Устаткування

3.1. Паливо. Основи процесу горіння

Програма.

Види палива і їхня характеристика. Елементарний склад твердого і рідкого палива, його особливості. Газове паливо, його особливості. Теплота згоряння палива. Умовне паливо. Структура паливного балансу України. Перспективи вживання палива в промисловості. Проблема економії палива і шляхи її рішення. Проблема захисту навколишнього середовища від викиду продуктів згоряння палива.

Основні поняття про процес горіння палива. Особливості спалювання і горіння різноманітних видів палива (твердого, рідкого, газового). Коефіцієнт надлишку повітря. Визначення теоретично необхідної кількості повітря для згоряння 1 кг (м³) палива. Визначення об’єму продуктів згоряння при  = 1 і при  > 1. Розрахунок ентальпії димових газів. I - t діаграма продуктів згоряння. Теоретична температура горіння.

Методичні вказівки. Вивчення цієї теми слід почати з класифікації палива за джереломм, агрегатним станом і призначенням. Необхідно засвоїти відмінність між робочою, сухою і горючою масами палива, особливості його елементарного складу і інших характеристик, зрозуміти поняття “вища і нижча теплота згоряння”.

Розрахунок теоретично необхідної кількості повітря і об’єму димових газів (продуктів згоряння) оснований на стехіометричних рівняннях окислювання горючих складників палива. Теоретично потрібний об’єм повітря можна визначити, знаючи сумарну витрату кисню на горіння 1 кг палива, масову частку кисню в повітрі і густину повітря:

. (14)

Знаючи кількість утворених продуктів окислення () і густину цих газів, можна визначити їхній об’єм (V_i = m_i /_i ). Крім того, в димових газах знаходиться азот палива і повітря, а також водяна пара, що міститься в повітрі і що утворилася при випаровуванні вологи палива (V_г =  V_i + V_{N 2} + V_в.п.) .

У реальних умовах, через певні труднощі в організації перемішування палива з повітрям, для повного згоряння палива повітря подається в більшій кількості в порівнянні з теоретично необхідним. Відношення дійсної кількості, що подається в топку, до теоретично необхідною, називається коефіцієнтом надлишку повітря  .

Література: Л. 1, с. 228-252; Л. 2, с. 190-216.

3.2. Котельне устаткування

Програма.

Призначення і класифікація котельних установок. Основні елементи котельного устаткування, їхнє призначення. Призначення і класифікація котлоагрегатів, їхні основні елементи. Основні схеми компоновки сучасних котлоагрегатів. Тепловий баланс котельної установки, ККД котлоагрегату і витрата палива.

Способи спалювання палива, їхні особливості. Типи топок. Конструктивні схеми шарових топок, особливості їхньої роботи. Конструктивні схеми камерних топок для факельного спалювання газового, рідкого і твердого палива. Конструктивні схеми вихрових топок. Основні характеристики топочних пристроїв.

Основні схеми парових котлів: з природним круговоротом води, з примусовою циркуляцією, прямотокові. Допоміжні поверхні нагріву (пароперегрівачі, водяні економайзери, повітряпідігрівачі), їхнє призначення і особливості роботи. Водопідготовка. Сепарація пари.

Розрахунок теплообміну в топці і інших теплопередавальних поверхнях котлоагрегату.

Методичні вказівки. Котельне устаткування - сукупність пристроїв і механізмів, призначених для виробництва гарячої води і пари (насиченої і перегрітої). В них відбувається перетворення хімічної енергії палива в фізичну теплоту продуктів згоряння, яка через металеві поверхні передається воді для її нагрівання і кипіння та парі для її перегрівання. Котельне устаткування складається з основних елементів - один або декілька котлоагрегатів і допоміжних пристроїв. Котельний агрегат включає в себе топку, паровий котел, пароперегрівач, водяний економайзер, повітряпідігрівач, каркас і обмуровку. Вивчення котельного устаткування необхідно почати з принципової схеми. За допомогою схеми необхідно розібратися у взаємодії різних елементів і систем, простежити рух води, палива, повітря, димових газів, пари.

Виявивши суттєвість процесів горіння палива в шарі, вихорі і факелі, можна вивчати конструктивні схеми різноманітних типів топок.

При розгляді типів парових котлів, які застосовуються в промисловості, особливу увагу треба звернути на вивченні побудови і принципу дії вертикально-водотрубних котлів малої і середньої продуктивності, що виконуються у вигляді двобарабанних і однобарабанних агрегатів.

Література: Л. 1, с. 2543-316; Л. 2, с. 219-296.