- •Блок № 4 – Теплогенерирующие установки, охрана воздушного бассейна
- •Топливно-энергетический баланс России. Тенденции изменения структуры баланса. Виды источников тепловой энергии, основные пути их использования.
- •Классификация источников энергии
- •Энергетический баланс мира
- •Возобновляющиеся энергетические ресурсы. Вторичные топливно-энергетические ресурсы (вэр) различных производств, основные направления их использования.
- •Классификация топлива.
- •Приведенные характеристики топлива.
- •Тепловой эквивалент топлива.
- •Принципиальная схема преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию водяного пара. Принципиальные схемы тэц, атэц, аст.
- •Принципиальная схема преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию водяного пара
- •Принципиальная схема тэц
- •Принципиальная схема аст
- •Принципиальная схема атэц
- •Особенности гидравлической схемы котлов с естественной и принудительной циркуляцией. Прямоточные котельные агрегаты.
- •Прямоточные котлы
- •Основные тенденции развития паровых котлов на органическом топливе (цилиндрические, жаротрубные, газотрубные и водотрубные).
- •Маркировка котлов
- •Низкотемпературные поверхности нагрева котельных агрегатов (экономайзеры и воздухоподогреватели – устройство, схемы компоновки). Водяные экономайзеры.
- •Воздухоподогреватели
- •Водное хозяйство котельных агрегатов. Физико-химические характеристики воды(жесткость, щёлочность, окисляемость, наличие примесей). Методы осветления и умягчения воды.
- •Физико-химические характеристики воды.
- •Осветление воды.
- •Умягчение воды.
- •Характеристика тепловых схем
- •Проектирование котельных.
- •Архитектурная компоновка котельных.
- •Методика конструктивного и поверочного теплового расчёта котельных агрегатов. Определение коэффициента избытка воздуха.
- •Алгоритм теплового расчёта и материальный баланс котельного агрегата. Объём и состав продуктов сгорания.
- •Объем и состав продуктов сгорания.
- •Эксергетический баланс котельного агрегата. Кпд котла и пути его повышения. Энергоаудит.
- •Кпд котла
- •Эксергетический баланс котла
- •Принципиальное устройство, техническая характеристика, область применения современных паровых котлоагрегатов серии е (ке и де).
- •Топочно-горелочные устройства котельных агрегатов. Слоевые, камерные, вихревые, циклонные топки. Конструкции горелочных устройств.
- •Горелочные устролйства
- •Современные способы до котловой очистки воды (электролиз и обратный осмос, деаэрация воды).
- •Деаэрация воды
- •Категории трубопроводов наружных тепловых сетей. Цвета окраски. Испытание трубопроводов. Типы компенсаторов. Опоры. Методика испытания трубопроводов. Трубопроводы и арматура
- •Организация пуско-наладочных работ. Состав технической документации по пуску, наладке и эксплуатации тепловых сетей.
- •Методика и аппаратура для измерения расхода газов и концентрации пыли в воздушном потоке и дымовых газах.
- •Методика расчёта рассеивание вредных примесей в атмосфере и выбор высоты дымовой трубы.
- •Исксственная тяга
- •Способы выражения степени загрязнения атмосферы приняты в рф. Пдк, какие они бывают. Степень очистки газа от загрязняющих веществ.
- •Дисперсный состав пыли. Способы выражения. Медианный диаметр. Физико-химические свойства пыли.
- •Инерционные пылеуловители. Механизмы выделения пыли из газовой среды. Конструкции, область применения и расчет пылеосадительных камер. Скорость витания.
- •Типы циклонов. Механизм пылеулавливания в циклоне. Порядок подбора типоразмера циклона. Степень очистки газов в циклоне. Факторы, определяющие степень очистки в циклоне.
- •Основные механизмы улавливания частиц при фильтровании. Рукавные фильтры, методика подбора. Фильтровальные ткани. Способы регенерации.
- •4. Расчет рукавного фильтра
- •Полые скрубберы, назначение и конструкция. Факторы, влияющие на степень очистки в форсуночных скрубберах. Насадочные скрубберы, гидродинамические режимы.
- •Барботажные и тарельчатые пылеуловители.
- •Аппараты ударно-инерционного и центробежного, принцип их работы. Скрубберы Вентури, конструкция и принцип действия.
- •Классификация электрофильтров. Конструкция электрофильтров. Механизм регенерации электрофильтров. Механизм улавливания частиц пыли в электрофильтре. Коронный разряд. Скорость дрейфа.
Классификация топлива.
Топливо можно разделить на две большие группы – горючее и расщепляющееся.
Горючее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты при взаимодействии с другим веществом (окислителем). При этом химические компоненты горючего переходят в его окислы.
Расщепляющее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты результате расщепления при определенных условиях молекул его вещества с одновременным образованием молекул других веществ.
Горючее топливо делится на органическое и неорганическое.
Органическое топливо включает углеводородные химические соединения (CH) природного и химического происхождения, углерод и водород.
Неорганическим топливом являются неорганические вещества и их компоненты, которые при взаимодействии с окислителем выделяют большое количество теплоты.
Такими веществами могут быть металлы: Al, Mg, Fe.
Чтобы горючее топливо выделило теплоту, необходима его химическая реакция с окислителем. Окислитель – чистый кислород О2, О, О3, а также другие активные химические соединения: HNO3 – азотная кислота, Н2О2 перекись водорода и др.
В энергетических установках в качестве окислителя применяют воздух (21% О2), в особых случаях – чистый кислород.
Органическое топливо делят на ископаемое, природное и искусственное: композиционное и синтетическое.
Ископаемое природное топливо накоплено недрах Земли – продукт биохимических и химических превращений органического вещества растений и организмов, существовавших на Земле 0,5-500 млн. лет назад. К нему относятся сланец, торф, природный газ.
Искусственное топливо – органическое топливо, создаваемое человеком путем переработки природных соединений, топлив для получения топлива с новыми заданными свойствами.
Композиционное топливо – механическая смесь горючих веществ, в том числе органического топлива, а также горючих и негорючих веществ с новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходными. Это топливные суспензии, эмульсии, топливные брикеты, гранулы и т. д.
Синтетическое топливо - продукт термохимической переработки горючих веществ, в том числе и органического топлива, обладающие новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходными.
Синтетическое топливо – все продукты переработки нефти.
Современные тепловые станции при производстве тепловой энергии используют в основном природное органическое топливо. Однако, имеется четкая тенденция возрастания применения искусственного органического и расщепляющегося топлива.
Органическое топливо по своему составу делится на твердое, жидкое и газообразное. Все эти три группы органических ископаемых топлив имеют аналогичное происхождение.
Различают три стадии преобразования исходного органического материала.
Торфяная стадия – остатки растений накапливаются и преобразуются в результате биохимических процессов без доступа кислорода. Если в дальнейшем происходит частичное поступление кислорода, образуется торф и уголь, а если без доступа кислорода (дно морей и океанов) – образуются нефть и газ.
Буро-угольная стадия – во время этой стадии происходит дальнейшее преобразование органического материалов, сосредоточенных в результате тектонических явлений – сдвигов в земной коре. При глубоком захоронении этого материала под давлением до 300 МПа при повышенных температурах 450 – 520 К происходит углефикация – интенсификация химических реакций, поликонденсация и полимеризация органического вещества с выделением Н2О, СО2, СН4. при этом оставшийся органический материал обогащается углеродом.
Каменноугольная стадия – более высокая степень углефикации, более высокая температура – 520 – 620 К. образуется каменный уголь, а затем антрацит – уголь, органическая масса которого на 95 – 97% состоит из углеродов.
Схема составляющих органического топлива
С; О; N; S;
Отличительной особенностью твердых и жидких топлив является сложный химический состав их органического вещества.
Органическое топливо состоит из горючей и негорючей части. Горючая часть топлива (твердого и жидкого) – органические соединения, образованные С; О; N; S. При этом N и О топлива не участвуют в экзотермических реакциях и являются внутренним балластом топлива. Кроме того, горючая часть включает минеральное соединение железный колчедан Fe2S, который при взаимодействии с кислородом воздуха при высоких температурах горит со значительными тепловыделениями. Различают две минералогические разновидности колчедана – перит и марказит.
Сера в топливе определяет его склонность к образованию вредных выбросов при сжигании и коррозионную активность продуктов сгорания.
Сера заключена как в горючей, так и в минеральной частях топлива. Поэтому общее содержание серы в топливе St представляет собой сумму трех слагаемых:
- серы в органическом веществе топлива Sо;
- серы в сульфидах топлива (перидная или сульфидная сера Ss);
- серы в негорючей части топлива (сульфатная сера SSO4).
-
горючая сера.
Негорючая часть топлива состоит из влаги Wt и минеральной части М, образующей при сгорании золу А (зольность).
Состав твердого и жидкого топлива обычно выражают в % по массе. При этом за 100% могут быть приняты:
Рабочее состояние топлива Xr – состояние топлива с таким содержанием влаги и золы, с которым оно добывается, отгружается и используется. Х – компоненты состава топлива.
Аналитическое состояние топлива Ха – состояние топлива, характеризуемое подготовкой пробы – размол топлива до 0,2 мм и находящееся в равновесии с условиями лабораторного помещения.
Сухое состояние топлива Xd – состояние топлива без содержания общей влаги (кроме гидратной).
Сухое беззольное состояние топлива Xdaf – условное состояние топлива, не содержащего общей влаги и золы.
Органическая масса топлива Хо – условное состояние топлива без содержания влаги и минеральной массы.
Влажное беззольное состояние топлива Xaf - условное состояние топлива без содержания золы, но с влажностью (влагоемкостью) соответствующей данному состоянию топлива.
Пересчеты содержания компонентов, выраженные в % для одного состояния в % другого состояния производят на основе уравнения его состава для каждого состояния.
Так для рабочего состояния:
Для аналитического состояния:
Для сухого состояния:
Для сухого беззольного состояния:
Разработаны специальные формулы для перехода от одного состояния в другое.
Теплота сгорания топлива – это параметр органического топлива, характеризующий его энергетическую ценность. Это количество тепловой энергии, выделяемой в ходе химических реакций окисления горючих компонентов топлива с кислородом.
В результате реакции окисления образуется СО2 и Н2О, сера окисляется до SO2, азот топлива выделяется в виде молекул азота N2. теплота сгорания является удельной характеристикой топлива, то есть ее относят к единице объема (м3) или массы (кг) для любого расчетного состояния.
При
определении единицы количества жидкого
и твердого топлива берется 1 кг его
массы, для газообразного – 1 м3
его объема при н. у. (
)
или стандартных условиях (
)
Единицы измерения – кДж/кг, кДж/м3, МДж/кг, МДж/м3.
Высшей теплотой сгорания QS называется количество тепловой энергии, которое может выделиться при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м3 газообразного топлива при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются.
Если при сгорании водяные пары продуктов сгорания не конденсируются, то высшая теплота сгорания единицы массы или объема топлива уменьшается на величину теплоты конденсации водяных паров.
-
низшая теплота сгорания топлива.
формула для расчета Qi по данным состава топлива и значению низшей теплоты его сгорания в сухом беззольном состоянии:
теплоту сгорания топлива определяют экспериментально в калориметрических бомбах.
В теплотехнических расчетах низшую теплоту сгорания можно найти по формуле Менделеева, зная элементный состав топлива:
Низшую теплоту сгорания газообразного топлива рассчитывают по теплоте сгорания его компонентов:
