- •Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок
- •Судовые паровые котлы
- •Введение
- •Предисловие
- •Глава 1. Назначение, принцип действия и устройство судовых паровых котлов
- •1.1. Назначение, принцип действия и место парового котла в составе судовой энергетической установки
- •1.2. Классификация и основные характеристики паровых котлов
- •1.3. Общее устройство котлов
- •Глава 2. Топливо и продукты сгорания
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Состав и рабочая масса топлива
- •2.3. Теплота сгорания топлива
- •2.4. Характеристики жидкого топлива
- •2.5. Прием, хранение и сжигание топлива
- •2.6. Общие сведения о горении топлива
- •2.7. Теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива
- •2.8. Расчет объемов продуктов сгорания топлива
- •2.9. Энтальпия продуктов сгорания
- •2.10. Организация топочного процесса
- •2.11. Принцип действия и конструкции форсунок и воздухонаправляющих устройств
- •2.12. Дистанционное управление топочным устройством
- •Глава 3. Эффективность использования теплоты топлива и основы теплового расчета парового котла
- •3.1. Тепловой баланс парового котла
- •3.2. Полезно используемая теплота и к. П. Д. Парового котла
- •3.3. Тепловые потери
- •3.4. Теплообмен в паровом котле
- •3.5. Пример теплового расчета вспомогательного парового котла
- •Последовательность выполнения теплового расчета вспомогательного котла
- •Средние изобарные объемные теплоемкости воздуха и газов
- •К определению энтальпии продуктов сгорания
- •Глава 4. Основы аэро- и гидродинамики паровых котлов
- •4.1. Аэродинамика потока в газовоздушном тракте
- •4.2. Определение аэродинамических сопротивлений при движении воздуха и газов
- •4.3. Определение мощности котельного вентилятора
- •4.4. Естественная циркуляция
- •4.5. Основы и методика расчета циркуляции
- •4.6. Показатели надежности циркуляции
- •Глава 5. Водный режим паровых котлов
- •5.1. Водоподготовка
- •Показатели качества воды для судовых паровых котлов
- •5.2. Методы предотвращения накипеобразования и коррозии
- •Глава 6. Материалы и основы расчета прочности паровых котлов
- •6.1. Выбор материала котлов
- •6.2. Расчет прочности основных элементов парового котла
- •Глава 7. Конструкция основных элементов паровых котлов
- •7.1. Корпус парового котла
- •7.2. Пароперегреватели, экономайзеры, пароохладители, воздухоподогреватели, сажеобдувочные устройства
- •7.3. Каркас, обшивка, опоры парового котла
- •7.4. Арматура и контрольно-измерительные приборы
- •Глава 8. Теплотехнические испытания и обслуживание паровых котлов
- •8.1. Цель и виды теплотехнических испытаний
- •8.2. Обслуживание паровых котлов
- •8.3. Основные неисправности и средства защиты паровых котлов
- •8.4. Техника безопасности при обслуживании паровых котлов
- •Библиографический список
- •Предметный указатель
- •Оглавление
- •Судовые паровые котлы
Глава 2. Топливо и продукты сгорания
2.1. Общие сведения
Топливом называется горючее вещество органического происхождения, которое экономически целесообразно сжигать с целью получения больших количеств теплоты. В зависимости от агрегатного состояния различают твердое, жидкое и газообразное топливо. Топливо бывает природным и искусственным. Природным называется топливо, которое используется без предварительной термической обработки (каменный уголь, горючие сланцы, нефть, газ и др.). Искусственным называется топливо, которое получается в результате термической обработки естественных топлив (кокс, бензин, керосин и др.).
В настоящее время в судовых котлах используется искусственное жидкое топливо – мазут. Его получают из нефти в результате ее термической обработки – отгонки из нее бензина, бензола и масел. Мазут – это топливо углеводородного состава, содержащее малое количество золы, почти безводное. Качество мазута определяется его элементарным составом, вязкостью, температурой вспышки, воспламенения и застывания, плотностью и содержанием механических примесей.
2.2. Состав и рабочая масса топлива
В состав топлива органического происхождения входят: углерод С, водород Н, сера S, азот N, кислород О, зола А и влага W. Элементарный состав топлива принято задавать в процентах по массе. Углерод, водород и сера являются горючими элементами.
Углерод – наиболее ценная горючая составляющая топлива. В топливе его содержится 82–83% по массе; он обладает высокой теплотой сгорания.
Водород также очень ценная составляющая, но его в топливе мало, всего 11–12%. При сгорании единицы массы водорода выделяется теплоты примерно в 4 раза больше, чем при сгорании единицы массы углерода.
Сера содержится в топливе в горючем и негорючем виде. Горючими являются органическая сера и колчеданная. Таким образом, для горючей серы можно записать. Негорючая сера находится в топливе в виде сульфатов и обозначается. Сульфаты – это соли серной кислоты (MgSО, CaSO4), в которых сера находится в виде своего предельного окисла и поэтому гореть неспособна. Негорючую серу относят к золе.
Азот и кислород – негорючие элементы и содержатся в топливе в небольшом количестве. В сумме их содержание не превышает 1% по массе.
Зола – это негорючая минеральная часть топлива, которая получается в виде остатка после выгорания горючих элементов топлива. Содержание золы в мазутах невелико и не превышает 0,5%. Зола является ненужной частью топлива, его балластом. Кроме того, в процессе эксплуатации котлов она загрязняет поверхности нагрева и вызывает их коррозию.
Влага также балласт топлива и затрудняет его сжигание. Содержание влаги в мазутах достигает 2,5%. Влага в топливе может быть внешняя или внутренняя (гигроскопическая), входящая в структуру топлива. От внешней влаги можно освободиться, например, просушивая твердое топливо при комнатной температуре. Жидкое топливо освобождают от внешней влаги отстаиванием в цистернах, при этом топливо подогревают примерно до 50°С. От внутренней влаги топливо можно освободить методом сушки лабораторной пробы при температуре около 105°С до достижения постоянной массы пробы.
Топливо в том виде, в котором оно вводится в топку, называют рабочим или рабочей массой. Его элементы обозначаются индексом «р» (рабочие) и выражаются в процентах по массе. Следовательно, для рабочей массы будет справедливым равенство
= 100%. |
(2.1) |
(здесь и далее символом обозначается горючая сера).
Рабочая масса топлива без влаги называется сухой массой. Если из сухой массы удалить золу, то оставшаяся беззольно-безводная масса образует горючую массу.