Потеря тепла с физическим теплом шлака

Эта потеря имеет место, поскольку шлак имеет температуру выше, чем температура окружающего воздуха.

При твердом шлакоудалении =600°С

При жидком шлакоудалении = °С (1200-1500°С).

.

Таким образом, данная потеря тепла зависит от:

1. от способа удаления шлака;

2. от зольности топлива;

3. от способа организации процесса горения.

Определение оптимального коэффициента избытка воздуха

Этот коэффициент определяется с помощью технико-экономических расчетов. Увеличение коэффициента избытка воздуха оказывает влияние на затраты: на топливо (через потери тепла q₂, q₃, q₄), на электроэнергию (на привод тяго-дутьевых машин).

Затраты на топливо (q₂)

Затрата эл. энергии на тягу и дутьё

Затраты на топливо (q₄)

Затраты на топливо (q₃)

Рис. 21. Определение оптимальной коэффициента в топке

Полезно используемое тепло. Кпд котельного агрегата

Полезно используемое тепло идет на подогрев воды её испарение и перегрев пара

.

где: - расходы: острого пара, промежуточного пара, на непрерывную продувку котла с естественной циркуляцией.

- энтальпии перегретого пара, питательной воды, промперегрева, котловой воды в состоянии насыщения.

В- расход топлива, т/ч(кг/с)

- КПД котельного агрегата «брутто» по прямому балансу

Для определения КПД котельного агрегата «брутто» по прямому балансу необходимо знать расход топлива, определение которого вызывает немалые трудности при сжигании твердого топлива, особенно при размоле топлива в пылесистеме с промежуточным бункером. Поэтому для расчета обратный баланс.

= 100- - КПД котельного агрегата «брутто» по обратному балансу

Полный расход топлива, на который рассчитывается оборудование тракта топливоподачи и пылеприготовления определяется по выражению

Расчетный расход топлива на который рассчитывается оборудование газовоздушного тракта меньше полного на долю механического недожога топлива

В_Р = В( 1 – q₄/100)

КПД «нетто» учитывает расход энергии на собственные нужды котла (Q_СН)

ή^Н_КА= ή^БР_КА- Q_СН/(100۰В۰Q^P_P)

ЛЕКЦИЯ №9

Компоновка паровых котлов

Компоновкой паровых котлов называется взаимное расположение газоходов и направление движения в них продуктов сгорания.

Различают П-, Т-, U-, N-образную и башенную компоновки.

П-образная компоновка.

Т-образная компоновка

U-образная компоновка

N-образная компоновка

Башенная компоновка

Классификация, общие характеристики и основные показатели топочных устройств котельных агрегатов

Классификация по аэродинамическому принципу

Слоевые топки с плотным фильтрационным слоем

1. стенки;

2. колосниковая решетка;

3. слой топлива;

ω_с – вектор скорости газовоздушного потока в слое

Где с – коэффициент сопротивления, f – площадь миделева сечения, w_с - скорость потока в слое, p_г – плотность газов Р – вес частицы.

В 1 м³ слоя содержится ≈ 700÷1000 кг топлива, значит, горение устойчиво и нечувствительно к изменениям режима, происходит в диффузионной области, скорость его регулируется расходом воздуха. Возможна механизация процессов топливоподачи и шлакоудаления в топке с колосниковыми решетками, но эти процессы плохо автоматизируются, и эта топка имеет ограниченную тепловую производительность.

Недостатками данной схемы топки являются необходимость механического рыхления (шуровки) слоя, а также значительная величина q₄ (5÷15%) из-за плохого перемешивания топлива с воздухом.

Слоевые топки с кипящим слоем

где ω_c – скорость потока в слое, ω_п – скорость потока над слоем, F_п – сила сопротивления потоку над слоем.

Скорость потока в слое выбирается такой, что устойчивость слоя нарушается.

Скорость потока в слое больше скорости витания частицы. Над слоем скорость потока уменьшается, а частица возвращается в слой; т.о. частица топлива совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, что приводит к лучшему перемешиванию топлива с воздухом без механической шуровки слоя. Процесс сжигания автоматизируется

Такая топка также используется для сжигания частиц размером δ=20÷30 мм (дробленое топливо). Здесь в 1 м³ слоя содержится ≈ 400÷600 кг топлива, значит, горение устойчивое, скорость его также регулируется расходом вторичного или третичного воздуха. Позволяет успешно сжигать органические вещества с содержанием минеральной части до 80%.

Важным преимуществом топок с кипящим слоем является их экологическая безопасность. Выбросы окислов азота (NO_x) сокращаются на 70-80%, а окислов серы на 50%, за счет связывания серы топлива в гипс (CaSO₄). Перспективна разработка котлов данного типа для сжигания канско-ачинских углей.

Данный тип топки используется в металлургии при обжиге колчедана, медных, цинковых руд, и начинает использоваться в энергетике особенно за рубежом (1995-2003г. Барнаульская ТЭЦ – БКЗ-420-140-560КФ на экибастузском угле.

Факельные (прямоточные)

F_с> Р

Согласно закону Стокса,

Частицы твердого топлива здесь сгорают, двигаясь в потоке газов, поэтому размер частиц составляет δ=0÷0,2(1,0)мм. В 1 м³ топки сгорает ≈ 20÷30 г топлива, значит, горение чувствительно к нарушениям режима. При использовании топки данного типа не требуется механическая подача топлива и удаление шлаков, может сжигаться любой вид топлива. Процесс горения автоматизируется и может быть использован для создания котлов практически неограниченной тепловой производительности.

Циклонные топки

F_цб – центробежная сила.

Транспорт твердых частиц δ=1÷5 мм (крупный размер частиц позволяет снизить потери энергии на размол) осуществляется закрученным газовоздушным потоком. Скорость потока выбирается такой, чтобы сила сопротивления потоку была больше веса частиц F_с>Р. При этом мелкие частицы, для которых F_с>F_цб, сгорают в газовоздушном потоке, а крупные частицы (F_с<F_цб) отжимаются к внутренней стенке циклона и сгорают на ней. Имеются хорошие условия подвода окислителя, процесс горения интенсивен, проходит при высокой температуре, поэтому внутренняя стенка циклона покрывается огнеупорным материалом. Для циклонных топок характерна высокая доля шлака (а_шл=0,8÷0,9).

К преимуществам относятся хорошие условия смесеобразования и значительное сокращение объема топки по сравнению с факельной.

Основные показатели топок.

1. Вид топлива.

2. Коэффициент избытка воздуха в топке α_Т.

3.КПД топки, % .

4. Тепловая мощность топки, кВт: .

5. Тепловое напряжение объема топки, кВт/м³: ,

где V_T – объем топки.

6. Тепловое напряжение сечения топки, кВт/м²:

ЛЕКЦИЯ №10