1.Паровой котёл-это установка, имеющая топку, обогреваемая продуктами сгорания сжигаемого в ней топлива и предназначенная для получения пара давлением выше атмосферного, используемого вне самой установки.

1 -15-котёл.15-35-котельное обор.1-топочная камера.2-экраны топочной камеры.3-папе.4-зк.5-вп.6-барабан котлак.7-система опускных труб.8-пароотводящие трубы.9-пароперепускные трубы.10-коллектор.11-каркас котла.12-подвески.13-обмуровка.14-горелочные устройства.15-система шлакоудаления из котла.16-мельницы.17-сепаратор пыли.18-пылепровода.19-золоуловители.20-дымососы.21-дутевые вентиляторы.22-подвод пи-ной воды в котёл.23-отвод воды из эк в барабан.24-отвод перегретого пара к потреб.25-забор холодного воздуха.26-подача холодного воздуха под давлением в вп.27-отвод горячего воздуха из вп.28-подвод горячего воздуха в мельницу.29-подвод горячего воздуха к горелкам.30-отвод отработавших, охлаждённых продуктов сгорания из котла.31-отвод очищенных от золы дымовых газов из золоуловителя в дымосос.32- отвод газов в дымососную трубу.33-подвод сырого топлива в мельницу.34,35-каналы гидрозолошлакоудаления.

2.Внутри-и внешнекотловые процессы.Внутрикотловые процессы это процес.связ.с изм.Сост. рабочего тела.В качестве раб. тела используем воду. Внешнекотловые процессы это процесс. протекающие на внешней стороне пов-тей нагрева,процесса,связанные с применением состояния продуктов сгорания.Вн.к.пр. tпв=100-275-определяется тепловой схемой станции, определяется давлением при котором работает котёл.Из эк.поступает вода в барабан,затем по опускной схеме поступает к нижним коллекторам.В топочной камере t-1500.Идёт процесс парооб-ия на выходе испа-ые с-мы(верхний коллектор).Имеем пароводяную смесь с сод.паровой фазы таким, чтобы предотвратить отложение накипи на стенках труб.Для котлов высокого общения макс паросод.на выходе из исп-ой системы не более 25 %, для котлов среднего и крупного 1-2%.Пароводяная смесь поступает в барабан,где происходит сепарация(разделение) потока пароводяной смеси.В барабане используется принцип гравитационной сепарации,след.барабан должен быть большим.Толщина стенки пропорциональна диаметру т.к. там большое термическое напряжение след.котел нельзя быстро растапливать.В барабан подаётся пит.вода из эк.Отделившийся сухой насыщенный пар отводиться в перег.где перегр.до тем-ры Vt2 штриха=1000-1200.Место парового котла в схеме ТЭС.Вн.к.пр.В мельнице происходит

процесс размолвки и сушки угля.Горячий воздух подаётся с т-рой 250-470-подогревается в вп.Если топливо высокореак,то т-ра -300-350 и наоборот.Далее пыль в сепаратор где регулируется тонкий помол.низкореакц. надо тоньше размалывать(0-400мкм),высокор(600-800).чем тоньше,тем лучше восплам.но для этого надо больше эл-энергии.Далее из сепаратора по пылепроводам пыль в горелки.тем-ра смеси оптимиз. Т.к.1-тем-ра 70-150-взрывоопасна.2-при сниж.тем-ры вод пары,сод.в смеси конденс.Большая часть воздуха подаётся через горелки с 300-400.Далее происх. Выход летучих.восплам.кокс.Растоп-маз форс-разогр.топку.Размер топки чёб частичка сгорела.Лучистый теплообмен мощный факел с высокой т-рой явл.излучающим теплом(1400-1600)теплообмен подчинён з.Стеф-Больцмана.Экраны не горят т.к. нормализована циркуляция раб.тела.Т-ра воды 400.Происходит шлакование.Охлаждение газов происх.на выходе из топки т-ра Vt2 штриха=1000-1200-такая т-ра чёбы все золовые частицы были в застывшем сост-чёбы избежать шлак-я.Хар.золы:ta-т-ра начала размягчения золы;tв- т-ра начала деформации золы;tc-т-ра плавления золы.Поэтому Vt2 штриха меньше или равно ta.В перег.образ.перег. пар.Газы проходя через пароперег.,эк.,отдают тепло и охлаждаются до т-ры ух.газов.Чем больше влажность топлива,тем больше должна быть т-ра ух.газов.т.к. есть риск низкотем.коррозии.Частички золы оседают на стенках,ухудшая теплообмен.Крупные частички вызывают абразивный износ.Ставятся золоуловители на 1\2 котла,кпд-99,8-99,9%.-ставятся мощные электрофильтры.Транспорт всех газов за счёт разряжения,вызываемого дымососом-он выбрасывает газы в дымовую трубу.

3 .Классиф.по способу сжигания топлива:1-слоевые топки.2-камерные.3-топки с кипящим слоем.

1 . Топливо высыпают,решётка длина 4-8м.ширина 2-5м.перемещается V=1-18м\ч.Термич.разложение топлива,выход летучих,к моменту сваливания вниз всё топливо должно сгореть т.е. остаться шлак.Под решётку подаётся воздух,который охлаждает решётку,фильтрует слой.Высота слоя 50-200мм.В слое т-ра 1500-2000.«+»не нужна система пылеприговления,не нужен большой размер топки. «-»ненадёжность работы,сложность работы привода,большой вынос несгоревшего топлива,кпд топки 40-70%,произв не более 50 т\ч.

2. Размеры пылинок 0.2мм,они должны гореть на лету в факеле и полностью сгореть.Нужна с-ма пылеприготовл.Со шлаком удол.5-10% золы,ост.улетают с продуктами сгорания.Котлы любой производительности.Топки с т. или ж.шлакоуд. или уд.в расплавленном виде.79% N,21% O в воздухе.

3 . Вид этого слоя напоминает кипящую жидкость.Слой нагрет до 800-900,топливо горит в слое при т-ре 800-900=>окислов азота мало.Чтобы не было шлака т-ра не должна превышать 800-900.Высота слоя 300-2000мм.Концентрация топлива 5-10% иначе возможен перегрев слоя. «+»Резкое сокращение окислов азота,небольшие габариты и расход металла,универсальность по топливу,низкая т-ра горения топлива.«-»меньший т-ый предел,износ пов-ти нагрева в слое,унос мелких частиц топлива.

Ц иркулирующий кипящий слой:горение в передвигающемся слое,нет застойных зон,в основном угольные котлы.

В зависимости от реакционной способности(Vдаф),зольности(Арпр),влажности(Wрпр),те-р(tc.ta.tв),состава топлива-выбирают тип шлакоудаления.При т-ре tc>1350-1400 или же при выходе летучих >18%-т.шлакоуд.неизбежно,тепловое напряжение и т-ра в зоне ядра горения ниже,чем с ж.шлакоудалением,что способствует снижению уровня образования токсичных выбросов,особенно окислов азотов.По условиям горения нагрузка котла зависит от Vдаф и= Дмин=(0,7-1,0)Дном. Ж.шлакоуд.целесообразно при сжигании топлив с лёгкоплавкой золой tc<=1150-1250 и топлив с низким выходом летучих,т.к жидкий шлак повышает т-ый уровень низа топки,что приводит к улучшению условий воспламенения и выгорания топлива,Т.Е к снижению топочных потерь(q3,q4).Топки с ж.шлак.обеспеч.устойчивое вытекание ж.шлака в диапазоне нагрузок (0,7-1,0)Дном.,сложнее конструктивно.

44.Материальный баланс горения топлив. -внутр.баласт. -баласт.

Для сжигания 1кг.топлива надо: ….. Для сжигания серы сод.в 1кг.топлива надо: .Для сжигания топлива необходим воздух.Под теоретически необходимым кол-вом воздухом понимаем такое кол-во воздуха,которое необходимо для полного сгорания без остатка топлива и при полном без остатка расходовании воздуха. Коэф.избытка воздуха- .Для газа и мазута: .Для т-го топлива: . -к.изб.воздуха на выходе изтопки.g-потеря тепла котлом при сжигании топлива.g3-потери тепла от хим.недожога. g4-от мех.недож.

5.Определение объёма и энтальпии продуктов сгорания топлива.1.Объёмы:

;

.Gф-массовое распыливание пара на 1кг. мазута.=0,02-для паромех-х форсунок.0,3-0,5-для паровых форсунок.

-о.п.с. с теоретически необходимым объёмом воздуха.Содержание компонентов по объёму в 1м3 сухого газа.

Энтальпии: . -т-ра газов,V-объём продуктов сгорания,С-уд.теплоёмкость.

Hо.в.-энтальпия теор.необходимого кол-ва воздуха.

, где , , , - энтальпии 1 м3 влажного воздуха, углекислого газа, азота и водяных паров, кДж/(м3∙K) -энтальпия золы.

6 .Тепловой баланс составляется на 1кг. Или 1м3 топлива.Ур-е теплового баланса: -кДж/кг.Qp-располагаемое тепло топлива.Qв.вн-тепло внесённое в топку,полученное воздухом от внешних источников тепла.Qф-тепло,внесённое в топку с паровым дутьём.Q1-полезно использованное тепло.Q2-потери тела с ух.г.Q3-потери тепла от хим.недожога топлива.Q4-потери от мех.недожога топлива.Q5-потери тепла в окр.среду,стенками газоходов котла.Q6шл-потери с физическим теплом шлака,удал.из котла и Qохл-охл.балок,панелей не входящих в цирк.схему котла.. .hтл-физ.тепло,Qкрб-тепло,на разложение карбонатов,сод.в топливе.Газобр: . , -низшая теплота сгорания,г.и т.ж.топлива. где Стл и tтл-теплоёмкость и т-ра раб.топлива соотв. .к-коэф.разложеня карбонатов(слоевое-0,7.камерное-1,0).СО2-сод.карбон.в топливе.4000кДж/кг-затраты тепла на разложение 1кг карбонитов. . -отношение кол-ва воздуха на входе в возд.тракт к теор.необходимому. . - отношение кол-ва воздуха,подов.в топку из вп.,к теор.необх. . -избыток и -присос воздуха. -присос воздуха в с-ме пылепр. -коэф.избытка воздуха в месте отбора газов на рец. -коэф.рец.газов в низ топки или через горелки. Энтальпия теор.необх.кол-ва воздуха на входе в возд.тракт . -теплоём.влажного воздуха при -т-ра хол.возд.=30.Энтальпия теор.необх.кол-ва воздуха на входе в вп.- . … . -энт.перегрет.пара.кДж/кг. -расход парана расп.1кг.мазута. ; -энт. ух.г.при изб.возд. -энт.воздуха прис.в газох.котла. . -зависят от вида топлива,способа сжигания . . -энт.шлака.( )масса шлака,удал.при сж.1кг топл. . -лучевоспринимающая п-ть балок и панелей. .- потери. -кпд котла брутто. -полное кол-ва тепла,полезно исп.в котле. -кол.выраб.пе.пара кг/с. -расход пит.вод. -энт.пер.пара. -энт.пит.вод. -расход прысков в первич.тракт сторонней воды с энт. ,отличной от -кол.насыщ.пара. –расход воды на продувку котла, кг/с. Дпп – расходы пара на входе в промежуточные перегреватели, кг/с, с начальной энтальпией , кДж/кг. - энт. пара на выходе из промеж.перег, кДж/кг; - расходы впрысков в промперег,кг/с, с энтальпией ;Qот.в – тепло воды, подогреваемой в котле и отдаваемой на сторону, кВт;Qизб – тепло избыточного, отдаваемого на сторону, воздуха. Qизб = βизб·(Hо.изб – H'о.вп)·Bр, где ; Cв и tизб – соответственно теп-ть и т-ра избыточного воздуха, отдаваемого на сторону. При отсутст.расхода воды мимо регенеративных подогрев.(Дотб=0),впрысков сторонней воды в первичный тракт( =0),отбора насыщ.пара(Дн.п=0),подогретой воды(Qот.в=0),подогретого избыточного воздуха(Qизб=0)из котла и наличие промперег. (Дпп=0, =0). Тогда, полное количество тепла, полезно использованное в котле

. Полный расход топлива,подаваемого в топку

. Расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания . .

7.Принятие и обоснование проектных решений по выбору шлакоудаления.В зав-ти от реакционной способности(Vдаф),зольности(Арпр),влажности(Wрпр),те-р(tc.ta.tв),состава топлива-выбирают тип шлакоудаления.При т-ре tc>1350-1400 или же при выходе летучих(Vдаф) >18%-т.шлакоуд.неизбежно,тепловое напряжение и т-ра в зоне ядра горения ниже,чем с ж.шлакоудалением,что способствует снижению уровня образования токсичных выбросов,особенно окислов азота.Мин.устойчивая по условиям горения нагрузка котла зависит от реакц.способности топлива и составляет Дмин=(0,3-0,6)Дном. Ж.шлакоуд.целесообразно при сжигании топлив с лёгкоплавкой золой tc<=1150-1250 и топлив с низким выходом летучих,т.к жидкий шлак повышает т-ый уровень низа топки,что приводит к улучшению условий воспламенения и выгорания топлива,Т.Е к снижению топочных потерь(q3,q4).При сжигании высокозольных топлив ж.шлак.позв.облегчить борьбу с ошлакованием и износом пов-тей нагрева.Топки с ж.шлак.обеспеч.устойчивое вытекание ж.шлака в диапазоне нагрузок (0,7-1,0)Дном.При мин.нагрузке котла средняя т-ра вытек.шлака должна быть выше т-ры истинно жидкого его состояния to,а динамич.вязкость шлака не должна превышать 30-40 Па с.(при ном.нагрузке =<20Па с).Эти топки сложнее конструктивно,требуют более сложной пылес-мы,высокие потери q6шл.,высокотем-ная газовая коррозия экранов.

8.Пылеугольные горелки.Назначение,классификация.Горелки-это ус-ва,предназначенные для ввода в топочную камеру топлива необх.для горения кол-ва воздуха.Горелки хар-ся производ-ю Вт.кг/с.т/ч.и тепловой мощьностью Мвт.(15-150Мвт). -низшая теплота сгорания топлива.Вг-расход топлива.Основные треб-я: -эффективное смешение топлива с необходимым для горения количеством воздуха, устойчивое воспламенение и заданную экономичность сжигания топлива в пределах регулирования нагрузки при сжигании газа и мазута 30-100%;-равномерное распределение тепловых нагрузок по периметру топки (не допускается наброс факела на экраны);-возможность растопки котла на резервном топливе и быстрый переход с основного топлива на резервное и обратно;-уровень звукового давления не должен превышать 80-85дБ;-возможность автоматического регулирования управления процессом горения;-простоту изготовления и удобство при монтаже и ремонте;-надёжность и долговечность работы. Классификация:1)Вихревые-в которых оба или один поток закручивается.2)Прямоточные-в которых оба потока подаются без крутки.Один поток-пылевоздушная смесь(первичн.воздух),в-рой-вторичный воздух(без топлива).Один поток через с-му пылеприг-я(первич.возд.)Горячий воздух поданный в горелку-вторич.возд.В пылес-му идёт не более 10-20% возд.В некот-х конст-ях третичный возд.-для оптимизации аэродинамических топок.(НВТ).Иногда через горелку подают газы рециркуляции.

9.Выбор числа горелок и их рас-е на стенках топки. Достоинства и недостатки. Горелки-это ус-ва,предназначенные для ввода в топочную камеру топлива необх.для горения кол-ва воздуха.Горелки хар-ся производ-ю Вт.кг/с.т/ч.и тепловой мощьностью Мвт.(15-150Мвт). -низшая теплота сгорания топлива.Вг-расход топлива.Количество ярусов горелок определяется по формуле Zяр= qf.доп/ qяр.доп,где qf.доп. -допустимое тепловое напряжение сечения топки, кВт/м2; qяр.доп.- допустимое тепловое напряжение одного яруса горелок, кВт/м2. Число горелок Zг=Qтт/Qг, где Qг- тепловая мощность одной горелки, тепловая мощность топки Qтт=Qir·В.1)Прямоточные ГПО(С односторонним подводом пылев.смеси)2)Прямоточная ГПП(С переферийной подачей пылев.смеси)3)ГПЦ(с центр.подачей пылев.смеси.)4)ГПЧ(с чередующимся расположением каналов)

Прямоточные г.а)вертикальнощелевые(ГПО)

в).h2/в2>1.=2-4.б)горизонтальнощелевые(ГПЧ4).h2/в2=<1 и равно 0,15-0,2.hг/вг=2-4 .В.горелки располагают однофтонт.или встречно.Дипотальное,тангенсальное расположение в.горелок нецелесообразно.Если топливо низкореакц.следует использ.в.г.сод.более вихревую крутку(2х улиточные,ул.лопаточные).При сжиг.высокореакц.топлив более простые(прямоточно лопаточ.)Пр.горелки дальнобойны =>их однофр.или встречное расположение нецелесообразно(кроме плоскофакельных горелок-могут располаг.однофртнт.)Имеют меньшее аэродин.сопр-е=>меньшие затраты на вентелятор,чем в.г.Применяются как при сжигании высок.реакц.,так и низкореакц.(Vдаф>12-18%).Пр.г.можно исп.при сжиг.шлак-х и нешлак-х топлив.В.г.при сжиг.низкореакц. топлив,при т.шлакоуд-е можно прим-ть одноярусное расп.г.,встречное или танг.при сжиг.нешлак-х топлив.При шлак-х топлив многояр.расп.г.При жидком шлак-е лучше однояр.расп.г.,наиболее мощных из исп.ряда,чтобы сконц-ть теплов-е в зоне,где вытекает шлак.

1 0.Конструкция,принцип работы прямоточных пылеугольных горелок.

1-пылевоздушная смесь;2-вторичный воздух;3-мазут;4-ЗЗУ;5-лючёк.Горелка может быть выполнена одинарной.hг-высота горелки;bг-ширина горелки;h2-высота вторичного воздуха;b1 и b2-ширина сопла пылевоздушной смеси и вторичного воздуха.

1)Прямоточные ГПО(С односторонним подводом пылев.смеси)

2)Прямоточная ГПП(С переферийной подачей пылев.смеси)

3)ГПЦ(с центр.подачей пылев.смеси.)

4)ГПЧ(с чередующимся расположением каналов)

Пр.г.а)вертикальнощелевые(ГПО)h2/b2>1.=2-4 б)горизонтальнощелевые(ГПЧ4).h2/b2=<1 и равно 0,15-0,2.hг/bг=2-4

Расчёт:Число горелок рассчитывается по формуле:Zr=BQ^ri/Qr, где B – полный расход топлива, кг/с. Размеры выходных амбразур горелок определяются через площади сечений каналов, необходимых для прохода пылевоздушной смеси (f₁) и вторичного воздуха (f₂): f₁₌ V₁ /W₁ , f₂₌ V₂ /W_{2 ;}где V₁ и V₂ – объемный расход через горелку пылевоздушной смеси (V₁) и вторичного воздуха (V₂), м³/с;

W₁ и W₂ – скорость пылевоздушной смеси и вторичного воздуха в каналах горелки, м/с. Объемный расход через горелку пылевозд.смеси и вторичного воздуха определяется выражением: ,где α_2.1 - коэффициент подачи через горелку вторичного воздуха; t₂ = t_г.в. α_г = α₁ + α₂ + α_с + α_г.рц + αц. где α1 – коэффициент подачи первичного воздуха. – суммарное количество воздуха на входе в пылеприготовительную установку в долях от g1. rв = rг.в + rх.в + rд.г∙rв.г,где rг.в – количество горячего воздуха, поступающего на сушку, в долях от g1;rх.в - количество холодного воздуха, подаваемого на сушку, в долях от g1;rд.г – количество дымовых газов, поступающих на сушку, в долях от g1;

rв.г – количество воздуха в дымовых газах, поступающих на сушку, в долях от rд.г

Коэффициент избытка αт и присосами Δαт воздуха в топке: Для прямоточных горелок связь между площадями f1 и f2 и размерами каналов первичного и вторичного воздуха выходной амбразуры горелок определяется зависимостями: ..; ,где zc1 и zc2 - число сопл пылевоздушной смеси и вторичного воздуха в одной горелке; и - высота сопла пылевоздушной смеси ( ) и вторичного воздуха ( ), м; и - ширина сопла пылевоздушной смеси и вторичного воздуха, м.

11. Конструкция,принцып работы вихревых пылеугольных горелок.

1-короб центрального воздуха;2-короб пылевоздушной смеси;3-короб вторичного воздуха;4-канал центрального воздуха;5-канал пылевоздушной смеси;6-канал вторичного воздуха;7-завихритель лопаточный;8-форсунка растопочная.Классификация:прямоточно-лопаточные,прямоточ-улиточные,лопаточно-лопаточные,лопаточно-улиточные,улиточно-лопаточные,двухулиточные.Однопоточными,двупоточными.

Расчёт:Для вихревых горелок связь между площадями f1 и f2 и размерами каналов первичного и вторичного воздуха выходной амбразуры горелок определяется зависимостями: .. ,где d1-внутр.диаметр трубы пылевозд.смеси,м;Да-диаметр амбразуры;До-диаметр центрального канала горелки;m=До/Да-отношение диаметра центральной трубы к диаметру амбразуры; =0,008-0,012-толщина стенки трубы.

12.Газомазутные горелочные и топочные ус-ва.Конст-я,класс-я,расчёт.

При сжигании газа и мазута применяются комбинированные газомазутные горелки при встречном, угловом, однофронтовом или подовом расположении с центральной, периферийной или промежуточной подачей газа в воздух и установкой по оси мазутных механических и паромеханических форсунок.

Газ и мазут сжигается в одной топке.Нет шлакования,не нужны обдувочные аппараты,высокореакционные,можно иметь топку одного объёма,сгорает в газообразной фазе,одинаковые условия перемешивания топлива с воздухом,одинаковые объёмы продуктов сгорания,исп.одни и теже тягодутявые машины.1)Констр.с однофр.расп.г.2)Двухфр-е расп.г.3)Подовое расп.г

К лассиф.по принципу смешивания топлива и воздуха:1)С внешним смешиванием топлива и воздуха.(скорость горения зависит от скорости перемешивания,подаются раздельными потоками.)2)С частичным внутр.смеш-ем.(основная часть подаётся в топку.)3)Полное смешивание топлива с воздухом(перед герелкой в смесительных камерах готовится смесь,камеры громоздки,взрывоопасны).По конструктивному оформлению,по способу подвода воздуха:1)Подовые и вертикально-щелевые 2)Инжекционные частичного смешивания 3)Инжекционные полного смещивания 4)Смесительные камеры круглого сечения.Принцып работы инжекционных горелок.(горелки атм.типа) 1)подвод газа 2) Сопло,вытекание газа 3)Подвод воздуха на горение 4)Смесительная камера 5)Стабилизатор горения…Газ подаётся под давлением 500-1000Па(50-100мм.рт.ст.)Под-ся 20-40% от необх.кол-ва воздуха.Ост.воздух подсасыв.факелом из горелки.Инжекционные горелки полного внутр.смеш-я 30000-50000Па.Смесительные горелки круглого сечения.Воздух подаётся вентиляторами.Перемешивание происходит за счёт турбулентного малообмена.1м3 газа на 10м3 воздуха,но т.к. воздух подогретый,то V в 2раза больше.Впоток воздуха направляется большое кол-во мелких струек газа.скорость струек 100-120 м/с.В зав.от того как под-ся газ к воздуху,горелки1)С переферийной подачей газа 2)с центральной 3)подача газа м/у 2мя потоками воздуха

Г .с переф.подачеё газа.1-подвод мазута 2-мазутная форсунка 3-подвод газа 4-газоразделяющий коллектор 5-газовыпускные отверстия(д=3-10мм.)6-завихритель.Г.сцентр.под.газа.Мазутные форсунки:1)механические(расп-ек за счёт перепада дав-я мазута перед форсункой и атм.давлением за форс.2,5-4,5Мпа).Дробление капелек мазута до 300мкм.Нагрузка 70-100%.2)Паромех-е.(более кач.расп-е.,2е стадии дробления,2я за счёт энергии пара,размер 100мкм.нагрузка 20-100%).3)Паровые(дробление только за счёт энергии перег.пара.<100мкм,нагрузка 20-100%,на 1кг мазута-0,3-0,5кг перег.пара)Расчёт:Тепловая мощность топки Q_тт=Q_i^d*B.Число горелок-zr=QTT/Qг.расход через 1 г. В_г=В/zr.