Теплоэнергетическое оборудование

Топливо. Основы процесса горения

Программа.

Виды топлива и их характеристика. Элементарный состав твердого и жидкого топлива, его особенности. Газовое топливо, его особенности. Теплота сгорания топлива. Условное топливо. Перспективы применения топлива в промышленности. Проблема экономии топлива и пути ее решения. Проблема защиты окружающей среды от выброса продуктов сгорания топлива.

Основные понятия о процессе горения топлива. Особенности сжигания и горения различных видов топлива (твердого, жидкого, газового). Коэффициент избытка воздуха. Определение теоретически необходимого количества воздуха для сгорания 1 кг (м³) топлива. Определение объема продуктов сгорания при a = 1 и при a > 1. Расчет энтальпии дымовых газов. I-t диаграмма продуктов сгорания. Теоретическая температура горения.

Методические указания. Изучение этой темы следует начать с классификации топлива по источнику, агрегатному состоянию и назначению. Необходимо усвоить разницу между рабочей, сухой и горючей массами топлива, особенности его элементарного состава и других характеристик, понять понятие «высшая и низшая теплота сгорания».

Расчет теоретически необходимого количества воздуха и объема дымовых газов (продуктов сгорания) основан на стехиометрических уравнениях окисления горючих компонентов топлива. Теоретически нужный объем воздуха можно определить, зная суммарный расход кислорода на горение 1 кг топлива, массовую долю кислорода в воздухе и плотность воздуха:

.                                (4.1)

Зная количество образованных продуктов окисления () и плотность этих газов, можно определить их объем (V_i= m_i/ r _i). Кроме того, в дымовых газах находится азот, воздух, а также водяной пар, содержащийся в воздухе, и образовавшаяся при испарении влага топлива (V_г= å V_i+ V_{N 2} + V_{в .п.}).

В реальных условиях, из-за определенных трудностей в организации перемешивания топлива с воздухом, для полного сгорания топлива воздух подается в большем количестве по сравнению с теоретически необходимым. Отношение действительного количества подаваемого в топку, к теоретически необходимым, называется коэффициентом избытка воздуха a.

Котельное оборудование

Программа.

Назначение и классификация котельных установок. Основные элементы котельного оборудования, их назначение. Назначение и классификация котлоагрегатов, их основные элементы. Основные схемы компоновки современных котлоагрегатов. Тепловой баланс котельной установки, КПД котлоагрегата и расход топлива.

Способы сжигания топлива, их особенности. Типы топок. Конструктивные схемы шаровых топок, особенности их работы. Конструктивные схемы камерных топок для факельного сжигания газового, жидкого и твердого топлива. Конструктивные схемы вихревых топок. Основные характеристики топочных устройств.

Основные схемы паровых котлов: с естественным круговоротом воды, с принудительной циркуляцией, прямоточной. Вспомогательные поверхности нагрева (пароперегреватели, водяные экономайзеры, воздухоподогреватели), их назначение и особенности работы. Водоподготовка. Сепарация пара.

Расчет теплообмена в топке и других теплопередающих поверхностях котлоагрегата.

Методические указания. Котельное оборудование – совокупность устройств и механизмов, предназначенных для производства горячей воды и пара (насыщенной и перегретой). В них происходит преобразование химической энергии топлива в физическую теплоту продуктов сгорания, которая через металлические поверхности передается воде для ее нагрева и кипения и пару для его перегрева. Котельное оборудование состоит из основных элементов – один или несколько котлоагрегатов и вспомогательных устройств. Котельный агрегат включает в себя топку, паровой котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, каркас и обмуровку. Изучение котельного оборудования необходимо начать с принципиальной схемы. С помощью схемы необходимо разобраться во взаимодействии различных элементов и систем, проследить движение воды, топлива, воздуха, дымовых газов, паров.

Обнаружив сущность процессов горения топлива в слое, вихре и факеле, можно изучать конструктивные схемы различных типов топок.

При рассмотрении типов паровых котлов, применяемых в промышленности, особое внимание надо обратить на изучение построения и принципа действия вертикально-водотрубных котлов малой и средней производительности, выполняемых в виде двухбарабанных и однобарабанных агрегатов.

4.3 Ядерное паропроизводящее оборудование (ЯППО)

Программа.

Ядерное топливо. Обогащенный уран. Общие понятия о «горении» ядерного топлива. Воспроизводство ядерного топлива, тепловыделяющие элементы. Ядерный реактор. Типы ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерных реакторов. Одно-, двух - и трехконтурная технологические схемы ЯППО; особенности их работы, преимущества и недостатки. Биологическая защита на атомных электростанциях (АЭС).

Контрольные вопросы по тематике смыслового модуля 4.

1. Топливо. Общие сведения и классификация. Основные характеристики. Элементарный состав. Теплота сгорания.

2. Расчет процесса горения топлива.

3. Назначение, классификация и основные элементы котельного оборудования.

4. Тепловой баланс котельного оборудования. Расчет отдельных статей баланса. КПД котла. Расход топлива.

5. Основные схемы современных паровых котлов.