26 июня 2016г.
Развитие современной цивилизации ведет к всё более нарастающему потреблению энергии, так по прогнозам к 2020 году её потребление в мире составит около 6*108ТДж.
С ростом энергопотребления обостряются мировые проблемы, обусловленные ограниченными запасами ископаемого топлива, их крайней неравномерностью распределения по регионам мира и ухудшением экологического состояния на Земле.
Общими задачами эксплуатации ТЭЦ и котельных являются бесперебойное обеспечение потребителей тепловой и электрической энергией, повышение надежности, безопасности и экономичности работы энергетического оборудования путем организации его эксплуатации и обслуживания в соответствии с действующими нормативными документами [1-3].
Поэтому для повышения экономичности работы котла процесс горения необходимо вести с наименьшим допустимым коэффициентом избытка воздуха, обеспечивая максимальную плотность обмуровки и максимально допустимое охлаждение дымовых газов, путем регулярной очистки поверхностей нагрева от загрязнений золой и сажей.
Оптимальное значение коэффициента избытка воздуха в топке определяют в ходе промышленно- эксплуатационных испытаний, ему соответствует минимальная величина суммарной потери теплоты с уходящими газами от химической неполноты сгорания топлива.
Основными причинами потерь теплоты с механическим недожогом являются: провалы мелких частиц несгоревшего топлива; удаление со шлаком частиц несгоревшего топлива и унос мелких частиц топлива в газоходы котла и дымовую трубу. Причинами уноса являются:
- недостаточная высота топки;
- неправильно выбранный режим её работы;
- сжигание несортированного (рядового) угля.
Загрязнение поверхностей нагрева приводит к росту температуры уходящих газов и потерям теплоты с уходящими газами. Одним из главных критериев, указывающих на необходимость чистки поверхностей нагрева, является повышение температуры дымовых газов на выходе из котла (при той же нагрузке) более чем на 40÷50°С, по сравнению с той, что была зарегистрирована сразу после удаления сажевых и золовых частиц.
При изменении нагрузки котла тепловые потери и его КПД изменяются. Каждый котел имеет оптимальную нагрузку, при которой обеспечивается наибольшая экономичность и, как правило, наименьшее воздействие на окружающую среду. Эксплуатация котла должна быть организована так, чтобы наибольшую часть времени он работал в максимально экономичном режиме или близком к нему.
Необходимость поверочных тепловых расчетов возникает при переводе котлоагрегатов на другой вид топлива, при изменении производительности котла или его параметров, реконструкции топочного устройства или поверхностей нагрева. Цель поверочного расчета – определение параметров, характеризующих работу котлоагрегата принятой конструкции на заданном топливе и режиме работы. При проведении поверочного расчета вначале стараются сохранить без изменений существующие поверхности нагрева. Если это не удается, то реконструируют их, используя конструкторский метод расчета.
После теплового расчета выполняют аэродинамический расчет котлоагрегата.
При сжигании смеси топлив объемы и энтальпии продуктов сгорания рекомендуется рассчитывать для каждого топлива отдельно, на 1 кг твердого топлива и на 1 м3 сухого газа [4].
ʋун – доля золы топлива, уносимая газами.
Расчет теплообмена в топке проводим по методике [4,5]. Найденное значение ʋтʹʹ необходимо оценить по условиям предотвращения шлакования конвективных поверхностей нагрева согласно рекомендациям приложение II-А[4]. Если ʋтʹʹ значительно превышает
рекомендуемые значения, то можно изменить положение зоны максимальных температур в топке, опустив горелки, применить рециркуляцию продуктов сгорания или увеличить площадь поверхности нагрева Нл. В заключение расчета топочной камеры определяется видимое тепловое напряжение топочного объема qv и сравнивается с рекомендуемыми значениями [4, табл. XVII].
Время пребывания реагентов в топочной камере можно оценить по формуле [5]
δпр = Кпр *
Vт /
Vг = 3600 * К3 * {Qнр/[qv *
(1 + α * L0)]}* Тв/Тмаx, где Qнр –
низшая рабочая
теплота сгорания;
qv – удельное тепловое напряжение; Vт – объем топочной камеры;
Vг
– объем продуктов сгорания;
Кпр – коэффициент, учитывающий степень заполнения топки (зона горения) и характер движения (рециркуляция и т.д.) продуктов сгорания в топочной камере;
К3 – коэффициент заполнения;
L0 – теоретически необходимое количество воздуха; Тв – температура воздуха;
Тмаx максимальная температура в зоне горения; δпр – время пребывания в топочной камере;
Тмаx оценим по методике [4].
Для частицы, находящейся в неких средних условиях К пр ≈ 1.
Таким образом, предложенная математическая модель расчета оценки потерь теплоты в топочной камере позволяет получить зависимость производительности котельного агрегата при сжигании смеси твердого и газообразного топлив от долей твердого и газового топлив в смеси.
Список литературы
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов – М.: ПИО ОТБ, 1996 – С.215.
2.
Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7кгс/см2), водогрейных
котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К
(115°С). М.: НПО ОБП, 1993 – С.185.
3.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. – Министерство энергетики РФ. – М.: ЗАО Энергосервис 2003.- С.368.
4.
Тепловой расчет котлов (Нормативный метод) Издание 3-е переработанное и доп. СПб.: НПО ЦКТИ, 1998 – С.256.
5.
Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании
топлива. –
2-е изд., переработанное и дополненное – Л.: Недра, 1988 – С.312.
