11
ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО
Для выработки электроэнергии и теплоты, особенно в крупных городах и густонаселенных районах, на ТЭС сжигается преимущественно природный газ с теплотой сгорания при нормальных условиях 30,97 ÷ 45,836 МДж/м3. Основными составляющими природного газа являются метан СН4 (85,8–98,9 % объема), этан С2Н6 (0,2–14,5 %), пропан С3Н8 (0,1–7,6 %), бутан С4Н10 и непредельные углеводороды (в среднем менее 2,5 %). На долю балласта – азота N2 и диоксида углерода СO2 приходится соответственно 1–8,8 и 0,1–1,2 %.
|
Принципиальная схема подготовки к сжиганию газообразного топлива: |
|
|||
1 |
– |
измерители давления топлива; 2 – |
измерители |
расхода |
топлива; |
3 |
– |
предохранительные клапаны; 4 – фильтр; 5 |
– регулятор |
давления |
топлива; |
6 |
– быстродействующий клапан; 7 – регулятор расхода газа; 8 – горелка; 9 – топка; |
||||
10 – байпасная линия с арматурой; 11 – газовые задвижки с электроприводом |
12 |
||||
ЖИДКОЕ ТОПЛИВО
На крупных ТЭС в основном сжигается остаточный продукт перегонки нефти – мазут, значительно реже используется сырая или отбензиненная нефть. Кроме того, мазут применяется как растопочное топливо на пылеугольных станциях. Несмотря на сложный химический состав, мазут условно можно представить в виде образования, состоящего из пяти химических элементов: углерода (83–85 %); водорода (10,4–11,8 %); серы (0,3–3,5 %); кислорода и азота (в сумме менее 0,7 %). В состав топлива входят влага (менее 3 %) и зола. Теплота сгорания мазута составляет 38,8÷40,3 МДж/кг.
В соответствии со стандартом содержание золы в мазуте лимитируется на уровне 0,12–0,14 %. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации зола мазута способна образовывать на трубах (несмотря на малое ее количество) плотные, плохо удаляемые без специальных средств очистки загрязнения, препятствующие передаче теплоты. Особенностью этой золы является содержание в ней ванадия, вызывающего высокотемпературную коррозию поверхностей нагрева при температуре стенки металла более 590 °С.
13
По содержанию серы мазут делится на малосернистый (Sr < 0,5 %), сернистый (0,5 < Sr < 2 %) и высокосернистый (Sr > 2 %). Чем выше содержание серы в мазуте, тем больше необходимо усилий для предотвращения низкотемпературной сернистой коррозии.
Одной из важнейших характеристик мазута является вязкость. Из-за наличия парафинсодержащих соединений мазут становится чрезвычайно вязким при температуре 11–33 °С, что оказывает самое непосредственное влияние на выбор технологической схемы организации приемки, хранения и транспортировки его к котлу. Для обеспечения текучести по трубопроводам мазут необходимо подогревать. Температура подогрева зависит от количества в топливе парафинсодержащих соединений и составляет 80–120 °С.
14
Схема подготовки мазута к сжиганию:
1 – эстакада; 2 – цистерна с паровой рубашкой; 3 – сливное устройство; 4 – фильтр грубой очистки; 5 – приемный резервуар с подогревом; 6 – перекачивающий насос; 7 – основной резервуар; 8, 9, 20 – линии рециркуляции; 10 – насос первой ступени; 11 – обратный затвор; 12 – паровой подогреватель мазута; 13 – фильтр тонкой очистки; 14 – насос второй ступени; 15 – запорная задвижка; 16 – регулятор расхода; 17 – расходомер; 18 – задвижка перед форсункой; 19 – форсунка; I – приемно-сливное устройство; II – насосная станция15
Типовая газомазутная горелка для серийных котлов ТГМП-314:
1 – улиточный короб подачи воздуха; 2 – регистр периферийного воздуха; 3 – выходной кольцевой канал периферийного воздуха; 4 – короб подачи центрального воздуха;
5 – завихряющие лопатки центрального канала подачи воздуха; 6 – выходной кольцевой канал центрального воздуха; 7 – труба подвода природного газа к центральному каналу; 8 – кольцевой канал подачи газа; 9 – выходные газораздающие отверстия; 10 – подводящая труба для периферийной подачи газа; 11 – кольцевой периферийный канал раздачи газа; 12 – выходные отверстия периферийной подачи газа; 13 – короб подачи газов рециркуляции; 14 – кольцевой канал рециркулирующих газов; 15 – завихряющие лопатки
потока газов рециркуляции; 16 – мазутная форсунка; 17 – запальное устройство 16
Горелки конструкции ТКЗ-ВТИ для котла ТГМП-314
17
Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы (кДж/кг) иди объема (кДж/м3) топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.
Высшей теплотой сгорания в называют полное количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (или 1 м3 газового топлива) при условии, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются и возвращается их теплота конденсации кон.
В паровых котлах продукты сгорания не охлаждаются до температуры конденсации паров. В этих условиях теплота конденсации теряется и общее используемое тепловыделение будет меньше. Количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого (или 1 м3 газового) топлива за вычетом теплоты конденсации водяных паров, называют низшей теплотой сгорания н.
Высшая и низшая теплота сгорания топлива связаны соотношением
в = н + кон.
18
В паровом котле при сжигании органического топлива получаются высокотемпературные продукты сгорания, обладающие большой тепловой энергией. Значительная часть этой энергии передается посредством радиационного и конвективного теплообмена поверхностям нагрева, в результате чего на выходе из котла получается перегретый пар высокого
давления и температуры, концентрирующей в себе полезную тепловую энергию, направляемую далее в паровую турбину.
При сжигании 1 кг (или 1 м3) рабочей массы топлива полное количество теплоты, которое может выделиться в топке,
называют располагаемой теплотой топлива, р, кДж/кг или
кДж/м3. Она включает в себя следующие источники поступления теплоты:
рр = нр + доп,
где доп – дополнительные источники теплоты, сопутствующие
организации сжигания топлива.
19
Располагаемая теплота сжигаемого топлива
рр = нр + тл + в.внш + п.ф,
где нр − низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг;
тл − физическая теплота поступающего на горение твердого или жидкого топлива, кДж/кг; в.внш − количество теплоты,
полученной поступающим в котел воздухом при подогреве его вне
агрегата, чаще всего в калориферах, кДж/кг; п.ф − теплота пара,
используемого в паромеханических форсунках для распыления
мазута, кДж/кг.
20