Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

от устья горелки, развиваются высокие температур1 (до 1400--1Г)00 °С), при которых зола становится жидкой или тестообразной. Налипание этой золы на стенки топки может привести к их зарастанию шлаком. Поэтому сжигание пылевидного топлиЕ1а чаще всего применяют в котлах, где стены топки закрыты водоохлаждаемыми трубами (экранами), около которых газ охлаждается и взвешенные в нем частицы золы успевают затвердеть до соприкосновения со стенкой. Пылевидное сжи-анпе можст применяться также н топках с жидким шлакоудалением, в которых стены покрыты тонкой плешчой жидкого шлака и расплавленные частицы золы стекают в этой пленке.

Теплонапряжение обьема в iibi.:ey-гольных топках обычно составляет ~ \75 кВт/м, увеличиваясь в небольших топках до 250 кВт/м. При хорошем перемешивании воздуха с топливом принимается а = 1,2 4-1,2,5; <7 ех = 0,5 4-6 % (большие цифры при сжигании антрацитов в небольших топках): </., = = 01 %.

В камерных топках удается после дополнительного размола сжигать отходы углей, образующиеся при их обогащении на к(жсохимических заводах (пром-продукт), коксовые отсены и еще более мелкий коксовый шлам.

Циклонные топки. Специфический способ сжигания осуществлен в циклонных топках (см. рис 17.5, в). В них используют достаточно мелкие частицы угля (обычно мельче 5 мм), а необходимый для горения воздух подают с огромными скоростями (до 100 м/с) по касательной к образующей циклона. В топке создается мощный вихрь, вовлекающий частицы в циркуляционное движение, в котором они интенсивно обдуваются потоком. В результате интенсивного горения в топке развиваются температуры, близкие к адиабатным (до 2000 °С). .Зола угля плавится, жидкий шлак стекает по стенкам. По ряду причин от применения таких топок в энергетике отка;1ались, и сейчас они псполь.зуются п качесгне техно.иогнческих для сжи1апия серы с целью получения SO-i в производстне HiSOfl, обжига руд и т. д. Иногда в цик-

лонных топках осуществляют огневое обезвреживание сточных вод, т. е. выжигание содержащихся в них вредностей за счет подачи дополнительного (обычно газообразного или жидкого) топлива.

Топки с кипящим слоем. .Устойчивое горение пылеугольного факела возможно только при высокой температуре в его ядре ~ не ниже 1300-1500 °С. При этих температурах начинает заметно окисляться азот воздуха по реакции Nj-b --()2 = 2NO. Определснпое ко. жчестно N0 образуется и из азота, содержащегося IS топливе. Оксид азо1а, выброшенный вместе с дымовыми газами в атмосферу, доокисляется в ней до мьн окотоксичного диоксида NO2. В СССР предельно допустимая концентрация NO2 (ПДК), безопасная для здоровья людей, в воздухе населенных пунктов составляет 0,085 мг/м. Чтобы обеспечить ее, на крупных тепловых электростанциях приходится строить высоченные дымовые трубы, разбрасывающие ды.мовые газы на возможно большую площадь. Однако при сосредоточении большого количества станций недалеко друг от друга и это не спасает.

В ряде стран регламентируется не ПДК, а количество вредных выбросов на единицу тенлоП)!, выделенной при сгора НИИ топлива. Например, в США для крупных предприятий допускается выброс 28 мг оксидов а;юга на 1 ЛДДж теплоты сгорания. В ССХ.Р нормы выбросов составляют для разных юплив от 125 до 480 мг/м.

При сжигании топлнв, содержащих серу, образуется токсичный SO2, действие которого на человека к тому же суммируется с действием NO2. Эти выбросы служат причиной образования фотохимического смога и кислотных дождей, вредно влияющих не только на людей и животных, но и на растительность. В Западной Европе, например, от таких ;и)ждей погибает значительная часть хвойных лесов.

Газообразные вредные выбросы можно ре:)ко умеиьшть путем сит1же11ия пеы-nepaiypbi горения до 85()--95() CL При этих температурах азот воздуха практически не окисляется, а диоксид серы SO2

соединяется с оксидом кальция но реакции (аналогичным образом реагирует и MgO)

S0, , 4-CaO + 0,5О,> = СаSO . (17.8)

Если в 3(.>ле топлива оксидов кальция и магния недостаточно для связывания всего SO2 (обычно нужен двух- или трех-кратн1)1Й его избыток по сравнению со стехиометрией реакции (17.8)), к топливу подмешивают известняк СаСОз. Известняк при температурах 850-9.50 С интенсивно разлагается нгг СаО и СО2, а гипс CaSOi не разлагается, т. е. реакция (17.8) справа налево не идет. Таким образом, токсичный SO. связывается до безвредного пракгически нерастворимого в воде 1ипса, который удаляется вместе с золой.

С другой стороны, н процессе деятельности человека об);1зуется большое количество горючих отходов, которые не считаются топливом в общепринятом смысле: . хвосты углеобогащения, отвалы при добыче угля, многочисленные отходы целлюлозно-бумажной промышленности и других отраслей народного хозяйства. Парадоксально, например, что порода , которую около угольных шахт складывают в огромные терриконы, зачастую самовозгорается и /(лительное время загрязняет дымом и шллью окружающее пространство, но ни в слоевых, ни в камерных топках ее не удается сжечь из-за большого содержания золы. В слоевых топках зола, спекаясь при горении, препятствует проникновению кислорода к частицам горючего, в камерных не удается получить нужную для устойчивого горения в них высокую температуру.

Возникшая перед человечеством настоятельная необходимость разработки безотходных технологий поставила вопрос о создании топочных устройств для сжигания таких материалов. Ими стали топки с кипящим слоем (см. рис. 17.5, г).

Псевдоожиженным (или кипящим) называется слой мелкозернистого материала. продуваемый снизу вверх газом со скоростью, превышающей предел устойчивости плотного слоя, но недостаточной для выноса частиц из слоя. Интенсивная циркуля-

ция частиц в ограниченном объеме камеры создает впечатление бурно кипящей жидкости, что и объясняет происхождение названия

Физически продуваемый снизу плотный слой частиц теряет устойчивость потому, что сопротивление фильтрующемуся сквозь него газу становится равным весу столба материала на единицу площади поддерживающей решетки. Поскольку аэродинамическое сопротивление есть сила, с которой газ действует на частицы (и соответственно по третьему закону Ньютона - частицы на газ), то при равенстве сопротивления и веса слоя частицы (если рассматривать идеальный случай) опираются не на решетку, а на газ.

Скорость (м/с) предела устойчивости плотного слоя частиц диаметром d и плотностью 2,65 г/м, продуваемого воздухом с температурой 20 и 1000 °С, имеет следующие значения (округленно):

(/, ММ	. . 0,1	0,2 0,5 1,0
ji к	. . 0,01	0,03 0,2 О 54
	. . 0,003	0,01 0,08 0,3
		Продолжение
/L мм . . .	. . 2,0	5,0 10 20
		1,9 2,7 4
1 И и П		3.2 5,3 8

Средний размер частиц в топках с кипящим слоем обычно составляет 2-3 мм. Им соответствует рабочая скорость псевдоожижения (ее берут в 2-3 раза больше, чем аик) 1,5-4 м/с. Это определяет в соответствии с (17.7) площадь газораспределительной решетки при заданной тепловой мощности топки. Теплонапряжение объема принимают примерно таким же, как и для слоевых топок.

Простейшая топка с кипящим слоем (рис. 17.8) во многом напоминает слоевую (см. рис. 17.6) и имеет с ней много общих конструктивных элементов. Принципиальное различие между ними заключается в том, что интенсивное перемешивание частиц обеспечивает постоянство температуры по всему объему кипящего слоя.

Рис. 17.8. Схема топки с кипящим слоем:

/ - ныгру:(ка зол(.; 2 подвод во.чдуха под слой; - кипящий слой :\ол1,\ и гоилиии; / - подвод [икчдуха к забрасывателю; 5 - ротор забрасывателя; б ленточный питатель; 7 тонлинный бункер; * топочный объем; 9 - экранные трубы; 10 - острое дутье и во.>врат уноса; обмуровка топки; 12 генло воспринимающие трубы в кипящем слое; Д - вода; П nai

Поддержание температуры кипящего слоя в необходимых пределах (850- 950 °С) обеспечивается двумя различными способами. В небольщих промышленных топках, сжигающих отходы или дешевое топливо, в слой подают значительно больше воздуха, чем это необходимо для полного сжигания, устанавливая

При том же количестве выделенной теплоты Q температура газов уменьшается по мере увеличения в, ибо та же теплота тратится на нагрев большого количества газов (см. рис. 16.1).

В крупных энергетических агрегатах такой метод снижения температуры горения неэкономичен, ибо лишний воздух, уходя из агрегата, уносит и теплоту, затраченную на его нагрев (возрастают потери с уходящими газами - см. далее). Поэтому в топках с кипящим слоем крупных котлоагрегатов размещают трубы 9 н 12 с циркулирующим в них рабочим телом (водой или паром), воспринимающим необходимое количество те[1ло-ты. Интенсивное омывание этих труб частицами обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи от слоя к трубам

(а250 Bi/(m -K), что н iicKOTopbix случаях позволяет уменьшить металлоемкость котла по сравнению с традиционным. Топливо устойчиво горит при его содержании в кипящем слое, составляющем 1 % и менее; остальные 99 % с лишним - зола. Даже при столь неблаго[1-риятных условиях интенсивное перемешивание не позволяет зольным частицам блокировать горючие от доступа к ним кислорода (в отличие от плотного слоя). Концентрация горючих при этом оказывается одинаковой по всему объему кипящего слоя. Для удаления золы, вводимой с топливом, часть материала слоя непрерывно выводится из него в виде мелкозернистого шлака - чаще всего просто сливается через отверстия а подине, поскольку кипящий слой способен течь как жидкость. При / = 1 %, Q= = 16 МДж/кг и /1=.3(1%, например, формулы (17.3) и (I 7.4) даютя< 0,6 %. Фактически механический недожог с шлаком буде! еще меньше, ибо доля золы, переходящей в шлак, состав-инег в топках с кипящим слоем гжоло 70- 80 % (остальные 20-30 % золы уносятся из топки с газами).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.