Промышленная теплоэнергетика. Классификация топлива. Химический состав топлива. (Занятие 13)

1.

Часть 3
Промышленная
теплоэнергетика
Занятие 13
Классификация топлива. Химический состав топлива.
Теплоэнергетические характеристики топлива.
Паровой котел и его основные элементы. Тепловой баланс
парового котла. Технологическая схема котельной установки.

2.

Виды и характеристики топлива.
Топливо – углеводородные соединения, сжигаемые
для получения теплоты
Классификация:
а) по состоянию:
•Твердые
•Жидкие
•Газообразные
б) по способу получения:
*Естественные
*Искусственные (получаемые
путем химической или
механической
обработки естественных
топлив)

3.

Твердое топливо
– продукты разложения органической массы и
растений.
антрацит 95% С 34 МДж/кг
УГЛИ
каменный 75-90% 35 МДж/кг
бурый
65-70% 28 МДж/кг зольность
7-38%
(гидрогенизация)->бензин,керосин
древесный (искусственное топливо)
34 МДж/кг
ТОРФ
55-60% С 23 МДж/кг
ДРЕВЕСИНА (дрова)
19 МДж/кг

4.

Свойства топлива определяются составом
1. В сухом беззольном состоянии (daf):
Сdaf + Нdaf + Оdaf + Ndaf + Sdaf +Adaf = 100 %
ГОРЮЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Углерод С
Сера S
Водород Н
возраст топлива
Углерод возрастает
Водород уменьшается
Кислород уменьшается

5.

Свойства топлива определяются составом
2. В рабочем состоянии (r):
Сr + Нr + Оr + Nr + Sr +Ar + Wr = 100 %
A – зола
W - влага
Cостав любого элемента (Э) в сухом
беззольном состоянии:
Эdaf(100 - Wr - Ar) = 100Эr
Для превращения 1 кг воды, взятой при 0 С, в пар комнатной
температуры необходимо затратить 2,5 МДж теплоты !!!

6.

Свойства топлива определяются составом
3. В сухом состоянии (d):
Сd + Нd + Оd + Nd + Sd +Ad = 100 %
Cостав любого элемента (Э) в сухом
состоянии:
Эd(100 - Wr) = 100Эr
Зольность топлива в рабочем состоянии:
100Ar=(100 - Wr)Ad

7.

Жидкое топливо
– получают путем переработки нефти.
Сжиженный газ 1%
Бензин 15%
НЕФТЬ
Керосин 17%
44 МДж/кг
Дизельное топливо 18%
Мазут - остаток
Глубина переработки нефти 60-80%

8.

Газообразное топливо
1. Природный газ (СН4+N2+СnHm+CO2)
2. Попутный газ (при добыче нефти,
с меньшим содержанием метана)
3. Сжиженный газ – переработка нефти
+ попутный газ
пропан 93%С3H8+C3H6 конд.-44,5С
бутан 93%С4H10+C4H8 конд.+5С
4. Коксовый и доменный газы (попутный продукт
металлургического производства)

9.

Газообразное топливо
5. Метан (в угольных бассейнах)
6. Генераторный газ
(сухая перегонка твердых топлив)
7. Биогаз
(продукт анаэробной ферментации
органических отходов)

10.

Теплота сгорания топлива
- количество теплоты, выделяющиеся при полном
сгорании единицы топлива
Теплота сгорания Если:
Qs
Высшая
Qi
Низшая
Qs>Qi
Вода получается в
виде жидкости
Вода получается в
виде пара
Q Q 25 9 Н W
r
s
r
i
r
r

11.

Теплота сгорания топлива
Qi, МДж/кг
Газ
36,7
Природный
16,6
Коксовый
4
Доменный
Сжиженный
88,5
Биогаз
18-23
Для твердого и жидкого топлива используется
эмпирическая формула Менделеева
(от элементарного состава), кДж/кг
Q
i
338С 1025Н 108,5 О S 25W
r
r
r
r
r

12.

Котельные установки
- комплекс устройств, включающий в себя котел и
вспомогательное оборудование
Снабжение паром:
КУ
энергетические
тепловых электростанций
производственные
Производственных
потребителей
отопительные
Для отопления зданий

13.

Паровой котел
- устройство, предназначенное для получения
пара или горячей воды повышенного давления за
счет теплоты, выделяемой при сжигании топлива
Эволюция паровых котлов
Простой цилиндрический котел

14.

Эволюция паровых котлов
Водотрубный котел с наклонным трубным пучком

15.

Эволюция паровых котлов
Двухбарабанный вертикально-водотрубный котел

16.

Современный паровой котёл
ПВ – питательная вода
НП – насыщенный пар
ПП – перегретый пар
УГ –уходящие газы
Ш – шлак
ГВ- горячий воздух
1 – экранные трубы
2 - барабан
3 – пароперегреватель
4 - водяной экономайзер
5 – воздухоподогреватель
6 – коллектор
7 – горелка
8 – топка
9 – контур топки
10 – опускная труба
11 – топочный факел
Вертикально-водотрубный барабанный паровой
котел с естественной циркуляцией

17.

Тепловой баланс парового котла
Qir – низшая теплота сгорания
топлива в рабочем состояни
Расход теплоты:
Q1 – на подогрев, испарение и
перегрев пара
Q2 – потери с уходящими
газами
Q3 – потери от химической
неполноты сгорания топлива
Q4 – механический недожог
Q5 – ограждение топки и
конвекция

18.

Тепловой баланс парового котла
Qir = Q1 + Q2 + Q3 +Q4 +Q5
Коэффициент полезного действия котла:
Q1
к r 100%
Qi
У современных котлов к.п.д. достигает 90%

19.

Технологическая схема котельной установки

20.

Технологическая схема котельной установки
1 – бункер сырого угля
2 – углеразмольная мельница
3 – вентилятор нагнетатель пылевидного топлива
4 – горелка топки
5 – котел
6 – бак питательной воды
7 – питательный насос
8 – водяной экономайзер
9 – барабан
10 – пароперегреватель
11 – дутьевой вентилятор
12 – воздухоподогреватель
13 – золоулавливающее устройство
14 – дымосос
15 – дымовая труба
16 – канал золы и шлака
17 – багерный насос