужності пласти, видобуток з глибоких шахт роблять це паливо дорогим (14-16 руб / т умовного палива). Основна маса викопних палив знаходиться Центральної і Західної Сибіру, \u200b\u200bКазахстані. Ці палива дешевше донецьких (8-10 руб / т умовного палива - шахтний видобуток і 4 руб / т умовного палива - відкритий видобуток в розрізах). Навіть з урахуванням вартості перевезення вони виявляються дешевше в європейській частині СРСР, ніж донецькі. Є запаси бурого вугілля в Кансько-Ачинського басейні (Центральна Сибір). Близьке розташування до поверхні землі, потужні пласти дозволяють розгорнути відкриту видобуток цього палива, що робить його найбільш дешевим паливом СРСР (розрахункові витрати 2,5-3 руб / т умовного палива). Такими ж характеристиками володіє Екібастузьку родовище кам'яного вугілля (Східний Казахстан). Стосовно до Кансько-Ачинський бурим вугіллям розробляється також план комплексної енерготехнологічної їх переробки з отриманням цінних хімічних речовин, буровугільного мазуту і коксика - палива з високою теплотою згоряння (близько 29,3 МДж / кг).
Запаси нафти інтенсивно розробляються в Тюменській, області. Видобуток нафти і газового конденсату в цьому районі становить близько 50% нд їй видобутку в країні.
Родовища природного газу є в багатьох районах нашої країни. До найбільш відомих належать Шебелинське, Дашавське, Газлійское. В останні роки відкриті і почали активно експлуатуватися унікальні родовища в Туркменії, на Південному Уралі і в Тюменській області (Шатликське, Оренбурзьке, Ведмеже, Уренгойське, Ямбурзьке). Запаси газу тут складають майже 50% нд ех відомих запасів природного газу в країні. Відкрито запаек газу і нафти на території Комі АРСР. Близькість цього району до промислових центрів європейської частини СРСР змушує прискорено розвивати видобуток палива в цьому важкому по природним і кліматичним умовам районі. Дані наведені в цінах 1977 ᴦ.
Спалювання твердого палива в топкових пристроях може бути організовано різними способами: смолоскиповим, циклонним, в киплячому шарі (рис. 1.7). З них найбільш поширеним в сучасній великої енергетиці є факельний.
В основу класифікації способів спалювання покладена аеродинамічна характеристика процесу, що визначає умови омивання палаючого палива окислювачем їм.
Практично необмежена підвищення потужності топкових пристроїв пов'язане зі спалюванням вугільного пилу в обсязі топкової камери в підвішеному стані. Такий спосіб спалювання палива прийнято називати смолоскиповим. При цьому дрібні частинки палива легко транспортуються потоком повітря і газів, що утворюються в перерізі камери згоряння. Згоряння палива відбувається в цьому випадку в обсязі топкової камери за досить обмежений час перебування частинок в топці (1-2 с). Швидкість згоряння палива, визначається поверхнею горіння.
при циклон способіспалювання частинки палива знаходяться в інтенсивному вихровому русі. На відміну від факельного способу спалювання частинки палива піддаються інтенсивному обдування потоком і швидко згорають. Циклонний спосіб дозволяє спалювати більше грубу вугільний пил і навіть дробленку. В циклоні розвивається більш висока температура горіння, через що шлаки переходять в рідкий стан.
Останнім часом знаходить застосування новий для енергетики спосіб спалювання палива в так званому киплячому шарі(Рис. 1.7, в). Що знаходиться на решітці подрібнене паливо з частинками розміром 1-6 мм продувається потоком повітря з такою швидкістю, що частинки спливають над гратами і здійснюють зворотно-поступальні рухи у вертикальній площині. При цьому швидкість газовоздушного потоку в межах киплячого шару більше, ніж над ними. Більш дрібні і частково вигорілі частки піднімаються у верхню частину киплячого шару, де швидкість потоку знижується, і там згорають. Киплячий шар збільшується в об'ємі в 1,5-2 рази, його висота зазвичай складає 0,5-1 м.
Тепловоспрінімающіе поверхні у вигляді коридорного, або шахового пучка труб розміщують всередині обсягу киплячого шару і над ним. За рахунок розвиненої кондуктивной (контактної) передачі теплоти від розпечених часток до поверхні нагрівання питомий тепловоспріятіе поверхонь в межах киплячого шару істотно зростає. При цьому температура газів вгорящем шарі залишається відносно невисокою (800-1000 ° С), що виключає перегрів металу і зменшує утворення шкідливих оксидів азоту в продуктах згоряння. Разом з тим, такий спосіб спалювання дозволяє вводити в киплячий шар тверді присадки (наприклад, вапняк) для нейтралізації утворюються окислів сірки.
Великі електростанції споживають понад 1000 т / ч вугілля. Навіть при доставці палива вагонами більшої вантажопідйомності (60 - 125 т) на електростанції вкрай важливо постійно розвантажувати за 1 год 15-30 вагонів палива, що забезпечується застосуванням для розвантаження вагонів високопродуктивних вагоноперекидача їй.
Перетворення кускового палива в вугільний пил проводиться в два етапи. Спочатку сире паливо піддається дробленнюдо розміру, що не перевищує 15 - 25 мм. Потім подрібнене паливо - подрібленанадходить в бункери сирого вугілля, після чого піддається розмелу в вуглерозмельних млинах до кінцевого продукту - вугільного пилу з розміром частинок до 500 мкм. Одночасно з помелом паливо підсушується для забезпечення гарної плинності пилу.
Горіння палива є хімічний процес з'єднання його горючих елементів з киснем повітря, що протікає при високій температурі і супроводжується виділенням значної кількості теплоти. Залежно від виду палива розрізняють гомогенне, гетерогенний горіння і пульсуюче (ПУЛЬСАР). Гомогенне горіння відбувається в обсязі (в масі), при цьому паливо і окислювач знаходяться в однаковому агрегатному стані (наприклад, газоподібне паливо і повітря). Гетерогенне горіння протікає на поверхні розділу двох фаз, тобто при горінні твердого та рідкого палива. Розрізняють два способи горіння: в шарі кускового палива і в факелі пилоподібного палива (шарової і факельний способи спалювання). Газоподібне та рідке паливо спалюють тільки в факелі. Спосіб підведення повітря до палива має істотне значення при спалюванні його в факелі. Повний час згоряння т визначається часом сумішоутворення витребування і часом протікання хімічних реакцій горіння tк. Оскільки можливе накладення цих стадій процесів, повне час згоряння t \u003d витребування + tк.
Пристрій, призначений для спалювання палива, називається топкою. Класифікація: за способом спалювання палива- шарові, камерні (факельні) і циклонні; в шарі спалюють тільки тверде паливо, а в інших випадках - тверде, рідке і газоподібне; по режиму подачі палива- з періодичної і безперервної подачею; по взаємозв'язку з котлом- внутрішні, т. Е. Що знаходяться всередині котла, виносні, що влаштовуються поза обігрівається котла; за способом подачі палива і організації обслуговування- ручні, напівмеханічні і механічні. Топки для шарового спалювання паливаможуть бути наступних різновидів: а) топки з нерухомою колосникових гратами і нерухомо лежить на ній шаром палива; б) топки з нерухомою колосникових гратами і шаром палива, що переміщається на ній; в) топки з рухомої гратами, що переміщує лежить на ній шар палива . Ручна топка з горизонтальною нерухомою колосникових гратами дозволяє спалювати всі види твердого палива при ручному обслуговуванні операцій завантаження, перемішування і видалення шлаку, застосовується в котлах паропродуктивністю 1-2 т / год. Топки з шурующей планкою: при ході вперед переміщує паливо з завантажувального бункерав глиб топки і скидає з решітки шлак, а при зворотному ході ворушить шар палива. а - ручна з горизонтальною колосникових гратами; б -топка з забрасивателем на нерухомий шар; в- топка з шурующей планкою; г- топка з похилою гратами; д- топка системи Померанцева; е - топка з ланцюгової механічної гратами; ж- то ж зворотного ходу і забрасивателем; з- камерна топка для пилоподібного палива; до- топка для спалювання рідкого і газоподібного палива Топки з похилою гратами. У них паливо завантажується в топку зверху, у міру згоряння під дією сили тяжіння сповзає в нижню частину топки, створюючи можливість для надходження в топку нових порцій палива (2,5-20 т / год). Швидкісні шахтні топки системи В. В. Померанцева застосовуються для спалювання кускового торфу під котлами паропродуктивністю до 6,5 т / год. Топки з рухомої гратами. До них відносяться топки з механічною ланцюгової гратами прямого і зворотного ходу. Ланцюгова решітка прямого ходу рухається від передньої стінки топки до задньої, при цьому паливо самопливом надходить на колосникові грати. (10-150 т / год). У камерних топках паливо спалюється в вигляді вугільного пилу. Його подають в суміші з повітрям в топку, де воно згоряє в підвішеному стані. камерні топкидля рідкого і газоподібного палива.Застосовують прямоточні і вихрові пальники. Робота топок характеризується наступними показниками: тепловою потужністю, тепловими навантаженнями колосникових грат і топкового обсягу, коефіцієнтом корисної дії.
5.1. Способи спалювання твердого палива
5.2. Спалювання рідких палив
5.2.1. Якість мазуту.
5.2.2. Проблеми підготовки мазуту до спалювання
5.2.3. Проблеми при використанні мазуту на котельних і ТЕЦ
5.3. Спалювання газоподібних палив
5.3.1. підготовка газу
5.3.2. Особливості процесу горіння природного газу
5.3.3. Спалювання газоподібного палива
5.3.4. Газові горілки
5.4. комбіновані пальники
5.5. Прилади контролю полум'я
5.6. газоаналізатори
5.7. Приклади газових пальників
5.7.1. БК-2595ПС
5.7.3.БІГ-2-14
5.8. Видалення продуктів горіння.
5.1. Способи спалювання твердого палива
Способи спалювання.Топковий пристрій, або топка, є основним елементом котельного агрегату або вогневої промислової печі і служить для спалювання палива найбільш економічним способом і перетворення його хімічної енергія в тепло. У топці відбуваються горіння палива, передача частини теплоти продуктів згоряння поверхонь нагріву, що знаходяться в зоні горіння, а також уловлювання певної кількості вогнищевих залишків (золи, шлаку). В сучасних котельних агрегатах і печах до 50% теплоти, виділеної в топці, передається поверхонь нагріву випромінюванням. У топкової техніці зазвичай використовують такі основні способи спалювання твердого палива: шаровий, факельний (камерний), вихровий і спалювання в киплячому шарі (рис. 5.5). Кожен з цих способів має свої особливості, що стосуються основних принципів організації аеродинамічних процесів, що протікають в котельній камері. Для спалювання рідких і газоподібних палив застосовується тільки факельний (камерний) спосіб спалювання.
Шарової спосіб.Процес спалювання цим способом здійснюють в шарових топках
(Див. Рис. 5.5а ), мають різноманітні конструкції. Шарової процес горіння характерний тим, що в ньому потік повітря зустрічає при своєму русі нерухомий або повільно рухається шар палива і, взаємодіючи з ним, перетворюється в потік топкових газів.
Важливою особливістю шарових топок є наявність запасу палива на решітці, що пов'язана з його годинною витратою, що дозволяє здійснювати первинне регулювання потужності топки тільки зміною кількості повітря, що подається. Запас палива на решітці забезпечує також певну стійкість процесу горіння.
В умовах сучасної топкової техніки шарової спосіб спалювання палива є застарілим, так як його різні схеми і варіанти непридатні або важко пристосованість до великих енергетичних установок. Однак шарові методи спалювання твердого палива ще тривалий час будуть застосовуватися в котельнях малої і середньої енергетики.
На рис. 5.6 6 показані принципові схеми шарових топок. При слоевом способі спалювання необхідний для горіння повітря подається з зольника 1 до шару палива 3 через вільне перетин колосникових грат 2. У топкової камері 4 над шаром горять газоподібні продукти термічного розкладання палива і винесені з шару дрібні частинки палива. Відпрацьовані гази разом з надлишковим повітрям з топки надходять в газоходи котла.
Шарові топки отримали широке застосування в котлах малої та середньої потужності. Вони поділяються за кількома класифікаційними ознаками. Залежно від способу обслуговування бувають топки з ручним обслуговуванням (див. Рис. 5.6, а),немеханізовані, напівмеханізовані (див. рис. 5.6, б, в)і механізовані (див. рис. 5.6, г, д).Представлені на рис. 5.6 шарові топки можуть бути розділені на три групи
Мал. 5.5. Способи спалювання твердого палива
а - в щільному шарі; б - в пилоподібному стані; в - в циклонічної топці; г - в киплячому шарі.
Топки з нерухомою колосникових гратами і перемещающимся по ній шаром палива (Див. Рис. 5.6, б, г).
Топки з рухомим разом з гратами слоем палива (Див. Рис. 5.6, д).
Найпростіша шарова топка з нерухомою колосникових гратами і ручним обслуговуванням (див. Рис. 5.6, а)застосовується для спалювання всіх видів твердого палива. Такими топками обладнають котли лише дуже малою паропродуктивності - 0,275 ... 0,55 кг / с (1 ... 2 т / год).
У топці з нерухомою похилій гратами (див. Рис. 5.6, б)паливо в міру згоряння рухається по решітці під дією сили тяжіння. Ці топки застосовують для спалювання вологих палив (деревних відходів, кускового торфу) під котлами паропродуктивністю 0,7 ... 1,8 кг / с (2,5 ... 6,5 т / год).
У напівмеханізовані топці (див. Рис. 5.6, в),подача палива на нерухому колосникові грати здійснюється за допомогою забрасивателем 5. У цих топках спалюють кам'яне і буре вугілля, сортовані антрацит під котлами паропродуктивністю 0,55 ... 2,8 кг / с (2 ... 10 т / год).
Найпростішою механізованої топкою є топка з шурующей планкою (див. Рис. 5.6, г).Вона складається з нерухомої лосніковой решітки, по всій ширині якої ковзає планка бклиновидного перетину. Планка здійснює зворотно-поступальні переміщення за допомогою спеціального пристрою. Застосовують ці топки для спалювання бурого вугілля під котлами паропродуктивністю до 2,8 кг / с (10 т / год).
Найбільш поширеним типом механізованої шарової топки є топка з ланцюгової механічної гратами (див. Рис. 5.6, д).Ланцюгова механічна решітка виконується у вигляді нескінченного колосникового полотна, що рухається разом з лежачим на ньому шаром палаючого палива. Кожна нова порція палива, що надходить на решітку, рухається слідом за шаром палива. Швидкість руху решітки можна змінювати в залежності від розходу палива (режиму роботи котла) від 2 до 16 м / ч.Еті топки застосовують для спалювання сортованого антрациту і неспекающегося вугілля з помірною вологістю і зольністю і вмістом летких речовин У т \u003d 10 ... 25%. Існуючі модифікації топок з ланцюговими решітками дозволяють застосовувати їх для спалювання та інших палив. Топки з ланцюговими решітками устанавліавают під котлами паропродуктивністю 3 ... 10 кг / с (10,5 ... 35 т / год) і вище.
Факельний спосіб.На відміну від шарового цей процес (Див рис. 5.5, б)характеризується безперервністю руху в топковому просторі частинок палива разом з потоком повітря і продуктів згоряння, в якому вони знаходяться в підвішеному стані.
Для забезпечення стійкості і однорідності палаючого смолоскипа, а отже, і газовоздушного потоку з виваженим в ньому паливом частинки твердого палива розмелюють до пилоподібного стану, до розмірів, що вимірюються мікронами (від 60 до 90% всіх частинок мають розмір менше 90 мкм). Рідке паливо попередньо розпилюється в форсунках в дуже дрібні краплі, щоб крапельки не випадали з потоку і встигали повністю згоріти за короткий час перебування в топці. Газоподібне паливо подається в топку через пальники і не вимагає I особливої \u200b\u200bпопередньої підготовки.
Особливістю факельних топок є незначний запас палива в котельній камері, від чого процес горіння нестійкий і досить чутливий до зміни режиму. Регулювати потужність топки можна, лише одночасно змінюючи подачу в топку палива і повітря. При смолоскипна спалюванні (рис. 5.7 тверде паливо попередньо подрібнюється в системі пилоприготування і у вигляді пилу вдувається в топку, де воно згоряє в підвішеному стані. Розмел палива різко збільшує поверхню його реагування, що сприяє кращому згорянню.
До недоліків цього способу можна віднести високу вартість обладнання системи пилоприготування, витрата електроенергії на розмелювання, більш низькі питомі теплові навантаження камери горіння (приблизно вдвічі), ніж при шарових топках, що помітно збільшує обсяги топкових просторів.
пилепріготовленія з кускового палива складається з наступних операцій:
видалення з палива металевих предметів за допомогою магнітних сепараторів;
дроблення великих шматків палива в дробарках;
сушка і розмелювання палива в спеціальних млинах.
При робочої вологи W Р < 20 % сушка топлива производится в мельнице одновременно с процессом размола, для чего в мельницу подается горячий воздух из воздухоподогревателя котла. Температура воздуха доходит до 400 °С, и он одновременно служит для выноса пыли из мельницы.
При розмелі палива утворюються порошинки розміром 0 ... 500 мк. Основною характеристикою пилу є тонкість її помелу, яка по ГОСТ 3584-53 характеризується залишком на ситах з осередками 90 і 200 мк, що позначаються R 90 і R 2 оо. так, R 90 = 10% означає, що на ситі з розміром осередків 90 мк залишилося 10% пилу, а вся інша пил пройшла через сито.
Оптимальна тонкість помелу (тоніна) визначається сумарним фактором: мінімальною витратою електроенергії на помел палива та втратами від механічного недожога. Тонкість помелу залежить від реакційної здатності палива, що характеризується в основному вмістом летких речовин. Чим вищий вміст в паливі летючих речовин, тим грубіше помел.
Розмельні властивості палива характеризуються коефіцієнтом размолоспособності, (для антрациту Кло \u003d 1; для худого вугілля До ло \u003d 1,6; Для підмосковного бурого вугілля Кл 0 \u003d 1,75).
Основними недоліками цієї схеми є відсутність запасу пилу, що знижує надійність роботи котла, і сильний знос млинового вентилятора, через який пропускається вся вугільний пил.
На рис. 5.9 дана схема пилоприготування з проміжним бункером. Відмінність її полягає в тому, що за сепаратором ставиться циклон 6, в який і прямує готова пил. В циклоні 90 ... 95% пилу відділяється від повітря і осідає, а потім направляється в проміжний бункер 9. Пил з циклону в бункер спускається через клапани (мигалки) 8, які відкриваються при тиску на них певної порції пилу. Повітря із залишком тонкого пилу відсмоктується з циклону млиновим вентилятором 12 і нагнітається в трубопровід первинного повітря, куди в свою чергу надходить пил з проміжного бункера за допомогою шнекових або лопатевих пиложивильників 10. Схема пилепріготовленія з проміжним бункером, як найбільш гнучка і надійна, отримала найбільш широке поширення.
Для розмелювання палива застосовують млини різних типів. Вибір типу млини залежить від розмельних характеристик палива, виходу летких речовин і вологості палива. Розрізняють млини тихохідні і швидкохідні.
Для розмелювання антрациту і кам'яного вугілля з невеликим вмістом летких речовин, які спалюють котлоагрегатами середньої та великої паропродуктивності, застосовують тихохідні кульові барабанні млини (ШБМ). (Ріс.5.10). Основними достоїнствами барабанного млина є хороша регуліруемостьтонкості помелу, і надійність помелу. До недоліків цих млинів слід віднести: громозкой, високу вартість, підвищений питома витрата електроенергії, значний шум, який супроводжує роботу млина.
Швидкохідні млини застосовують двох типів: молоткові і млини-вентилятори.
Мельниця-вентилятор (МБ) призначена для розмелювання, головним чином, Високовологе бурого вугілля і фрезерного торфу. Застосовують топки з МВ в котлоагрегатах середньої продуктивності. Меле органом МВ є масивна крильчатка 1 (Рис. 5.12) з частотою обертання 380 ... 1470 об / хв, розташована в броньованому корпусі 6.
Віхревой спосіб. Врозглянутих факельних топках частки палива згоряють в обсязі топки на льоту. Тривалість перебування їх в топковому просторі не перевищує часу "перебування продуктів згоряння в топці і становить 1,5 ... 3 с. У циклонних топках, які призначені для спалювання мелкодробленим палива і грубого пилу, великі частки вугілля знаходяться в підвішеному стані стільки часу, скільки це необхідно для повного вигоряння їх незалежно від тривалості перебування продуктів згоряння в топці.
У них спалюють досить дрібні частинки вугілля (зазвичай дрібніше 5 мм), а необхідний для горіння повітря подають з величезними (до 100 м / с) швидкостями по дотичній до котра утворює циклону-В топці створюється потужний вихор, який втягує частки в циркуляційний рух, в якому вони інтенсивно обдуваються потоком (див. рис. 5.5, в).
Значна питома поверхня дрібних частинок, великі значення коефіцієнтів массоотдачи між потоком і частинками високі концентрації пального в камері забезпечують отримання великих теплонапружених обсягу топки (q \u003d 0,65 ... 1,3 МВт / м 3 при a \u003d 1,05 ... 1,1), в результаті чого в топці розвиваються температури, близькі до адіабатних (до 2000 ° С). Зола вугілля плавиться, рідкий шлак, стікаючи по стінках, гальмує рух частинок, що налипають на його поверхню, що ще більше збільшує швидкість їх омивання потоком, а значить і коефіцієнт массоотдачи.
Оскільки відцентровий ефект зменшується зі збільшенням радіуса циклону, діаметр останнього зазвичай не перевищує 2 м, що дозволяє отримати теплову потужність 40 ... 60 МВт.
У нашій країні застосовуються в основному технологічні циклонні топкові камери, наприклад для спалювання сірки (в цілях отримання SО 2 - сировини для виробництва Н 2 SО 4; при цьому використовується і теплота горіння), для плавлення і випалу руд і нерудних матеріалів (наприклад фосфоритів) і т.д. Останнім часом в циклонних топках здійснюють вогневе знешкодження стічних вод, т. Е. Випалювання містяться в них шкідливих домішок за рахунок подачі додаткового (зазвичай газоподібного або рідкого) палива.
У топкових камерах, в яких паливо згорає при високих температурах, утворюється велика кількість вкрай токсичних оксидів азоту. Гранично допустима концентрація (ГДК) N0, безпечна для здоров'я людей, в повітрі населених пунктів складає 0,08 мг / м 3.
Оскільки утворення оксидів азоту істотно зменшується при зниженні температури, в останні роки енергетики проявляють все більший інтерес до так званого низькотемпературного (на відміну від високотемпературного - з температурою 1100 ° С і вище) спалюванню в псевдозрідженому шарі, коли стійке і повне горіння кам'яного і бурого вугілля вдається забезпечити при 750 ... 950 "С.
Спалювання в киплячому шарі.Шар дрібнозернистого матеріалу, що продувається знизу вгору повітрям зі швидкістю, що перевищує межу стійкості щільного шару, але недостатньою для винесення часток з шару, створює циркуляцію. Інтенсивна циркуляція частинок в обмеженому обсязі камери створює враження бурхливо киплячій рідини. Значна частина повітря проходить через такий шар у вигляді бульбашок, сильно перемішують дрібнозернистий матеріал, що ще більше підсилює схожість з киплячою рідиною і пояснює походження назви.
Спосіб спалювання в псевдозрідженому (киплячому) шарі (див. Рис. 5.5, г) є в певному сенсі проміжним між шаровими і камерним. Його перевагою є можливість спалювання щодо дрібних шматочків палива (зазвичай дрібніше 5 ... 10 мм) при швидкості повітря 0,1 ... 0,5 м / с.
Топки з киплячим шаром широко використовуються в промисловості для спалювання колчеданов з метою отримання SО 2, випалу різних руд і їх концентратів (цинкових, мідних, нікелевих, золотовмісних) і т. Д.
1 ВИДИ ПАЛИВА
Тверде паливо - горючі речовини, основною складовою частиною яких є вуглець. До твердого палива відносять кам'яне вугілля і буре вугілля, горючі сланці, торф і деревину. Властивості палива в значній мірі визначаються його хімічним складом - вмістом вуглецю, водню, кисню, азоту та сірки. Однакові кількості палива дають при спалюванні різну кількість теплоти. Тому для оцінки якості палива визначають його теплотворну здатність, тобто найбільшу кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні 1 кг палива (найбільша теплотворна здатність у кам'яного вугілля). В основному тверде паливо застосовують для отримання теплоти і інших видів енергії, які витрачаються на отримання механічної роботи. Крім того, з твердого палива при його відповідній обробці (перегонці) можна отримати більше 300 різних хімічних сполук, велике значення має переробка бурого вугілля в цінні види рідкого палива - бензин і гас.
брикети
Брикети - це тверде паливо, утворене в процесі стиснення відходів процесу деревообробки (стружка, тріски, деревний пил) а також господарські відходи (солома, лушпиння), торфу.
Паливні брикети зручні для зберігання, при виготовленні не використовуються шкідливі речовини, що пов'язують, тому даний вид палива екологічно чистий. При горінні не іскрять, не виділяють чадного газу, горять рівномірно і плавно, ніж забезпечують досить довгий процес згоряння в камері котла. Крім твердопаливних котлів використовуються в домашніх камінах і для приготування їжі (на грилі наприклад).
Існує основних 3 види брикетів:
1. RUF-брікети. Формовані "цеглинки" прямокутної форми.
2. NESTRO -брікети. Циліндричної форми, також можуть бути з отворами всередині (кільця).
3. Рini& Кау - брикети. Горіння брикети (4,6,8 граней).
Переваги паливних брикетів:
Екологічно чисті.
Довгий і зручне зберігання. Завдяки термічній обробці не схильні до дії грибків. А завдяки формуванню зручно використовуються.
Довгий і рівне горіння обумовлено високим ступенем щільності брикетів.
Висока теплотворність. Майже в два рази вище ніж у звичайних дров.
Постійна температура горіння. За рахунок рівномірної щільності.
Економічно вигідні.
Мінімальна кількість золи після горіння: 1-3%
Пелети паливні гранули.
По суті той же принцип виробництва що і у брикетів. Як сполучна речовина використовується лігнін (рослинний полімер).
Матеріали ті ж що і у брикетів: кора, стружка, солома, картон. Спочатку сировину подрібнюється до стану пилку, потім, після сушки, спеціальний гранулятор формує з маси гранули спеціальної форми. Використовується в пелетних котлах опалення. Ціни на тверде паливо даного виду найвищі - це обгрунтовано складністю виробництва і популярністю у покупців.
Розрізняють такі види даного твердого палива:
Переробка кругляка твердих і м'яких порід дерев в пелети.
торф'яні пелет
Пелети отримані в результаті переробки соняшникового лушпиння.
Пелети із соломи
Переваги пелет:
Екологічно чисті.
Зберігання. Пелети завдяки особливій технологій виробництва можуть зберігатися прямо під відкритим небом. Вони не розбухають, що не покриваються грибком.
Довгий і рівне горіння.
Низька вартість.
Завдяки дрібної формі, пелети підходять для котлів з автоматичним завантаженням.
Широкий спектр застосування (котли, печі, каміни)
Дрова
Дерев'яні шматки, призначені для отримання тепла шляхом спалювання в котлах для опалення на твердому паливі, топках передбачених для дров. Для зручності довжина полін найчастіше 25-30 см. Для найбільш ефективного використання "необхідний максимально низький рівень вологи. Для опалення необхідно якомога повільніше згоряння. Також крім опалення, дрова можуть використовуватися наприклад в бойлерах для твердого палива. Найкраще за цими параметрами підходять листяні породи: дуб, ясен, ліщина, глід, береза. Гірше - хвойні дрова, так як сприяють відкладенню смоли і мають низьку теплотворність, при цьому швидко прогорають.
Дрова представлені двома видами:
Пиляні.
Колоті.
2 СКЛАД ПАЛИВА
Для утворення вугілля необхідно рясне накопичення рослинної маси. У древніх торф'яних болотах, починаючи з девонського періоду, накопичувалося органічна речовина, з якого без доступу кисню формувалися копалини вугілля. Більшість промислових родовищ викопного вугілля відноситься до цього періоду, хоча існують і більш молоді родовища. Вік найдавніших вугілля оцінюється приблизно в 350 мільйонів років. Вугілля утворюється в умовах, коли гниє рослинний матеріал накопичується швидше, ніж відбувається його бактеріальне розкладання. Ідеальна обстановка для цього створюється в болотах, де стояча вода, збіднена киснем, перешкоджає життєдіяльності бактерій і тим самим оберігає рослинну масу від повного руйнування? На певній стадії процесу виділяються в ході його кислоти запобігають подальшу діяльність бактерій. Так виникає торф - вихідний продукт для утворення вугілля. Якщо потім відбувається його поховання під іншими наносами, то торф відчуває стиснення і, втрачаючи воду і гази, перетвориться на вугілля. Під тиском нашарувань опадів товщиною в 1 кілометр з 20 метрового шару торфу виходить пласт бурого вугілля товщиною 4 метри. Якщо глибина поховання рослинного матеріалу досягає 3 кілометрів, то такий же шар торфу перетвориться в пласт кам'яного вугілля завтовшки 2 метри. На більшій глибині, близько 6 кілометрів, і при більш високій температурі 20-й метровий шар торфу стає пластом антрациту товщиною в 1,5 метра. У результатах руху земної кори вугільні пласти відчували підняття і складкоутворення. З плином часу підняті частини руйнувалися за рахунок ерозії або самозаймання, а опущені зберігалися в широких неглибоких басейнах, де вугілля знаходиться на рівні не менше 900 метрів від земної поверхні.
Буре вугілля. Містять багато води (43%), і тому мають низьку теплоту згоряння. Крім того, містять велику кількість летючих речовин (до 50%). Утворюються з відмерлих органічних залишків під тиском навантаження і під дією підвищеної температури на глибинах близько 1 кілометра.
Кам'яне вугілля. Містять до 12% вологи (3-4% внутрішньої), тому мають більш високу теплоту згоряння. Містять до 32% летких речовин, за рахунок чого непогано спалахують. Утворюються з бурого вугілля на глибинах близько 3 кілометрів.
Антрациту. Майже повністю (96%) складаються з вуглецю. Мають найбільшу теплоту згоряння, але погано запалюються. Утворюються з кам'яного вугілля і у вигляді оксидівАЛЕ х. Вони відносяться до шкідливих складових відпрацьованих газів, кількість яких має лімітувати.
Сірка - міститься в твердому паливі у вигляді органічних сполукSO і колчеданаS x їх об'єднують в летючу сіркуS л. Ще сірка входить до складу палива у вигляді сірчистих солей - сульфатів - нездатних горіти. Сульфатну сірку прийнято відносити до золи палива. Присутність сірки значно знижує якість твердого палива, так як сірчані газиSO 2 іSO 3 з'єднуючись з водою утворюють сірчану кислоту - яка в свою чергу руйнує метал котла, і потрапляючи в атмосферу шкодить навколишньому середовищу. Саме з цієї причини вміст сірки в паливі - не тільки в твердому - вкрай небажано.
Зола - палива являє собою балластную суміш різних мінеральних речовин, які залишаються після повного згорання всій горючої частини міста. Зола безпосередньо впливає на якість згорання палива - зменшує ефективність горіння.
питання:
1. Назвіть основні види твердого палива?
2. Що таке зола?
3 ЗАСТОСУВАННЯ ПАЛИВА
Застосування кам'яного вугілля різноманітне. Він використовується як побутове, енергетичне паливо, сировину для металургійної та хімічної промисловості, а також для вилучення з нього рідкісних і розсіяних елементів. Дуже перспективним є скраплення (гідрогенізація) вугілля з утворенням рідкого палива. Для виробництва 1 тонни нафти витрачається 2-3 тонни кам'яного вугілля, деякі країни практично повністю забезпечували себе паливом за рахунок цієї технології. З кам'яного вугілля отримують штучний графіт.
Від кам'яного вугілля буре вугілля зовні відрізняється кольором риси на фарфоровій пластиці - вона завжди бура. Найважливіша відмінність від кам'яного вугілля полягає в меншому вмісті вуглецю і значно більшому вмісті бітумінозних летючих речовин і води. Цим і пояснюється, чому буре вугілля легше горить, дає більше диму, запах, а також і вищезгадану реакцію з їдким калієм і виділяє мало тепла. Через високий вміст води для спалюванні його застосовують у вигляді порошку, в який він неминуче перетворюється при сушінні. Зміст азоту значно поступається кам'яним вугіллям, але підвищений вміст сірки.
Застосування бурого вугілля - як паливо, буре вугілля в багатьох країнах вживається значно менше, ніж кам'яне вугілля, однак через низьку вартості в дрібних і приватних котелень він популярніший і займає іноді до 80%. Застосовується для пилоподібного спалювання (при зберіганні буре вугілля висихає і розсипається), а іноді і цілком. На невеликих провінційних ТЕЦ він також нерідко спалюється для одержання тепла.Однако в Греції і особливо в Німеччині буре вугілля використовується в парових електростанціях виробляючи, до 50% електроенергії в Греції і 24,6% в Німеччині. З великою швидкістю поширюється отримання рідких вуглеводневих палив з бурого вугілля перегонкою. Після перегонки залишок годиться для отримання сажі. З нього витягують горючий газ, отримують вуглелужні реагенти і метан- віск (гірський віск). У невеликих кількостях він застосовується і для виробів.
Торф - горюча корисна копалина, що утворюється в процесі природного відмирання і неповного розпаду болотних рослин в умовах надмірного зволоження і утрудненого доступу повітря. Торф є продуктом першої стадії вугіллі освітнього процесу. Перші відомості про торф як про «горючою землі», яка застосовується для приготування їжі відносяться до 26 століття нашої ери.
Осадова порода рослинного походження, складається з вуглецю та інших хімічних елементів. Склад вугілля залежить від віку: старше всіх антрацит, молодше кам'яне вугілля, самий молодо- бурий. Залежно від старіння має різну влажность.Чем молодше - тим більше вологи. Вугілля в процесі горіння забруднює навколишнє середовище, плюс спікається в шлак і осідає на колосниках в котлі. Це в перешкоджає нормальному горіння.
питання:
Область застосування палива?
Завдає шкоди навколишньому середовищу спалювання палива, і який вид найбільш ?
4 СПОСОБИ СПАЛЮВАННЯ ПАЛИВА
Існує три способи спалювання палива: шарове, смолоскипна або камерне і вихровий.
1 - решітка; 2 - дверцята запальника; 3 - завантажувальна дверцята; 4 - поверхні нагрівання; 5 - топкова камера.
Малюнок 4.1 - Схема шарової топки
На цьому кресленні показаний шарової спосіб спалювання палива, де шар кускового палива лежить нерухомо на решітці і продувається повітрям.
Шарової спосіб застосовується для спалювання твердого палива.
А тут показаний факельний і вихровий спосіб спалювання палива.
1 - пальник; 2 топкова камера; 3 - обмуровка; 4 - топковий екран; 5 - стельовий радіаційний пароперегрівач; 6 - фестони.
Малюнок 4.2 - Камерна топка
Малюнок 4.3 - Вихровий спосіб спалювання палива
При факельній і вихровому способі можуть спалюватися всі види палива, тільки тверде паливо попередньо піддається розлому, перетворюючи його в пил. При спалюванні палива все тепло передається продуктам згоряння. Така температура називається теоретичної температурою горіння палива.
У промисловості для спалювання твердого палива використовуються котли безперервної дії. Принцип безперервності підтримується за рахунок колосникових грат, на яку постійно подається тверде паливо.
Для більш раціонального спалювання палива споруджуються котли, які здатні спалювати його в пилоподібні стані. Таким же чином спалюється і рідке паливо.
питання:
Який спосіб спалювання найбільш раціональний?
Пояснити переваги камерного способу спалювання.
5 РОБОЧІ ПРОЦЕСИ В КОТЛАХ
Робочі процеси в котлах:
освіти пара
У котельних установках відбуваються такі процеси як освіта пара:
Умови, при яких відбувається утворення пара в котлах - постійний тиск і безперервний підведення тепла.
Стадії процесу пароутворення: підігрів води до температури насичення, пароутворення і нагрівання пара до заданої температури.
Ще в котлах можна спостерігати корозію поверхонь нагріву:
Руйнування металу під дією навколишнього середовища називають корозією.
Корозія з боку продуктів згоряння називається - зовнішньої, а з боку нагрівається середовища - внутрішньої.
Існує низькотемпературна й високотемпературна корозія.
Щоб зменшити руйнівну силу корозії, необхідно стежити за водним режимом котла. Тому сиру воду перед використанням дляхарчування котлів попередньо обробляють з метою поліпшення її якості.
Якість води котла характеризується сухим залишком, загальним солевмістом, жорсткістю, лужністю і змістом коррозионноактивной газів
Натрій-катіонний фільтр - де відбувається очищення води
Деаератор - відбувається видалення агресивних засобів, кисню повітря і вуглекислого газу.
Зразки труб, які зовні і всередині піддалися корозії.
Корозія поверхонь нагріву
Внутрішня корозія парових та водогрійних котлів в основному буває наступних видів: киснева, пароводяна, лужна і подшламовая.
Основним появою кисневої корозії є виразки, зазвичай з оксидами заліза.
Пароводяна корозія спостерігається при роботі котлів з підвищеними тепловими навантаженнями. В результаті цієї корозії, на внутрішніх поверхнях екранних труб і тендітних пошкоджень в місцях упарювання котельної води.
В результаті подшламовой корозії утворюються раковини.
Зовнішня корозія може бути низькотемпературного та високотемпературного.
Низькотемпературна корозія може відбуватися при спалюванні будь-якого палива. Високотемпературна корозія може відбуватися при спалюванні мазутів.