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 жидкого топлива

Температура воспламенения жидкого топлива (нефть, мазут) выше чем температура кипения его. Поэтому при поступлении в зону высоких температур капля мазута вначале испаряется с поверхности за счет подводимой теплоты, а затем пары топлива смешиваются с воздухом, поступающим из окружающей среды, подогреваются до температуры воспламенения и горят в газообразном состоянии. В результате на некотором расстоянии от капли r3Р достигается стехиометрическое соотношение между массой горючих газов и кислорода, и здесь устанавливается фронт горения (зона реакции), который для случая горения капли жидкого топлива в неподвижной окружающей среде представляет сферу вокруг капли (рис. 1.43). Расстояние rз.р. составляет обычно 4–10 радиусов капли. От капли к фронту горения идет интенсивное движение паров испаряющегося топлива, здесь практически нет кислорода. В зоне реакции имеет место химическое равновесие между количеством топлива и окислителя, а за ней идет догорание остатков топлива и отвод продуктов сгорания. Навстречу им к зоне реакции диффундирует окислитель. Концентрации паров топлива Ст и окислителя (кислорода) Сок резко уменьшаются в пределах зоны горения в результате интенсивной реакции окисления, а температура среды Т здесь достигает максимума. Горение паров топлива протекает по законам цепных реакций.

 Организация сжигания жидкого топлива предусматривает прежде всего его распыление в форсунке до мельчайших капель размером не более 1,0–1,5 мм (средний размер капель – 0,3–0,5 мм) с одновременным по возможности равномерным распределением их в потоке горячего воздуха на выходе из горелки. Уже в процессе смешения с воздухом и при дальнейшем движении готовой смеси капли жидкого топлива быстро прогреваются за счет теплового излучения ядра факела и конвективного теплообмена с газовоздушной средой (начальная температура капли – 120– 140 °С, а окружающей ее среды – 300–500 °С). При достижении поверхностью капли температуры испарения наиболее низкокипящих фракций жидкого топлива (для мазута, – 200–320 °С) начинается ее испарение.

Процесс смешения с воздухом и прогрев капель топлива до начала испарения определяют первый подготовительный этап сжигания жидкого топлива. Он занимает tпод =0,2–0,6 с, в зависимости от крупности размеров капель и уровня температур окружающей каплю среды. Наиболее длительным является процесс испарения капли. Исследованиями установлено, что время испарения капли прямо пропорционально квадрату ее начального диаметра: . Эту зависимость называют законом Срезневского.

Рис. 1.43. Механизм горения капли жидкого топлива: rк – радиус капли;

rз.р. – радиус зоны реакции; СТ, Сок – объемная концентрация топлива (пары)

и окислителя (кислород)

При сжигании распыленного в форсунках мазута τисп = 0,3–1,0 с в зависимости от начального размера капель. Процесс нагрева паров до температуры воспламенения (на 50–70 °С выше температуры испарения) и сам процесс горения по законам ЦРР при наличии окислителя (кислорода) занимает ничтожно малое время по сравнению с испарением. Горение паров топлива происходит, как правило, сразу по мере испарения капли. В итоге полное время сжигания капель жидкого топлива составляет . В условиях присутствия в готовой смеси капель разного размера первыми прогреваются, испаряются и сгорают мелкие капли, обеспечивая более ускоренный прогрев за счет роста температуры капель больших размеров. Вместе с тем, сжигание паров этих капель происходит в среде с пониженной концентрацией кислорода и содержащей уже много продуктов сгорания (диффузионная область горения), что приводит к затягиванию языков факела в верх топки и при ограниченности времени пребывания газов в топке ведет к возможному появлению химического недожога и сажи.

Материальный и тепловой балансы процессов горения. Коэффициент избытка воздуха

При составлении материального баланса процессов горения твердого и жидкого топлив используются элементарные реакции окисления элементов, входящих в состав топлив:

1) С + О2 = СО2

12 + 32 = 44 кг – при полном сгорании углерода (до CO2);

2) 2С + О2 = 2СО

24 + 32 = 56 кг – при неполном сгорании углерода (до СО);

3) 2Н2 + О2 = 2Н2О

4 + 32 = 36 кг – при горении водорода;

4) = S + O2 = SO2

32 + 32 = 64 кг – при горении органической серы;

5) 2FeS2 + 5O2 = Fe2O2 + 4SO2

240 + 176 = 160 + 256 кг – при горении колчеданной серы.

Балансы элементарных реакций позволяют рассчитать массовые расходы кислорода и количество продуктов реакции, приходящееся на единицу массы рассматриваемого элемента. Знание плотности газов дает возможность перейти от массовых единиц к объемным. Расчет обычно проводится для нормальных физических условий (273 К и 9,81·104 Па).

Плотность разных газов при нормальных физических условиях дается в табл. 1.8. 

Таблица 1.8

Плотности газов при нормальных физических условиях

Газ

Состав

ρ,

кг/м3

Газ

Состав

ρ,

кг/м3

Кислород

Азот (с примесью нейтральных газов)

Воздух

Диоксид углерода

О2

N2

79 % N2 и 21 % О2

(по объему)

СО2

1,429

1,257

1,293

1,977

Окись углерода

Водород

Водяной пар

Сернистый ан- гидрид

СО

H2

Н2О

SO2

1,250

0,089

0,804

2,927

Вычисления в предположении полного сгорания топлива (углерод сгорает с образованием СО2) приводят к следующей формуле минимального необходимого (или теоретического) объема воздуха: 

  , (1.25)

где kвозд = 0,033 для органической серы и kвозд = 0,0456 для колчеданной серы; обычно в расчетных формулах этим различием пренебрегают и берут k = 0,033, а под Sр понимают суммарное процентное содержание в топливе органической и колчеданной серы. 

 В формуле (1.25) учитывается собственный кислород топлива О. Делается предположение, что имеющийся в топливе кислород связан с водородом топлива. Поэтому содержание в топливе свободного водорода HР –1/8OР.

Объем сухих продуктов сгорания, образующийся при сжигании 1 кг топлива при подаче теоретически необходимого объема воздуха, м3/кг:

.

Здесь учитывается как азот топлива, так и азот воздуха, идущего на сгорание.

Отдельно объемы СО2, SO2 и N2 равны (м3/кг): VСО2 = 1,866СР/100; VSO2 =0,7Sp/100 (среднее значение для органической и колчеданной серы). VN20 =0,79V0+0,8N0/100.

Объем водяных паров определяется по формуле (м3/кг)

V0H2O = 0,0124(9Hp + Wp) + 0,016V0.

Коэффициент 9 вводится потому, что по реакции горения водорода водяного пара получается по массе в девять раз больше, чем израсходовано водорода. Иногда бывает необходимо учитывать также водяные пары, вносимые в топку с паровым дутьем, если таковое имеется. 

После сложения объема сухих газов с объемом водяных паров получим полный объем газов при теоретическом расходе воздуха

 V0г =V0с.г+V0H2O . (1.26)

На практике в топочное устройство всегда подается воздуха больше, чем теоретически необходимо для сгорания. Действительный расход воздуха на сжигание 1 кг топлива рассчитывается следующим образом:

Vв=αV0.

Входящий в данную формулу множитель а называется коэффициентом избытка воздуха или коэффициентом подачи воздуха. Определение коэффициента избытка воздуха по составу продуктов сгорания будет рассмотрено ниже.

Для α>1 в правую часть формулы (1.26) нужно прибавить избыточное количество воздуха:

Vг =V0с.г + V0H2O + (α – 1)V0.

При рассмотрении горения газообразного топлива объемы воздуха и продуктов сгорания относят к 1 м3 исходного газа. При сжигании газообразного топлива протекают реакции горения водорода, окиси углерода:

2CO + О2 = 2СО2;

56 + 32 = 88 кг,

непредельных углеводородов, сернистого газа и метана:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O;

16 + 64 = 44 + 36 кг

(напомним, что природный газ состоит в основном из метана).

Для сухого газа, имеющего в своем составе СО, H2, CH2, О2 и N2, расчётные формулы имеют вид (м3/м3):

V0 = 0,0476 (0,5СО + 0,5Н2 + 2СН4 – O2);

V0с.г=0,01 (CO2+CO+CH4)+0,79V0+0,01N2;

V0H2O = 0,01 (H2 + 2CH4).

При сжигании смеси топлив объемы продуктов сгорания рекомендуется рассчитывать для каждого топлива в отдельности на 1 кг твердого или жидкого и на 1 м3 газообразного топлива. Далее объемы воздуха и продуктов сгорания смеси определяются путем суммирования доли каждого топлива исходной смеси, умноженной на объем продукта его сгорания.

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