1 Топливное хозяйство - тепловых станций (котельных) — сооружения, устройства и механизмы, необходимые для приема, разгрузки, хранения, перемещения и подачи топлива в котельные и топки котлов, а также, для его обработки и подготовки к сжиганию. Принцип, схема топливного хозяйства зависит от вида, свойств и способа сжигания топлива, производительности котельной и ее расположения, а также способа доставки топлива. В общем случае топливное хозяйство разделяют на следующие участки: узел доставки и приема поступающего топлива (разгрузка); склады топлива; устройства для подачи топлива в помещение (топливоподача); первичная подготовка топлива; учет прибывающего и расходуемого топлива; подготовка топлива к сжиганию; подача топлива в топку. Принцип, технологическая схема компоновки оборудования топливного хозяйства может иметь, несколько вариантов, но в общем случае состоит из вагонных весов, через которые проходит все поступающее топливо, помещения для размораживания вагонов с топливом в зимнее время, приемно-разгрузочного устройства, дробильной установки и склада. При сжигании твердого топлива в слое система пылеприготовления в теплостанции отсутствует. Все поступающее твердое топливо до разгрузки должно быть взвешено
2 ТОПЛИВНОЕ ХОЗЯЙСТВО ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Топливным хозяйством называют систему устройств и механизмов, предназначенных для приема, хранения, перемещения и первичной обработки топлива перед его сжиганием. Система и состав топливного хозяйства, а также условия его работы определяются видом, свойствами топлива, способом сжигания, расходом и способом доставки топлива, а также территориальным расположением котельных установок. Топливное хозяйство должно обеспечивать бесперебойную подачу топлива к котлам и удовлетворять следующим основным требованиям: все процессы, связанные с подачей, разгрузкой и хранением, подготовкой к сжиганию и транспортом топлива, должны быть механизированы и по возможности автоматизированы. Потери топлива должны быть минимальными, и его химические и физические характеристики не должны ухудшаться; первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на топливное хозяйство должны быть небольшими. При использовании для котлов твердого и жидкого топлива в системе топливного хозяйства осуществляются следующие операции: прием поступающего топлива; доставка топлива от места приема к котлам или на склад, а также со склада к котлам; хранение запаса топлива на складе в количестве, необходимом для бесперебойного топливоснабжения котлов при возможных задержках доставки топлива внешним транспортом; первичная обработка топлива, учет^ прибывающего и расходуемого топлива. При газообразном топливе хранение его запаса не предусматривается, и функции топливного хозяйства сводятся к приему газа, подаче его к котлам и учету расхода. На промышленных предприятиях обычно сооружается общее топливное хозяйство, которое используется для снабжения топливом всех потребителей, в том числе и котельных установок.
3 Сжигание твердого топлива требует его специальной подготовки, включающей несколько основных этапов: разгрузка с одновременным размораживанием в зимнее время; дробление крупных кусков; транспортировка топлива с места разгрузки в котельный цех; сушка и измельчение; подача измельченного и подсушенного топлива к горелкам котла.
4 Подготовка твердого топлива для сжигания его в факельных топках производится в пылеприготовительных установках. Для превращения твердого топлива в пыль необходимо осуществить следующие операции: первичную обработку, сушку, размол, отделение готовой пыли от неготовой, требующей дополнительного размола. [1]
Какая требуется подготовка твердого топлива для факельного его сжигания. [2] В процессе подготовки твердого топлива к камерному сжиганию из топлива, поступающего в котельную кусками различных размеров, с помощью грохотов, щепоуловителя ( рис. 3 - 20 а) и магнитных сепараторов ( рис. 3 - 20 6) отделяют мелкое топливо, щепу-древесину и попавшие стальные предметы ( см. гл. Обычно чем выше влажность топлива, тем более крупные куски топлива могут быть поданы в мельницу. Это предупреждает застревание и налипание мелких частиц по тракту топливоподачи от дробилок до мельниц. Из бункеров котельной дробленое ( до размера куска 6 - 25 мм) топливо поступает в пылеприготовительную установку, где оно размалывается в угольную пыль. Таким образом, подготовка твердых топлив к переработке должна включать операции по усреднению гранулометрического состава (получение зерен примерно одинаковых размеров) и уменьшению содержания минеральных примесей и влаги. Совокупность этих операций называют обогащением. При обогащении обычно получают концентрат, сростки породы с топливом (промежуточный продукт) и пустую породу. Одновременно несколько уменьшается содержание серы в топливе, так как неорганические сернистые соединения частично удаляются вместе с породой. Кроме описанных операций подготовки твердого топлива к использованию оно подвергается иногда обеспыливанию, обезвоживанию и сушке.
5 Жидкое топливо – это горючая жидкость, получаемая из нефтепродуктов или имеющая синтетическое происхождение, которая применяется для энергетических целей путем сжигания или преобразования химической энергии углеводородов в тепловую энергию. Жидкое топливо: а) естественное — нефть; б) искусственное — бензин, керосин, мазут, смола. Жидкое топливо. Единственным жидким топливом естественного происхождения, имеющим промышленное значение, является нефть. Сырую нефть как топливо в печах не применяют, а применяют продукт ее переработки — мазут, т. е. остатки, получаемые после отгонки из нефти керосина и бензина. Мазут по составу не постоянен, чаще всего содержит углерода 84—86%, водорода 12,4%, кислорода + азота + серы 1,3%, золы 0,3 %, воды 1—2%. Теплотворная способность мазута 9500—10000 ккал/кг. Жидкие топлива Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках
6 ФОРСУНКИ И ГОРЕЛКИ, устройства, используемые для подготовки жидкого топлива к горению, которая заключается в доведении топлива до такого состояния, в котором оно легко перемешивается с воздухом (окислителем). Для подготовки к горению топливо измельчается путем распыления или испаряется посредством нагревания. В соответствии с этим выделяют два класса топливных форсунок – распыливающие и испарительные. Последние называются также горелками. Подготовленное топливо подводится в зону горения, причем форсуночное устройство должно обеспечивать одновременную подачу нужных количеств топлива и воздуха и их равномерное перемешивание. Автоматические топливные форсунки и горелки, которые используются, например, в системах отопления и бытовых теплонагревающих агрегатах, регулируются в соответствии с командами системы управления. Они поджигают перемешанную смесь топлива с воздухом и поддерживают горение до тех пор, пока от системы управления не поступит команда на отключение.УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГРЕВА жилого дома, работающая на жидком топливе. Слева показана схема нагревательной системы, включающей паровой котел и встроенный топливный бак; справа приведена более детализированная схема пневматического форсуночного устройства высокого давления. 1 – комнатный терморегулятор; 2 – трехжильный электрокабель сети низкого напряжения; 3 – гибкий трубопровод; 4 – вытяжное устройство с регулятором; 5 – ограничитель; 6 – паровой котел; 7 – водонагреватель; 8 – жесткий трубопровод; 9 – вентиляционная труба; 10 – рубильник (монтируется около входа в подвальное помещение); 11 – питание 110 В; 12 – топливозаправочная труба; 13 – уровень земли; 14 – манометр; 15 – топливный бак; 16 – подводящий трубопровод; 17 – топливный клапан; 18 – электроды системы зажигания; 19 – сопло; 20 – изоляторы; 21 – воздухопровод; 22 – электропровода; 23 – топливопровод; 24 – двигатель; 25 – нагнетатель воздуха; 26 – трансформатор системы зажигания; 27 – подвод воздуха; 28 – подача топлива. 25 Достоинства жидкотопливных котлов
Жидкотопливный котел прост в эксплуатации и длительный период может работать в автономном режиме. Практически все котлы на жидком топливе оснащены автоматикой. В случае появления возможности подключения к магистральному газопроводу, котел не потребуется менять. Замене подлежит лишь горелка на горелку с газом.
Отопительный котел на жидком топливе лучше выбирать двухконтурный, содержащий 2 теплообменника. С его помощью можно не только отопить помещение, но и обеспечить горячей водой быт. Если потребность в ней слишком высокая, то необходимо обратить внимание на варианты котлов со встроенным бойлером.
Жидкотопливные котлы отопления обладают высоким коэффициентом полезного действия. Он достигает 95%. Это возможно лишь при оборудовании котлов качественными горелками и дизельным топливом.
Минимальное загрязнение окружающей среды. Все продукты сгорания отвечают экологическим нормам.
Котел жидкотопливный можно с легкостью отнести к предметам бытовой техники, поэтому он не требует специального разрешения на установку.
Котел данного вида не зависит от внешних коммуникаций. При его установке не потребуется тянуть кабель или вести газопровод.
Основной недостаток жидкотопливных котлов – большие расходы на топливо. При интенсивной эксплуатации это может существенно отразиться на кошельке.
Жидкотопливные котлы требуют специально оборудованного помещения. Для его размещения потребуется большое свободное пространство. В маленьком доме им будет «тесно».
При эксплуатации отопительный котел на жидком топливе требует наличие специальных комплектующих для хранения и транспортировки дизельного топлива.
Жидкотопливный котел может коптить, поэтому для него, возможно, потребуется помещение, оборудованное вытяжкой.
При работе котлов данного вида издают повышенный шум. Поэтому потребуется звукоизоляция между котельной и другими помещениями.
Преимущества жидкого топлива -высокая теплотворная способность; -простота и удобство хранения и транспортировки; -экологичность; -практически отсутствуют золошлаковые отходы; -высокий КПД котлов при использовании жидкого топлива. Недостатки жидкого топлива: -дороговизна; -взрыво- пожароопасно.
Особенности применения.
Топливные форсунки находят применение повсюду, где могут быть использованы нефтепродукты, пригодные для сгорания. Наибольшее применение топливные форсунки находят в теплоэнергетике и промышленных технологических процессах.
7. Сжигание газа в котлах. Диффузионные и инжекционные горелки.
При изучении процесса горения топлива отмечалось, что наилучших условий для сжигания топлива можно достигнуть при совершенном перемешивании частичек топлива и воздуха. В таких случаях полное сгорание топлива обеспечивается при минимальных избытках воздуха. Сжигая твердое топливо в виде пыли в камерных топках, в значительной степени удается приблизиться к указанным характеристикам хорошей работы топочного устройства. Наиболее высоких показателей можно достигнуть при сжигании в камерных топках мазута и особенно газа, так как при минимальных значениях избытка воздуха и потери от химической неполноты сгорания при сжигании газа отсутствует потеря от механического недожога. Практически при сжигании газового топлива в отопительно-производственных котельных установках приходится встречаться главным образом со следующими разновидностями горючих газов:
1) природный газ;
2) искусственный газ (коксовый, генераторный, нефтяной) и смесь природного и искусственного газа;
3) доменный газ.
В условиях Москвы сжигается природный газ и газ смешанный. Смешанный газ может иметь различный состав в зависимости от вида и соотношения тех газов, которые в него входят. Например, в условиях Москвы в состав смешанного газа входят: природный газ, коксовый газ, нефтяной газ—отходы, воздушный и водяной генераторные газы. Теплотворная способность этого смешанного газа в зависимости от количественных соотношений составляющих его газов колеблется от 5 000 до 7 000 ккал/нм3. Методы проектирования горелок. Качественные показатели при сжигании газа зависят главным образом от конструкции газовой горелки.
Чтобы достигнуть полного сгорания при минимальном значении коэффициента избыточного воздуха, необходимо хорошо предварительно, перед сжиганием, перемешать воздух с газом, причем перемешивание с воздухом скорее достигается у мелких струй газа, чем у крупных. Инжекционные газовые горелки имеют общие основные элементы: газовую форсунку или сопло, инжекцирдщ) - смесихельное. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе среднего давления, обычно обеспечивают образование однородной, полностью подготовленной для сгорания газовоздушной смеси ( а 1 0), и в дополнительных количествах воздуха не нуждаются. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе низкого давления, рассчитываются как правило только па частичную инжекцию воздуха в размере 40 - 60 % от теоретически потребного для полного сгорания газа. Воздух, инжектируемый в смесители таких горелок, носит название первичного воздуха. Дополнительный ( вторичный) воздух поступает к факелам пламен из окружающей атмосферы за счет инжектирующего действия газовоздушных струй и разрежения при установке горелок в топках. Инжекционные газовые горелки, работающие на газе низкого давления, рассчитываются как правило только на частичную инжекцию воздуха в размере 40 - 60 % от теоретически потребного для полного сгорания газа. Воздух, инжектируемый в смесители таких горелок, носит название первичного воздуха. Дополнительный ( вторичный) воздух поступает к факелам пламен из окружающей атмосферы за счет инжектирующего действия газовоздушных струй и разрежения при установке горелок в топках. Инжекционные газовые горелки низкого давления устанавливаются в бытовой аппаратуре, в малых котлах, в небольших печах и различных технологических аппаратах. Инжекционные газовые горелки низкого давления размещают непосредственно на колосниках. Инжекционно-смесительные устройства горелок находятся снаружи котла или в кожухе, соединяющемся с топочной частью, а горел очные насадки - в топочной части котла. Горелки должны размещаться параллельно друг другу. Зазор между соседними горелками, а также между боковыми горелками и стенками секций должен быть не менее 20 мм для возможности прохода вторичного воздуха к факелам пламени. Инжекционные газовые горелки низкого давления состоят из газовой форсунки, регулятора поступления первичного воздуха, смесителя инжектора и горелочной насадки. Инжекционные газовые горелки среднего давления состоят из тех же основных частей, что и инжекционные газовые горелки низкого давления. Горение газовоздушной смеси может заканчиваться в топочных пространствах небольших объемов, факел горения в них получается короткий с синевато-фиолетовым отливом. Расчет атмосферных и инжекционных газовых горелок основывается на теории инжекции, разработанной в настоящее время особенно детально для паровоздушных инжекторов, водоструйных насосов и свободной струи, вытекающей в неподвижное пространство. Так как работа инжекционных газовых горелок полного предварительного смешения, к которым относятся и горелки Стальпроекта, без стабилизаторов неустойчива, то в момент розжига в горелку необходимо подавать небольшое количество газа, а воздуха должно быть значительно меньше, чем необходимо для полного сгорания газа. После разогрева туннеля или рассекателя до красного каления ( примерно через 10 - 20 мин) расход газа можно постепенно увеличить до оптимального, соответственно увеличив подачу воздуха до величины, необходимой для полного сжигания газа. В ряде проектов встречается компоновка инжекционных газовых горелок на боковых стенах при наличии мазутных форсунок на фронтовой стене топки. Эта компоновка неудачна из-за необходимости обслуживания большого количества горелок, расположенных на двух сторонах топки и недостаточно экономична из-за повышенных присосов воздуха через регистры мазутных форсуйок.
Диффузионные газовые горелки просты в изготовлении и эксплуатации и имеют небольшие размеры. При значительных тепловых нагрузках они легко регулируются в широких пределах, по всей длине факела создают равномерную температуру и передают посредством радиации значительное количество тепла нагр еваемым поверхностям. К диффузионным горелкам подводится только газ, воздух же подсасывается за счет разрежения, создаваемого дымовой трубой и эжектирующего действия газовой струи. Смешивается газ с воздухом в топке, где процессы смешения и горения развиваются параллельно, так как скорость сгорания газа у этих горелок незначительна, длина факела и ее светимость получают наибольшее развитие. Простейшие диффузионные горелки представляют собой устройства разной конструкции, выполненные из металлических труб. В такие устройства газ подается под давлением и выходит из газогорелочных отверстий без предварительного смешения с воздухом. В топке газ смешивается с окружающим воздухом и постепенно сгорает, при этом количество воздуха находится в пределах 120 - 160 % теоретически потребного. Метод диффузионного сжигания отличается наибольшей устойчивостью как при предельно низких, так и при высоких удельных, тепловых нагрузках. Диффузионные газовые горелки для сжигания природных и сжиженных углеводородных газов в настоящее время широко не применяют из-за того, что для полного сжигания газа они требуют большого количества воздуха.