Содержание к диссертации
Введение
1. Экономико-энергетический анализ состояния топливно энергетического комплекса Забайкальского региона 8
1.1. Энергетический потенциал энергосбережения отдаленных районов
1.2. Энергетическая безопасность и экологические проблемы в регионе ... 15
1.3. Динамика потребления котельно-печного топлива 19
1.3.1. Расчет расходов на транспортировку угля 22
1.4. Анализ путей использования возобновляемых источников энергии и вторичных энергоресурсов 26
1.5. Динамика воспроизводства вторичного топлива 32
1.6. Общие ресурсы углей
1.7. Выводы ко 1-й главе 39
2. Технология получения вторичного топлива 41
2.1. Состав вторичного энергоресурса
2.2. Способ уборки и хранения 46
2.3. Выводы ко 2-й главе 54
3. Экспериментальное исследование процессов горения вторичного топлива, углей местных месторождений и их смесей в различных сочетаниях 56
3.1. Энергетическое обследование испытуемого объекта
3.1.1. Отопительная котельная «ГРП с. Нижний-Цасучей» 59
3.1.2. Отопительная котельная «СОШ с. Верхний-Цасучей» 61
3.1.3. Отопительная котельная «МУЗ районная больница с. Нижний-Цасучей» 70
3.1.4.Отопительная котельная СПК «Красная Ималка» 71
3.2. Модернизация котельного агрегата KB - 200 и отопительной системы
животноводческого комплекса СПК «Красная Ималка» 73
3.3. Работа котельного агрегата с применением вторичного топлива 77
3.4. Горение вторичного топлива 78
3.5. Исследование процессов горения углей Забайкальских месторождений 86
3.5.1. Испытания режимов горения
3.5.2. Коэффициент избытка воздуха 89
3.6. Выводы к 3-й главе 92
4. Моделирование теплового баланса котлоагрегатов малой мощности при использовании вторичного топлива с углями местных месторождений в различных сочетаниях 94
4.1. Материальный и энергетический баланс отдалённых районов 95
4.1.1. Структура производства и её влияние на баланс
4.1.2. Электроснабжение сельскохозяйственного производства, вероятностно-статистическое моделирование расчётных электрических и тепловых нагрузок 98
4.1.3. Теплоснабжение 104
4.1.4. Тепловой баланс котельного агрегата 105
4.1.5. Математическая модель баланса котельного агрегата для различных видов топлива 113
4.1.6. Моделирование вторичного массо,- энергетического потока 115
4.2. Технико-экономический анализ 120
4.3. Выводы к 4 главе 123
Заключение 123
Список используемой литературы
- Энергетическая безопасность и экологические проблемы в регионе
- Способ уборки и хранения
- Отопительная котельная «СОШ с. Верхний-Цасучей»
- Электроснабжение сельскохозяйственного производства, вероятностно-статистическое моделирование расчётных электрических и тепловых нагрузок
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в энергоснабжении отдаленных районов Забайкальского региона сложилась непростая ситуация в использовании топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Связано это с высокой себестоимостью отпускаемой тепловой энергии, слабым уровнем диверсификации топлива и энергосбережения в целом, что ставят вполне закономерно сформировавшийся вопрос о поисках новых видов энергоносителей и возможных путей снижения их стоимости. Колоссальное количество работы, требующееся для поддержания устойчивости экосистем, определяется не только величиной свободной удельной энергии, накопленной в них, но и запасённой в мортмассе (подстилке, гумусе, торфе, навозе, кизяке), древесине и биогенных карбонатах. Углерода содержащие вещества представляют собой кладезь экосистемы, ежегодно пополняемую животными, за счёт аккумулирования растительного углерода, концентрированного в растениях под воздействием протекающих биологических процессов с использованием природных источников энергии Поэтому для сельской местности, особенно отдаленных районов, в качестве энергоносителей актуальным является использование вторичного топлива и углей местных месторождений в котлоагрегатах малой мощности местных котельных. .
Целью диссертационной работы являются экспериментальные исследования процессов горения вторичного топлива, углей местных месторождений и их смесей в различных сочетаниях в котлоагрегатах малой мощности, модернизация котлоагрегатов малой мощности на основе использования вторичного топлива с углями местных месторождений.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Разработана технология получения вторичного топлива в отдаленных районах Забайкальского региона и экспериментально определены их физико-химические свойства.
-
Проведены экспериментальные исследования процессов горения вторичного топлива, углей местных месторождений и их смесей в различных сочетаниях в котлоагрегатах малой мощности.
-
Предложена математическая модель энергетического баланса для котлов малой мощности, учитывающая различие применяемых топливно-энергетических ресурсов и направленность работы котельного агрегата.
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы подтверждается экспериментальными и расчётными данными, квадратичная погрешность которых не превышает 5%. Достоверность результатов обусловлена широким диапазоном объектов исследования и их параметров, удовлетворительным совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований автора, сопоставлением и подробным анализом известных зависимостей.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Технология получения двух вариантов вторичного топлива в отдаленных районах Забайкальского региона.
-
Анализ процессов горения вторичного топлива, углей местных месторождений и их смесей в различных сочетаниях в котлоагрегатах малой мощности.
-
Модель теплового баланса котлоагрегата малой мощности на основе использования вторичного топлива с углями местных месторождений в различных сочетаниях.
Практическая ценность полученных исследований позволила модернизировать котлоагрегаты малой мощности на основе использования вторичного топлива с углями местных месторождений в различных сочетаниях. Результаты работы внедрены в сельскохозяйственных кооперативах Ононского района Забайкальского края.
Методы исследования основаны на применении методик определения состава топлива, теории подобия в теплотехническом эксперименте, теории линейного программирования и математического моделирования и экспериментальных методов определения топливно–энергетических балансов котельных агрегатов малой мощности.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались на: всероссийской научно–практической конференции и выставки аспирантов, молодых ученых в УрГТУ – УПИ (г. Екатеринбург, 2005, 2008 г.); международной научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых в ЮУрГУ (г. Челябинск, 2006-2007 гг.); научно-технической конференции (2005–2008 гг.), проводимых в ВСГТУ и БГСХА (г. Улан–Удэ); международной научно–практической конференции «Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития Байкальского региона» (г. Улан-Удэ, 2008 г.); I международной научно-практической конференции «Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: экономика, экология, опыт применения» (2008 г.) и «Проблемы безопасности жизнедеятельности Забайкальского края» (Вестник МАНЭБ ЧитГУ, г. Чита, 2009 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных статей, в которых отражено основное содержание работы, из них две статьи напечатаны в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложения. Содержит 137 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 25 таблиц и библиографию из 137 источников.
Энергетическая безопасность и экологические проблемы в регионе
Важными показателями, характеризующими эффективность использования энергоресурсов, являются энергоемкость и электроемкость валового регионального продукта.
Так например, удельное потребление энергоресурсов на единицу ВРП в Республике Бурятия с 1995 по 2000 гг. снизилось на 12 % с 0,38 у.т./руб. до 0,335 кг у.т./руб. соответственно, а с 2000 по 2002 гг. наблюдается рост на 12% до 0,379 кг у.т./руб. Удельное потребление электроэнергии на единицу ВРП республики постепенно снижается с 0,641 кВт-ч/руб., в 1995 г. до 0,546 кВт-ч/руб., что говорит о снижении электроёмкости ВРП. Удельное потребление котельно-печного топлива и тепловой энергии на душу населения с 1995 по 2002 гг. по Забайкальскому региону увеличивается соответственно на 18% и 4%, а электропотребление за этот же период практически не изменилось. Последнее свидетельствует о том, что электровооружённость труда в экономике региона не растет. Объяснением этого явления служит то, что строительный бум в городах, особенно выраженный в краевых центрах г. Чита и г. Улан — Удэ ведётся с привлечением ручного труда приглашаемых рабочих из Китая. Требуемое тепло для новых зданий естественно выше, нежели процент потребляемой электрической энергии, которую не возможно сравнивать с промышленным потреблением из-за ориентирования строительства на возведение ипотечного жилья, а также комплексов обслуживания жилого сектора, включающих в себя торговые, развлекательные центры, гаражи и так далее.
Наиболее электроемкими отраслями экономики являются железнодорожный транспорт и топливная промышленность. Увеличение объёмов потребления моторного топлива связано с быстрым ростом количества автотранспортных средств разных категорий, по данным РЭП ГИБДД Республики Бурятия и Забайкальского края количество транспортных средств за последние три года увеличилось в 2,1 раза и на сегодняшний день достигает соотношения Vi к численности населения Забайкальского региона. К самым теплоемким отраслям относятся -целлюлозно-бумажная и цементная промышленность, а также железнодорожный транспорт. Львиная доля потребления ТЭР приходится также на коммунально-бытовой сектор.
В производстве промышленной продукции, создании добавленной стоимости, налоговых платежах в региональный бюджет, инвестициях и обеспечении рабочих мест важнейшее место занимает топливно-энергетический комплекс (ТЭК), который имеет в своем составе угледобывающие предприятия, а также объекты электро- и теплоэнергетики.
За годы рыночных реформ доля ТЭК в производстве промышленной продукции возросла с 7 до 33 % . Это связано с тем, что с одной стороны, ТЭК оставался монопольным производителем топлива и энергии в регионе, с другой стороны, спрос на энергетическую продукцию снизился в гораздо меньших масштабах, чем производство в отраслях - потребителях энергии. Кризисное состояние и неэффективная работа большинства предприятий не позволила осуществлять модернизацию производства и внедрять энергосберегающие технологии. Изменение структуры вьшускаемой продукции в направлении повышения доли энергоемких производств, привели к неизбежному росту энергоемкости валового регионального продукта.
Электроемкость ВРП рассчитанного в ценах 1990 года выросла к 1995 году в 1,5 раза и к 2002 - в 1,3. Расход тепла на рубль ВРП вырос в 1995 г. по сравнению с 1990 г. в 1,8 раза, а к 2002 г. в 1,5 раза.
Основные фонды топливно-энергетического комплекса составляют более 50 % от промышленных и около 13 % от основных фондов по региону в целом. В нем производится более 18 % валового регионального продукта, осваивается около 30-40 % инвестиций, направляемых в промышленность, и от 10 до 15 % инвестиций - в народное хозяйство. Топливно-энергетический комплекс играет в настоящее время стабилизирующую роль в социально-экономическом развитии как надежный производитель и поставщик для нужд региона топлива и энергии, а также как социальный партнер населения. ТЭК обеспечивает около 20 % занятости населения в промышленности и более 3 % в народном хозяйстве. Во всех сферах экономики региона отмечается существенный потенциал энергосбережения [4,90,104,114]. Велики нерациональные потери тепловой и электрической энергии при их производстве, магистральном и распределительном транспорте, конечном потреблении. Унаследованные низкие теплозащитные характеристики существующих зданий в условиях сурового климата территории также обусловливают резервы оптимизации тепло использования.
Нерациональные осветительные системы, устаревшие технологии, неоптимальная загрузка энергопотребляющего производственного оборудования определяют возможности увеличения эффективности в использовании электрической энергии. Низкий уровень коммерческого и технического учета энергоресурсов в большой и коммунальной энергетике, в магистральных и распределительных сетях, в зданиях не стимулирует промежуточных и конечных потребителей ТЭР к практической реализации потенциала энергосбережения и порождает проблему так называемых «коммерческих потерь».
Способ уборки и хранения
В качестве вторичного вида топлива в данной диссертационной работе предлагается использование приготовленного для сжигания овечьего кизяка и коровьего навоза.
Навоз. Является попутным продуктом животноводства, представляет собой смесь твёрдых и жидких выделений различных животных с подстилкой (подстилочный) и без подстилки (без подстилочный).
Состав подстилочного навоза зависит от количества и соотношения твердых и жидких выделений животных и подстилки, а они неодинаковы для различных видов (и возраста) животных, а также от качества и количества кормов (табл. 2.1).
У овец и крупного рогатого скота (КРС) твердых выделений больше, а у свиней например меньше, чем жидких. Твердые и жидкие выделения неравноценны по составу: почти весь фосфор (более 95%) содержится в твердых, а от 50 до 75% азота и не менее 80-90% калия - в жидких выделениях. В экскрементах животных содержание сухих веществ в среднем составляет примерно половину сухого вещества кормов, а содержание азота и зольных элементов может быть в 1,5-2,0 раза выше, чем в кормах. Содержание сухого вещества и питательных элементов в твердых и жидких выделениях у разных видов животных также неодинаково (табл. 2.2). Таблица 2.2 Содержание (%) сухих веществ и питательных элементов в твердых (числитель) и жидких (знаменатель) выделениях животных
Вид животного Сухое вещество N р2о5 к2о СаО MgO so4 КРС 16 6 0,29 0,58 0,17 0,01 0,10 0,49 0,34 0,01 0,13 0,04 0,04 0,13 Овцы 35 13 0,55 1,95 0,31 0,01 0,15 2,26 0,46 0,16 0,15 0,34 0,14 0,30 Кроме этого на химический состав и энергетический показатель C/N (соотношение углерода и азота в органической части вещества) предлагаемого вторичного топлива получаемого из навоза влияет зона природно-экономического района региона. По обобщённым данным результатов массовых анализов зональных агрохимических лабораторий была составлена следующая характеристика.
По представленным выше данным можно сделать следующий вывод - из всех восьми зон самыми энергетически насыщенными материалами обладает Восточно - Сибирский регион. Это видно из соотношения углерода и азота, как и процентное соотношение зольности, влажности и органической части вещества.
Вместе с твердыми и жидкими выделениями животных в состав навоза входит подстилка, которая увеличивает количество навоза и влияет в зависимости от вида и количества на ее химический состав и потери питательных элементов из него. Подстилка впитывается (поглощает) жидкие выделения животных и образующийся при разложении мочи аммиак, т.е. уменьшает потери азота, калия и других, растворимых в воде элементов и газов. Подстилка уменьшает влажность экскрементов, они становятся более рыхлыми, что убыстряет их микробиологическое разложение, облегчает погрузку, транспортировку, внесение и заделку навоза. Трудно переоценить и санитарно-гигиеническую роль подстилки, способной создать мягкое, теплое и сухое ложе для животных. Поэтому чрезвычайно важна способность подстилки поглощать жидкости и газы. Разные подстилочные материалы значительно отличаются по содержанию питательных элементов и поглотительной способности (табл.2.4).
Солома: Злаков БобовыхТорф Низинный ВерховойОпилкидревесные 14,3 16,025,0 30,0 25,0 0,5 1,502,30 1,00 0,20 0,25 0,350,26 0,10 0,30 1,0 0,60,15 0,06 0,74 0,30 1,603,00 0,25 1,08 1,8-3,0 2,8-3,34,0-7,5 9,0-18,04,2-4,5 0,8-3,7 5-88-18 15-302-4 Максимальной поглотительной особенностью обладают торф и солома, причем торф содержит значительно больше азота, чем солома зерновых культур (озимые рожь, пшеница и овес), которую чаще других применяют как подстилку. Следовательно, торф является наилучшим подстилочным материалом, особенно верховой с невысокой (до 25-30%) степенью разложения и влажностью 30-40%, так как он более разложившийся и влажный - меньше поглощает жидкие выделения, а более сухой плохо поглощает жидкие выделения, поэтому долго смачивается. Преимущество верхового торфа перед переходным и низинным обусловлено не только лучшим поглощением, но и более кислой реакцией, которая угнетает многие болезнетворные микроорганизмы (возбудители сибирской язвы, бруцеллеза, паратифа, кишечной палочки).
Средние суточные дозы (нормы) различных видов подстилочных материалов на 1 голову скота колеблются в зависимости от вида животных, количества и качества потребляемых ими кормов и материально-технических возможностей производителей животноводческой продукции (табл.2.5).
Овцы, козы 0,5-1,0 - - Количество навоза от каждой головы скота, естественно, снижается с уменьшением длины стойлового периода содержания всех видов животных (табл.2.6). Таблица 2.6 Примерный выход соломистого навоза (т) от 1 головы скота при разной продолжительности стойлового периода Вид животного Продолжительность стойлового периода, дней 240-220 220-200 200-180 Менее 180 КРС Овцы, козы 9-Ю 0,8-1,0 8-9 0,7-0,9 6-8 0,6-0,7 4-5 0,4-0,5 Мочевина под действием уробактерий быстро превращается в карбонат аммония: СО (NH2)2 + Н20 = (NH4)2 СОз, который распадается на аммиак, диоксид углерода и воду: СО (NH2)2 = 2(NH)3 + СОз+ Н20. Гиппуровая кислота разлагается на бензойную и аминоуксусную кислоты: C6H5CONHCH2COOH + Н20 = С6Н5СООН + CH2NH2COOH, а последняя — на оксиуксусную и аммиак: C5H4N4O3 + О + Н20 = НСОСООН + 2CO(NH2)2. Мочевина по ранее описанной схеме превращается в карбонат аммония, затем в аммиак, диоксид углерода и воду. Клетчатка под действием бактерий в аэробных условиях разлагается до диоксида углерода и воды. (С6Н10О5)п + п02 + пН20 = п(6С02+ 6Н20). Скорость разложения органических веществ навоза зависит от ряда факторов: влажности, температуры, степени аэрации. Хранение в буртах даёт высокий процент аэрации, но потеря избытка влаги, которая требуется для протекания химических реакций разложения, приводит к пересыханию получившегося топлива (опытные данные показывают снижение влажности с 65-70% до 12-20%). Пересыхание вызывает своего рода консервацию, которая не позволяет доходить до перепрелого состояния.
Отопительная котельная «СОШ с. Верхний-Цасучей»
Пуск и технический уход котлов KB — 200. Водяное пространство котла при помощи насоса, имеющегося на котле, или непосредственно из водопровода заполняют водой по среднюю отметку водомерного стекла. После этого в топке зажигают легковоспламеняющееся топливо (например дрова), при этом нужно добиваться равномерного горения дров по всей площади. Когда дрова хорошо разгорятся, на них равномерным слоем накладывают слой вторичного топлива (кизяк, навоз). Появление темных мест, где горение не происходит, не допустимо. Только при условии горения всего топлива будет достигнута высокая температура воды. Толщина горящего слоя должна быть равна 300-350 мм. Топочная дверца должна быть закрыта ее нужно только во время подбрасывания топлива или при необходимости быстро остудить котел.
Топки котлов серии KB универсальны; помимо сжигания твердого топлива, в них можно сжигать жидкое топливо (тракторный керосин) посредством приставной горелки ПНГ-1А. В этом случае производительность котла повышается на 50 %.
Периодически, в зависимости от времени работ, от вида и качества топлива, а также от жесткости воды, котел необходимо разбирать для очистки от накипи и сажи.
Апробация работы модернизированного котла и отопительной системы в СПК «Красная Ималка» с применением вторичных видов топлива. Опыты проводились с 12 по 18 января 2009 года.
Пуск котла и его прогрев произвели согласно технической рекомендации по эксплуатации котлов данного вида. Просушенными дровами (для объединённой топочной камеры разовая загрузка составляла в среднем 0,125 - 0,160т) произвели розжиг. После устойчивого горения в течение 2,5 часов на верхний слой образовавшегося угля заложили слой вторичного топлива - брикеты овечьего кизяка. Хорошо прогретая, и держащая устойчивый нагрев угольная основа привела к быстрой активации топлива и выходу летучих. В среднем через 15 минут после загрузки топлива в котёл наблюдалось горение по всему объёму (разовая масса загружаемого топлива составила 0,115 - 0,125т). Надо отметить, что при использовании вторичного топлива температура прямого потока теплоносителя в течение 0,5 часа поднималась на 7С. Данное расхождение в пределах 3 - 7С наблюдалась практически на всём протяжении работы котла (12, 13, 14, 15 числа) на брикетах овечьего кизяка по отношению к показателям которые измерялись, при эксплуатации агрегата на дровах 16 по 17 числа котёл работал, на кусках пересохшего навоза КРС.
Сложность в определении термического КПД и бесперебойной устойчивой работе котла состояла в следующем: Разница температуры црямого и обратного потока при одновременном замере достигала 10 и более градусов особенно после очередной чистки котла от золы, когда процесс горения практически останавливался, из-за отсутствия колосниковых решёток. Термосифонная система реагирует на смену температуры обратного потока гораздо медленнее систем оборудованных насосами для принудительной циркуляции теплоносителя. Учёт количества теплоносителя произведён аналитическим методом. Среднесуточный расход топлива составил 900 кг, пополнение системы питательной водой производится один раз в неделю.
Горение - это сложный быстро протекающий физико-химический процесс взаимодействия горючей его части с окислителем, сопровождающийся выделением тепла и света. В результате полного горения получают газообразные негорючие продукты окисления (С02, Н20, ...) и твёрдый не горючий остаток зола и шлак. Предлагаемое вторичное топливо твёрдое по своей структуре и процесс горения, как и у многих других органических твёрдых топлив можно разделить на четыре последовательных стадии:
Выход летучих веществ в топочной камере котла (время 22 ) Рассмотрим хронологию горения на примере брикетов овечьего кизяка. Процесс сушки и прогрева до начала выхода летучих веществ составил в прогретом дровами котле не более минуты (выход и начало горения летучих наблюдалось при подаче топлива).
Задымление топочной камеры котельного агрегата газами и летучими веществами наблюдалось при начале подачи топлива из-за недостатка тепла на прогрев всего объёма топлива и их воспламенение, что приводило к образованию окислов первого порядка в частности угарного газа - СО. По истечению трёх минут в конце подачи топлива, собственная масса разовой подачи привела к увеличению контактной площади с остатком горящего древесного угля, что отразилось на воспламенении летучих веществ из нижнего прогретого слоя.
Начало горения летучих веществ, характеризующееся появлением пламени и уменьшения задымленности в топочной камере котла, что отчетливо видно на фотографии представленной выше (Рис. 3.10).
Высокая реакционная способность объяснятся низкими показателями влажности вторичного топлива и температурой выхода летучих порядка 500 - 520К, что по сравнению с торфом и бурым углём даёт разницу от 50 до 150К, а тощих углей и антрацита практически в два раза. Температура выхода летучих у торфа 550-660К, у бурых углей 690 -710К, тощие угли и антрацит 1050 - 1070К.
Электроснабжение сельскохозяйственного производства, вероятностно-статистическое моделирование расчётных электрических и тепловых нагрузок
Котельные агрегаты как правило работают под некоторым разрежением, которое создается дымососами и дымовой трубой. Вследствие этого через не плотности в ограждениях, а также через смотровые лючки и т.д. подсасывается из атмосферы некоторое количество воздуха, объем которого необходимо учитывать при расчете 1ух.
Энтальпию всего поступающего в агрегат воздуха (с учетом присосов) определяют по коэффициенту избытка воздуха на выходе из установки аух=ат+Аа. Общий подсос воздуха в котельных установках не должен превышать Аа=0,2-0,3.
Из всех потерь теплоты величина Q2 -самая значительная. Величина Q2 возрастает с увеличением коэффициента избытка воздуха, температуры уходящих газов, влажности твердого топлива. Снижение присосов воздуха и улучшение качества горения приводят к некоторому уменьшению потери теплоты Q2. Основным определяющим фактором, влияющим на потерю теплоты уходящими газами, является их температура. Для снижения Тух увеличивает площадь теплоиспользующих поверхностей нагрева — воздухоподогревателей и экономайзеров.
Величина ТуХ влияет не только на КПД агрегата, но и на капитальные затраты, необходимые для установки воздухоподогревателей или экономайзеров. С уменьшением Тух возрастает КПД и снижаются расход топлива и затраты на него. Однако при этом возрастают площади теплоизолирующих поверхностей (при малом температурном напоре площадь поверхности теплообмена необходимо увеличивать), в результате чего повышаются стоимость установки и эксплуатационные расходы. Поэтому для вновь проектируемых котельных агрегатов или других теплоизолирующих установок значение Тух определяют из технико-экономического расчета, в котором учитывается влияние Тух не только на КПД, но и на величину капитальных затрат и эксплуатационных расходов.
Влажность топлива и негорючие газообразные примеси являются газообразующим балластом, который увеличивает количество получающихся при горении топлива продуктов сгорания. При этом повышаются потери Q2.
При использовании формулы (4.20) следует иметь в виду, что объемы продуктов сгорания рассчитывают без учета механического недожога топлива. Фактическое количество продуктов сгорания с учетом механической неполноты горения будет меньше. Это обстоятельство учитывают, вводя в формулу (4.20) поправочный коэффициент a l-q lOO.
Потеря теплоты от химического недожога 0,з( 1з) Газы на выходе из топки могут содержать продукты неполного горения топлива СО,Н2,СН4, теплота сгорания которых не использована в топочном объеме и далее и далее по тракту котлоагрегата. Суммарная теплота сгорания этих газов и обуславливает химический недожог. Причинами появления химического недожога могут быть:
Недостаток воздуха приводит к тому, что часть горючих элементов газообразных продуктов неполного горения топлива может вообще не сгорать из-за отсутствия окислителя.
Плохое перемешивание топлива с воздухом является причиной или местного недостатка кислорода в зоне горения, или, наоборот, большого его избытка. Большой избыток воздуха вызывает снижение температуры горения, что уменьшает скорости реакции горения и делает процесс сжигания неустойчивым.
Малое удельное тепловыделение в топке (qv SQHp/Vm, где Б-расход топлива; Vm- объем топки) является причиной сильного рассеяния теплоты в топочном объеме и ведет к снижению температуры. Завышенные значения qv также вызывают появление химического недожога. Объясняется это тем, что для завершения реакции горения требуется определенное время, а при значительно завышенном значении qv время нахождения топливовоздушной смеси в топочном объеме (т.е. в зоне наиболее высоких температур) оказывается недостаточным и ведет к появлению в газообразных продуктах сгорания горючих составляющих. В топках современных котельных агрегатов допустимое значение qv достигает 170-350 кВт/м .
При балансовых испытаниях эксплуатируемых котельных агрегатов величину Q3 рассчитывают по данным газового анализа.
Потеря теплоты qyH принимает большие значения при факельном сжигании пылевидного топлива, а также при сжигании неспекающихся углей в слое на неподвижных или подвижных колосниковых решетках. Значение qyH для слоевых топок зависит от видимого удельного энерговыделения (теплоснабжения) зеркала горения qR, кВт/м , т.е. от количества выделяющейся теплой энергии, отнесенного к 1м2 горящего слоя топлива.
Допустимое значение qR=BQHp/R (5-расход топлива; R- площадь зеркала горения) зависит от вида сжигаемого твердого топлива, конструкции топки, коэффициента избытка воздуха и тд. В слоевых топках современных котельных агрегатов величина qR имеет значения в пределах 800-1100кВт/м . При расчете котельных агрегатов величины q Я4=ЯпР+Чшл+Яуп принимают по нормативным материалам [118]. При балансовых испытаниях потерю теплоты от механического недожога рассчитывают по результатам лабораторного технического анализа сухих твердых остатков на содержание в них углерода.
