книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях
.pdf
А. А . АВДЕЕВА,
Б.С. БЕЛОСЕЛЬСКИЙ, М. Н. К Р А С Н О В
КОНТРОЛЬ
ТОПЛИВА
НА
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
« Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА 1973
6П2.21 А 18
У ДК 621.311.22:662.661.76:620.1
Авдеева А. А. и др.
А 18 Контроль топлива на электростанциях. М., «Энер гия», 1973.
384 с. с ил.
Перед загл. авт.: А. А. Авдеева, Б. С. Белосельский,
М.Н. Краснов.
Вкниге рассмотрены вопросы контроля качества топлива, сжигае мого на тепловых электростанциях. Описаны конструкции систем меха низированного отбора проб твердого топлива и его разделки, даны рекомендации по наладке и эксплуатации пробоотборных устройств. Изложены теоретические основы опробования топлива. Приведены ме тодики определения основных физико-химических свойств и характе ристик топлива и продуктов его сжигания.
Книга предназначена для инженерно-технических работников элек тростанций и промышленных котельных, занимающихся вопросами контроля качества топлива, сотрудников наладочных организаций, про ектных и научно-исследовательских институтов, работающих в области подготовки, сжигания и исследования топлива.
|
. |
0332-274 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
051(01)-73 |
2 ° - 7 3 |
|
|
|
|
6 П 2 - 2 1 |
|
|
© |
Издательство «Энергия», |
1973 г. |
||||||
|
|
Ангара |
Александровна |
Авдеева |
|||||
|
|
Борис |
Сергеевич |
|
Белосельский |
||||
|
|
Михаил |
Николаевич |
Краснов |
|
||||
|
|
Контроль топлива |
на электростанциях |
||||||
..' |
' • |
Редактор |
В. А. С п е й ш е р |
|
|||||
—? |
|
Редактор |
издательства |
А. А. |
К у з н е ц о в |
||||
• у у |
|
Переплет |
художника |
В. |
И. |
К а р п о в а |
|||
7СЇО |
|
Технический редактор |
Л . Н. |
Н и к и т и н а |
|||||
|
|
Корректор |
И. А. |
В о л о д я е в а |
|||||
|
|
Сдано в набор 24/VII |
1972 г. |
|
|
||||
|
|
Подписано к печати 10/V 1973 г. |
T-08441 |
||||||
|
|
Формат 84X108V3!i |
Бумага типографская № 2 |
||||||
|
|
Усл. печ. л. 20,16 |
|
Уч.-изд. л. 21,68 |
|||||
|
|
Тираж |
10 000 экз. Зак. 1276 |
Цена |
1 р. 20 к. |
||||
|
|
Издательство «Энергия». Москва, М-114, |
|||||||
|
|
Шлюзовая |
наб., |
10. |
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома |
|||||||
ГвС |
|
II*-"-І'»'Гдарственном комитете Совета Министров |
|||||||
П*'5"К,"<!-4*'('£Р |
пЬ |
делам |
издательств, |
полиграфии |
|||||
ииуч^а |
|
j , кнцждаай {торговли, |
|
наб., 10. |
|||||
|
Москва, Ц-114, Шлюзовая |
||||||||
б :-'• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч И Т < Я В Н О Г О З А Л А |
~ z |
- |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ПРЕДИСЛОВИЕ
Организация контроля качества сжигаемого топлива является одним из важных условий обеспечения высо кой эффективности его использования в народном хо зяйстве. Особенно важное значение придается на теп ловых электростанциях контролю качества топлива, так как топливная составляющая в себестоимости выраба тываемой на них электрической и тепловой энергии до стигает 65—70%- К тому же современные тепловые электростанции являются самыми крупными потребите лями топлива; вместе с промышленными котельными они в настоящее время потребляют почти половину все го добываемого органического топлива в стране. В свя зи с этим каждый процент экономии топлива на элек
тростанциях |
сберегает |
народному |
хозяйству |
сотни |
миллионов рублей в год. |
|
|
|
|
В соответствии с Директивами XXIV съезда |
КПСС |
|||
по девятому |
пятилетнему |
плану на |
1971 —1975 |
гг. теп |
ловые электростанции должны обеспечить к 1975 г. зна чительное снижение удельных затрат топлива на выра
ботку электроэнергии, доведя их в |
целом по |
стране |
в среднем до 320 гі(квт-ч). Подобное |
снижение |
удель |
ного расхода топлива на ТЭС будет достигнуто комплек сом мероприятий, включающих повышение мощности вновь устанавливаемых энергоблоков, совершенство вание экономичности тепловых схем ТЭС, а также прове дение различных мероприятий эксплуатационного харак
тера |
на |
всех |
стадиях |
подготовки и |
сжигания топлива. |
Однако |
без |
надлежащей системы |
учета расходова |
||
ния |
топлива |
на ТЭС, |
организации |
оперативного и на |
|
дежного контроля его качества, мероприятия, направ
ленные на повышение экономичности ТЭС, |
не смогут |
дать должного эффекта. |
|
К сожалению, в современной технической |
литературе |
опубликовано недостаточно материалов по вопросу ана лиза топлива и особенно по вопросам организации кон-
троля его качества на электростанциях и в промышлен ных котельных.
Последнее крупное руководство по анализу энерге тического топлива, написанное известными в широких кругах энергетиков специалистами в области исследова ния топлив Т. А. Зикеевым и А. И. Корелиным, было опубликовано почти четверть века тому назад, в 1948 г. [Л. 1]. Это руководство в значительной мере сохранило свою научную ценность; в ряде разделов может быть использовано и сегодня; некоторые из изложенных в нем методик анализа положены в основу современных ГОСТ по определению физико-химических свойств топ лив.
Однако дальнейшее развитие техники эксперимента,
внедрение в |
практику |
анализа |
топлива новых |
методов |
и приборов, |
особенно |
в области |
исследования |
жидкого |
и газового топлива, наконец, переход от ручных методов
отбора и разделки проб топлива |
к механизированным и |
||
автоматизированным |
вызывают |
настоятельную |
необхо |
димость обеспечить |
специалистов |
в области |
контроля |
качества топлива современными методическими посо биями и руководствами. Особенно это относится к во просам наладки и эксплуатации систем отбора и раз делки проб твердого топлива, наименее освещенным в современной отечественной и зарубежной литературе.
Все это побудило авторов настоящей книги обобщить имеющийся по этим вопросам новый материал, и используя не утратившие своей ценности классические методы исследования топлива, изложить их в данном руководстве по контролю топлива на тепловых электро станциях.
В основу книги положены в первую очередь материа лы и разработки Топливного отделения Всесоюзного теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского, являющегося в части исследований физико-химических свойств топлив ведущим в СССР. Это относится, в част ности, к вопросам работы механизированных систем от бора и разделки проб твердого топлива, методикам определения ряда характеристик топлив. Значительное место в книге занимают вопросы хроматографического анализа состава горючих газов и газообразных продук тов горения.
Для проведения наладочных работ в системах опро бования твердого топлива, для оценки погрешностей,
допускаемых в ходе анализа, необходимы определенные знания в области математической статистики. В связи с этим в книге приведен определенный минимум сведе ний по математической статистике и методике статисти
ческой обработки результатов |
отбора и анализа топли |
|
ва, проиллюстрированной |
конкретными |
примерами |
опробования топлива. |
|
|
К сожалению, ограниченность объема книги не-по зволила изложить в ней достаточно полно все основные вопросы и методы анализа энергетического топлива и дать описание всех приборов периодического и непре рывного контроля его качества, поэтому в книге приве дены в основном лишь те методы контроля топлива, с которыми чаще всего приходится иметь дело в усло виях электростанций.
Материал книги распределяется между авторами
следующим образом: А. А. Авдеева — гл. 13—15 |
и § 5 |
||
гл. 9; |
Б. С. Белосельский — гл. 1, 6— |
12 и § 2, 3, 5 гл. 5; |
|
М. Н. |
Краснов — гл. 3, 4 и § I , 4 гл. |
5. Глава 2 |
написа |
на совместно М. Н. Красновым и И. А. Норкиным. Авторы приносят благодарность В. А. Спейшеру за
ценные рекомендации и труд по редактированию руко писи и будут весьма признательны читателям за сове ты, замечания и пожелания, которые следует направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, изд-во «Энергия».
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО И ЕГО ОБЩАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
1-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Топливо органического происхождения подразделя ют по агрегатному состоянию на твердое, жидкое и га зовое, а по способу получения на естественное и искус ственное. Общая классификация органического топлива
приведена |
в табл. |
1-1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-1 |
|||
Общая |
классификация органического |
топлива |
|
|
||||||||||
Агрегатное |
Естественное |
топливо |
Искусственное |
топливо |
|
|||||||||
состояние |
|
|||||||||||||
топлива |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердое |
Дрова и древесные |
отходы |
Древесный уголь, |
кокс, |
||||||||||
(„растительное |
топливо"), |
полукокс, |
брикеты, |
пыле- |
||||||||||
Торф, |
бурый |
уголь, |
камен |
угольное |
топливо, |
отходы |
||||||||
ный уголь, |
антрацит, |
горю |
углеобогащения |
|
|
|
|
|||||||
чий |
сланец |
|
(„ископаемое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
топливо") |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Жидкое |
Нефть |
|
|
|
|
Продукты |
|
переработки |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
нефти: бензин, |
керосин, |
ма |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
зут и |
др. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продукты |
|
переработки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
углей |
и |
горючих |
сланцев: |
||||
|
|
|
|
|
|
|
мазут |
угольный, |
сланцевое |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
масло |
|
|
|
|
|
|
|
Газовое |
Природный |
горючий |
газ |
Продукты |
|
переработки |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
твердых |
топлив: |
|
генера |
||||
|
|
|
|
|
|
|
торный, |
водяной, |
коксовый, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
полукоксовый, |
доменный |
и |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
другие |
газы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продукты |
|
переработки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
нефти: |
|
газ |
крекинга, |
газ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
пиролиза |
|
|
|
|
|
|
|
В настоящее время для энергетических целей используют практически все приведенные в табл. 1-1 виды органического топлива, однако для электростан ций наибольшее значение имеют из твердых топлив ка менные и бурые угли, антрацит и полуантрацит; из жидких — мазут; из газовых — природный газ. В мень шей мере на электростанциях сжигают отходы углеобо.- гащения, торф и горючий сланец.
Все виды органического топлива, помимо горючей части, содержат негорючие компоненты — балласт. Не горючими компонентами твердого и жидкого топлива являются минеральные примеси, образующие при сгора нии топлива золу, и вода. Балластом газового топлива являются негорючие газовые компоненты и пары воды.
1-2. ТВЕРДОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО
Горючая часть твердого топлива представляет собой сложный полимолекулярный комплекс в большей своей части коллоидального характера, построенный из пяти основных элементов: углерода С, водорода Н, серы S, кислорода О и азота iN [Л. 2]. Из этих элементов лишь углерод, водород и сера участвуют в горении с выделе нием тепла. Азот и кислород являются своего рода вну тренним балластом горючей части. Так как эти два эле мента находятся в связанном состоянии с остальными, их включают в горючую часть условно. Строго говоря, к го рючей части топлива следует причислить также некото рые соединения минерального происхождения, содержа щие в своей молекулярной структуре четырехвалентную
. Горючие |
летучие |
нелетучий остаток |
Влага к -вещества |
(условно) |
(кокс) |
|
|
|
Горючая |
Зола |
||
|
Условная |
органическая |
масса - |
|||
|
|
|||||
|
• Условная |
горючая масса |
- |
Негорю |
||
|
чая |
|||||
«1 |
• Сухая масса |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
Аналитическая |
масса |
— |
|
||
|
Рабочая |
масса |
топлива |
- |
|
|
|
Рис. 1-1. Состав твердого |
топлива. |
|
|||
|
|
|
|
Множители для |
пере |
|
Заданная масса |
|
|
|
|
Искомая |
|
|
Рабочая |
Аналитическая |
|
|||
|
|
|
||||
Рабочая |
|
|
1 |
100—И7а |
|
|
|
|
100—WP |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Аналитическая |
|
100—W к |
1 |
|
|
|
|
100—Га |
|
|
|||
Сухая |
|
100—W Р |
100—ITа |
|
||
|
100 |
100 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
Условная горючая |
100— |
(AP+WP) |
100— (A* |
+ W*) |
||
|
100 |
100 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
Органическая |
100— |
( Б Л + |
Л Р + WP) |
100— (S* + |
A * + |
W*) |
|
100 |
100 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
серу (например, серный став его сера, обычно способна к окислению с ства тепла.
колчедан FeS2 ). Входящая в со именуемая колчеданной (SK ), выделением некоторого количе
Горючую часть твердого топлива вместе с азотом,
кислородом |
и колчеданной серой называют |
у с л о в н о й |
|||
г о р ю ч е й |
м а с с о й . Условную |
горючую массу твердого |
|||
топлива без колчеданной серы |
принято |
называть |
о р г а |
||
н и ч е с к о й |
м а с с о й . При исключении |
из |
органической |
||
массы серы органической (So p ) |
эту массу принято |
назы |
|||
вать условной органической массой. Условную горючую массу вместе с минеральными примесями принято назы вать с у х о й м а с с о й .
Исходное топливо со всем его балластом, включая влагу, называют р а б о ч и м топливом (рабочей массой). Рабочее топливо, измельченное до порошкообразного вида и в этом состоянии доведенное до воздушно-сухого состояния в данной лаборатории, т. е. содержащее толь ко гигроскопическую влагу, называется а н а л и т и ч е с к и м (аналитической массой).
8
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1-2 |
|
счета состава |
топлива |
|
|
|
|
|
масса |
|
|
|
|
|
|
Сухая |
Условная горючая |
Органическая |
|
|||
100 |
|
100 |
|
|
100 |
|
100—WP |
100 — (AP + |
WP) |
100 — (SP + ЛР + |
ІГР) |
||
100 |
|
100 |
|
|
100 |
|
100—WA |
100— (A* |
+ |
W&) |
100— (Sl + A* + |
W*) |
|
1 |
|
100 |
|
|
100 |
|
|
100—А* |
|
100 — ( S £ + А") |
|||
|
|
|
||||
100—А* |
|
1 |
|
|
100 |
|
100 |
|
|
|
100 — |
|
|
1 0 0 - (S$ + |
A°) |
100— |
|
|
1 |
|
100 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Состав |
различных |
масс |
топлива |
показан на рис. 1-1. |
||
На рисунке вся сера топлива условно отнесена к группе нелетучих веществ; в действительности же часть ее пере ходит при термическом разложении топлива в летучие вещества.
О виде массы судят по верхнему индексу, проставляе мому у каждого члена соответствующей массы. Пересчет состава твердого топлива с одной массы на другую про
изводят, |
используя множители пересчета, приведенные |
в табл. |
1-2. |
Множители пересчета составлены на основе следую |
|
щих балансовых уравнений для различных масс топлива:
|
рабочая |
масса |
C 3 P + H « 4 5 ^ - f O H - N » + ^ P + l l 7 f t = 1 0 0 » / e ; |
||||||
|
аналитическая |
масса |
С а -f- Н а -4- Sa + |
О а - f N a + Аа |
+ |
||||
+ |
l F a = |
100e /0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
сухая |
масса Cc + H°-4-S^ + |
O c + |
N c |
- f - A c = 100°/„; |
|
|||
|
условная |
горючая |
масса |
С г + |
№ + Sr -f- О г -f- N r |
= |
|||
= |
100»/,; |
|
|
|
|
|
|
|
|