По физическому признаку и характеру

- потери тепла в окружающую среду с уходящими газами, технологической продукцией, технологическими отходами, уносами материалов, химическим и физическим недожогом, охлаждающей водой и т.п.

- потери электроэнергии в трансформаторах, дросселях, токопроводах, электродах, линиях электропередач, энергоустановках и т.п.

- потери с утечками через неплотности

- гидравлические потери напора при дросселировании, потери на трение при движении жидкости (пара, газа) по трубопроводам с учетом местных сопротивлений последних

- механические потери на трение подвижных частей машин и механизмов

По причинам возникновения

- вследствие конструктивных недостатков

- в результате не оптимально выбранного технологического режима работы

- в результате неправильной эксплуатации агрегатов

- в результате брака продукции и т.п.

- по другим причинам

 

3. Системы теплоснабжения

Различают два вида теплоснабжения – централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. ДТС разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

- групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

- районное – ТС городского района;

- городское – ТС города;

- межгородское – ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций – подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения.

Различают две основные категории потребления тепла.

Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка). Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование.

Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

По уровню температуры тепло подразделяется на:

- низкопотенциальное, с температурой до 150 ⁰С;

- среднепотенциальное, с температурой от 150 ⁰С до 400 ⁰С;

- высокопотенциальное, с температурой выше 400 ⁰С.

Коммунально-бытовая нагрузка относится к низкопотенциальным процессам.

Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 ⁰С (в прямом трубопроводе), минимальная – 70 ⁰С (в обратном).

Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1.4 МПа.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной.

1 - источник тепла, 2 - подающий трубопровод (теплопровод), 3 — абонентский ввод, 4 – вентиляционный калорифер, 5 - абонентский подогреватель местной \ системы отопления, 6 - нагревательный прибор местной 1 системы отопления, 7 - трубопроводы местной системы 1 отопления,8 - абонентский подогреватель системы горячего водоснабжения, 9 - местная система горячего водоснабжения, 10- в обратный трубопровод (теплопровод).

Рисунок 2. Схема централизованной системы теплоснабжения.

 

В зависимости от организации движения теплоносителя системы теплоснабжения могут быть:

а) замкнутыми - потребитель использует только часть тепла, ^теплоноситель полностью возвращается на источник тепла;

б) полузамкнутыми — потребитель использует как часть тепла, так и часть самого теплоносителя. Остальная часть теплоносителя возвращается на источник тепла;

в) разомкнутыми - теплоноситель и его тепло полностью используется потребителем.

 

4. Классификация потребителей тепла

Основными потребителями тепла на промышленных предприятиях являются:

а) силовые агрегаты, использующие в качестве рабочего тела пар определенных параметров (паровые молоты, прессы, ковочные машины, насосы, турбокомпрессоры и т.д.). В качестве привода используются паровые машины (0,8-1,0 МПа, 200-250°С) или турбины (1,8-3,5 МПа, 350-450°С);

б) технологические аппараты и устройства, в которых тепло используется для осуществления технологических процессов (подогреватели, выпарные и ректификационные установки, сушилки, реакторы химической промышленности). В качестве рабочего тела используется насыщенный перегретый пар (от 0,3-0,8 до 9 МПа) и вода (с температурой t≤150 °С);

в) системы отопления и вентиляции производственных, культурно-бытовых и жилых помещений, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. В качестве рабочего тела используется пар (до 0,6 МПа) и вода (с температурой t≤150 °С).

Несмотря на разнообразие потребителей тепла, по характеру теплового потребления их можно разделить на две группы:

- сезонные потребители;

- круглогодичные потребители.

К сезонным потребителям тепла относятся системы:

- отопления;

- вентиляции (с обогревом воздуха в калориферах);

- кондиционирования воздуха (получение воздуха определенного качества, чистоты, температуры, влажности).

К круглогодичной нагрузке относится технологическая тепловая нагрузка и горячее водоснабжение (так называемая бытовая тепловая нагрузка).

 

5. Паровые котлы и их классификация.

Котел – это устройство, предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Основными элементами котла являются топка и теплообменные поверхности. Специальное устройство котла, в котором происходит сжигание топлива, называется топкой или топочной камерой. Некоторые типы котлов, например котлы-утилизаторы, не имеют топки. В этом случае получение пара или подогрев воды осуществляются за счет теплоты горячих газов, образующихся при каком-либо технологическом процессе. Газовый тракт котла (по которой движутся продукты сгорания), разделен на отдельные газоходы. Взаимное расположение газоходов, определяющее траекторию движения продуктов сгорания и расположение поверхностей нагрева, называется компоновкой. Наиболее распространенными в настоящее время являются П-образная, Т-образная компоновки. Можно выделить и конвективные газоходы, по которым движутся уже относительно холодные газы.

В котел подается питательная вода. Там она нагревается, а затем превращается в насыщенный или перегретый пар требуемых параметров. Под параметрами пара подразумеваются его давление и температура. Основным потребителем водяного пара, вырабатываемого в котельных установках, являются паросиловые установки, а также он может использоваться для технологических нужд.

К основным элементам котла относятся также барабаны, воздухоподогреватели, горелочные устройства, устройства для регулирования температуры перегрева пара.

Для обеспечения работы современные котлы оснащаются вспомогательным оборудованием, к которому относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, золоулавливающее оборудование, оборудование по подготовке топлива и т.п. Совокупность котла и вспомогательного оборудования называется котельной установкой.

Одним из важных элементов котла является каркас. Для обеспечения безопасности работы персонала, а также для снижения потерь теплоты в окружающую среду на котле предусмотрена обмуровка и тепловая изоляция.

По назначению котлы подразделяются на паровые, вырабатывающие водяной пар требуемых параметров, водогрейные, котлыутилизаторы и энерготехнологические котлы. Они предназначаются для энергетических, производственных, отопительнопроизводственных и отопительных котельных установок.

По паропроизводительности котлы подразделяются на котлы малой производительности, котлы средней производительности, энергетические котлы и котлы большой паропроизводительности энергоблоков ТЭС.

По параметрам пара паровые котлы подразделяются на котлы, работающие на низком (0,88 МПа), среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа), высоком (9,8 и 13,8 МПа), критическом (16 МПа), сверхкритическом (24 МПа) давлении.

По типу топочного устройства можно выделить котлы, оснащенные слоевой топкой, камерной топкой, циклонной топкой, вихревой топкой, топкой с кипящим слоем, специальными топками для сжигания специфических видов топлива.

По способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. Водотрубные котлы в свою очередь выпускаются нескольких модификаций: барабанные с естественной циркуляцией, сепарационные (безбарабанные) с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные котлы.

 

6. Технологическая схема производства пара на электростанциях

Технологическая схема производства пара на паротурбинной электрической станции с прямоточными котлами и сжиганием твердо­го топлива в пылевидном состоянии показана на рис. 1.7. Твердое топливо в виде кусков поступает в приемно-разгрузочное помещение в железнодорожных вагонах. Вагоны заталки­ваются в вагоноопрокидыватели и вместе'с ни­ми, поворачиваясь вокруг своей оси примерно на 180°, разгружаются в расположенные ниже бункера. С помощью автоматических питате­лей топливо поступает на ленточные конвейе­ры первого подъема, передающие его в дро­билки. Отсюда поток измельченного топлива— дробленки (размеры кусочков топлива не бо­лее 25 мм) конвейером второго подъема по­дается в бункера котельной. Далее дробленка поступает в углеразмольные мельницы, где окончательно измельчается и подсушивается. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь поступает в топочную камеру.

Рис. 1.7. Технологическая схема производства пара.

1 — штабель угля; 2— ленточный транспортер; 3 н 4 — бункер; 5 — вагоноопрокидыватель с железнодорожным вагоном; 6— дробильный завод; 7 — бункер дробилки; 8— углеразмольная мельница, 9 — первичный воздух; 10— пылевоздушная смесь; 11 — горелки; 12 — фронт котла; ІЗ —паровой котел; 14 — топочная камера; 15 — вюричныЯ воздух; 16— НРЧ; 17 — СРЧ; 18 — ВРЧ; j9 — перегретый пар; 20 — конвективный пароперегреватель; 21 — забор воздуха из помещения; 22 — забор наружного воздуха; 23 — короб холодного воздуха; 24—промежуточный пароперегреватель; 25 — горизонтальный газоход; 26 — конвективная шахта (вертикальный газоход); 27 — экономайзер; 28 — питательная вода; 29 —воздухоподогреватель; 30 — дутьевой вентилятор; 31 — золо­уловитель; 32 — дымосос; 33 — дымовая труба; 34 — шлакозоловой канал.

 

7. Основные характеристики паровых котлов

• паропроизводительность - В, [т/ч] (кг/ч) - весовое количество пара, вырабатываемое котлом в единицу времени;

• рабочее давление пара в котле - рк, [МПа] (кгс/см) - это избыточное давление пара;

• температура перегретого пара - (ПЕ, [°С] - температура пара за пароперегревателем котла;

• КПД котла - г}к, [%] - это отношение полезно использованного тепла, ушедшего на производство и перегрев пара, к подведенному теплу в топке котла;

• температура воздуха, поступающего в топку — ^в, [°С]

• теплонапряжение топочного объема — чт, [кДж/м ч] (Вт/м) - количество теплоты, выделяющейся в одном кубическом метре топочного объема в единицу времени при сжигании вводимого в топку топлива;

• теплонапряжение поверхностей нагрева котла - ч, [кДж/м ч] (Вт/м) - количество тепла, воспринимаемое от продуктов сгорания топлива одним квадратным метром поверхности нагрева котла в единицу времени;

• относительное водосодержание котла - со, [ч] - отношение весового количества воды в парообразующих элементах котла к его паропроизводительности;

• относительный объем котла - Vк, [(м - с)/кг] - отношение полного объема, занимаемого котлом, к его паропроизводительности;

 

8. Тепловой баланс котельного агрегата и его КПД

В общем виде уравнение ТБ для КА при УРР

Qрр=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

где Q1 – количество тепла, воспринимаемое теплопереносящими поверхностями котла,

Q2 – потеря тепла уходящими газами,

Q3 – потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива,

Q4 – потеря тепла от механической неполноты сгорания топлива,

Q5 – потеря теплоты от наружнего охлаждения котельного агрегата,

Q6 – потеря с физическим теплом шлаков

q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6=100%

Qрр= Qрн+ Qтл+ Qввнш+ Qф- Qк

где Qрн – низшая теплота сгорания топлива,

Qтл – физическое тепло топлива,

Qввнш – тепло, вносимое воздухом за счет его подогрева вне котла,

Qф – тепло, вносимое паром, употребляемым для распыления мазута,

Qк – тепло, расходуемое при сжигании сланцев

Существует 2 метода определения КПД:

- по прямому балансу;

- по обратному балансу.

Определение КПД котла как отношение полезно затраченной теплоты к располагаемой теплоте топлива – это определение его по прямому балансу:

КПД котла можно определить и по обратному балансу – через тепловые потери. Для установившегося теплового состояния получаем

КПД котла, определяемый по формулам (1) или (2), не учитывает электрической энергии и теплоты на собственные нужды. Такой КПД котла называют КПД брутто и обозначают или .

Если потребление энергии в единицу времени на указанное вспомогательное оборудование составляет , МДж, а удельные затраты топлива на выработку электроэнергии в, кг/МДж, то КПД котельной установки с учетом потребления энергии вспомогательным оборудованием (КПД нетто), %,

Для котельных установок промышленных предприятий затраты энергии на собственные нужды составляют около 4% вырабатываемой энергии.

Определение расхода топлива связано с большой погрешностью, поэтому КПД по прямому балансу характеризуется низкой точностью. Данный метод используется для испытаний существующего котла.

Метод по обратному балансу характеризуется большей точностью, используется при эксплуатации и проектировании котла. При этом Q₃ и Q₄ определяется по рекомендации и из справочников. Q₅ определяется по графику. Q₆– рассчитывается (редко учитывается), и по существу определение по обратному балансу сводится к определению Q₂, которое зависит от температуры уходящих газов.

КПД брутто зависит от типа и мощности котла, т.е. производительности, вида сжигаемого топлива, конструкции топки. На КПД влияет также режим работы котла и чистота поверхностей нагрева.

При наличии механического недожога часть топлива не сгорает (q₄), а значит не расходует воздуха, не образует продуктов сгорания и не выделяет теплоты, поэтому при расчете котла пользуются расчетным расходом топлива

 

9. Системы пароснабжения. Схемы сбора и возврата промышленного конденсата

Абонентские установки для возврата конденсата состоят из конденсатоотводчиков, сборников конденсата, конденсатных насосов и трубопроводов.

Допустимая норма растворенного кислорода в перекачиваемом конденсате, при которой не происходит коррозии стальных конденсатопроводов, составляет 0,1 мг/л. Особенно активно происходит цикл коррозии при наличии в конденсате, кроме кислорода, еще и углекислоты.

Помимо разрушения трубопроводов, коррозия увеличивает их гидравлическое сопротивление вследствие роста шероховатости стенок и уменьшения поперечного сечения трубопроводов. Продукты коррозии, образующиеся на внутренней поверхности конденсатопроводов, смываются и уносятся конденсатом, что приводит в результате к затруднениям в эксплуатации котельного оборудования. В конденсатных системах наблюдается, как язвенная коррозия, так и равномерная. Особенно опасна язвенная коррозия вследствие образования сквозных свищей, выводящих трубопровод из строя в короткое время.

Язвенная коррозия возникает в условиях отсутствия движения конденсата по трубопроводу. Для ее предупреждения необходимо непрерывно откачивать конденсат. Кислородная коррозия конденсатопроводов устраняется применением закрытых конденсатосборных установок, в которых конденсат находится под избыточным (выше атмосферного) давлением паровой подушки и не имеет контакта с атмосферным воздухом. При эксплуатации открытых систем температуру возвращаемого конденсата необходимо поддерживать на уровне 95-100 ⁰С. Чем выше температура конденсата, тем ниже в нем растворенного кислорода и тем долговечнее система. Для протекции конденсата от аэрации с поверхности открытых конденсатных баков применяют сталестружечный затвор с поплавком.

 

10. Система технического водоснабжения

Система технического водоснабжения (СТВ) электростанции - совокупность отдельных систем охлаждения, объединенных в одну СТВ. Технической водой называют химически неочищенную (сырую) воду, используемую для охлаждения (циркуляционная или охлаждающая вода).

На рис. 27 приведена принципиальная схема технического водоснабжения пылеугольной ТЭС.

Рис. 27. Принципиальная схема технического водоснабжения пылеугольной ТЭС (ЗШО – золошлакоотвал, СО – различные системы охлаждения, Н - насосы)

В состав СТВ входят:

- источник водоснабжения (река, озеро, водохранилище, море, артезианские скважины);

- циркуляционные насосы;

- водоводы (подводящие и отводящие трубопроводы или каналы);

- охладители воды (градирни, брызгальные бассейны, пруды-охладители), если они необходимы для данного типа СТВ.

Техническая вода может использоваться в следующих целях:

- охлаждение конденсаторов турбин; эта составляющая расхода технической воды является наиболее значительной, например, на ГРЭС в конденсаторы турбин поступает до 90-95%, а на АЭС – примерно 90% от всего расхода воды СТВ;

- на газоохладители электрогенераторов;

- на маслоохладители турбин;

- на химводоподготовку для восполнения потерь пара и конденсата;

- на гидрозолошлакоудаление (на пылеугольных ТЭС);

- на охлаждение устройств газоочистки;

- на системы охлаждения вспомогательных устройств и механизмов.

Бывают два основных типа СТВ:

- прямоточная; в такой СТВ охлаждающая вода проходит через агрегаты станции однократно;

- оборотная; здесь вода используется многократно.

Отличие: СТВ может считаться прямоточной, если дебит (поступление свежей воды в единицу времени) используемого водоисточника не менее чем в 2-3 раза превышает потребности электростанции в охлаждающей воде.

В свою очередь, оборотные СТВ различаются по охладителю воды:

- с прудами-охладителями (естественными или искусственными);

- с градирнями;

- с брызгальными бассейнами.

 

11. Объединение локальных схем водоснабжения

В зависимости от изменения качества воды в процессе её использования схемы оборотного водоснабжения подразделяются на "чистые" циклы для воды, которая при использовании только нагревается; "грязные" циклы для воды, которая при использовании только загрязняется.

Объединение локальных схем водоснабжения в единую систему с каскадным использованием воды открывает возможности для снижения потребления свежей воды и создания бессточных систем водоснабжения предприятия. В этих системах продувочная вода "чистых" циклов используется для подпитки "грязных" циклов и сокращает потребление ими свежей воды. Если продувка "чистых" циклов превышает оборот "грязных" циклов в свежей воде, то её избыток может отправляться на ХВО для умягчения и использования её в котлах и аналогичных установках, безвозвратно потребляющих воду. Продувочную воду "грязных" циклов следует использовать для грануляции шлаков, тушения кокса и аналогичных нужд безвозвратного водопотребления.

Разработка бессточных схем водоснабжения П.П. и комплексов становится основным направлением в решении задач предотвращения загрязнения водоёмов и экономного расходования свежей воды.

Особое внимание при выборе систем технического водоснабжения на крупных П.П. необходимо обращать на сочетание локальных и общезаводских систем, на объединение их с целью повторного использования стоков, так как использование очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения является центральным вопросом общей проблемы перевода предприятий на бессточный режим.

 

12. Системы воздухоснабжения промышленных предприятий

Системы воздухоснабжения промышленных предприятий предназначены для централизованного снабжения промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров в соответствии с расходом и графиком. Она включает в себя компрессорные и воздуходувные станции, трубопроводный и баллонный транспорт для подачи сжатого воздуха к потребителям, воздухосборные устройства - ресиверы и распределители самого предприятия.

В зависимости от необходимых потребителям расходов воздуха и его давления станции оборудуются центробежными компрессорами с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35 0,9 МПа и единичной производительностью 250 7000 м³/мин или поршневыми соответственно с давлением 3 20 МПа и единичной производительностью не более 100 м³/мин.

Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальные и кольцевые участки. Последние применяют при компактном расположении потребителей, а также при повышенных требованиях к надёжности обеспечения сжатым воздухом.

Сжатый воздух на ПП используется по двум основным направлениям: технологическому (для выплавки стали и чугуна, получения кислорода в разделительных установках) и силовому (для привода различных машин и механизмов, в горнодобывающей и кузнечных отраслях).

Компрессорные станции включают в себя устройства для забора воздуха, очистки его от пыли, компрессоры, приводные двигатели, теплообменники охлаждения, вспомогательное оборудование (для осушки, очистки, изменения давления, аккумуляции воздуха).

Производительность всех работающих компрессоров принимается максимальной длительной нагрузке, и на компрессорной станции устанавливают один резервный компрессор.

Охлаждение воздуха в компрессорных установках осуществляется в промежуточных и концевых холодильниках.

Для большинства ПП требуется осушка воздуха после компрессора. Осушка необходима по технологическим требованиям, а также для надёжного транспорта и безопасности. Выбор метода осушки обосновывается технико-экономическими сравнениями.

Для аккумуляции сжатого воздуха при его неравномерном потреблении и выравнивании давления в магистрали за поршневыми компрессорами устанавливают ресиверы. В системах с турбокомпрессорами роль ресиверов выполняют трубопроводы сжатого воздуха.

 

13. Система газоснабжения. Структура системы газоснабжения

Для обеспечения потребителей горючими газами в рамках промышленного предприятия создаётся система газоснабжения.

Система газоснабжения ПП - комплекс сооружений, установок, трубопроводов, регулирующих, смесительных и других устройств, обеспечивающих:

1. приём природного газа в заводскую газовую сеть непосредственно из магистрального газопровода или ГГРС; а также поддержание необходимых параметров газа в сетях, распределение и подачу его потребителям;

2. приём в автономную систему заводских газопроводов искусственных горючих газов, образовавшихся в технологических процессах, их очистку, приведение полученных параметров к уровню параметров, необходимых потребителю, смешение с другими горючими газами, транспортировку, распределение и подачу к потребителям;

3. производство искусственных горючих газов на заводских газогенераторных станциях (ГГС), их очистку, повышение давления и подачу через автономную систему газопроводов к потребителям.

Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа к потребителям, безопасные условия эксплуатации, возможность отключения отдельных элементов для производства ремонтов и для перевода потребителя на использование резервного топлива.

Структура системы газоснабжения выбирается в зависимости от группы, к которой оно относится:

1 группа: предприятия, только потребляющие горючие газы;

2 группа: предприятия, которые сами вырабатывают горючие газы, но его количество не покрывает собственные нужды;

3 группа: предприятия, полностью обеспечивающие свои потребности газом собственной выработки;

4 группа: предприятия, у которых выработка искусственных газов превышает собственные нужды.

Одноступенчатая схема - снабжение природным газом применяется, когда всем потребителям необходим газ с избыточным давлением ниже 0,005 МПа.

Двухступенчатая схема - когда в городской сети поддерживается среднее давление (0,005 0,3 МПа) или высокое (0,3 1,2МПа) избыточное давление, а цехам необходим газ низкого и среднего давления.

Трёхступенчатая схема - предусматривает получение газа от городской сети высокого давления с обеспечением потребителей газом высокого, среднего и низкого давления.

 

14. Тепловой баланс котельного агрегата. Общее уравнение теплового баланса. Потеря тепла с уходящими газами

Тепловой баланс котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством теплоты и суммой использованной теплоты и тепловых потерь.

Q_р/^р = Q₁ + ∑Q_n

или

Q_p/^p= Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆

Где Q_р/^р - теплота, которой располагают; Q₁ - использованная теплота; ∑Q_n - общие потери; Q₂ - потери теплоты с уходящими газами; Q₃ - потери теплоты от химического недожога; Q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания; Q₅ - потери теплоты в окружающую среду; Q₆ - потери теплоты с физической теплотой шлаков.

q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆ = 100% (19.4)

В уравнении величина q₁ представляет собой коэффициент полезного действия установки "брутто". Он не учитывает затраты энергии на обслуживание котельной установки: привод дымососов, вентиляторов, питательных насосов и прочие расходы. Коэффициент полезного действия "нетто" меньше КПД "брутто", так как он учитывает затраты энергии на собственные нужды установки.

Левая приходная часть уравнения теплового баланса (19.3) является суммой следующих величин:

Q^p/_p = Q^p/_н + Q_в.вн + Q_пар+ Q_физ.т (19.5)

где Q_B.BH - теплота, вносимая в котлоагрегат с воздухом на 1 кг топлива. Эта теплота учитывается тогда, когда воздух нагревается вне котельного агрегата (например, в паровых или электрических калориферах, устанавливаемых до воздухоподогревателя); если воздух нагревается только в воздухоподогревателе, то эта теплота не учитывается, так как она возвращается в топку агрегата; Q_пap - теплота, вносимая в топку с дутьевым (форсуночным) паром на 1 кг топлива; Q_физ.т - физическая теплота 1 кг или 1 м³ топлива.

В тепловом балансе котельного агрегата наибольшей является потеря тепла с уходящими газами q2. Ее величина обычно находится в пределах от 4 до 8 % от располагаемого тепла.

При нормальной эксплуатации потеря тепла с уходящими газами - основная потеря тепла в котле (5-10%). Данная потеря обусловлена тем, что продукты сгорания, покидающие котел, имеют температуру выше температуры окружающего воздуха.

Потеря тепла с уходящими газами является функцией температуры и объема уходящих газов:

зависит от коэффициента избытка воздуха и от влажности топлива

Коэффициент избытка воздуха уходящих газов зависит от коэффициента избытка воздуха, подаваемого в топку и от присосов воздуха по газовому тракту, т.е. определяется плотностью газового тракта и его схемой. Для снижения температур уходящих газов можно увеличить величину поверхностей нагрева; однако это вызовет дополнительные затраты на металл и увеличит аэродинамическое сопротивление газового тракта.

 

15. Потеря тепла от химической неполноты сгорания. Потеря тепла от механической неполноты сгорания

Химический недожог

В продуктах горения могут присутствовать газообразные продукты неполного окисления. Если продукты сгорания покидают топку, то горение завершается, и они выбрасываются в атмосферу, вследствие чего теряется часть тепла. Тепло, которое могло бы выделиться при дожигании этих газообразных продуктов, составляет:

где CO, H , CH ,…., - есть горючая часть продуктов сгорания.

В нормальных режимах для низкореакционных твердых топлив эта потеря равна 0 ( =0).

Для высокореакционных каменных углей, бурых углей, мазута =0,5%.

Величина данной потери определяется или зависит от коэффициента избытка воздуха в топке, от качества смесеобразования, от времени пребывания топлива в топке, от температуры процесса горения, которая зависит от теплотворной способности топлива, нагрузки котла, температуры горячего воздуха.

1 – идеальные условия смесеобразования;

2 – реальная зависимость при номинальной нагрузке;

3 – реальная зависимость при пониженной нагрузке.

При снижении коэффициента избытка воздуха в топке (α_T) ниже критического (α_KP), наблюдается резкое повышение потери тепла с химическим недожогом, ввиду нехватки окислителя.

Механический недожог

Данная потеря возникает вследствие того, что коксовые частицы, не успевшие полностью сгореть в топке, удаляются из котла со шлаками и золой.

При проектировании данную потерю выбирают в зависимости от вида топлива и способа сжигания.

Топливо	,%
Бурые угли	0,5-2
Каменные угли	0,5-3
Антрацит	3-6

При испытаниях котла величина определяется по выражению:

- доли минеральной части, переходящие в золы и шлак; в сумме составляют 1.

- содержание горючих (кокса) в золе или шлаке (в %).

- зольность.

- теплота сгорания кокса.

 

16. Пневматические средства регулирования

По виду использованной энергии исполнительные устройства подразделяются на электрические, гидравлические и пневматические.

Пневматические мембранные исполнительные механизмы. Пневматические средства управления и регулирования удовлетворяют самым жёстким требованиям пожаро- и взрывобезопасности, могут работать при наличии агрессивных примесей в окружающей атмосфере и применяются для автоматизации производственных процессов в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. В энергетике пневматические приборы находят применение в системах управления водоподготовительными установками ТЭС и АЭС.

На рисунке 14.3 представлено устройство пневматического клапана. Исполнительный механизм такого типа имеет следующий принцип действия. Под действием давления воздуха Р, подаваемого на мембранный механизм сверху, шток, преодолевая противодействие пружины, изменяет положение затвора, тем самым изменяя проходное сечение клапана. Степень открытия сечения клапана пропорциональна давлению воздуха Р, подаваемого на мембранный механизм.

По своей конструкции подобные клапаны выпускают двух типов: одно- и двухседельчатые.

Односедельчатые клапаны (рис. 14.3 а) имеют одностороннее действие давления среды; оно выражается в "затягивании" или "отжатии" самого седла при изменении направления движения среды через регулирующий орган. Такой эффект является нежелательным, так как нарушает процесс регулирования. Для устранения этого используют двухседельчатый клапан (рис. 14.3 б). Два седла и затворы позволяют потоку регулируемого газа или жидкости протекать одновременно в противоположных направлениях, в результате чего регулирующий орган является разгруженным. Его не затягивает потоком, клапан имеет равномерный ход.

 

17. Гидравлические средства регулирования

Гидравлические средства регулирования используются для построения систем автоматизации паровых турбин. Широкого применения для автоматизации производственных процессов в энергетике и теплотехнике гидравлические приборы не находят. В автоматических системах регулирования общепромышленного назначения может оказаться эффективным комбинированный вариант регулятора с управляющей частью электрической ветви и гидравлической исполнительной частью. Гидравлические исполнительные механизмы поршневого типа развивают большие перестановочные усилия при высокой скорости перемещения исполнительной части механизма. Для связи управляющей и исполнительной частей вводится электрогидравлический преобразователь. Применяются также комбинированные электропневматические системы.

 

18. Анализ энергетического баланса предприятия

Для составления и анализа энергетического баланса предприятия инфор­мация может быть представлена в виде следующих данных:

- общая производственная и энергетическая характеристика предприятия (объемы и номенклатура выпускаемой продукции, ее себестоимость с выде­лением энергетической составляющей);

- описание схемы материальных и энергетических потоков;

- перечень и характеристика основного энергоиспользующего оборудова-ния;

- данные о расходах энергоносителей;

- данные о работах по рациональному использованию энергии на предприятии.

Схема материальных и энергетическая потоков сопровождается описа­нием видов и параметров энергоносителей, состоянием использования вто­ричных энергетических ресурсов, системы учета и контроля расхода энер­гии и энергоносителей.

Анализ энергетического баланса состоит в качественной и количествен- ной оценке состояния энергетического хозяйства предприятия.

Анализ энергетического баланса заключается в качественной и количественной оценке состояния энергетического хозяйства предприятия. Анализ использования энергоносителей может быть произведен путем сравнения фактических показателей с нормативными, фактическими за предыдущий период, перспективными, аналогичными на других предприятиях. При этом сравнение должно проводиться с учетом условий сопоставимости (при одинаковых объемах производства, составе и качестве продукции и т.д.).