 |
2.10. Котлы-утилизаторы. 3. Резюме. 4. Контрольные вопросы
|
|
|
|
2. 10. Котлы-утилизаторы
Котлы-утилизаторы (КУ) предназначены для использования тепла дымовых газов трубчатых печей.
В реализованных в промышленности схемах печных комплексов КУ работают на уходящих дымовых газах с температурой на входе 400-5000С для получения пара низких параметров (1, 4 МПа). Конструктивно они представляют собой либо самостоятельные аппараты, либо встроенные в печь. Более стабильная работа котлов достигается при автономном монтаже одного аппарата на группу печей.
Отличительной особенностью КУ, как оборудования для генерации пара, является необходимость обеспечения пропуска большого количества греющих дымовых газов на единицу вырабатываемого водяного пара. Это отношение является прямой функцией начальной на входе в аппарат температуры дымовых газов и их расходом. Вследствие сравнительно невысокой температуры дымовых газов для генерирования пара их удельный расход в КУ намного выше (в 8-10 раз), чем в обычных топочных котлах. Повышенный удельный расход греющих газов на единицу вырабатываемого пара предопределяет конструктивные особенности КУ. Они имеют большие габариты, высокую металлоемкость. На преодоление дополнительного газодинамического сопротивления и создание требуемого разрежения в топке печи (на тягу) затрачивается 10-15% эквивалентной электрической мощности КУ.
Эксплуатация КУ сталкивается с определенными трудностями. Для их работы необходима соответствующая подготовка питательной воды, так как с повышением ее жесткости аппарат быстрее выходит из строя. Глубокую очистку питательной воды производят в схемах амминирования. Даже при достаточной водоподготовке на внутренней поверхности труб котлов откладываются соли и требуется периодическая их промывка. Кроме того, для нормальной работы КУ необходимо систематически продувать систему.
|
|
|
Важной проблемой обеспечения долговечности эксплуатации КУ является борьба с сернокислотной коррозией. Исходя из этого, рационально использовать их при более высоких температурах, чем воздухоподогреватели, применение которых ограничено температурой топочных газов 450-5000С, поскольку, работая в области высоких температур, котлы более надежны в эксплуатации и имеют большой ресурс работоспособности. Получаемый из КУ водяной пар по параметрам пригоден для применения в технологических схемах установок в качестве греющего агента и для привода паровых турбин турбокомпрессоров.
Углубление отбора тепла дымовых газов КУ достигается комплектацией их
· экономайзерами (аппараты предварительного нагрева питательной воды) и при получении пара давлением выше 1, 0 МПа,
· деаэраторами (устройства для удаления воздуха из системы),
сконструированными так, чтобы холодные элементы этих аппаратов не соприкасались непосредственно с дымовыми газами. В отдельных случаях воду предварительно нагревают паром, подача которого автоматически регулируется в зависимости от температуры дымовых газов на выходе.
Вопросы к размышлению:
1. Для чего предназначены котлы-утилизаторы?
2. Какие бывают котельные агрегаты?
3. Резюме
Полученные знания позволят персоналу обеспечить грамотную и безопасную эксплуатацию трубчатых печей.
4. Контрольные вопросы
1. Что такое КПД печи?
2. Что такое коэффициент избытка воздуха?
3. Потери тепла.
4. Что такое температура воспламенения?
5. Режим горения.
6. Правила розжига форсунок.
7. Какими ГУ должна быть оснащена печь?
8. Что должно обеспечивать ГУ?
9. Каким должно быть разрежение на выходе из топки?
|
|
|
10. Kаким требованиям должна соответствовать качество жидкого топлива?
11. Как производится подготовка топлива?
12. В чем заключается подготовка к проведению теплотехнических испытаний печей?
13. Как производится наладка топочного режима горения печей?
14. Какие приборы применяются при проведении теплотехнических испытаний и наладки режима горения печей?
15. Что такое разрежение?
16. Чем регулируется разрежение в печи?
17. Какие дутьевые устройства применяют на печах?
18. Какие бывают рекуператоры?
19. Для чего предназначены котлы-утилизаторы?
20. Какие бывают котельные агрегаты
Приложения
Влияние вида топлива на процесс его горения определяется агрегатным состоянием топлива, а также его влажностью, зольностью, спекаемостью, выходом летучих. Различают гомогенное и гетерогенное горение. Гомогенным называют горение, протекающее в жидкой - газовой - фазе, т. е. горение газообразного топлива. гетерогенным в строгом смысле этого слова называют горение, происходящее на поверхностях раздела двух фаз. Практически - это горение углерода в воздухе. В более широком смысле под гетерогенным горением понимают горение твердого или жидкого топлива.
Способ сжигания сказывается на характере горения в основном при сжигании твердого топлива, когда различают горение кускового топлива в слое и горение размолотого, пылевидного топлива в факеле. Жидкое и газообразное топливо сжигают только в факеле, причем жидкое топливо предварительно распыляют на мелкие капли.
Аэродинамические особенности влияют на горение главным образом при сжигании топлива в факеле. В этом случае важен характер движения в факеле - ламинарный или турбулентный, а также прямоточность или закрученность потока.
Наконец, в отношении характера подвода кислорода к топливу, также особенно сильно влияющегося при сжигании топлива в факеле, имеет значение, является ли процесс кинетическим, когда горит уже предварительно перемешанная смесь топлива и воздуха, диффузионным, когда весь воздух для горения подается в факел отдельно от топлива и смешивается с ним в процессе горения, или промежуточным, когда одна часть воздуха предварительно перемешана с топливом, а другая смешивается с ним во время горения.
|
|
|
На особенности процесса горения, кроме перечисленного, влияет и ряд других факторов, как-то: вид топки, концентрация кислорода в воздухе, подаваемом для горения, давление при котором происходит горение, и др.
Опыт показывает, что если какой-нибудь элемент объема горючей смеси доведен источником тепла до температуры, при которой теплота, развиваемая реакцией соединения горючего с кислородом, начинает превышать количество тепла, теряемого рассматриваемым элементом объема, то наступает скачкообразное ускорение реакции, сопровождаемое появлением пламени. Этот процесс может происходить как в гомогенной смеси горючего газа с воздухом, так и в воздушной взвеси распыленного жидкого или твердого топлива, например в облаке угольной пыли. Указанная температура, называемая температурой воспламенения, для большинства горючих смесей находится в пределах 500-750 0С и зависит от рода горючего, его концентрации в воздухе, концентрации кислорода в воздухе и некоторых других факторов.
При горении в неподвижной или почти неподвижной среде возникшее пламя начинает распространяться в горючей смеси в виде тонкого светящегося слоя - фронта пламени, отделяющего еще не начавшую гореть топливную смесь от продуктов реакции, так как сама реакция горения протекает именно в этом слое. Горение прекращается, когда фронт пламени достигает стен, ограничивающих объем, занимаемый горючей смесью.
При горении в струе, вытекающей из трубки или горелки, т. е. в факеле, фронт пламени, наоборот, стабилизируется в пространстве, образуя поверхность в виде конуса с основанием, расположенным почти на обрезе трубки, из которой вытекает горючая смесь (рис. 1).
Этот конус, называемый конусом Михельсона, при ламинарном гомогенном горении представляет собой очень тонкий, ясно очерченный и ярко светящийся слой пламени, который при стационарном режиме горения остается совершенно неподвижным. При ламинарном гетерогенном горении конус Михельсона, оставаясь неподвижным, получается размытым и менее ярким. При переходе же к турбулентному горению как гомогенному, так и гетерогенному конус Михельсона размывается еще больше и, кроме того, теряет свою неподвижность и превращается в пульсирующую вокруг некоторого срединного положения область воспламенения, которая тем не менее сохраняет конусообразную форму.
|
|
|
Механизм воспламенения и горения капли жидкого топлива существенно отличается от механизма горения частицы твердого топлива, лишенного летучих. Воспламенение и горение капли происходят не на поверхности ее, а в пространстве вокруг его газового граничного слоя, который окружает жидкие капли, так же как и твердые частицы. При этом вокруг каждой капли возникает свое пламя, похожее на пламя свечи (рис. 2).
Температура на поверхности капли жидкого топлива во всех областях факела остается равной температуре кипения той фракции топлива, из которой она состоит. В результате в какой бы части факела не находилась капля жидкого топлива, в ее граничном слое имеется градиент температуры и поток тепла, передаваемого теплопроводностью к поверхности частицы, благодаря которому и происходит испарение капли. Навстречу возникает поток паров топлива, передаваемых через граничный слой молекулярной диффузией в окружающую среду. Как только эти пары, пройдя граничный слой, смешиваются в необходимой концентрации с кислородом, который содержится в среде, окружающей каплю, они воспламеняются и сгорают поблизости от нее. Выделившееся при воспламенении тепло резко поднимает температуру окружающей среды и интенсифицирует процессы испарения и горения, которые заканчиваются только после того, как частица испарилась полностью. При этом в случае сжигания тяжелого топлива после испарения капли остается маленькая по сравнению с ее размерами частичка твердого кокса, которая медленно догорает в чисто гетерогенном процессе.
|
|
|
