23. Как повысить эффективность работы тепловых электростанций? Теплота сгорания топлива. Единицы измерения

Для повышения эффективности работы ТЭС нужно оптимизировать работв котельных установок при совместном производстве тепловой энергии и золошлаков определенных характеристик, пригодных для дальнейшего использования.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- теоретическое и экспериментальное исследование влияния физико-химических процессов сжигания углей на минеральный состав золошлаков энергетических котлов;

- разработка программного обеспечения для моделирования процесса сжигания углей и определения качественного и количественного состава золошлаков;

- разработка мероприятий по оптимизации процесса горения, получения необходимого минерального состава золошлаков с учетом их использования в промышленности и народном хозяйстве;

- разработка комплексной методики по определению эффективности работы котла в качестве котельной энерготехнологической установки;

- экономическое обоснование комбинированного производства тепловой энергии и золошлаковых материалов в котлах ТЭС.

Научная новизна работы:

- представлен комплексный подход к повышению эффективности работы ТЭС с учетом полезного использования отходов производства тепловой и электрической энергии;

- разработана методика определения минерального состава золошлаковых продуктов и реализована в виде программного комплекса «АЭ^»;

- разработана методика оценки эффективности работы КЭТУ на основе эксергетического подхода определения КПД;

- получены результаты экспериментальных и расчетных исследований по выбору оптимальных параметров работы КЭТУ;

- предложены рекомендации по выбору оптимальных режимных параметров топочного процесса для формирования определенных характеристик золошлаковых продуктов в топках энергетических котлов ТЭС.

Теплота сгорания— этоколичество выделившейся теплотыпри полномсгораниимассовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется вджоуляхиликалориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называетсяудельной теплотой сгорания(джиликална1 кг,м³илимоль).

Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяетсяхимическим составомгорючего вещества. Содержащиеся в горючем веществехимические элементыобозначаются принятыми символамиС,Н,О,N,S, азолаивода— символамиАиWсоответственно.

24. Топливо - горючее вещество, дающее тепло, являющееся источником получения энергии.

Виды ископаемого топлива:

• Нефть

• Уголь

• Горючие сланцы

• Природный газ

• Газовые гидраты

• Торф

Значение коэффициента избытка воздуха

Значение коэффициента избытка воздуха различно в зависимости от вида сжигаемого топлива и составляет для газообразного 1,05—1,2, жидкого 1,15—1,25, пылевидного 1,2—1,25 и твердого кускового 1,3—2,0. Меньшие значения а для газообразного, жидкого и пылевидного топлива по сравнению с твердым кусковым объясняются лучшим смешиванием этих видов топлива с воздухом при их сжигании.

Сгорание топлива в топках, за исключением особых случаев, должно протекать полностью. С этой целью для каждой конструкции топки и в зависимости от вида сжигаемого топлива устанавливают предельное значение коэффициента избытка воздуха. При заданном а расход воздуха увеличивается пропорционально его значению, т. е. Уя = аУт-

По сравнению с теоретическим количеством в продуктах горения топлива повышается содержание азота, поступившего с избыточным воздухом, появляется свободный кислород, которого при теоретическом расходе воздуха не было, так как весь кислород шел на образование СО2, S02, Н20. Количество свободного кислорода в газах находят по разности между кислородом, поступившим на горение, и кислородом, вступившим в соединение с топливом. Остальные продукты горения С02, S02, Н20 присутствуют в газах в том же количестве, что и при теоретическом расходе воздуха, когда а= 1.

Если расчет горения при теоретическом расходе воздуха сведен в обобщающую таблицу, то результаты расчета при заданном избытке воздуха помещают в последующую горизонтальную строку.

Материальный баланс процесса горения топлива. Для проверки результатов расчета горения топлива прибегают к составлению материального баланса. При теплотехнических испытаниях топливосжигающих установок материальный баланс подтверждает достоверность отдельных величин, полученных путем практических замеров контрольными приборами.

В основу составления материального баланса положен закон сохранения массы вещества — массовое количество веществ, вступающих в реакцию, равно массовому количеству веществ, образующихся в результате реакции. При горении топлива в соединение вступают топливо и воздух. Сумма их масс должна быть равна массе образовавшихся в результате процесса горения газов и золы при условии, что топливо сгорает полностью. Если же часть топлива остается в золе от механической неполноты сгорания, что на практике неизбежно бывает, то в расходной части должен быть учтен этот остаток за счет меньшего содержания в продуктах горения СОг.

Температура горения и ее расчет. Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуры горения топлива. Калориметрической температурой горения называют такую температуру, которую приняли бы продукты полного сгорания, если бы вся выделившаяся при их образовании теплота пошла только на их нагрев.

В отличие от калориметрической теоретическая температура устанавливается с учетом поглощения теплоты на диссоциацию Н20 и С02 при температурах выше 1873—2073 К (1600—1800 °С). При температурах, не превышающих этого предела, большой разницы между калориметрической и теоретической температурами пет.