книги из ГПНТБ / Энергетическое использование фрезерного торфа

К г р у п п е А относятся виды торфа, развитие про­ цессов самонагревания и самовозгорания в которых про­ исходит при низкой интенсивности. В редких случаях воз­ можно появление отдельных очагов самовозгорания, но не ранее марта — апреля следующего года после заклад- : ки штабеля.

73

В г р у п п у Б входят виды торфа, развитие процесса 'самонагревания и самовозгорания в которых происходит при средней и высокой 'интенсивности. Очаги самовозго­ рания появляются после октября и лишь в редких слу­

ги самовозгорания возникают более чем в 20% от всего заштабелеванного торфа.

Указанная классификация построена по структурноморфологическим признакам, которые включают в себя весь комплекс содержащихся в торфе веществ, обуслов-

.ливающих процесс самовозгорания торфа.

4-4. СМЕРЗАНИЕ И НАМОКАНИЕ ЗАШТАБЕЛЕВАННОГО -ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА

Опыты, проведенные сушильной лабораторией ВТИ, показали, что процесс смерзания наиболее интенсивно протекает при повышенной влажности топлива. При этом смерзается лишь часть влаги, содержащейся в топливе. Процесс смерзания начинается при температуре на 1— 2° ниже 0°С. Таким образом, в среде с отрицательной температурой имеет место почти полная потеря сыпу­ чести торфа. Из-за малой теплопроводности торфа и повышения температуры в результате его саморазогревания глубокого промерзания заштабелеванного фрезер­ ного торфа не наблюдается.

Для фрезерного торфа со степенью разложения, рав­ ной 25—30%, даже при длительном хранении в штабеле, глубина промерзания равна 300—400 мм. Глубина про­ мерзания тем больше, чем ниже степень разложения

торфа (рис. 4-5).

Во избежание значи­ тельного промерзания торфа при его перевозках целесообразнее торф транспортировать в боль­ шегрузных іва-гонах, в ко­ торых, как показывают наблюдения, глубина про­ мерзания обычно не пре­ вышает 300 мм.

Подмешивание сухого торфа к влажному на

74

тракте топли'воподач'и уменьшает трудности, связанные со смерзанием торфа в бункерах и течках. Интенсивное охлаждение торфа /при низких температурах имеет место в период погрузок и разгрузок его вследствие большой охлаждаемой поверхности торфа. Поэтому желательно эти операции максимально механизировать и произво­ дить их в кратчайшее время.

В некоторых случаях целесообразно также устраи­ вать местный подогрев поверхностей тракта топливопо­ дачи (стенок бункеров, транспортеров, течек). Подогрев благоприятен еше и потому, что в этом случае умень­ шается налипание торфа к соприкасающимся поверхно­ стям.

Намокание фрезерного торфа наблюдается главным образом в осенне-зимний период. Интенсивное поглоще­

75

приводится зависимость полной влагоем.кости от степени разложения торфа.

На рис. 2-12 приводятся зависимости различных фи­ зико-химических характеристик фрезерного торфа от ко­ личества выделяемых летучих веществ и степени его раз­ ложения.

Связь между выходом летучих веществ и степенью разложения фрезерного торфа может быть выражена формулой

4-5. НЕКОТОРЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ СКЛАДОВ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА

Основным фактором, определяющим профиль склада топлива, является запас, который для различных элек­ тростанций колеблется от 15-дневного до нескольких ме­ сяцев и определяется характером связи электро­ станции с местом добычи топлива. Малое расстояние между этими пунктами и надежная и прочная транспорт­ ная связь между ними дают возможность обойтись ма­ лым складом чисто буферного и аварийного характера. Это же имеет место, когда котельная имеет возможность работать на другом трпливе, например мазуте, который в таких случаях удобнее хранить на складе электростан­ ции.

Емкость склада в таких случаях определяется не столько возможностями аварии на отдельных участках внешней части топливного тракта, которые могут быть легко ликвидированы, сколько возможными периодиче­ скими снижениями в подаче топлива из-за временного снижения поставки топлива (снежные заносы зимой и пр.). ■Внешняя часть топливного тракта при буферном

склад подаются только излишки топлива, которые в дан­ ный момент не могут быть приняты в бункера котлов.

Когда расстояние между электростанцией и местом добычи топлива велико, надежность связи сильно пада­ ет, бесперебойность снабжения нарушается и запасы топ­ лива на электростанции должны быть большими. Это же имеет место и в том случае, когда добыча топлива

76

носит сезонный характер. В этих случаях необходим базисный склад.

Способ хранения топлива определяется емкостью склада, специфическими свойствами самого топлива и требованиями, предъявляемыми к нему со стороны ко­ тельной.

При базисных складах для торфа склады выполня­ ются открытыми.

Площадь, необходимая под склад топлива, может быть опреде­ лена по формуле

ной из-за наличия проходов, проездов и разрывов между отдельными штабелями и определяется по формуле

за счет разрывов и проездов между штабелями; для торфяных скла­ дов К= І,5ч-1,55.

Допустимые ширина и высота штабелей для торфа— высота до 7 и/, ширина до 15—20 м (формы торфяных штабелей приведены на рис. 4-3).

Плотность воздушно-сухого фрезерного торфа — 300 кг/м3. Угол естественного откоса равен 40—45°.

При хранении топлива на складах имеют место раз­ личные потери. К механическим потерям следует отне­ сти раструску топлива при перегрузках, пыление и пр., которые зависят от числа перегрузок и от физических свойств топлива; механические потери для торфа состав­ ляют 1,5—2,5%. К потерям, связанным с ухудшением качественных свойств топлива, относятся: намокание (увлажнение) топлива; потери, связанные с самовозго­ ранием топлива (эти потери для торфа могут достигать

1,5-2% ).

Предельный срок хранения торфа иа складах 1 год.

Для предотвращения попадания влаги в штабеля топлива склад­ ская площадка должна быть выполнена .с соответствующей плани­ ровкой, обеспечивающей сток воды как с поверхности штабеля, так и со всей площадки. По периметру штабеля должны быть устроены кюветы для организации соответствующего тока воды. Для устра­

77

нения образования каналов под штабелями, по которым может цир­ кулировать воздух, необходимо под основанием штабеля иметь мяг­ кий грунт.

Уровень грунтовых вод должен быть достаточно высоким, не ниже 0,5—0,7 м от поверхности площадки.

Для отвода талых, ливневых и грунтовых вод вокруг склада топлива должны прокладываться дренажные канавы. Вся площадка склада должна быть очищена от посторонних предметов, способ­ ствующих их загниванию и, следовательно, выделению тепла.

От правильной организации штабелевания торфа в значительной степени зависит возможность длительного хранения без существен­

время.

Температурный контроль за ходом процесса самонагревания тор­ фа служит для своевременного принятия предупредительных меро­ приятий. Измерения температур торфа в штабелях производят через 15 дней летом и через 30 дней осенью.

Регулярное в соответствии с инструкцией проведение измерений температуры позволяет своевременно принять необходимые меры для предупреждения самовозгорания фрезерного торфа.

Г Л А В А П Я Т А Я

ОСОБЕННОСТИ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА КАК ТОПЛИВА И ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Всвязи с увеличением единичных мощностей котло­ агрегатов первостепенным'является обеспечение надеж­ ности их работы, так как выход из строя котла хотя бы на короткое время влечет значительные материальные потери из-за недоотпуска пара, перерасхода топлива и общей дезорганизации работы.

Вотдельные периоды торфяные электростанции мо­ гут быть переведены и на сжигание бурых или каменных углей, например при перебоях в снабжении торфом из-за метеорологических неблагоприятных условий и пр. Неко­ торые электростанции используют торф в смеси с углями (например, ИвГРЗС) или с подсвечиванием мазутом.

Поэтому необходимо, чтобы обслуживающий персо­ нал ясно представлял всю специфику используемого топ­ лива, знал необходимые мероприятия при переходе с од­ ного вида топлива на другой или совместном сжигании различных топлив. Только в этом случае при изменениях качества топлива или тех или иных нарушениях в работе

•котла можно правильно вести топочный режим и прини­

мать своевременно надлежащие меры.

78

5-1. ВЛАГА ТОПЛИВА И МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Влага. В практике встречается следующая терминоло­ гия влаги топлив:

влажность в коренном залегании топлив \і7к°р ;

По происхождению влаги, содержащейся в топливе, влагу можно разделить на два вида: адсорбционная вла­ га, которая зависит как от химической природы топлива, так и от состояния окружающей среды (температуры и степени насыщения воздуха водяными парами) и гидратная или кристаллизационная влага, связанная только с минеральной массой топлива.

Адсорбционная влага проявляется как влага капил­ лярная, заполняющая капилляры топлива, и влага набу­ хания (имбибиционная). Влага набухания свойственна лишь молодым бурым углям и торфу, тогда как капил­ лярная влага содержится во всех твердых топливах.

Кристаллизационная влага характерна для таких ком­ понентов минеральной части топлив, как глина и гипс, и она не может быть определена обычными методами анализа влажности топлива.

Таким образом, в первом приближении можно гово­ рить о трех формах влаги, содержащейся в топливе: кон­ ституционной, гигроскопической и внешней.

Влага, удаляемая из топлива при подсушке его на воздухе, называется внешней. Влага при обычных тем­ пературах воздуха прочно удерживаемая топливом, на­ зывается внутренней. Топливо, которое больше не отдает влаги окружающему воздуху, называется воздушно-су­ хим, а соответствующая этому состоянию влага назы­ вается влагой воздушно-сухого топлива.

Если исследуемое топливо находится в эксикаторе над серной кислотой, то соответствующая установившая­ ся влага называется гигроскопической (здесь исклю­ чается влияние влажности воздуха при приведении топ­ лива к воздушно-сухому состоянию).

При анализах топлив пробу приводят к воздушно­ сухому состоянию, т. е. ее высушивают в условиях состояния воздуха в лаборатории. В этом случае содер­ жание влаги в пробе топлива называют лабораторной влагой Wn. Лабораторную влагу, называемую также ана-

79

литической, определяют высушиванием пробы топлива при 105°С в сушильном шкафу.

Таким образом, существенной разницы между гигро­

Иногда производят пересчет на абсолютно сухое топ­ ливо, т. е. топливо, не содержащее влаги.

Рабочая влажность топлива может быть подсчитана

с горючим веществом и минеральной частью оказывает­ ся весьма сложной.

Обычное определение влажности топлива путем его подсушки в сушильных шкафах при температуре 105°С сопровождается выделением адсорбированных топливом газов, окислением топлива, т. е. поглощением кислорода из воздуха и последующим выделением образовавшейся С02 и пр. По сведениям Гиллебранда и Беджера вся влага из угля может быть удалена лишь при температу­ ре более 275 °С [Л. 47].

Влага у всех топлив смерзается при температуре ми­ нус '2—4°С, причем в лед превращается лишь часть влаги, а остальная влага находится в переохлажденном состоянии.

Если для каменных и бурых углей «безопас­ ная» с точки зрения -смерзания влажность составляет 4—22%, то для торфа она равна 28—33%'- С увеличени­ ем степени разложения торфа «безопасная» влажность снижается. Так, при Н= 15% = 41%, а при Н = 50% Ц7 <щ~3 7 %'. «Безопасная» влажность примерно равна гиг­

роскопической влажности.

Смерзание торфа при его транспортировании вызыва­ ет не только трудности при его разгрузке, но и увеличе­ ние расхода тепла на размораживание торфа.

80

по формуле

Смерзание топлив зависит не только от влажности, но и от зольности, фракционного состава, степени уплот­ нения топлива. При транспорте топлив на интенсивность смерзания влияет материал тары. Так, торф, груженный в металлические вагоны, смерзается быстрее, чем в дере­ вянных.

Минеральная часть. Вторым важнейшим компонентом балласта топлив является его минеральная часть.

Минеральные примеси в топливе содержатся в виде: водорастворимых солей, входящих в состав растений, из которых образовалось топливо. Из этих примесей при сгорании образуется первичная (конституционная) зола; минеральных примесей — глин, песка и пыли, нерас­ творимых в воде, более или менее равномерно распреде­ ленных в массе топлива и привнесенных извне водой и ветром в период его накопления. Зола, образующаяся из этих примесей, называется вторичной (внутренняя зола); пропластков (прослойков) глин, песчаников и дру­ гих пород, а также отдельных минеральных включений,

встречающихся в пластах топлива.

При сжигании топлив минеральные примеси, подвер­ гаясь химическим изменениям, образуют золу. Напри­ мер, силикаты начинают выделять кристаллизационную воду при і=100°С и полностью теряют ее при /=700-н 800°С; процесс разложения карбонатов начинается при /= ‘500°С и затягивается до 900—950 °С с выделением углекислого газа и пр.

В золе минеральные примеси представлены обычно в виде различных окислов: алюминия АІ20з, кремнезема Si02, железа Fe203, кальция СаО, магния MgO, которые составляют более 95% золы топлива.

Некоторые из компонентов золы плавятся при низких температурах. Так, щелочи плавятся при 800—1000°С,

закись железа — при 1030 °С. Другие окиси плавятся riptl более высоких температурах (до 2 800°С).

Однако в результате взаимного влияния этих компо­ нентов температура плавления золы изменяется по очень сложной зависимости: образуются различные эвтектики с очень низкими температурами плавления.

Плавкость золы определяется отношением

Обычно количество золы, определяемое полным сож­ жением топлива, несколько меньше истинного содержа­ ния минеральных веществ (на 8—10%) за счет различ­ ных реакций, протекающих в процессе горения.

5-2. ШЛАКОВАНИЕ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Склонность топлив к шлакованию и загрязнению по­ верхностей нагрева определяется не абсолютным значе­ нием зольности, а физико-химическими свойствами золы.

При слоевом сжигании твердых топлив примерно 80% золы остается в виде шлака в топке и ее бункерах, откуда она удаляется по системе золоудаления (на мощ­ ных котлах обычно применяется гидравлическое золо­ удаление).

При пылевидном сжигании, наоборот, 80% золы вы­ носится с газами, из которых 10%' оседает в газоходах

Основным затруднением в работе топок с сухим шлакоудалением при сжигании топлив с низкоплавкой золой является шлакование топок и конвективных поверхностей нагрева котла.

Процесс шлакования является очень сложным и за­ висит от ряда факторов. Основным фактором в процессе шлакования является химический и минералогический состав золы. При одном и том же химическом состав«1 минеральной части топлива могут иметь место различ­ ные модификации химических соединений отдельных ком-

82