- •Часть 3. Топливо и его сжигание Тема 13. Топливо и его характеристики
- •13.1.Виды топлива и их особенности
- •13.2.Состав твердого, жидкого и газообразного топлива
- •13.3.Высшая и низшая теплота сгорания топлива
- •13.4.Условное топливо
- •13.5.Температура горения топлива
- •13.6.Теплотехническая оценка топлива
- •13.6.1.Минеральные примеси топлива
- •13.6.2.Балласт топлива
- •13.6.3.Зола топлива
- •13.6.4.Влага топлива
- •13.6.5.Выход летучих и свойства кокса
- •13.7.Коэффициент использования тепла топлива
• Описание котла ДЕ-10-14 ГМ:
Паровой котёл ДЕ-10-14 ГМ газомазутный вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией типа Е (ДЕ) производительностью - 10 тон насыщенного пара (194 °С) в час, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера котла ДЕ в види латинской "D" образованна экранными трубами, размещается с права от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Основными составными частями котла ДЕ-10-14ГМ являются верхний и нижний барабаны, трубная система котла ДЕ состоит из конвективного пучка, заднего фронтового и бокового экрана, образующие топочную камеру котла ДЕ-10-14 ГМ.
Котел ДЕ-10 14 ГМ с диаметром верхнего и нижнего барабана - 1000 мм, расстояние между барабанами соответственно - 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днищах каждого из них имеются лазы с затворами (крышка лаза). Изготовляются барабаны для котла ДЕ-10-14 ГМ рабочим давлением 1,4 МПа (абс) из стали 16ГС или 09Г2С и имеют толщину стенки соответственно 13 мм.
Паровой котел ДЕ 10 14 ГМ производительностью - 10 т/ч, с одноступенчатой схемой испарения.
Пароперегреватель котлов производительностью 6,5 и 10 т/ч выполнен змеевиковым из рядных труб. На котлах производительностью 16 и 25 т/ч пароперегреватель - вертикальный, дренируемый из двух рядов труб.
Котел ДЕ-10 14 ГМ поставляется как блоком так и россыпью, в комплектацию поставкивходит; верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости - пароперегреватель - по запросу), опорную раму, изоляцию и обшивку.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются стальные БВЭС или чугунные ЭБ экономайзеры.
Паровой котел ДЕ-10 14 ГМ оборудованы системами очистки поверхностей нагрева с применением ГУВ (генератор ударных волн).
Неподвижными опорами котлов являются передние опоры нижнего барабана. Средняя и задние опоры нижнего барабана подвижные и имеют овальные отверстия для болтов, которыми крепятся к опорной раме на период транспортировки.
Котел ДЕ-10-14 ГМ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами 17с28нж, один из которых является контрольным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла и любой из них может быть выбран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя.
Номинальная паропроизводительность и параметры пара (соответствующие ГОСТ 3619-82) обеспечиваются при температуре питательной воды 100°С при сжигании топлив: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300-36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м3) и мазута марок М40 и М100 по ГОСТ 10588-75.
Диапазон регулирования котла в пределах 20-100% от номинальной паропроизводительности. Допускается кратковременная работа с нагрузкой110%. Поддержание температуры перегрева у котлов с пароперегревателями обеспечивается в диапазоне нагрузок 70-100%.
Котёл ДЕ-10-14 ГМ может работать в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа.
В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара без предъявления жестких требований к его качеству, паропроизводительность котлов типа Е (ДЕ) при пониженном до 0,7 МПа давлении может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа.
Для котла ДЕ-10-14 ГМ пропускная способность предохранительных клапанов 17с28нж соответствует номинальной производительности котла при давлении не ниже 0,8 МПа (абс).
Нормы качества питательной воды и пара должны соответствовать требованиям регламентируемым правилами «Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору» России.
Солесодержание котловой воды в первой ступени испарения котлов без пароперегревателя должно быть не более 3000 мг/кг, для котлов с пароперегревателем - не более 2000 мг/кг. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.
Средний срок службы работы котла между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 ч/г - 3 года, средний срок службы до списания не менее - 20 лет.
Паровой коте л ДЕ 10-14 ГМ, может использоваться в качестве водогрейного (по технической документации предприятия).
• Технические характеристики ДЕ-10-14 ГМ:
Тип котла |
Паропр. т/ч (МВт) |
Рабочее давление МПа (кгс/см2/) |
Темп, пара °С |
КПД, % |
Расход топлива |
Габариты (LxBxH), мм |
Масса, кг | ||
газ |
мазут |
газ (м3/ч) |
мазут (кг/ч) | ||||||
ДЕ-4-14 ГМО |
4,0 (2,65) |
1,4 (14) |
194 |
92,1 |
89,9 |
287 |
272 |
4195x3980x5050 |
12506 |
ДЕ-6,5-14 ГМО |
10 (4,31) |
466 |
443 |
4080x3980x5050 |
13908 | ||||
ДЕ-6,5-14-225 ГМО |
92,4 |
90,3 |
482 |
455 |
4800x3980x5050 |
14130 | |||
ДЕ-10-14 ГМ |
10,0 (6,63) |
93,2 |
91,3 |
710 |
671 |
6530x3980x5050 |
17681 | ||
ДЕ-10-14-225 ГМО |
225 |
91,9 |
90,8 |
742 |
695 |
6530x4080x5050 |
18581 | ||
ДЕ-10-24 ГМО |
2,3 (23) |
221 |
93,2 |
91,3 |
710 |
671 |
6573x4080x5050 |
20254 | |
ДЕ-10-24-250 ГМО |
250 |
91,9 |
90,8 |
742 |
695 |
21286 | |||
ДЕ-16-14 ГМО |
16,0 (10,61) |
1,3 (13) |
194 |
93 |
90,1 |
1141 |
1088 |
8655x5205x6050 |
20743 |
ДЕ-16-14-225 ГМО |
225 |
89,9 |
1202 |
1124 |
8655x5205x6050 |
22110 | |||
ДЕ-16-24 ГМО |
2,3 (23) |
221 |
90,08 |
1141 |
1088 |
8655x5210x6050 |
23658 | ||
ДЕ-16-24-250 ГМО |
250 |
91,2 |
89,9 |
1202 |
1124 |
8655x5205x6050 |
25250 | ||
ДЕ-16-24-380 ГМО |
380 |
91,5 |
88,7 |
1390 |
1296 |
8565x5242x6260 |
25690 | ||
ДЕ-25-14 ГМО |
25,0 (16,58) |
1,3 (13) |
194 |
93,9 |
91,7 |
1762 |
1670 |
10195x5315x6095 |
27843 |
ДЕ-25-14-225 ГМО |
225 |
93 |
90,6 |
1868 |
1740 |
10195x5315x6095 |
27400 | ||
ДЕ-25-15-270 ГМО |
1,4 (14) |
270 |
93,4 |
90,95 |
1916 |
1803 |
10195x5480x6120 |
29199 | |
ДЕ-25-15-285 ГМО |
285 |
93,1 |
90,9 |
2023 |
1879 |
10195x5315x6100 |
32026 | ||
ДЕ-25-24 ГМО |
2,3 (23) |
221 |
93,9 |
91,7 |
1762 |
1670 |
10195x5210x6095 |
30836 | |
ДЕ-25-24 ГМ-ОЭ |
94,5 |
90,93 |
1750 |
1684 |
12363x5340x5967 |
36290 | |||
ДЕ-25-24-250 ГМО |
250 |
91,3 |
89,9 |
2126 |
2008 |
10195x5315x6095 |
31430 | ||
ДЕ-25-24-380 ГМО |
380 |
10195x5570x6095 |
32756 |
Паровые котлы типа Е(ДЕ). Паровой котёл ДЕ 4/14 ГМ Новый, без обмуровки, с экономайзером и дымососом. Предназначение: • получение пара, используемого для технологических нужд промышленных предприятий; • использование в качестве отопительных котлов для систем автономного отопления; • применение в системах вентиляции и горячего водоснабжения. Техническая характеристика парового котла ДЕ 4/14 ГМ • Топливо: мазут или природный газ • Паропроизводительность, т/ч: 4,0 • Давление пара, МПа (кгс/см2): 1,4 (14) • Температура (насыщенного) пара, °С: 194 • Температура (перегретого) пара, °С: 225 • Расчетный КПД, % на газе/мазуте: 90,8/89,5 • Тип горелки: ГМ-2,5 • Габаритные размеры котла, мм (длина/ ширина/ высота): 4280/ 4300/ 5050 • Масса в объеме заводской поставки, кг: 10 258 Преимущества газ-мазутного парового котла ДЕ 4/14 ГМ • повышенная паропроизводительность и КПД; • упрощенная тепловая схема; • сниженные потери в тепловом балансе котельных. Средний срок службы газ-мазутного парового котла ДЕ 4/14 ГМ между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 ч/г - 3 года, средний срок службы до списания - 20 лет.
Часть 3. Топливо и его сжигание Тема 13. Топливо и его характеристики
13.1.Виды топлива и их особенности
Энергетическим топливом называются горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения в промышленных целях больших количеств тепла. Основными его видами являются органические топлива: торф, горючие сланцы, угли, природный газ, продукты переработки нефти.
По способу получения различают природные и искусственные топлива. К природным относятся натуральные топлива: уголь, сланцы, торф, нефть, природные газы. Из твердых топлив к искусственным относятся кокс, брикеты угля, древесный уголь. Из жидких - мазут, бензин, керосин, соляровое масло, дизельное топливо. Из газовых — газы доменный, генераторный, коксовый, подземной газификации.
Торф, бурые угли, каменные угли и антрациты образовались в процессе последовательной углефикации отмершей растительной массы.
Основная выработка электрической и тепловой энергии производится на твердом топливе.
Характеристики и состав твердого топлива, в том числе выход летучих, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих и содержания в них более реакционно-способных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс благодаря большей пористости получается более реакционно-способным.
По этим свойствам каменных углей проводят их классификацию. Ископаемые угли подразделяются на три основных типа: бурые, каменные угли и антрацит.
Бурые угли. К бурым углям марки Б относят угли с неспекающимся коксом и высоким выходом летучих, обычно более 40%, и с высшей теплотой сгорания[1] рабочей массы без зольного угля, меньшей 5700 ккал/кг (23883 Дж/кг).
Бурые угли характеризуются высокой гигроскопической и в большинстве случаев высокой общей влажностью, пониженным содержанием углерода и повышенным содержанием кислорода по сравнению с каменными углями. Вследствие сильной балластированности золой (Ар=15-25%)[2] и влагой (Wp=20—35%) низшая теплота сгорания[3] бурых углей пониженная МДж/кг (2500-3600 ккал/кг).
Каменные угли. К каменным углям относят угли с высшей теплотой сгорания рабочей массы без зольного угля большей 5700 ккал/кг (23883 Дж/кг) и с выходом летучих более 9%. Основная масса их спекается. Часть их с выходом летучих веществ большим 42—45% (длиннопламенные) и меньшим 17% (тощие) - не спекается.
Каменные угли обладают относительно меньшим балластом: Ар=5-15%, Wp=5—10% и более высокой теплотой сгорания МДж/кг (5500—6500 ккал/кг).
Торф является химически и геологически наиболее молодым ископаемым твердым топливом и обладает высоким выходом летучих (Vг=70%), высокой влажностью (Wр=40—50%), умеренной зольностью (Aр=5—10%), низкой теплотой сгорания МДж/кг (2000—2500 ккал/кг).
Сланцы. В Эстонии большое значение имеют горючие сланцы, добываемые открытым способом. Зольность сланцев очень большая и доходит до Aр=50-60%, влажность также повышенная Wр=l5—20%. Вследствие большого балласта их теплота сгорания низкая МДж/кг (1400—2400 ккал/кг) при высокой теплоте сгорания горючей массы МДж/кг (6500—8000 ккал/кг). Высокое содержание водорода в горючей массе Hг=7,5—9,5% обусловливает большой выход летучих у сланцев, достигающий 80—90%, и их легкую воспламеняемость.
Топливо с высокой зольностью и влажностью вследствие большого содержания внешнего балласта целесообразно использовать вблизи места его добычи для уменьшения непроизводительных транспортных расходов на перевозку большой массы золы и влаги. В этом смысле такие топлива принято называть местными. К ним, в частности, относятся некоторые бурые угли, как, например, подмосковные, башкирские, украинские, торф и сланцы.
Мазут. Из жидких топлив в энергетике используется мазут трех марок — 40, 100 и 200. Марка определяется предельной вязкостью, составляющей при 80°С для мазута 40 — 8,0; для мазута 100 — 15,6; для мазута 200 — 6,5—9,5 град. усл. вязкости (°УВ) при 100°С.
В мазуте содержится углерода 84—86% и водорода — 11—12%, содержание влаги не превышает 3—4%, а золы — 0,5%. Мазут имеет высокую теплоту сгорания МДж/кг (9400—9600 ккал/кг).
По содержанию серы различают малосернистый мазут Sр≤0,5%, сернистый — Sр до 2% и высокосернистый Sр до 3,5%; по вязкости — маловязкий и высоковязкий, содержащий смолистые вещества и парафин. Наиболее вязкие сорта мазута имеют температуру застывания 25—35 0С. В связи с этим при сжигании применяется предварительный нагрев вязких мазутов до температуры 80—120°.
Природный газ. Большое значение в топливном балансе Украины имеют природные газы, представляющие собой смесь углеводородов, сероводорода и инертных газов: азота и углекислоты. Основной горючей составляющей природных газов является метан (от 80 до 98%), что обусловливает их высокую теплоту сгорания. В них инертных газов содержится немного: 0,1—0,3% С02 и 1—14% N2.
Теплота сгорания сухого природного газа МДж/м3 (8000—8500 ккал/м3).
Доменный газ образуется при выплавке чугуна в доменных печах. Его выход и химсостав зависят от свойств шихты и топлива, режима работы печи, способов интенсификации процесса и других факторов. Выход газа колеблется в пределах 1500-2500 м3 на тонну чугуна. Доля негорючих компонентов (N2 и CO2) в доменном газе составляет около 70%, что и обуславливает его низкие теплотехнические показатели (низшая теплота сгорания газа равна 3-5 МДж/м3).
При сжигании доменного газа максимальная температура продуктов сгорания (без учёта тепловых потерь и расхода теплоты на диссоциацию CO2и H2O) равна 1400-1500 0C. Если перед сжиганием газа его и воздух подогреть, то температуру продуктов сгорания можно значительно повысить.
Ферросплавный газ образуется при выплавке ферросплавов в рудовосстановительных печах. Газ, отходящий из закрытых печей, можно использовать в качестве топливных ВЭР (вторичные энергетические ресурсы). В открытых печах в связи со свободным доступом воздуха газ сгорает на колошнике.
Выход и состав ферросплавного газа зависит от марки выплавляемого сплава, состава шихты, режима работы печи, её мощности и т.п. Состав газа: 50-90% CO, 2-8% H2, 0,3-1% CH4, O2<1%, 2-5% CO2, остальное N2. Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 0C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м3.
Конвертерный газ образуется при выплавке стали в кислородных конвертерах. Газ состоит в основном из оксида углерода, выход и состав его в течение плавки значительно изменяются. После очистки состав газа примерно таков: 70-80% CO; 15-20% CO2; 0,5-0,8% O2; 3-12% N2. Теплота сгорания газа составляет 8,4-9,2 МДж/м3. Максимальная температура сгорания достигает 2000 0С.
Коксовый газ образуется при коксовании угольной шихты. В чёрной металлургии он используется после извлечения химических продуктов.
Состав коксового газа зависит от свойств угольной шихты и условий коксования. Объёмные доли компонентов в газе находятся в следующих пределах, %: 52-62 H2; 0,3-0,6 O2; 23,5-26,5 CH4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO2. Теплота сгорания равна 17-17,6 МДж/м3, максимальная температура продуктов сгорания - 2070 0С.