Расчет котлоагрегата

Краткое описание теории горения топлива. Подготовка твердого топлива для камерного сжигания. Создание технологической схемы. Материальный и тепловой баланс котлоагрегата. Продукты сгорания твердого топлива. Очистка дымовых газов от оксидов серы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Производство электроэнергии является одним из главных показателей экономического уровня страны и отражает общее состояние производственных сил. Развитие энергетики характеризуется высокими темпами и опережает рост других отраслей промышленности.

Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной проблемой является охрана воздушного бассейна, так как загрязненный воздух является основным фактором, обусловливающим экологическую обстановку. Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами является важнейшей социальной и общественной задачей, входящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.

Ежегодно в мире в атмосферный воздух поступает более 200 млн т оксида углерода, до 150 млн т диоксида серы (сернистого газа), свыше 50 млн т оксида азота, более 50 млн т различных углеводородов, более 250 млн т мелкодисперсных аэрозолей и т.д. Известно, что загрязнение воздуха промышленными выбросами наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству и приводит к увеличению заболеваемости населения.

Целью данного курсового проекта является разработка проекта производства энергии и тепла с очисткой дымовых газов и утилизацией отходов.

Задачами курсового проекта являются разработка системы очистки дымовых газов, расчет материального и теплового баланса котлоагрегата, выбор и расчет основного оборудования. И на основе всего этого - разработка общей технологической схемы.

1. Краткое описание теории горения топлива

Горение - это сложный физико-химический процесс взаимодействия топлива с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением теплоты и быстрым подъемом температуры.

Процесс горения характеризуется быстрым протеканием реакций окисления горючих элементов топлива кислородом воздуха, при котором имеет место значительное тепловыделение и создается высокий уровень температуры. Реакции с выделением теплоты называются экзотермическими. Преимущественное тепловыделение при горении топлив определяется содержанием в топливе углерода. Горение углерода в основном характеризуется протеканием трех химических реакций:

- полное окисление углерода кислородом с образованием диоксида углерода

С + О₂ = СО₂ + 409,1 МДж/моль, (1.1)

- частичное окисление с выходом монооксида углерода

2С + О₂ = 2СО + 2*123,3 МДж/моль, (1.2)

- доокисление монооксида до диоксида в объеме около поверхности горения

2СО + О₂ = 2СО₂ + 2 * 285,8 МДж/моль. (1.3)

Реакции по уравнениям (1.1) и (1.2) являются гетерогенными, так как в реакции участвуют горючее и окислитель, находящиеся в разном фазовом состоянии (твердое горючее и газообразный окислитель - кислород). Реакция по уравнению (1.3) относится к гомогенной, так как здесь оба вещества, вступающие в реакцию, являются газообразными (возможны гомогенные реакции веществ в жидком состоянии).

В условиях высоких температур в ядре факела могут протекать реакции с поглощением тепла. Они являются эндотермическими. К ним, например, относятся реакция образования оксидов азота:

N₂ + О₂ = 2NO - 180 кДж/моль (1.4)

или восстановление диоксида углерода на раскаленной поверхности углерода при недостатке кислорода:

С + СО₂ = 2СО - 162,5 кДж/моль. (1.5)

Реакция является химически обратимой, если она может идти как в прямом, так и в обратном направлении, однако внешне условия для протекания реакции в том или другом направлении могут существенно отличаться. Так, реакция образования окислов азота имеет место только в зоне весьма высоких температур, а обратная реакция их разложения на газообразные кислород и азот протекает в земной атмосфере под действием солнечной радиации. При горении топлива в топочных камерах скорость прямого процесса окисления горючих кислородом несоизмеримо больше скорости обратного, поэтому химическое равновесие этих реакций смещено в сторону образования конечных продуктов, и в указанных условиях эти реакции можно считать необратимыми.

Однако всегда по мере роста концентрации продуктов реакции и температуры в зоне горения находится в равновесии с конечными продуктами какое-то количество исходных веществ. Этот процесс связан с термической диссоциацией части образовавшихся продуктов сгорания. В топочных камерах при температуре горения выше 1600°С подвергаются термической диссоциации в заметном количестве диоксид углерода СО₂ и водяные пары Н₂О:

2СO₂ - 2CO + O₂ (1.6)

2H₂O - 2H₂ + O₂. (1.7)

Таким образом, в зоне высоких температур горения всегда останется небольшое количество СО, Н₂ и О₂, догорание которых возможно при более низких температурах.

2. Подготовка твердого топлива для камерного сжигания

Дробление. На электростанцию топливо поступает в виде кусков различных размеров: от долей миллиметра до 150-200 мм и более. В процессе подготовки топливо измельчают и подсушивают. Превращение твердого кускового топлива в порошок осуществляют в два этапа: первый этап - дробление до размеров 15-25 мм; второй этап - размол до пылевидного состояния с одновременной подсушкой. Схема наиболее распространенной одноступенчатой дробильной установки показана на рис. 6.1. В дробильную установку кусковое топливо подается ленточным конвейером. До поступления в дробилку из потока топлива удаляют металлические предметы, повышающие износ и вызывающие поломку оборудования, а также древесную щепу. Металлические предметы, несущиеся на поверхности потока топлива, улавливаются подвесными электромагнитными сепараторами 4, а находящиеся в глубине потока - барабанными электромагнитными сепараторами 5. Щепоуловитель 8 представляет собой вращающийся гребенчатый барабан, который прочесывает поток топлива.



Рис. 1 Схема дробильной установки: 1 - ленточный конвейер; 2 - грохот; 3 - дробилка; 4 - подвесной электромагнитный сепаратор; 5 - барабанный электромагнитные сепаратор: 6 - отвод металлических предметов; 7 - конвейер; 8 - щепоуловитель; 9 - бункер дробленого угля; 10 - отвод щепы

В топливе содержится много мелочи, не требующей дробления. Чтобы не перегружать дробилку и более эффективно ее использовать, мелкие кусочки топлива отсеивают на грохотах 2 и затем смешивают их с дробленым топливом, прошедшим через дробилку 3. Грохоты различают неподвижные и подвижные (качающиеся). Неподвижные грохоты выполняют в виде наклонных колосников (угол наклона около 40°). Качающиеся грохоты представляют собой опирающуюся на пружинные опоры наклонную решетку (сито), которую приводят в колебательное движение от специального механизма. Не прошедшие через грохот крупные куски топлива поступают в дробилку.

Размер кусочков топлива после дробления оказывает существенное влияние на работу системы пылеприготовления в отношении ее производительности, эффективности сушки, износа мелющих элементов и расхода электроэнергии на пылеприготовление. С увеличением размеров кусочков топлива эти показатели снижаются.

На выбор конечного размера кусочков топлива после дробления сильное влияние оказывает влажность, так как с ее увеличением наблюдаются потеря сыпучести топлива и замазывание рабочих органов дробильного и пылеприготовительного оборудования. Максимальный размер кусочков после дробления для влажного топлива принимают равным 20-25 мм, для сухого - около 15 мм.

Дробленое топливо превращают в пылевидное состояние в мельницах, в которых получают полидисперсный порошок, т.е. смесь частиц различных размеров - от 0,1 до 300-500 мкм, а при грубом размоле бурых углей - до 1000 мкм. Полидисперсный характер пыли является следствием того, что размольные устройства не могут выдавать монодисперсную пыль, состоящую из частиц одного, наперед заданного размера, определяемого требованиями наиболее эффективного сжигания топлива.

3. Создание технологической схемы и ее описание

На основании цели и задачи курсового проекта и материалов производственной практики мною была разработана технологическая схема производства энергии и тепла и очистки дымовых газов. Рассмотрим её.

На станции не применяется торф, она сразу была спроектирована на использование более калорийного твердого топлива - каменного угля. Схема основных потоков угля дана на рисунке 2. Разгрузочное устройство 1 предназначено для приемки железнодорожных вагонов и их выгрузки в три приемных бункера стационарным роторным вагоноопрокидывателем ВРС-134, производительность которого составляет до 25 вагонов в час (1250 т/ч угля). Из разгрузочного устройства топливо может подаваться конвейерами через узел пересыпки 2 либо на склад угля 3, либо в дробильное отделение 4 и далее через отделение сепарации 5 в бункера 6 сырого угля (БСУ) котлов.

Для подачи угля на склад из разгрузочного устройства имеется одна линия, состоящая из трех последовательно расположенных ленточных конвейеров ЛК-1, ЛК-6 и ЛК-7. При подаче угля со склада к узлу пересыпки используются конвейеры ЛК-12, ЛК-11, а также ЛК-10А, Б. С узла пересыпки и до БСУ топливо может подаваться по двум паралл...