книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

Это тепло принимается равным 100%. Если какая-либо потеря тепла равна 6,7 Гкал/ч, она составляет:

W - 1M = 4’5°/°-

Потеря с уходящими газами. Наибольшей потерей тепла в котле является потеря с выходящими из него дымовыми газами, имеющими на выходе из поверхнос­ тей нагрева температуру ПО—160°С, а иногда и выше.

Повышение температуры дымовых газов на каждые 15—20°С приводит к перерасходу топлива котлом при­ мерно па 1%. Тепло уходящих дымовых газов «вылета­ ет в трубу» в прямом смысле этого слова. У многих кот­ лов большой производительности с уходящими газами теряется 5—8% всего тепла, содержащегося в посту­ пающем в топку топливе. Эта потеря возрастает при

Рис. 5-4. Номограмма для определения потери тепла с уходящими из котла дымовыми газами.

70

загрязнении поверхностей нагрева котла золой или са­ жей, так как при этом ухудшается передача тепла воде, пару или воздуху.

Приближенное определение потери тепла с уходящи­

буквой А, характеризует тепло, уносимое как продукта­ ми сгорания, так и избыточным воздухом, который на­ гревается и, выходя из котла, уносит с собой некоторое количество тепла. На графике видно, что чем больше значение коэффициента избытка воздуха в выходящих из котла дымовых газах, тем больше составляющая.

Вторая составляющая характеризует ту часть поте­ ри тепла с уходящими из котла газами, которая изме­ няется в зависимости от влажности топлива. Из графи­ ка видно, что потеря тепла возрастает с повышением содержания в топливе влаги, наличие которой приводит к увеличению объема выходящих из котла нагретых ды­ мовых газов.

При сжигании газообразных топлив объем дымовых

Объем дымовых газов изменяется дополнительно при сжигании тяжелых углеводородов и при других химичес­ ких реакциях. Поэтому не рекомендуется применять но­ мограмму для расчетов при сжигании попутного нефтя­ ного газа и отдельных сортов низкосортных топлив, в том числе горючих сланцев.

При определении составляющих Л и Б при сжигании твердого топлива нужно учитывать поправку на опи­ санную ниже потерю тепла от механического недожога. В левой части номограммы следует перемещаться на­ клонно до точки, соответствующей значению потери теп­ ла от механического недожога, и далее перемещаться влево в горизонтальном направлении до шкалы.

коэффициент избытка воздуха в этих газах— 1,56, потеря тепла от

механического недожога — 4,2%.

На рис. 5-4 пунктирными линиями и стрелками показано, как Определяется составляющая А, равная 6,5%, с учетом поправки на

71

механический недожог. У составляющей Б поправка на механический недожог ничтожна и может не учитываться; эта составляющая равна

1,40. Был предложен проект реконструкции котла с увеличением по­ верхности нагрева экономайзера и воздухоподогревателя, в резуль­ тате чего температура горячего воздуха должна измениться незначи­ тельно, а температура уходящих газов должна снизиться до 120 °С. Реконструкция должна стоить 56,5 тыс. руб. Нужно определить ее целесообразность.

По номограмме рис. 5-4 при средней влажности топлива около 6% и средней потере тепла от механического недожога 2% опреде­ ляется потеря тепла с уходящими газами, равная до реконструкции 5,1 +0,4=5,5% и после реконструкции 4,5+0,3 = 4,8%. Реконструкция должна, следовательно, обеспечить снижение потери тепла с уходя­

При сжигании твердых топлив значительное количество тепла теряется из-за неполного сгорания отдельных ча­ стиц, которые либо уносятся дымовыми газами из котла, либо оседают в нижней части топки и выходят из нее со шлаком. Тепло, которое должно было выделиться при полном сгорании этих частиц, но не выделилось, назы­ вают потерей тепла от механического недожога топлива.

При сжигании твердых топлив систематически прове­ ряют содержание горючих в уносе, т. е. процентное содержание несгоревших твердых частиц топлива в золе, которая вылетает из котла в потоке дымовых газов.

Из топки обычной конструкции, как правило, уда­ ляется со шлаком лишь ничтожное количество несгорев­ шего угля. Поэтому в большинстве котельных содержа­ ние горючих в шлаке определяют лишь изредка, при подробном изучении условий работы котлов.

Для вычисления потери тепла от механического не­ дожога необходимо знать не только содержание горю­ чих веществ в уносе, но и еще две характеристики сжи­ гаемого твердого топлива, систематически определяемые

72

Потери тепла от механического недожога q^, %

Рис. 5-5. Номограмма для определения потери тепла от механиче­ ского недожога твердого топлива по содержанию горючих веществ в его летучей золе (уносе).

/ — в топке с сухим шлакоудалением, сопряженной с шаровыми барабанными

ближенный расчет может быть произведен по номограм­ ме рис. 5-5.

П р и м е р . Низшая теплота сгорания угля равна 5 400 ккалікг, его зольность на рабочую массу равна 15%'. При сжигании этого угля

впылеугольной топке с сухим шлакоудалением содержание горючих

вуносе равно 13,6%.

От значения низшей теплоты сгорания на горизонтальной шкале внизу рис. 5-5 проводим вертикальную линию до значения содержа­ ния горючих веществ в уносе, затем горизонтальную линию до значе­ ния зольности топлива и, наконец, вертикальную линию до шкалы I в верхней левой части графика. Потеря тепла от механического не­ дожога угля равна 3,1%.

Потеря тепла от химического недожога. Содержа­ щийся в топливе углерод может соединяться с кисло­ родом воздуха по-разному. Обычно он сгорает в угле­ кислый газ С 02, выделяя по 8 050 ккал тепла на каж­ дый килограмм углерода. При недостаточном количест­

73

реакцию называют неполным сгоранием, поскольку при ней на каждый килограмм сгоревшего углерода выде­

то из каждого килограмма затраченного на ее'образова­ ние топлива выделяется только 2370 ккал тепла, а остальные 5 680 ккал теряются безвозвратно.

Кроме окиси углерода, в уходящих из котла дымо­ вых газах иногда содержится небольшое количество водорода Нг, метана СН4 и других газов, которые также могли бы выделить тепло, если бы они сгорели.

Тепло, которое могло бы выделиться в топочной ка­ мере, если бы эти газообразные горючие догорели, пред­ ставляет собой потерю тепла от химического недожога топлива.

При сжигании большей части углей общая потеря от механического и химического недожога обычно не пре­ вышает 1 % всего тепла топлива. Эта потеря увеличи­ вается до 3—5% при сжигании антрацита и других трудновоспламеняемых топлив, причем в основном тепло теряется от механического недожога. Потерю тепла от химического недожога учитывают преимущественно при сжигании мазута и горючих газов.

Коэффициент полезного действия котла (к. п. д.).

Четвертым видом потери тепла является потеря в окру­ жающую среду, которая заключается в том, что часть выделившегося в топке тепла теряется через обмуровку котла и его изоляцию и затрачивается на нагревание окружающего воздуха.

При приближенных расчетах эту потерю считают равной 1,3% у котлов производительностью 20 т/ч; 0,7 % для котлов 100 т/ч; 0,4% для котлов производи­ тельностью порядка 400 т/ч и 0,2% для однокорпусных

и в окружающую среду — являются основными для кот­ ла. Кроме этих потерь, небольшая часть тепла выходит из котла с раскаленным шлаком. Сравнительно неболь­ шое количество тепла теряется с продувочной водой, при

74

утечке воды и пара через разные неплотности и из-за различных других причин. К непроизводительным поте­ рям следует отнести и затрату тепла топлива, сжигае­ мого при растопке котла.

Коэффициентом полезного действия котла б р у т т о называют число, показывающее, какая часть тепла, вво­ димого с топливом в котел, используется в нем для по­ лучения пара.

У котлов большой производительности обычно используется около 90% тепла, выделяемого при сгора­ нии топлива, и непроизводительно теряется около 10% тепла. Чем более совершенна конструкция котла и чем более качественно производятся его ремонт и обслужи­ вание, тем меньший процент тепла расходуется бес­ полезно.

На рис. 5-6 показано, насколько различаются потери тепла и к. п. д. брутто у пылеугольного и газомазутно­ го котлов одной производительности. При почти одина-

Рис. 5-6. Потери тепла и к. п. д. брутто однокорпуспых котлов сверх­ критического давления производительностью 1000 т/ч, не оборудо­ ванных цельносварными трубными панелями.

75

ковой температуре уходящих газов (около 140 °С) поте­ ря тепла с этими газами оказывается более высокой в пылеугольном котле. В значительной мере это связа­ но с тем, что сжигание угля происходит при большем избытке воздуха. Потеря тепла от механического недо­

неполноты горения мазута. Повышенная потеря тепла в окружающую среду пылеугольных котлов обусловлена большей наружной поверхностью их топки и газоходов. И, наконец, у пылеугольных котлов приходится учиты­ вать потерю тепла с зыходящим из топки шлаком.

Коэффициент полезного действия котла брутто мож­ но определить по балансу тепла, не вычисляя раздельно значения всех потерь.

Следовательно, каждый час в топку вводится 27 100 -5 500=149,1 млн. ккал тепла. Вода входит в котел с температурой 215 °С и энтальпией (теплосодержанием) 221 ккал/кг. Выходящий из котла пар имеет температуру 540 °С и энтальпию 832 ккал/кг (значения энтальпии можно найти в специальных таблицах).

Таким образом, каждый килограмм воды получает в котле 832— —221=611 ккал. Количество тепла, получаемое котлом в час, равно

611 -220 000=134,4 Гкал.

Следовательно, в котле используется

тепла, выделившегося при сжигании топлива, т. е. в рассмотренном примере к. п. д. котла брутто составляет 90%.

Кроме к. п. д. котла брутто на электростанциях опре­ деляют к. п. д. нетто, в котором, кроме упомянутых потерь, учитывается и тепло, затрачиваемое на выработ­ ку расходуемой в котельном цехе электроэнергии. Коэф­ фициент полезного действия нетто котлов большой про­ изводительности примерно на 2—4% меньше, чем к. п. д. брутто. При сжигании мазута или газообразного топлива основная часть этой электроэнергии расходуется на ра­ боту дутьевых вентиляторов и дымососов. При сжигании твердого топлива приходится, кроме того, затрачивать электроэнергию на его размол и на работу вентилято­ ров пылеприготовительнвй установки.

Снижение к. п. д. котла в результате расхода элек­ троэнергии на работу всех этих механизмов можно определить по номограмме рис. 5-7. Для расчета нужно

76

предварительно узнать к. п. д. брутто турбинного цеха, среднюю низшую теплоту сгорания сжигаемого топлива и расход этого топлива за то время, в течение которого измерялся расход электроэнергии (обычно за 1 ч).

Номограммой можно пользоваться и при сжигании под котлом газообразного топлива. Тогда его расход определяют в тыс. м3/ч, а теплоту сгорания — в ккал/м3.

Q= 17 000 - 9 060 = 154,0 Гкал.

По номограмме рис. 5-7 можно определить, что этот расход элек­ троэнергии сопряжен со снижением к. п. д. котла на 1,7%. На ней, как и на предыдущих номограммах, ход графического расчета указан стрелками и пунктирными линиями.

С внедрением энергоблоков мощностью 300—800 МВт намного возросла ценность того количества топлива, ко­ торое может быть сэкономлено машинистом котла при выборе им лучшего из возможных топочных режимов. Повышение экономичности работы одного современного крупного котла даже на 0,5% обеспечивает сбережение нескольких тысяч тонн угля или мазута в год. При таких масштабах расхода топлива необходима особо тщатель­ ная проработка различных вариантов ведения эксплуа­ тации котельного агрегата.

Уменьшение коэффициента избытка воздуха в топке от 1,20 до 1,12 привело к снижению расхода электроэнергии дымососами и дутьевы­ ми вентиляторами за каждый час работы от 4,51 до 4,25 МВт-ч, но среднее содержание горючих веществ в уносе возросло от 14 до 18%. Нужно оценить влияние такого изменения режима на к. п. д. котла нетто.

При уменьшении подачи в топку воздуха происходило снижение температуры выходящих из котла дымовых газов от 118 до 116°С, вследствие чего потеря котла с уходящими газами уменьшилась при­ мерно на 0,1 %.

Изменение коэффициента избытка воздуха в топке от 1,20 до 1,12 сопровождалось его изменением в уходящих газах от 1,45 до

возросла от 2,9 до 3,9%, т. е. на 1,0% (рис. 5-5).

По номограмме рис. 5-7 можно найти, что до изменения топочно­ го режима расход электроэнергии дымососами и вентиляторами обу­ словливал снижение к. п. д. котла на 1,7% (при к. п. д. турбины 36,0% и среднем расходе топлива котлом 112 т/ч, т. е. при выделении

77

Несмотря на достигаемую экономию электроэнергии и уменьше­ ние потери тепла с уходящими газами, рассматриваемое изменение топочного режима снижает экономичность котла и, следовательно, не­ целесообразно.

Глава 6 ПЫЛЕ-

ПРИГОТОВЛЕНИЕ

6-1. Пылеприготовительные установки с барабанными мельницами

Углеподающие механизмы. На рис- 6-1 упрощенно изображена одна из схем пылеприготовительной уста­ новки с барабанной шаровой мельницей. Большинство котлов, работающих на твердом топливе, оборудуется двумя или тремя подобными установками.

До поступления в котельный цех уголь проходит че­ рез дробильную установку, в которой измельчаются наи­

ме в разрезе. Они представляют собой гибкие беско­ нечные ленты, движущиеся по роликам и несущие уголь

дого из котлов. Емкость бункера должна обеспечить ра­ боту котла в течение нескольких часов.

Под бункером имеется шибер, который закрывают при длительной остановке котла. Топливо самотеком

скребками, концы которых прикреплены к двум цепям. Подача угля регулируется изменением подъема ножа. Топливо совершает в питателе сложный путь. Сначала оно движется с верхними скребками (на рис. 6-2 — на­ лево), затем перед поворотными колесами высыпается на нижние скребки и движется в обратном направлении по пути, указанному на схеме стрелками. При такой

79