150233 (Джерела енергії і генератори енергії)

Курсова робота

Джерела енергії і генератори енергії

Вступ

Сукупність усіх видів енергетичних ресурсів, підприємств по їхньому видобутку, виробництву, транспортуванню, перетворенню і використанню з метою забезпечення споживачів різними видами енергії складає паливно-енергетичний комплекс країни (ПЕК).

Найважливішими складовими ПЕК є енергетика і паливна промисловість.

Енергетика – галузь народного господарства, що охоплює одержання, перетворення, передачу і використання різних видів енергії й енергетичних ресурсів. Кінцевим результатом функціонування енергетики як галузі промисловості є корисна енергія, тобто енергія, що надходить до споживача і забезпечує корисну роботу промислових, транспортних, сільськогосподарських, будівельних і інших машин, систем, установок, приладів. Темпи розвитку енергетики обумовлюються безупинно зростаючим попитом на енергію у всіх сферах людської діяльності – виробничої, наукової, управлінської, охорони здоров'я, комунально-побутової, культурної й ін. З другої половини XX в., в умовах науково-технічної революції, потреби суспільства в енергії, і насамперед в електричній, ростуть особливо швидко.

Ступінь задоволення виробництва в електричній, механічній і тепловій енергіях визначає енергооснащеність праці – показник, що характеризує зв'язок витрат живої праці з виробничим споживанням енергії.

Підвищення енергооснащеності праці – одне з основних умов прискорення темпів науково-технічного прогресу, росту продуктивності праці. В даний час значення енергетики для економіки нашої країни зросло настільки, що масштаби виробництва і практичного використання енергії й енергетичних ресурсів розглядаються як найважливіші показники економічного потенціалу країни, її виробничих (технологічних) і наукових можливостей. Розвиткові енергетики і насамперед електроенергетики в нашій країні завжди приділялося і приділяється найпильніша увага.

Основні види енергетичних ресурсів – органічне паливо (вугілля, нафта, природний газ), енергія водного потоку (гідроенергетичні ресурси), ядерна енергія, внутрішнє тепло Землі (геотермальні ресурси), енергія вітру і сонячного випромінювання (сонячної радіації).

1. Паливо

1.1 Види палива

Основним джерелом теплоти в промисловості, на транспорті, в сільському органічного походження. господарстві і в побуті є горючі речовини Останнім часом на електричних станціях і в установках спеціального призначення застосовують ядерне паливо. Застосування тієї чи іншої горючої речовини для технічних потреб визначається техніко-економічними і плановими міркуваннями.

Залежно від призначення технологічне і побутове.

Всі види органічного палива можуть бути поділені за агрегатним станом на тверді, рідкі і газоподібні, а за способом добування на природні й штучні.

До природного твердого палива належать: антрацити, кам’яне вугілля, буре вугілля, торф, дрова, горючі сланці, відходи промисловості і сільського господарства – здубиця, лушпиння, костриця.

Штучне тверде паливо: брикети (торф'яні, буро-вугільні, кам'яновугільні), кокс (кам'яновугільний, торф'яний, нафтовий) напівкокс (буро-вугільний, торф'яний); деревне вугілля, пил (вугільний, торф'яний, сланцевий).

Природне рідке паливо: нафта (сира нафта). Штучні рідкого палива: нафтові продукти – бензин, лігроїн, керосин, мазут, спирти, колоїдне паливо (суміш мазуту з вугільним пилом).

Природне газоподібне паливо – природний газ. До штучних видів газоподібного палива належать гази: доменний, коксовий, генераторний, напівкоксовий, крекінг-газ, газ підземної газифікації.

1.2 Загальні характеристики твердого й рідкого палива

Склад палива. Паливо в такому вигляді, в якому воно ходить до споживача, називається робочим паливом. Тверде й рідке робоче паливо складається з вуглецю С, водню Н, кисню О, азоту N, леткої (або горючої) сірки Sл, мінерал (точніше твердих негорючих) домішок А і вологи W.

Тверді негорючі домішки характеризують зольність палива. Тому величину А звичайно називають вмістом золи в паливі, хоча це не зовсім точно, бо шлак і зола – це вогнищеві залишки, що утворюються під час спалювання палива.

Склад твердого й рідкого палива прийнято виражати у вагових процентах. Якщо позначити ваговий процентний вміст компонентів у робочому паливі С , Н , О і т.д., то очевидно

C +H +O +N +S +A +W = 100% (1)

Отже, застосовується елементарний склад робочого палива (термін «елементарний» – умовний, оскільки А і W не хімічні елементи).

Паливо, з якого сушінням повністю видалена волога, називають абсолютно сухим паливом, або абсолютно сухою масою палива. Абсолютно сухе паливо містить шість компонентів, і його склад записується так:

C +H +O +N +S +A =100% (2)

де С , Н і т.д. – ваговий процент вуглецю, водню і т.д. в абсолютно сухому паливі.

Якщо припустити, що з абсолютно сухого палива виділені негорючі домішки А, то залишається п'ять компонентів, що становлять так звану горючу масу палива. Її елементарний склад:

C +H +O +N +S =100% (3)

Сірка в паливі міститься в різних сполуках: сульфатна S входить до складу сульфатів СаSO4, Na2SO4, К2SO4; колчеданна S – у сполуці з металами (звичайно з залізом у вигляді FeS2) і органічна S – у складі органічних сполук. Сульфатна сірка не горить, і її наявність ураховується в негорючих домішках А. Органічна і колчеданна сірки беруть участь у горінні, і їх сума становить летку (або горючу) сірку палива S =S +S .

Якщо вилучити з горючої маси палива колчеданну сірку, то залишається паливо такого складу:

С° +Н° + O° + N° + S° = 100%. (4)

Такий склад палива називається органічною масою палива. Здебільшого вміст органічної сірки в паливі невеликий (десяті частки процентів). Тому іноді записують склад органічної маси палива спрощено: С° + Н° + O° + N° = 100%.

Види вологи і форми зв'язку її з органічною речовиною різні і досить складні. В теплотехніці прийнята не зовсім точна, але проста й зручна класифікація, за якою волога робочого палива W^р поділяється на два види: повітряну W^р, що видаляється при кімнатній температурі, і гігроскопічну W^р, що видаляється в сушильній шафі при температурі 102–105° С. Отже,

W = W + W (5)

Паливо, з якого видалена повітряна волога, називаєтьcя повітряно-сухим паливом, або аналітичною пробою. Паливо цього складу використовують для проведення технічного аналізу в лабораторіях. Вміст гігроскопічної вологи, виражений у вагових процентах відносно до складу аналітичної проби, позначається W^a, відносно до складу робочого палива W . Оскільки робоче паливо

відрізняється від аналітичної проби вмістом W , то

W = W (6)

Склад аналітичної маси палива:

C^а + H^а + O^а + N^а +S +A^а +W^а=100%. (7)

Під час проектування і експлуатації котельних установок досить часто доводиться робити перерахунки складу палива. Склад робочого палива може значно змінюватися, бо величини A і W коливаються в широких межах. У той самий час склад горючої маси палива більш-менш стабільний. Це дає можливість за складом горючої маси із задовільною точністю визначати склад робочого палива, не роблячи щоразу повного елементарного аналізу палива. Перерахунки роблять у випадку надходження на склади палива із змінною вологістю, якщо треба підсушити паливо, під час лабораторних аналізів тощо.

Під час перерахунків треба визначити, вмістом яких компонентів відрізняється шуканий склад від заданого, і користуватися правилом пропорцій.

Найважливішою характеристикою палива є його горюча маса. Її склад для кожного виду палива дається в таблицях, якими найчастіше користуються під час перерахунків. Якщо відомий склад горючої маси (C , Н і т.д.), зольність А^р і вологість W робочого палива, то легко знайти елементарний склад робочого палива. Наприклад:

С = С (8)

Користуючись коефіцієнтом перерахунку , можна визначити решту компонентів у робочому паливі (Н , О і т.д.). Аналогічно розв'язуються й інші завдання під час перерахунку складу палива.

Теплота згоряння. Теплота згоряння (тепловидатність) палива Q кДж/кг–це теплота реакції горіння палива, тобто та кількість теплоти, яка виділяється при повному згорянні 1 кг твердого або рідкого палива і при охолодженні продуктів горіння до початкової температури процесу.

У паливі міститься три горючі компоненти – вуглець, водень і сірка. Внаслідок горіння водню і випаровування вологи палива утворюється водяна пара. Під час охолодження продуктів горіння можливі два випадки: Н₂О залишається в димових газах у вигляді водяної пари; водяна пара конденсується. Це залежить від парціального тиску пари і кінцевої температури продуктів горіння. В першому випадку буде реалізована менша кількість теплоти, а в другому – більша, бо виділиться теплота конденсації водяної пари.

Тому розрізняють нижню (меншу) і верхню теплоту згоряння палива.