Шпаргалка по "Теплотехнике"

1.Энергетическое  топливо.

 Под энергетическим топливом понимают горючие  вещества, которые экономически целесообразно  использовать для получения тепловой и электрической энергии.

 Виды: твердое(торф, бурый уголь, каменный уголь и древесина) , жидкое(мазут) и газообразное(газ), по происхождению — на естественные (природные) и искусственные, полученные в результате переработки природных топлив.

В состав органического  топлива входят: 1) горючие элементы(С,Н2,S2); 2) негорючие элементы( внутренний балласт(О2 и N2) и внешний балласт (минеральные примеси и влага)).

Влажность топлива - количество Н₂О, отнесённое к массе топлива. Бывает внешняя  и внутренняя .Зольность топлива хар-ет содержание минеральных примесей в топливе, которые не участвуют в процессе горения, а образуют твёрдый негорючий остаток. Чем выше зольность, тем ниже энергетические свойства топлива.

 Основными  элементами твердого и жидкого  топлива явл углерод C  , водород H , сера S , кислород O , азот N , минеральные примеси А, влага W.

Теплотворная способность :газ-8000 ккал/ кг, мазут-9000-9500 ккал/кг, древесина-2500-3500 ккал/кг в зависимости от степени влажности.

Элементарный  состав: газ- метан(90-95%), влажность=0; мазут- углерод(90-95%), сера(3-3,5%), влажность 1-2%;  твердое топливо ( в зависимости от месторождения) бурый уголь 4000-4500 ккал/кг, каменный уголь 5000-7000 ккал/кг,  древесина влажность 40 %

Продукты сгорания природный газ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2. Коэффициент избытка  воздуха и присосы  воздуха в газоходах.

 Коэффициент избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата увеличивается. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества, необходимого для горения:

  ,

 Газ при α= 1,05-1,15

 Мазут при  α= 1,15-1,2

 Уголь α=1.2-1,4 
 
 
 

 

 3.Опрелеление  объемов продуктов  сгорания.

 Газообразные  продукты сгорания, представляемые суммой объемов отдельных газов на ед-цу кол-ва т-ва, могут содержать, м³/кг (м³/м³):

V_г=V_СО2+V_N2+V_О2+V_H2O+V_SО2+V_Н2+V_CО

+∑V_СmHn

 В это выражение  входят продукты полного  (СО₂, SО₂, Н₂О) и неполного (СО, Н₂, СmHn) сгорания т-ва, а так же избыточный воздух (О₂, N₂).

 При коэффициенте α=1 и полном сгорании n-ва газообразные продукты сгорания не содержат кислорода и состоит из СО₂, SО₂, N₂ и Н₂О.

 При коэффициенте α>1 продукты сгорания содержат дополнительное кол-во воздуха и влагу, внесенную этим воздухом, что увелич объем сухих газов и объем водяных паров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Сжигание газообразного  топлива

Сжигание газообразного  топлива осуществляется в   газомазутных горелках.

Например ГМГ-4( 4-тепловая мощность в гкал/ч)

 В горелочных  устр-ах для сжигания газообразного т-ва нет необходимости его распылять. В зав-ти от организации перемешивания компонентов горения, газовые горелки можно разделить на:

а) горелки без  предварительного смешения

б) горелки с  полным предв. смешением, б2)горелки  с неполным предв. смешением,

в) горелки с  частичным предв. смешением

Горелки могут  быть подовые, смесительные , ижекционные.

По давлению газа:

1) низкого давления, 2) среднего давления, 3) высокого  давления.

По степени  автоматизации:

1) с ручным  управлением

2) полуавтоматические

3) автоматические 
 
 
 
 
 
 

 

5.Сжигание  жидкого топлива.

Для сжигания жидкого  топлива применяются факельные( камерные) топки.

Для осуществления  процесса горения жидкого топлива  его необходимо предварительно распылить. Для распыления топлива используются спец. устр-ва – форсунки. Горелки устроены также как и  горелки для газообразного топлива, но вставляются еще форсунки

Форсунки бывают: механические и паромеханические (распыление осуществляется острым паром) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Сжигание твёрдого топлива.

 Виды сжигания: сжигание в слое, сжигание в кипящем  слое (твердое топливо за счет дутьевого воздуха взвешивает частички, следовательно обеспечивает доступ кислорода к частичкам и полное сжигание).

 Твердое топливо  в пылевидном состоянии . Для получения пыли применяются шахтно-мельничные вентиляторы и шаромельничные топки

Процесс горения  твёрдого топлива состоит из ряда последовательных этапов. В первую очередь происходит смесеобразование и тепловая подготовка топлива, включая подсушку топлива и образование летучих. Получающиеся при этом горючие газы и коксовый остаток (углерод) при достаточном количестве окислителя далее сгорают с образованием дымовых газов и минерального остатка – золы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.Деаэрация  воды.

Деаэрация –  освобождение питательной воды от растворенного в ней воздуха, в состав которого входят О₂ и СО₂. Наличие этих газов вызывает язвенную коррозию питательного трубопровода, экономайзера, а также самого котла.

3 вида дэараторов: 1-атмосферный (с давлением незначительно превышающим атмосферное) применяются на пром. котельных; 2- высокого давления ( ТЭЦ); 3- вакуумные ( где отсутствует возможность термической обработки) 

Удаление из питательной воды растворенного  в ней кислорода и СО₂ осуществляется путем нагрева воды до температуры кипения.

Для надежной работы питательных насосов, деаэратор  устанавливают на высоте не менее 7м  над насосом.

Нормы качества воды определяется Правилами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Методы докотловой обработки воды.

Методы:1)дегазация  — удаление из воды раст-ных в ней газов путем ее подогрева, например, в деаэраторах;

2)катионирование, или умягчение воды — удаление  из воды солей жесткости (Са, Mg)

3)осветление (отстаивание  и фильтрация) – удал-ие мех-их  и органических примесей;

4)коагуляция ( слипание  мелкодисперсных частиц)

  Умягчение воды - это удаление из нее солей жесткости.

Вода, умягченная на Nа-катионитовом фильтре, имеет такую же щелочность, как и исходная вода. Для снижения щелочности воду подают на фильтры смешанного действия (ФСД), в которых одновременно происходит анионирование воды и ее умягчение по II ступени Nа-катионирования.

Техническая деаэрация  воды или ее полная дегазация проводится для того, чтобы удалить растворенные в воде газы - кислород (О₂) и углекислоту (СО₂). 
 
 
 
 
 
 
 

9.Обработка  воды методами ионного обмена.

Ионитные методы обработки воды основаны на способности некот-ых нераст-ых в воде веществ (иониты) изменять в желаемом направлении состав воды.

Просачиваясь  между зернами ионита обрабатываемая вода обменивает часть ионов , растворенного в ней электролита на эквивалентное число ионов ионита , в результате чего изменяется ионный состав и воды , и ионита

В качестве ионита используются: сульфоуголь и синтетические  смолы (преимущество высокая температура  разложения)

Иониты характеризуются – набухаемостью,  нерастворимостью, способностью к реакциям ионного обмена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10.Физико-химические  основы процесса  катионирования.

Катиониты содержат функциональные хим-ки активные группы, водород кот. способен замещаться др катионитами (SO₃H, COOH).

Группа SO₃H обладает сильно кислотными, а COOH или ОН сильно основными св-ми, поэтому катиониты подразделяются на сильноосновные, сильнокислотные или слабокислотные.

Сильнокислотные обменивают свои катионы только в  щелочной, нейтральной и кислой среде, слабокислотные – только в щелочной.

Вводить в ионообменные смолы можно различные катионы, но чаще всего это Na⁺ и Н⁺.

В зав-ти от того, какой катион явл-ся обменным, различают  Na-катионит (Na⁺R) и Н-катионит(H⁺R), где R – нерастворимая в воде решётка (высокомолекулярная), Na, Н – подвижные ионы.

Обработка воды подобными вещ-ми называется Na – кат-ем, Н – кат-ем.

В рез-те более  или менее полной замены катионами  Na катионов Са и Mg жесткость(Ж) уменьшается до 10мкг/экв и ниже, щелочность не измен-ся, но солесодержание увелич-ся,т к 2 катиона Na⁺ заменяют в воде 1 катион Са(Mg). После того, как значит-я часть Na замещена Са и Mg ,катионит истощается и  теряет способность умягчать воду.  
 

11. Схемы ионитных  установок.

Схема Na – кат-ых установок , сост-ая только из Na – кат-ых фильтров, проста и дешева, но её можно исп-ть только если нет грубодисперсных примесей, солей Fe .

При параллельном  H-Na катионировании: вода двумя параллельными потоками напр-ся на H- и Na- кат-ые фильтры, после чего щелочная (натриевая) и кислая (водородная) воды идут на смешение в общий трубопровод, где смешиваются и частично нейтрализуются с образ-ем коррозионно-активной углекислоты, воду напр-т в декарбонизатор. Достоинство: получение щёлочности <=0,35 мг-экв/кг воды, что очень важно при котлах высокого давления и большой мощ-ти (много пит-ой воды).

Недостатки: уменьшение рабочей ёмкости H – катионитных фильтров,

При последовательном H-Na-кат-ии часть воды через группу H- кат-ых фильтров, затем кислую H-кат-ую воду смешивают с остальным кол-ом исходной воды (происходит нейтрализация мин-ых кислот, сод-ся в H-кат-ой воде бикарбонатами Ca и Mg, нах-ся в жёсткой воде с образ-ем сульфидов и хлоридов Ca и Mg). В рез-те смешения H-кат-ой воды с исходной карбонатная жёсткость частично переходит в некарбонатную. Но необходимо пройти декарбонизацию этой смеси (для удаления свободной углекислоты), потом группу Na – кат-ых фильтров. В рез-те получается почти полное умягчение воды.

Достоинства: глубокое умягчение воды, а также хорошее  исп-ие ёмкости поглощения H – кат-ым фильтром.

При совместном H-Na – кати-ии катиониты регенерируют сначала опред-ым кол-ом кислоты, а затем после её отмывки опред-ым кол-ом поваренной соли NaCL, следовательно, обменными катионами в верхних слоях будут катионы , а в нижних слоях . Следовательно, при прохождении через H-Na – катиониты идут процессы H-Na – кат-ия, удаляется кислотность и поддерживается необходимая щёлочность. Эти установки наиболее просты.

Преимущества: 1) минимальный удельный расход кислоты на регенерацию; 2) минимальная потребность кислотоупорной арматуры; 3) нет сброса кислых вод в канализацию, нет потребности в спец. стали.

Недостатки:   резкое колебание недостаточной  щёлочности в период цикла фильтрации, следовательно, на ТЭС нельзя применять высокое или повышенное давление.  
 
 
 
 

12.Продувка  котельных агрегатов. 

 Применяют непрерывную и периодическую  продувки котла. Непрерывная – с целью удаления солей и уменьшения щелочности в барабане котла. Вода непрерывной продувки подаётся в расширитель, где поддерживается давление <, чем в котле. В рез-те, часть воды испар-ся и образовавшийся пар поступает в деаэратор. Оставшаяся в расширителе вода удал-ся ч/з теплообменник и после её охлаждения сливается в дренажную систему.