Процесс горения топлива
Процесс горения топлива – это процесс химического соединения горючих элементов топлива с кислородом воздуха. Конечными продуктами сгорания топлива являются дымовые газы и зола.
Необходимый теоретический расход воздуха для реакций окисления горючих элементов топлива
C + O2 = CO2,
2H2 + O2 = 2H2O,
S + O2 = SO2
определяется по формуле:
l0 = 0,115 Cp + 0,345 Hp + 0,043(Spл - Op) кг топливакг воздуха. (3.5)
Различают полное горение, при котором происходит реакции полного окисления горючих компонентов топлива, и неполного горения, когда указанные реакции не завершены.
В практических условиях при теоретическом расходе воздуха полного сгорания топлива достичь не удается вследствие несовершенства процесса смесеобразования. Поэтому процесс ведут с некоторым избытком воздуха. Отношение действительного расхода воздуха Vв к теоретически необходимому V0 называется коэффициентом избытка воздуха,
a = Vв / V0.
Величина a зависит от вида топлива, способа сжигания, топливной конструкции топки и лежит в интервале a = 1,05 – 1,15.
3.2. Котельные установки.
Котельные установки предназначены для получения пара заданного давления и температуры.
На рис.3.1. представлена схема котельной установки. Она состоит из колоагрегата, представляющего собой барабан 2 с водяными экранами 3, размещенными внутри топки 1, опускными циркуляционными трубами коллекторами 4. Вода, нагреваемая в экранных трубах, поднимается по ним в барабан 2, а по опускным трубам опускается вниз к коллекторам 4, образуя таким образом циркуляционный контур. В барабане котла пар отделяется от кипящей воды и в результате образуется насыщенный пар, который затем поступает в пароперегреватель 6, где образуется перегретый пар, направляемый потребителю. Дымовые газы из топки 1, пройдя пароперегреватель 6, поступают в экономайзер 7, где нагревают питательную воду котла. Затем дымовые газы поступают в воздухоподогреватель с помощью вентилятора 10. Охлажденные дымовые газы дымососом 12 направляются в дымовую трубу. Питательная вода котла подается питательным насосом 11, подогревается в теплообменнике 9, а затем дополнительно нагреваясь в экономайзере 7, направляется в барабан котла 2.
Паровые котлы подразделяются на котлы малой, средней и большой теплопроизводительности. Котлы малой теплопроизводительности имеют производительность до 10 т пара в час при давлении пара 0,9 – 1,4 МПа; средней производительности 10 -75 т/час с Р до МПа и большой производительности – свыше 75 т/час с Р до 25,5 МПа
Водоподготовка. Чтобы котельные агрегаты работали надежно и экономично, необходимо обеспечить безнакипный режим работы котла. С этой целью проводится специальная обработка питательной воды.
Естественная вода содержит примеси, часть которых находится в растворенном состоянии (соли натрия, кальция, магния и газы), а часть – в нерастворённом состоянии – песок, глина, коллоидные примеси.
Рис. 3.1-Схема котельной установки;
1 – топка ; 2 – барабан котла; 3 – экранные трубы;
4 – коллектор ; 5 – опускные циркуляционные трубы;
6 – пароперегреватель; 7 – водяной экономайзер;
8 – воздухонагреватель; 9 – теплообменник; 10 – вентилятор; 11 – питательный насос; 12 – дымосос.
Растворенные соли Са и Mg характеризуют её жесткость. Накапливаясь в котловой воде по мере её испарения, соли жесткости осаждаются на поверхностях котлов в виде плотного осадка – накипи, которые ухудшают теплопередачу и могут привести к прогоранию труб. Для обработки питательной воды применяются следующие процессы: осветление, умягчение, дегазация.
Осветление воды проводит в отстойниках и фильтрах. В воду добавляют специальные реактивы – коагулянты, которые укрупняют мелкодисперсные и коллоидные частицы, улучшая их осаждение и фильтрование воды. В качестве коагулянтов используют сульфаты алюминия и железа.
Умягчение воды. При этом способе из воды удаляют ионы кальция и магния. Умягчение воды проводят термическим (нагреванием до 85 – 100 оС) или химическим методами. Одним из химических методов является катионный обмен, в основе которого лежит способность твердых веществ – катионов извлекать из воды ионы Са++ и Mg++.
Дегазация питательной воды. Растворенные в питательной воде кислород и другие агрессивные газы удаляются из воды, преимущественно, термическим способом. Дегазация воды осуществляется в специальном аппарате – деаэраторе, где питательная вода нагревается до температуры кипения и разбрызгивается на мелкие струйки с целью облегчения газовыделения.