Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

При останове котлов выявляют степень наклепа и износ очищаемых труб и распределителей дроби, контролируют правильность их установки и равномерность распределения дроби по очищаемой поверхности нагрева.

Горение твердого топлива

Горение твердого топлива (угольной пыли) включает два периода: тепловую подготовку и собственно горение (рис. 1.41). В процессе тепловой подготовки (рис. 1.41, зона 1) частица топлива прогревается, высушивается, и при температуре выше 110 °С начинается тепловое разложение исходного вещества топлива с выделением газообразных летучих веществ. Длительность этого периода зависит главным образом от влажности топлива, размера его частиц, условий теплообмена и составляет обычно десятые доли секунды. Протекание процессов в период тепловой подготовки связано с поглощением тепла, главным образом, на подогрев, подсушку топлива и термическое разложение сложных молекулярных соединений, поэтому нагрев частицы в это время идет замедленно.

Собственно горение начинается с воспламенением летучих веществ (рис. 1.41, зона II) при температуре 400–600 оС, а выделяющаяся в процессе их горения теплота обеспечивает ускоренный прогрев и воспламенение твердого коксового остатка. Горение летучих веществ занимает 0,2–0,5 с. При большом выходе летучих веществ (бурые и молодые каменные угли, сланцы, торф) выделяющейся теплоты их горения достаточно для воспламенения коксовой частицы, а при малом выходе возникает необходимость дополнительного прогрева коксовой частицы до окружающих раскаленных газов (зона III).

Горение кокса (рис. 1.41, зона IV) начинается при температуре около 1000 °С и является наиболее длительным процессом. Это определяется тем, что часть кислорода в зоне у поверхности частицы уже израсходована на сжигание горючих летучих веществ и оставшаяся концентрация его снизилась, кроме того, гетерогенные реакции всегда уступают по скорости гомогенным для однородных по химической активности веществ.

В итоге общая длительность горения твердой частицы (1,0–2,5 с) в основном определяется горением коксового остатка (около 2/3 общего времени горения). У молодых топлив, имеющих большой выход летучих веществ, коксовый остаток составляет менее половины начальной массы частицы, поэтому их сжигание (при равных начальных размерах) происходит достаточно быстро и возможность недожога снижается. Старые по возрасту топлива имеют плотную коксовую частицу, горение которой занимает почти все время пребывания ее в топочной камере.

Рис. 1.41. Температурный режим

при горении отдельной частицы твердого топлива

На рисунке обозначено: 1 – температура газовой среды вокруг частицы; 2 – температура частицы; 3 – воспламенение коксового остатка;
4 – завершение горения коксового остатка; I – зона термической подготовки; II – зона горения летучих веществ; III – зона прогрева коксового остатка; IV – зона горения коксового остатка.

Коксовый остаток большинства твердых топлив в основном, а для ряда твердых топлив почти целиком состоит из углерода (от 60 до 97 % массы частицы). Учитывая, что углерод обеспечивает основное тепловыделение при сжигании топлива, рассмотрим динамику горения углеродной частицы с поверхности. Кислород подводится из окружающей среды к частице углерода за счет турбулентной диффузии (турбулентного массопереноса), имеющего достаточно высокую интенсивность, однако непосредственно у поверхности частицы сохраняется тонкий газовый слой (пограничный слой), перенос окислителя через который осуществляется по законам молекулярной диффузии (рис. 1.42). Этот слой в значительной мере тормозит подвод кислорода к поверхности. В нем происходит догорание горючих газовых компонент, выделяющихся из частицы в ходе термического разложения. Количество кислорода, подводимого в единицу времени к единице поверхности частицы посредством турбулентной диффузии определяется по формуле

 Gok = A (Cпот – Ссл). (1.18)

Рис. 1.42. Схема горения углеродной частицы

На рисунке обозначено: 1 – поверхность углеродной частицы; 2 – ламинарный пограничный слой; 3 – зона турбулентного потока.

Такое же количество кислорода диффундирует через пограничный слой толщиной δ посредством молекулярной диффузии:

  . (1.19)

В выражениях (1.18) и (1.19) Спот – концентрация кислорода в окружающем частицу потоке; Ссл – то же на внешней границе пограничного слоя; Спов – то же на поверхности топлива; δ – толщина пограничного слоя; D – коэффициент молекулярной диффузии через пограничный слой; А – коэффициент турбулентного массообмена.

Совместное решение уравнений (1.18) и (1.19) приводит к выражению

  (1.20)

или

 Gok = kд (Спот – Спов), (1.21)

в котором

  – (1.22)

– обобщенная константа скорости диффузии

Из формул (1.20) и (1.21) следует, что подвод кислорода к реагирующей поверхности твердого топлива определяется константой скорости диффузии и разностью концентраций кислорода в потоке и на реагирующей поверхности. 

В установившемся процессе горения количество кислорода, подводимого диффузией к поверхности реагирования, равно его количеству, прореагировавшему на поверхности в результате химической реакции. Отсюда скорость реакции горения углерода с поверхности Ks из равенства массовых скоростей двух процессов - диффузионного подвода и расхода кислорода на поверхности в результате химической реакции:

 KS = β·kд·(Спот – Спов) = β·kр·Спов, (1.23)

где дополнительно β – отношение расхода углерода и кислорода в химической реакции. Так, например, в реакции С + О2 = СО2 значение β = 12/32 = = 0,375.

Из уравнения (1.23) можно получить приведенную константу скорости горения Кг, учитывающую как условие диффузии, т.е. значение kд, так и интенсивность химической реакции kр:

 . (1.24)

Величина, обратная константе скорости горения, 1/КГ представляет собой общее сопротивление процессу горения.

В соответствии с законом Аррениуса определяющим параметром скорости химической реакции является температура процесса. Константа скорости диффузии kд достаточно слабо изменяется с ростом температуры (рис. 1.37), в то время как константа скорости реакции kp – весьма сильно (экспоненциальная зависимость). При относительно невысокой температуре для топки (800–1000 °С) химическая реакция протекает медленно, несмотря на избыток кислорода около твердой поверхности, так как kp < S·ka. В этом случае горение тормозится кинетикой химической реакции, поэтому эту зону температур называют областью кинетического горения. Наоборот, при высоких температурах горения (выше 1500 °С) и сжигании угольной пыли значение kд << kp, и процесс горения тормозится условиями подвода (диффузии) кислорода к поверхности частицы. Этим условиям соответствует область диффузионного горения. Создание в этой зоне температур факела дополнительных условий для перемешивания горящей смеси (приводящей к увеличению значения ka) способствует ускорению и углублению выгорания топлива.

Аналогичный эффект в части интенсификации горения достигается уменьшением размера частиц пылевидного топлива. Частицы малых размеров имеют более развитый тепломассообмен с окружающей средой и, таким образом, более высокое значение kд. Повышение температуры приводит к смещению процесса окисления в область диффузионного горения, так как быстро растет константа kр.

Область чисто диффузионного горения пылевидного топлива характерна для ядра факела, отличающегося наиболее высокой температурой горения, и зоны догорания, где концентрации реагирующих веществ уже малы, и их взаимодействие определяется законами диффузии. Воспламенение любого топлива начинается при относительно низких температурах, в условиях достаточного количества кислорода, т. е. в кинетической области. В этой области горения определяющую роль играет скорость химической реакции, зависящая от таких факторов, как реакционная способность топлива и уровень температуры. Влияние аэродинамических факторов в этой области горения незначительно.

Уплотнение и цементирование осевшей золы наблюдается при отключении золошлакопроводов. В связи с этим при выводе золошлакопроводов в резерв или ремонте их необходимо промывать чистой водой, которую сливают. Дробеочистку включают пуском воздуходувки или эжектора. Вследствие создаваемого перепада давлений опорожняется нижний бункер и дробь подается в верхний. Заполнив верхний бункер, воздуходувку останавливают и открывают клапан для ввода дроби в распределители или пневмозабрасыватели-дробеметы, куда предварительно подается пар (воздух) .для ее разброса.

Инженерная графика

 

Начертательная геометрия
Теория цепей
Сопромат
Лабораторные работы
Электротехника
Математика