Понятие о горении топлива

Топочные процессы и устройства

Использование теплоты и топлива в котельной установке

Коэффициент полезного действия котла и расход топлива

КПД котла характеризует эффективность использование теплоты в котле и представляет собой отношение полезно используемой теплоты к теплоте, подведенной с топливом:

h = Q₁ /Q_н^р (3.6)

Величина КПД зависит от конструкции котла, вида и способа сжигания топлива, технического состояния котла и других факторов и находится в пределах 0,7 – 0,94.

Действительное значение КПД определяют по результатам испытания котла, которое проводят по методу прямого или обратного теплового баланса. По прямому балансу КПД находится по формуле (4.3). По методу обратного баланса находят сумму всех потерь и рассчитывают КПД по формуле:

h = 1 - (q₂ + q₃ + q₄ + q₅ +q₆) / 100 (3.7)

С учетом КПД расход топлива определяется из выражения:

В = Q₁ / h Q^Р_Н (3.8)

Для обеспечения нормальной работы котельной часть выработанной теплоты используется внутри котельной для ее собственных нужд. Например:

- производится подогрев воды перед водоумягчительной установкой;

- на деаэрацию 1 т воды расходуется 20 –30 кг пара;

- на распыливание 1 кг мазута необходимо затратить 0,5 – 0,7 кг пара;

- растворы солей и шлам выводятся из парового котла с горячей продувочной водой, расход которой достигает 5 –10 % от паропроизводительности котла;

- резервные паровые питательные насосы постоянно поддерживаются в прогретом состоянии;

- конвективные пучки котлов и водяные экономайзеры периодически обдуваются паром для очисти труб от золы и др.

С учетом расхода теплоты на собственные нужды теплоты в котельной вырабатывается на 7 – 10 % больше, чем ее отпускается потребителям.

Горение топлива представляет собою сложную совокупность физических и химических процессов.

Основу горения топлива составляют химические процессы окисления горючих элементов топлива кислородом воздуха, сопровождающиеся выделением теплоты. Наиболее распространены следующие окислительные реакции:

– горение водорода

2 Н₂ + 5О₂ = 2Н₂О (4.1)

– горение серы

S + О₂ = SО₂ (4.2)

– горение метана

0,5 СН₄ + О₂ = 0,5 СО₂ + Н₂О (4.3)

– горение углерода при достаточном количестве кислорода

С + О ₂ = СО₂, (4.4)

– горение углерода при недостатке кислорода

2С + О ₂ = СО (4.5)

– горение окиси углерода

2СО + О ₂ = 2СО₂ (4.6)

Чтобы осуществить реакции горения необходимо выполнить следующие физические процессы:

· При сжигании твердого топлива:

– измельчить топливо до кусков величиной не более 30 – 40 мм для создания большой поверхности контакта топлива с воздухом;

– подогреть топливо, например, уголь до температуры самовоспламенения 450 – 700 ⁰С, при которой наступает устойчивое горение образовавшихся горючих летучих газов;

– подводить к топливу воздух в достаточном количестве и отводить от горящего топлива продукты сгорания;

– поддерживать в объеме горящего топлива температуру горения порядка 1300 – 1500 ⁰С, воздействуя на расходы топлива и воздуха.

· При сжигании жидкого топлива:

– распыливать топливо с помощью форсунки до капель крупностью 150 – 50 мкм и менее для создания большой поверхности испарения топлива. В окислительных процессах участвует не жидкое топливо, а его горючие пары. Для получения тонкого распыла вязкое жидкое топливо, например, мазут подогревается перед горелкой до 80 – 100 ⁰С;

– смешать капли и пары топлива с оптимальным количеством воздуха;

– подогреть горючую смесь до температуры самовоспламенения не ниже 300 – 350 ⁰ С, при которой наступает устойчивое горение;

– для полного сгорания топлива в объеме топки поддерживать температуру в факеле около 1500 – 1700 ⁰ С, воздействуя на расходы топлива и воздуха.

· При сжигании газообразного топлива:

- создать горючую смесь, используя оптимальное количество воздуха;

- воспламенять смесь при температуре 650 – 750 ⁰ С;

- поддерживать в топке температуру горения на уровне 1500 – 1700 ⁰ С.