книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках

ния топлива. Увеличенный объем продуктов сгорания, проходящих по газоходам, вызывает увеличение темпе­ ратуры уходящих газов, а следовательно, и большие потери с ними. Одновременно повышается и расход элек­ троэнергии на тягу как в связи с возросшим объемом газов, так и в связи с ростом сопротивлений из-за уве­ личения скоростей в газоходах.

Кроме того, затрата тепла на испарение влаги топ­ лива, а также увеличенный объем продуктов сгорания при повышенной его влажности являются причиной сни­ жения температуры в топке, замедленного выделения летучих; весь топочный процесс ухудшается, и поэтому увеличиваются потери от химической неполноты сго­ рания.

50

* Для дальневосточных углей марки Т Ѵт =8—20%.

ный— БК; смесь различных по крупности классов обозначают следующим способом: БОМ—бурый, орех с мелочью; АСШ —антрацит (А), семечко со штыбом и т. д.

Зависимость к. п. д. котлоагрегата от приведенной влажности топлива может быть выражена приближен­ ной формулой

тГк .а.= г | ' к . а - а 1 Р п ;

здесь и V a — к. п. д. котлоагрегата при данной влажно­

мость может быть представлена (по ЦКТИ): г)"«.а = 8 7 - 0 , 3 3 % .

При влажности твердого топлива выше 60% сжига­ ние его в большинстве случаев становится невозможным, так как количество выделенного топливом тепла не мо­ жет нагреть продукты горения даже до температуры 900 °С, при которой еще возможен устойчивый топочный процесс.

Повышенная влажность топлива приводит к корро­ зии водяных экономайзеров и воздухоподогревателей и к их засорению из-за прилипания к этим поверхностям нагрева влажной золы, что увеличивает потери с уходя­ щими газами.

62

Плавкость золы имеет большое значение для эконо­ мичного сжигания топлива. Так, жидкий шлак заливает колосники и тем самым затрудняет или вовсе прекращает доступ воздуха в слой топлива, что ухудшает или при­ останавливает процесс горения.

Мелкие расплавленные частицы шлака и золы нали­ пают на трубы <и, накапливаясь на них, уменьшают сече­ ние газохода, нарушают теплообмен, приводят к ограни­ чению мощности агрегата, повышенным потере топлива и расходу электроэнергии на тягу. Во избежание шлако­ вания поверхностей нагрева температура газов на выхо­ де из топки не должна превышать температуры начала деформации золы. Тепловое напряжение топочного объе­ ма должно быть не выше нормативных значений, реко­ мендуемых для данных топлива и топочного устройства. Сильное шлакование поверхностей нагрева котлов сни­

и с меньшим сопротивлением воздух проходит через слой, однако при больших кусках топлива уменьшается актив­ ная поверхность горения и часть воздуха, проходя через слой, не принимает участия в этом процессе. Для ослаб­ ления такого явления необходимо в топочных устройст­ вах при сжигании крупных кусков топлива поддерживать несколько большую толщину слоя. Мелкое топливо со­ здает большое сопротивление проходу воздуха через слой, кроме того, частицы такого топлива легко подни­ маются из слоя воздушно-газовыми струями, увеличивая потерю от механической неполноты сгорания. Большое сопротивление слоя и унос из него частиц топлива обу­ словливают неравномерность горения мелкого топлива; в отдельных местах наблюдаются очаги с интенсивным горением и выносом газовоздушным потоком большого количества мелочи. При разрастании таких очагов в этих местах выносится все топливо до самой решетки и через образовавшийся прогар (кратер) устремляется струя воздуха, не участвующего в горении; в то же время в остальной части решетки процесс горения будет проис­ ходить с недостатком воздуха. Такое горение носит на­ звание кратерного. Оно особенно развивается при сов­ местном сжигании крупных кусков топлива с мелочью. Кратерное горение характеризуется увеличением уноса

54

топлива, большими потерями с механической и химиче­ ской неполнотой сгорания.

При слоевом сжигании газовых, пламенных и бурых углей максимальный размер кусков топлива не должен превышать 40—50 мм, наиболее благоприятный мини­ мальный—10 мм. Нормально количество мелочи раз­ мером до 10 мм «е должно, превышать 15—20%, из ко­ торых кусочков величиной от 0 до 5 мм должно быть не больше половины.

Для антрацита при сжигании в слое максимальный размер кусков должен составлять 30—35 мм, а мини­ мальный— 5 мм. Нормально количество мелочи от 0 до 5 мм не должно превышать 10—15%.

При использовании топочных устройств с пневмоме­ ханическими забрасывателями (топки ПМЗ-РПК, ПМЗ - ЛЦР и ПМЗ - ЧЦР), в которых сжигание топлива происходит как в слое, так и во взвешенном состоянии, содержание в угле мелочи 0—6 мм допускается до 60% и 0—3 мм — до 25% [Л. 48].

Как правило, в слоевых топках следует сжигать сор­ тированный уголь, особенно это важно для механиче­ ских топок, где затруднено даже частичное устранение неравномерности распределения топлива и кратерного горения, приводящих к значительным потерям.

Л е т у ч и е . При нагревании и в результате возгонки из топлива выделяются летучие, на решетке остается нелетучий остаток — кокс, а также шлак и зола.

Выход летучих Ѵѵ определяется в процентах на горю­ чую (т. е. безводную и беззольную) массу топлива; у каменных углей выход летучих от 9 до 45—50%, в том числе у тощих — до 20%, У бурых углей — больше 40%, у антрацитов — менее 9%.

При прочих равных условиях чем больше выход ле­ тучих, тем меньше потери от механической неполноты сгорания и тем меньшими могут быть выбраны коэффи­ циенты избытка воздуха в топке, что положительно ска­ зывается на экономичности котла.

С п е к а е м о с т ь кокса топлива значительно влияет на процесс горения в слоевых топках, на его экономич­ ность. Различают неспекающийся, слабоспекающийся и сильноспекающийся нелетучий остаток топлива (кокс).

Неспекаемость, равно как и сильную спекаемость кок­ са, можно рассматривать при слоевом сжигании как от­ рицательный фактор по следующим причинам.

55

1)Сжигание неспекающихся углей, образующих по­ рошкообразный кокс, ограничивает форсировку топки, особенно при большом содержании мелочи в топливе, вследствие неизбежного роста потерь от механической неполноты сгорания с уносом;

2)Сжигание сильноспекающихся углей, создающих большое сопротивление проходу воздуха через слой, уве­ личивает недожог топлива и обусловливает кратерное горение. Для разрушения сплавленных между собой ча­ стиц угля и кокса и ликвидации кратерного горения тре­ буется частая шуровка слоя. Обслуживание топок, не имеющих механических шуровочных устройств, значи­ тельно усложняется.

При умеренно спекающемся топливе с образованием пористого и легко проницаемого для воздуха слоя про­ цесс горения протекает благоприятно, парализуется вредное влияние мелочи с уменьшением уноса из слоя

При наличии избыточного воздуха происходит частичное окисление S02 до S03 с образованием в соединении с во­ дяными парами серной кислоты H2SO4. Последняя вызы­ вает коррозию поверхностей нагрева. Содержание окис­

условиям коррозии и тем самым снижает экономичность котлоагрегатов. Наличие этих окислов в продуктах сго­ рания ухудшает санитарные условия окружающей мест­

разного топлива за вычетом теплоты, идущей на испаре­ ние влаги топлива и образующейся при сжигании водо­ рода.

Чтобы сравнивать разные виды натуральных топлив по отношению к условному, имеющему теплоту сгорания

56

CT —7 000 ккал/кг, вводят калорийный эквивалент З т = = Q ° / 7 000. Зная этот эквивалент, можно определить низшую теплоту сгорания натурального топлива из выра­

на экономичность процесса горения, однако величина те­ плоты сгорания в значительной степени зависит от содер­ жания в топливе балласта (влаги, золы), влияние кото­ рого на экономичность топочного процесса было рассмо­ трено выше. По этим причинам теплота сгорания топли­ ва и рассматривается как один из факторов, определяю-

.щих экономичность горения.

Некоторые виды углей при использовании их в от­ дельности не обеспечивают достаточно экономичной ра­ боты котлов. Поэтому в тех случаях, когда это возможно по условиям снабжения, рекомендуется смешивать угли разных марок, с тем чтобы недостатки одного компонен­ та компенсировались положительными свойствами дру­ гого. Так, нежелательные свойства слабого и сильного спекания кокса удается ослабить смешением соответст­ вующих топлив. Путем смешения топлив разных марок можно значительно повысить экономичность топочного процесса.

Правильно подобранная смесь топлив должна обла­ дать необходимой спекаемостью, иметь достаточный вы­ ход летучих (18—26%):

тощие угли и антрациты, особенно с большим содер­ жанием мелочи, целесообразно смешивать со спекающи­ мися каменными углями, имеющими большой выход ле­ тучих, в примерной пропорции: 75—60% тощих углей или антрацитов и 25—40% спекающихся углей;

неспекающиеся каменные и бурые угли, особенно не­ сортированные, рекомендуется смешивать с 15—20% спекающихся углей, что заметно уменьшает потери с про­ валом и уносом;

антрациты целесообразно смешивать с бурыми угля­ ми; при этом получается рыхлый и пористый шлак, улуч­ шающий процесс горения; не следует смешивать мелкий антрацит с бурым углем такого же размера кусков; не­ плохие результаты получаются при смешении мелкого антрацита с крупным бурым углем.

5 7

Для экономичного сжигания топочных мазутов важ­ ным является их вязкость, от величины которой зависит качество распыления форсунками и связанная с ним пол­ нота сгорания топлива. Существенное влияние на эконо­ мичное сжигание мазутов имеет содержание механиче­ ских примесей. Хорошая фильтрация мазута предотвра­ щает быстрый абразивный износ проточной части форсу­ нок H связанное с этим ухудшение распыления.

\ имеющимся топочным устройствам последние эксплуати­ руются неудовлетворительно и с большими потерями топлива.

Преимущественное распространение в котельных уста­ новках небольшой производительности получили такие

ПМЗ - РПК; с цепной решеткой прямого хода — Б Ц Р , БЦРм, Ч Ц Р ;

5 8

шахтные и шахтно-цепные топки для кускового торфа;

средств уменьшения уноса может достигнуть 20—25% для тощих углей и 25—30% для АРШ и АСШ. Во иэбе-

59