Горение топлива

Кусковое твердое топливо загружается в котельную установку и сгорает на неподвижной или подвижной колосниковой решетке. Для горения топлива через прорези колосников снизу подводится воздух. Это осуществляется в слоевых топках (ручных и механизированных).

Факельное сжигание пылевидного твердого, жидкого и газообразного топлив осуществляется в камерных топках. В топку через горелки (для жидкого топлива — форсунки) подается смесь топлива с воздухом, которая там и сгорает.

Сжигание в «кипящем» слоя достигается подачей воздуха с достаточной для этого скоростью.

Горение топлива — химический процесс окисления горючих элементов кислородом воздуха с выделением теплоты. Гомогенные смеси топлива и воздуха (например, газообразное топливо) обеспечивают наибольший эффект. В продуктах полного горения топлива содержатся СО₂, SO₂,H₂О,N₂ и О₂. При неполном сгорании появляются СО,Н₂ ,СmНn и др.

Теоретические объемы воздуха, необходимого для горения, и газообразных продуктов сгорания рассчитываются но стехиометрическим уравнениям реакций окисления.

Для полного сжигания топлива практически воздуха подают больше теоретически необходимого, т. е. V = αV_{0 ,}где α-коэффициент избытка воздуха.

Величина α зависит от типа топочного устройства, вида топлива и способа его сжигания. Для газообразного топлива α =1,05—1,10; для мазута—1,02—1,10, для пылевидного твердого топлива-1,20-1,25, для кускового твердого топлива— 1,2-1,7.

Котельные установки

Котельная установка — совокупность устройств, предназначенных для получения пара или горячей воды. Она состоит из: котельного агрегата, устройств для приготовления топлива и его подачи в топку, дутьевого вентилятора для подачи воздуха в топку, оборудования для удаления золы и шлаков; дымососа для отвода продуктов сгорания из котельного агрегата; устройств для очистки газов от золы; дымовой трубы; оборудования для очистки воды от механических примесей, накипеобразующих солей и агрессивных газов; насосов для подачи питательной воды.

Котельные агрегаты подразделяются на паровые и водогрейные. Они представляют собой систему теплообменных устройств: топку, в которой могут быть разметены экранные лучевоспринимающие поверхности; собственно котел для выработки насыщенного пара или нагретой воды. Пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель являются элементами паровых котлоагрегатов. В зависимости от назначения и вида топлива пароперегреватель и воздухоподогреватель могут и не применяться.

Тепловой баланс котельного агрегата

Тепловой баланс - равенство между поступающим и расходуемым количествами теплоты. Оно составляется на 1 кг твердого (жидкого) или 1 м³ газообразного топлива:

Q^P_н=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆

Теплота, внесенная в котельный агрегат с топливом, называется располагаемой Q^P_H. Располагаемая теплота полезно расходуется на получение пара или горячей воды Q₁, а также теряется с уходящими газами Q₂, от химической _Q3 и механической неполноты сгорания топлива Q₄, в окружающую среду Q₅ и с физическим теплом шлаков Q₆.

Для уменьшения Q₂ используют водяные экономайзеры, а иногда и воздухоподогреватели, понижающие температуру уходящих газов до 110—210 °С.

При отсутствии этих элементов температура газов составляет 250—400 °С. При уменьшении избытка воздуха Q₂ снижается. Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива обусловлена наличием в уходящих газах продуктов незавершенного горения (С0,Н_2,С_nH_m).Горение топлива с недостатком воздуха приводит к ее существенному повышению, она составляет 0.5-3.0%. Потеря теплоты от механической неполноты сгорания вызвана провалом частиц несгоревшего топлива через колосниковую решетку, уносом их потоком газов, удалением вместе с золой и шлаком при чистке топки. Величина Q₄ зависит от типа тоночного устройства, вида и сорта топлива и пр.; она может составлять от 1 до 18 %. Для жидкого и газообразного топлив эти потери отсутствуют. Потеря теплоты в окружающую среду вызвана теплообменом нагретых частей котлоагрегата с наружным воздухом. Зависит она от величины поверхности ограждений котлоагрегата и их температуры и определяется по графикам в зависимости от производительности котлоагрегата (Q₅= 1 5%).

Потеря с физической теплотой шлаков учитывается при их удалении из топки в расплавленном состоянии.

КПД котельного агрегата — отношение количества полезно использованной теплоты ко всей затраченной

η_к.а.=Q₁/Q^P_H