Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ В ТОПКЕ ПРИ СЛОЕВОМ СЖИГАНИИ

Локомобильные паровые котлы с паропроизводительностью 200 — 5000 кг’іЧас принадлежат к числу котельных установок малой мощ­ности.

Малая мощность котла и применение почти исключительно твердого топлива обусловливают выбор топочного устройства в виде топки для слоевого сжигания.

Эти топки для локомобилей выполняются двух типов: 1)топки с не­подвижным слоем топлива на плоской решетке и с ручной подачей топлива и 2) топки с движущимся под действием силы тяжести слоем топлива по неподвижной решетке (полумеханические топки). К первому типу принадлежат внутренние, удлиненные и приставные топки, ко вто­рому — шахтные топки и топки с наклонными и ступенчатыми решетками.

Горение топлива в топке котла отличается рядом особенностей. В присутствии кислорода любое вещество подвергается окислению при любой температуре, но интенсивность окисления зависит от темпера­туры и с ее возрастанием увеличивается.

По интенсивности окисления различают две области температур. В первой области (области низких температур) интенсивность окисления настолько незначительна, что выделяющееся тепло рассеивается и не может повысить температуру горючего вещества и окружающего воз­духа. Во второй области (области высоких температур) окисление про­исходит настолько быстро и выделение тепла настолько велико, что температура горючего вещества и окружающего воздуха значительно по­вышается и поддерживается процессом окисления на этом высоком уровне.

Интенсивное окисление с быстрым выделением тепла во второй области температур называется горением, а температура, при которой происходит переход из первой области во вторую, называется темпе­ратурой воспламенения горючего вещества.

Таким образом, горение топлива в топке возможно только при тем­пературах выше температуры воспламенения.

Температура воспламенения зависит от физических и химических свойств топлива, от давления воздуха, а для твердого топлива еще от формы и размеров кусков.

Значения температур воспламенения для различных горючих веществ приведены в табл. 12.

Таблица 12

Температура воспламенения различных видов топлив и газов

Топличо или горючий газ

Температура воспламенения в °С

Дрова, торф и молодой бурый уголь………………………

Каменный уголь…………………………………………………..

Антрацит, тощий уголь и кокс (углерод) . . .

Нефть и керосин……………………………………………………

Водород Н3 ………………………………………………………….

Окись углерода СО……………………………………………….

Метан СН^……………………………………………………………

1

250—300

300-350

650-700

530—580

600

650

650-750

Процесс горения твердого топлива условно может быть разделен на три стадии (фазы), протекающие в основном последовательно, а именно: стадию подготовки, стадию горения и стадию дожигания.

Первая стадия (стадия подготовки) включает в себя подогрев и под­сушку топлива и начало выделения летучих. Подсушка топлив боль­шой влажности, как, например, бурых углей, торфа и влажных дров, имеет очень большое значение для их воспламенения. При нагреве топлива до температуры 100—150° начинается интенсивное испарение влаги. Эта стадия не нуждается в кислороде, а следовательно, и в под­воде воздуха. Высота температуры служит основным фактором, регу­лирующим ее развитие. Чем выше температура, тем быстрее идет про­цесс. Первая стадия является потребителем тепла

При температурах порядка 300—400° процесс испарения влаги за­канчивается и начинается интенсивное выделение летучих веществ и образование кокса.

По достижении летучими веществами температуры воспламенения на­чинается стадия основного горения. К стадии основного горения отно­сится завершение выделения летучих веществ, их горение в топочной камере, т. е. в объеме топки между слоем топлива и поверхностью на­грева, воспламенение и горение кокса (наиболее важный процесс в ста­дии основного горения).

Эта стадия является основным потребителем воздуха, так как горе­ние летучих веществ и кокса требует наиболее интенсивного подвода воздуха. Быстрота выгорания кокса зависит от возможности подвода ки­слорода к поверхности кусков топлива, где происходит реакция, и отвода от нее продуктов сгорания. При применении мелкораздроблен­ного топлива поверхность кусков топлива будет больше и горение будет протекать быстрее. Интенсивность процесса горения достигается за счет увеличения скорости воздуха.

В этой основной стадии горения выделяется основная часть тепла топлива и достигаются наиболее высокие температуры.

В завершающей стадии дожигания топлива зола преобладает над оставшимся небольшим количеством коксовых частиц. В топочной ка­мере может находиться еще незначительное количество недогоревших газов. Воздуха для этой стадии горения требуется значительно меньше, и выделение тепла также не велико. Температура ниже, чем во время предыдущей стадии. Большая зольность топлива затягивает развитие этой фазы, так как зола затрудняет доступ воздуха к частицам кокса. От степени завершенности стадии дожигания зависит величина потерь от механической неполноты сгорания.

Фиг. 66. Схема горения юплива на неподвижной колосниковой решетке

при ручной загрузке.

Эффективность сжигания топлива определяется ходом процесса го­рения во всех трех стадиях, находящихся в тесной взаимной связи.

Большая часть воздуха, необходимого для процесса горения, подается через слой топлива, лежащий на колосниковой решетке, и называется первичной. Вторичной частью воздуха называется дополнительная его часть, подаваемая непосредственно в топочную камеру.

Рассмотрим процесс горения, происходящий в топке с неподвижным слоем топлива на плоской решетке (фиг. 66) при ручной загрузке. Подача топлива производится периодически и ровным слоем по всей площади решетки так, что на колосниковой решетке находятся не­сколько его слоев.

Слой, непосредственно лежащий на решетке, состоит из выгорев­шего топлива, т. е. из шлака и золы, и носит название шлаковой по­душки. Пористая шлаковая подушка не представляет большого сопро­тивления проходу воздуха, но в то же время защищает решетку от теплоотдачи из горящего слоя.

Нал шлаковой подушкой располагаете слой горящего топлива (кокс), а поверх него свежезаброшенное топливо.

В горящем слое (коксе) происходят основные реакции горения угле­рода и серы с образованием углекислоты С02, окиси углерода СО (при недостатке воздуха) и сернистого газа S02.

Горячие продукты сгорания и избыточный воздух, проходя сквозь слой свежезаброшенного топлива, подогревают его, вызывая сначала выделение влаги, а потом при повышении температуры выделение лету­чих. Нагрев верхнего слоя усиливается за счет теплопроводности ниже­лежащего горящего топлива и излучения раскаленной обмуровки, если таковая имеется

Из свежезаброшенного слоя топлива при нагреве выделяется в топоч­ную камеру сначала влага, а потом и летучие—водород Н2, метан СН4 и другие углеводороды.

В топочную же камеру попадают из среднего слоя С02, СО и S02, N2 и избыточный кислород.

При проходе газов в верхнем слое топлива происходят восстановитель­ные реакции — часть углекислоты С02 в присутствии углероаа превра­щается в окись углерода СО с поглощением тепла.

В топочной камере происходит перемешивание горючих газов с из­быточным кислородом и вторичным воздухом и почти полное догора­ние их.

В продуктах горения, идущих к поверхностям нагрева котла, содер­жатся углекислота С02, лишний кислород 02, азот N4, сернистый газ S02, водяные пары Н20 от сжигания водорода и испарения влаги топлива, уносимая из слоя мелочь Ау и О и, наконец, несюревшие летучие СО, СН4 и другие углеводороды.

Черная окраска дыма получается от присутствия свободного угле­рода Сд, полученного в результате реакции

СН4 + 02 = 2Н20 + Сд (дым),

происходящей из-за недостатка кислорода или плохого перемешива­ния газов.

Анализируя работу топки, можно отметить неблагоприятные условия, при которых протекает процесс горения топлива. В период каждой загрузки топлива через шуровочное отверстие в топку поступает значи­тельное количество холодного воздуха, снижающего температуру в то­почном пространстве, нарушающего процесс горения и увеличивающего избыток воздуха (в топках с ручной подачей а =1,4—1.8). Кроме того, свежезаброшенное холодное топливо закрывает горящее топливо и уменьшает его лучеиспускание.

В процессе, происходящем в топке с неподвижным слоем, можно наблюдать все три стадии горения топлива.

Первая стадия горения может быть отмечена в свежезаброшенном топливе, вторая — в среднем слое топлива, а третья — в нижней его части. Таким образом, все три стадии горения можно наблюди ь почти одновременно, но в различных слоях топлива на решетке.

По-иному происходит процесс горения в топках с наклонными решетками (фиг. 67). В этих топках колосники располагаются с накло­ном в зависимости от угла естественного откоса топлива. Топливо за­гружается в воронку, расположенную у верхней ча^ти решетки и, постепенно сгорая, спускается вниз под действием собственного веса.

Топливо поступает в топку непрерывно и тем самым устраняется периодичность процесса с присущими ему недостатками, описанными

Фиг. 67. Схема горения топлива на наклонной решетке.

вится тоньше. Это способствует увеличению притока воздуха, нужного для горения кокса в слое и летучих в топочной камере, а также для лучшего охлаждения решетки.

Аналогично протекает процесс горения в шахтной топке, предназ­наченной для сырых дров и торфа. Топливо загружается в вертикаль­ную шахту, в которой уже начинается стадия подготовки.

В топках с наклонными решетками и шахтных желательно осуще­ствлять зонный подвод воздуха, что позволяет более правильно вести процесс горения. Установившееся состояние процесса в указанных топ­ках и отсутствие периодического поступления больших масс холодного воздуха при загрузках топлива ведут к тому, что реализуются неболь­шие величины избытка воздуха а = 1,25—=—1,35 и незначительные потери от химического недогорания.

В топках с наклонной решеткой имеется специальный подъемный механизм для некоторого регулирования угла наклона у решетки путем

Изменения величины расстояния между верхним концом решетки и опо­рой. На фиг. 67 это расстояние отмечено буквой I.

Величина угла наклона f решетки зависит от рода топлива. Напри­мер, при сжигании кускового кокса, торфа и опилок угол наклона f = 32-f-36°, при сжигании бурого угля f = 27 — f-32°, неспекающегося каменного угля f = 42-f-45° и спекающегося каменного угля f=45-s-50°.

Комментарии запрещены.