- •Лекция №1 Энергетические ресурсы
- •Виды и классификация тэс
- •Виды и классификация аэс
- •Лекция №2
- •Классификация котлоагрегатов
- •Принципиальные схемы котлов
- •Маркировка паровых котлов по госТу
- •Топливо
- •Состав топлива
- •Характеристики твердого топлива
- •Характеристики жидкого топлива (мазута)
- •Характеристики газового топлива
- •Приведенные характеристики
- •Элементы теории горения
- •Горение жидкого топлива
- •Горение газового топлива
- •Материальный баланс котла Определение теоретически необходимого количества воздуха
- •Коэффициент избытка воздуха
- •Контроль избытка и присосов воздуха
- •Определение коэффициента избытка воздуха
- •Энтальпия (теплосодержание) воздуха и продуктов сгорания
- •Тепловой баланс котла
- •Потеря тепла с уходящими газами
- •Потеря тепла от химической неполноты горения
- •Потеря тепла с механическим недожогом
- •Потеря тепла с физическим теплом шлака
- •Полезно используемое тепло. Кпд котельного агрегата
- •Компоновка паровых котлов
- •Классификация, общие характеристики и основные показатели топочных устройств котельных агрегатов
- •Сжигание газообразного топлива Подготовка газового топлива к сжиганию
- •Сжигание газообразного топлива
- •Воздушные регистры
- •Горелка с полным внутренним смещением (б)
- •Прямоточная газовая горелка ткз Сжигание жидкого топлива
- •Горелочные устройства для сжигания мазута
- •Топочные устройства для сжигания газа и мазута
- •Виды топок для сжигания газа и мазута
- •Особенности эксплуатации газомазутных топок
- •Сжигание твердого топлива в пылевидном состоянии
- •Основные характеристики угольной пыли
- •Размольные свойства топлива
- •Оборудование систем пылеприготовления
- •Сушка топлива
- •Понятие режима завала мельницы
- •Камерное сжигание твердого топлива Горелки для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии
- •Топочные камеры для сжигания пылевидного топлива
- •Поверхности нагрева котлоагрегата Испарительные поверхности нагрева
- •Низкотемпературные поверхности нагрева (нтпн)
- •Водяные экономайзеры (эко)
- •Воздухоподогреватели
- •Рекуперативный воздухоподогреватель.
- •Регенеративный воздухоподогреватель
Горение жидкого топлива
При горении жидкого топлива температура воспламенения и горения выше температуры кипения отдельных его фракций, поэтому жидкое топливо вначале испаряется, а затем сгорание паров смеси с воздухом происходит при одном агрегатном состоянии. Скорость горения определяется скоростью испарения капель мазута, которая зависит от качества распыла и от скорости подвода кислорода. Снижение диаметра капель ведет к увеличению поверхности испарения, повышению температуры процесса, усилению теплообмена. Горение паров жидкого топлива происходит в диффузионной области. При недостатке кислорода наблюдается термический крекинг, т.е. образование тяжелых углеводородов в виде мельчайших частиц углерода (сажи), что снижает полноту сгорания топлива.
Условия повышения интенсивности сжигания жидкого топлива:
предварительный подогрев;
тонкое распыливание;
подвод воздуха в ядро факела;
хорошие условия перемешивания;
поддерживание температуры в ядре факела выше 550°С.
Горение газового топлива
Установлено, что скорость протекания горения газового топлива значительно выше, чем по закону действующих масс и закону Аррениуса. В действительности реакции протекают не непосредственно между исходными веществами, а через ряд промежуточных стадий, в которых участвуют и исходные молекулы и активные осколки в виде O , H , OH, при этом энергия активации промежуточных стадий значительно ниже, а скорость протекания реакций выше.
Началу реакции предшествует период индукции или период зарождения активных частиц за счет разрушения части исходных молекул. Горение газового топлива происходит по законам цепных разветвленных реакций (ЦРР), открытых академиком Семёновым.
Согласно данной теории, превращение исходных веществ в конечные происходит через систему промежуточных звеньев, включающих:
зарождение цепи;
разветвление цепи (одна активная частица превращается в две или более активных частиц);
обрыв цепи.
Рассмотрим реакцию на примере горения водорода,
где М – активная молекула
Рис. 19 Схема ЦЦР горения водорода
За один цикл из одного активного атома водорода образуется три активных атома водорода; после второго цикла – 9; после третьего – 27 (реакция лавинообразная).
В реальных условиях часть активных атомов погибает. При этом в каждом сечении факела наблюдается установившийся процесс. Интенсивность сжигания газа определяется условиями смесеобразования.
ЛЕКЦИЯ №6
Материальный баланс котла Определение теоретически необходимого количества воздуха
Горение – это реакция соединения горючих элементов топлива (H, C, S) с окислителем.
Горение называют химически полным, если в результате процесса горения образуются продукты полного окисления.
При отсутствии избыточного кислорода состав продуктов сгорания при полном горении выражается уравнением:
Если в процессе горения образуются газообразные продукты неполного окисления (CO, H и др.), то горение называется химически неполным.
Теоретически необходимым количеством воздуха (V0) называется объем воздуха при нормальных условиях, который требуется для полного сгорания единицы топлива или .
Для определения данной величины V0 запишем стехиометрические химические реакции горения.
Для твердого и жидкого топлива, состав которых выражается в процентах веса, эти реакции (стехиометрические соотношения) имеют вид:
12кг+32кг=44кг 4кг+32кг=36кг 32кг+32кг=64кг или
1кг+ кг= кг 1кг+8кг=9кг 1кг+1кг=2кг
Согласно закону сохранения масс (где 12, 32, 44 и т.д. – атомарные и молекулярные веса реагирующих веществ и продуктов реакций.
На основании вышеприведенных реакций и учитывая, что воздух содержит 21% кислорода по объёму, получим:
, где - вес О2 для окисления 1кг топлива
- плотность кислорода при нормальных условиях ( - молекулярный вес О2, - объём 1 кмоля идеального газа при н.у.)
.
Для газообразного топлива состав выражается в процентах объема. Запишем стехиометрические соотношения процесса окисления горючих компонентов газообразного топлива, учитывая, что 1 кмоль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем (22,41 нм3/кмоль). Закона сохранения объёма не существует.
2H +O =2H O; 2CO + O = 2CO ; CH +2O =CO +2H O
2м 1м3 2м3 2м3 1м3 2м3 1м3 2м3 1м3 2м3
1м3 0.5м3 1м3 1м3 2м3 1м3
2H S+3O =2H O+2SO
2м3 3м3 2м3 2м3
1м3 1.5м3 1м3 1м3
Таким образом, теоретически необходимый объем воздуха для сжигания газ. топлива
,
где H , CO … - в процентах объема.