Вопросы для Междисциплинарного государственного экзамена по специальности 140502 «Котло- и реакторостроение»

1. По дисциплине «Технология сжигания органических топлив»

1. Определить полезное тепловыделение в топке для условий, приведенных к п. 2.4. (Недостающие данные – принять и обосновать самостоятельно в соответствии с Нормативным методом).

2. Провести анализ различия теплообмена в топке на основе сравнительного определения критерия Бугера для топок одинаковой конструкции при сжигании разных углей:

• Экибастузского СС;

• Березовского Б2;

• Кузнецкого Т.

Исходные данные и указания к выполнению задания:

1. Эффективная толщина излучающего слоя в топке S = 5,5 м.

2. Температура газов на выходе из топки = 1100С.

3. Тип мельниц: для Экибастузского угля – молотковые мельницы (ММ) и шаровые барабанные мельницы (ШБМ); для Березовского – мельницы вентиляторы (МВ); для Кузнецкого – среднеходные (СМ) и ШБМ.

3. Основные способы интенсификации теплообмена в топочной камере и снижения температуры газов на выходе.

4. Перечислите известные Вам факторы, влияющие на теплообмен в топке котла, имеющего факельный способ сжигания топлива.

Исходные данные и указания к выполнению задания:

1. Эффективная толщина излучающего слоя в топке S = 5,5 м.

2. Температура газов на выходе из топки = 1100С.

3. Тип мельниц: для Экибастузского угля – молотковые мельницы (ММ) и шаровые барабанные мельницы (ШБМ); для Березовского – мельницы вентиляторы (МВ); для Кузнецкого – среднеходные (СМ) и ШБМ.

5. Пылеугольные горелки (вихревые и прямоточные), стабилизация горения, классификация, конструкции, сравнительный анализ, область применения.

6. Предложите и обоснуйте Ваши решения по компоновке вихревых горелок в топке котла Е-420-13,8-560 КТ, сжигающего экибастузский уголь. КПД котла 91%. Схема пылеприготовления с прямым вдуванием, доля первичного воздуха r₁ = 0,3, топка газоплотная. Температура смеси t₁ = 80С, вторичного воздуха t₂ = 350С, величина влагосъема ΔW = 0,07, присос в систему пылеприготовления К_прс = 0.

Конструктивный параметр крутки горелки n_г = 2,75, величина втулочного отношения Д₀/Д_а = 0,3. Горелка имеет по одному каналу для ввода первичного и вторичного воздуха.

Рекомендации к выполнению задания:

1. Составить воздушный баланс котла и горелки, найти количество сушильного агента (q₁, кг/кг).

2. Определить расход топлива на котел, расход (секундный объем) первичного и вторичного воздуха.

3. Принять количество и тип компоновки горелок (встречная, односторонняя и др.), число ярусов.

4. Определить габариты топки (a_т, b_т) и высоту зоны активного горения.

Проверить выполнение условий по q_F и q_лг.

7. Условия применения слоевых и камерных топок для сжигания твердых топлив (по характеристикам свойств топлива, по аэродинамическим схемам организации сжигания).

8. Выбрать тип топочного устройства для сжигания шлакующих углей марки 1СС Кузнецкого бассейна и определить величину теплоты, которая должна быть передана излучением экранированным стенам топочной камеры при условии обеспечения рекомендуемой для заданного топлива температуры газов на выходе из топки.

Исходные данные и указания к выполнению задания:

1. Паропроизводительность котла Д = 89 кг/с (320 т/ч);

2. Подогрев воздуха вне котла и рециркуляцию газов в топку не предусматривать;

3. Потеря теплоты с уходящими газами q₂ = 8,0%, потери теплоты q₃, q₄, q₅, q₆ определить по «Нормам».

4. Коэффициент избытка воздуха в конце топки α_т, присосы воздуха в топку Δα_т и в систему пылеприготовления принять по «Нормам»;

5. Систему пылеприготовления принять с ШБМ и сушкой топлива горячим воздухом;

6. Удельную теплоемкость воздуха при t_хв = 30ºС принять (ct)_хв = 38,6 кДж/м³.

9. Определить расчетный расход топлива для котла Е-320-140 Ф при сжигании шлакующего угля ГР Донецкого бассейна, выбрав экономически наивыгоднейшую температуру уходящих газов.

Исходные данные и указания к выполнению задания:

1. Температура перегретого пара t_пе = 560 ºС;

2. Давление воды на входе в экономайзер p_пв = 16,0 МПа;

3. Температура питательной воды t_пв = 230 ºС;

4. Стоимость условного топлива принять самостоятельно;

5. Элементарный состав топлива, его теплотехнические характеристики принять по «Нормам»;

6. Водяной экономайзер и воздухоподогреватель принять одноступенчатыми;

7. Подогрев воздуха вне котла и рециркуляцию дымовых газов не предусматривать;

8. Удельная энтальпия холодного воздуха при t_хв = 30 ºС (ct)_хв = 38,6 кДж/м³;

9. Продувку котла не учитывать.

10. Охарактеризовать теплотехнические свойства топлива, влияющие на выбор оборудования систем пылеприготовления.

11. Обосновать выбор элементов и составить принципиальную схему системы пылеприготовления для сжигания в топке котла Е-220-100 ЖШ угля со следующими характеристиками: W^р = 6%; А^с = 24%; S^с_ор+к = 0,7%; V^г = 11%,  = 23,99 МДж/кг (5730 ккал/кг); K_ло = 1,25; S^г = 0,8%; C^г = 90,5%; H^г = 3,7%; N^г = 2,4%; О^г = 2,6%; t₁ = 1100ºС; t₂ = 1240ºС; t₃ = 1280ºС; t₀ = 1380ºС; t_нж = 1380ºС.

12. Охарактеризовать принципиальные различия условий сжигания топлива в прямоточной и вихревой струе и их использование при проектировании котлов.

13. Обосновать выбор системы пылеприготовления для котла П 270-13,8-560 КТ, сжигающего кузнецкий уголь марки 1СС с η_ка = 0,91.

Провести тепловой расчет СПП с последующей оценкой доли первичного воздуха (Э_рзм = 60 кДж/кг, q₅ = 5 кДж/кг, К_прс принять в зависимости от выбранного типа мельницы).

Рекомендации к выполнению задания:

1. По характеристикам топлива и пыли (W^р, W^пл, К_ло, V^г, ) принять схему пылеприготовления и тип мельницы, определить число мельниц.

2. Найти часовой расход топлива и производительность мельниц.

3. Определить величину влагосъема и принять .

4. Задаваясь температурой сушильного агента, найти количество сушильного агента g₁ и проверить выполнение условия: r_{Iтреб.мин} < r_I <r_{Iтреб.макс}, где r_I – доля сушильного агента.

14. Рассчитать компоновочные размеры топки и горелок типа ВСС для котла Е 420-13,8-560 БТ, работающего на подмосковном буром угле с КПД, равным 89%.

Доля первичного воздуха r₁ = 0,45, сбросного r_сбр = 0, избыток воздуха в топке α_т = 1,2, присосы в топку Δα_т = 0,05. Температура за мельницей 80ºС, горячего воздуха t_гв = 400ºС; доля влагосъема в мельнице ΔW = 0,2 кг/кг.

Допускаемое теплонапряжение активной зоны горения q_лг = 0,55 МВт/м², коэффициент тепловой эффективности экранов φ = 0,45. Скорость первичного воздуха W₁ = 25 м/с, вторичного W₂ = 37 м/с. Отношение высоты горелки h_г к ее ширине b_г принять в интервале от 3 до 4.

Рекомендации и указания к ответу:

1. Определить расход топлива (продувкой пренебречь);

2. Выбрать число горелок и ярусов;

3. Составить воздушный и материальный баланс, рассчитать по его данным размеры горелок;

4. По допускаемым теплонапряжениям определить размеры топки;

5. Осуществить компоновку горелок с учетом рекомендаций нормативной литературы;

6. Проверить выполнение условия по допускаемым значениям теплонапряжения активной зоны горения.

15. Учет характеристик топлива при выборе системы пылеприготовления и типа размольного устройства. Проиллюстрируйте ответ обоснованием Вашего решения по типоразмерам мельницы для котла Е 320-13,8-560 БТ, сжигающего уголь Березовского месторождения Канско-Ачинского бассейна.

Поправку на дробление П_др принять равной 1, а величину потерь с уходящими газами – q₂ = 9%.

Рекомендации к порядку выполнения задания:

1. Рассмотреть влияние влажности, зольности, выхода летучих, абразивности и твердости топлива.

2. Произвести выбор по указанным характеристикам топлива сушильного агента и оценку его влияния на выбор системы пылеприготовления и типа мельниц.

3. При выборе мельниц для котла Е-320

• оценить q₃, q₄, q₅, q₆ и рассчитать КПД котла и расход топлива;

• выбрать тип мельницы, определить требуемую производительность;

• подобрать, руководствуясь табличными данными, типоразмер мельницы (используя, например,:

  1. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. – М.: Энергоиздат, 1982;

  2. Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрегатов (Нормативные материалы). – Л.: ЦКТИ, 1971).

16. Охарактеризовать техническую сущность, преимущества и схемы реализации сжигания угольной пыли с транспортированием к горелкам высококонцентрированным потоком (пыль высокой концентрации).

17. В разомкнутой системе пылеприготовления производится сушка бурого угля Березовского месторождения Канско-Ачинского бассейна до величины W^r (W^р) = 10,0 %. Определить состав рабочей массы сушонки.

18. Провести сравнение известных Вам вариантов технического осуществления принципа ступенчатого сжигания топлива.