Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Чтобы обеспечить ее, на крупных тепловых электростанциях прих<интся строить высоченные дымовые трубы, разбрасывающие дымовые газы на возможна болыцую и;илцадь. Однако при сосредоточении большого количества станция недалеко друг от друга н это не спасает. В рнде стран регламентируется не Г1ДК, а количество вредных выбросов на единицу теплоты, выделенной цри с>ора нин топлива. Например, в США для крупных предприятий зонускается выброс 26 мг акси,(аа н юга на ) Мдж >халаты сгорания. В СССР (к>рмы выбросов составляя>т длн разных >онлнв от 125 до 450 мг,>ч' При сжигании топлнв, содержа(цих серу, образуется токсичный 50>, действие которого на человека к гому же суммируетсн с дей<твием )4О>.
Эти вь(брасы служат причиной образования фотохи. мического смога и кислотных дождей, нредно влияющих не только на люлей и живагных, на и на растительность. В Западной Енропе, например, от таках ,южней погибает значи(слыша часть хвойных лесов Гаэообразн<ле вредныс выбросы можно резко умеш.цап ь ну(еч сншкецня >смн<разуры горения да >)50-.050 "С При этих температурах азот а<ждуха практически нг оки<лнется, а диокснд серы 50> соединяется с оксидоч кальпия но реакции (аналогичным образом реагирует н Мйе!) 50э+Св0-1-0,50»==Са50, (17.8] Если в эоле топлива окснлон кальция н магния недостаточно для свяэыпання всего 50» (обычно нужен двух- или трехкратный его избь>ток по сравнению со стехиометрией реакции 117 8),', к топливу по>л>ец>иваю> известняк СаСО>.
Известняк при температупал 850/-85>0 "С интенсивно разлагается нэ СаО и СОь а гипс Са50, пс разлагается, т е. реакция (17.8) справа налево ис идет Таким абра>ом, токсичный 50 связывается до безвредного практически нерастворимого в воде гипса, который удаляс>ся вместе с .юлой С.
другой с>ороцы, ч прс>псссг длительности челонека образхется большое количество горючих отходов, которые нс считаются топливом в общепринятом смысле: «хвосты» углсобогащения, отвалы при добыче угля, мно>.очнгленные отходы целлюлозно-бумаг нон промышлен ности н других отраслей народного хозяйства. Парадоксально, например, что «порода», которую около «гольных шахт силадывают в огромные тсрриконы, зачастую самовозгорается и длительное время загрязняет дымом и пылью окружающее пространство, но ни в слоеаых, ни в камерных топках ес нс удается сжечь из-.за больша~о содержания золы. В слоевых топках зола, спекаясь при горении, препятствует проникновению кислорода к частицам гор«>чего, в камерных не удаетсн получить иужнук> для устойчивого горения в ннх высокую температуру.
Возникшая перед человечеством настоятельная необходимость разработки безотходных те~пологий поставила вопрос о создании топочных устройств для ежи~анна таких материалов Ими стали тппки с кипящим слоем (см. рис. !7.5, г). Псевдоожиженным (или к и и я ш н м) нвзываетсн слой мелкоэеряигл ого материала, арндуниемый снизу ангре гигам го гхорос>ью, превышающей предел устойчиво'ти плотного слоя, яо яедостагочной для выноса частиц из глоя. 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 несу столба материала на единицу плошади поддержива>ошей решетки Поскольку аэродинамическое сопротивление есть сила, с которой гаэ действует на частицы (и соответственно по третьему закону Ньк>тона — частицы на газ), то при равенстве сопротивлении и веса слоя частицы (если рассматривать идеальный случай) опираются не на решетку, а на газ Скоросю и>.
(м/с) предела устой>нвостн ил>жного слоя частиц диаметром й н плотностью 2,65 г/м', продуваемого воздухом с температурой 20 и 1000'С, имеет следующие значения (округленно): 0,1 0,2 ОД 1,0 оз>з 0/г 0 04 >,ооз о,о! о.ои о,з 11 радо»же«не '2,0 5,0 10 20 1,0 >.9 2,7 4 12 Средний размер частиц в топках с кипящим слоем обычно составляет 2 — 3 мм. Им соответствует рабочая скорость псевдоожиженнн (ее берут в 2 — 3 раза больше, чем и>.1 1,5 — 14 м/с.
Это определяет в соответствии с (!7 7) площадь гаэораспределительной решетки при заданной тепловой мо>ц>кюти топки Теплонапряжение объема ук принимают примерно таким же, как и для слоеных топок. Простейшая топка с кипящим слоем [рнс. 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 кипя. щего слоя. о а .' о о. о Рис. )7.8. Схема топки с кипящим слоем' ! . выгрузки золы, 2 подвод впздуш под слой; 3 - «инижиислпи изин и сопли!ы, ! .
низводю 1дузв к звбрвсыввтельь б — ротор !вбрвсыввтелн; б леитонный пи«отель, 2 топлиннни бункер, 4 топни. пый объем, Р зкрвнныс трубы, тр - острое,зутье и возврвт уноси, у! обмурпнкв пмкн, т2 ~снт!о восиринимвнипие трубы н кипншем сите, а вода, и пвр 144 Поддержание температуры кипящего слоя а необходимых пределах (850— 950 'С) обеспечивается двумя различными способами. В небольших промышленных топках, сжигающих отходы или дешевое топливо, в слой подают значительно больше воздуха, чем это необходимо для полного сжигания, устанавливая а, в2.
При том же количестве выделенной теплоты !,у; температура газов уменьшается по мере увеличения иы 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 тру бы 9 и 72 с циркулирующим в иих рабочим телом (нодой или паром), воспринимающим необходимое количество теплоты.
Интенсивное «омывание» этих труб частицами обеспечивает высокий коэффициент теплоотдачи от слон к трубам (ссгы250 В!7(ы К) ), по н ~!т вотор!ил случаях позволяет уменьшить метилло. емкость котла по сравнению с традиционным. Топливо устойчиво гори! прн его содержании в кипящем слое, составляющем 1 о(т и менее; остальные 99 % с лишним — зола. Даже при столь неблагоприятных условиях интенсивное персмсшивание не позволяет зсшьным 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 «сливаетсяв через отверстия н по- дине, поскольку кипящий слой способен течь как жидкость.
ПРи Г=. ! пю (,)~= = — !б МДжувг и А=80!;;, например. формулы ( (7 3) и ( )7 4) дают с)'„",,'„— 0 б т)й. Фактически механический недожог с шлакам буде! еще мень~и, ибо доли золы, переходищсй и шлак, согтпвлис! в топках с кипящим слоем околст 70-- 80 Уо (остальные 20- -30 %т зо.,!и уносят ся из топки с газами) Б!ирокое внедрение котлов с кипящим слоем (они создаются во многих передовых странах мира, в СССР уже работает более 100 котлов, в КНР- бол<е 2000) выявило и нх недостатки, основной нз которых большой механичегкнй недожог с уносом О'„",ч.
Дело в том, что сжигаемо< топливо имеет полидиспергный состав и при среднем разм<ре частиц 2--3 мм примерно 20 Оп частиц оказывается мельче 0,5 мм. Эти частицы, не успевая полностью сгореть, выносятся газом нз с.пш. Для их дожигания приходитси предусматривать достаточно высокое над«поеное простран. ство (объем го<и<и ннл < поем высотой не менее 5. -0 м), гце частипы горят «на лету», как в обычном факс.н за счет пОйава<.*м(но тупа дополнит«лы<пго ВОЗ- пуха (через сопла Рй риг !7.8). Топки с циркуляционным кипящим слоем. В последнее врс«и появились топки второго поколения г гак называемым циркуляционным кипящим слоем.
За этими топками устанавливают циклон, в котором улавливаются нее недогоревшие частицы и возврап(аютси обратно в топку. Таким образом, часгш1ы оказываются «запертыми» в системс топка — циклоп — топка до тех ппр, пока не сгорят полиостьку. Эти топ«н имеют высокую экономичность, не уступа<ощую камерному способу сжигания, прн сохранении нсех экологи<сскнх преиму<цеств. Топки с кипя<цим <лосм широко используютсн не только в эн< ргетике, но и в других отраслях промышленности, например, для сжигания колчеданов с целью получения ВОь обжига различных руд и их концентратов (цинковых, медных, никелевых, золотосодержащих) и т. ц.
(С точки зрении теории горения обжиг, например, цинковой руды Оо реакпии 2«п5+ЗО«=2ХОО+ 250«есть сгорание этого снецифическо<о «топлива», протекакпцее, как и псе реакции горения, с выделением боль<них количеств теплоть< ) Вол ьпюс рпспрос < ранение. особенно за рубежам. тонки с кипящим слоем нашли д<т огневого обезвреживания (т. г. < жигпния) различных вредных отхолоп прон<полотна [твердых, жидких н газообразных! ~яламов <ж.
ветления сточных под, чуспра и т, и. Контролька« ппкрпгы и «ш!О«н !7 ! Газовый анализ пролуктпв сгорания а<лрацнтовпгп штыба (см пример 16 1< обна ружнл ! ««СО. Оценить прнблнзнтельнп <и. мнческнй неложог (имейте н нилу, по всг газоаналн<атпры хают сох«ржание ко«пни< п <ая В СУХОМ ГВЗЕ) 17 2 Прн и«пыл анни к<лла нлн пгчп, р, ботаюшей на гверлом тпп.<нвс, ра <.пл чн< Оп релелнют гохержвнне гор«<чих (в пршшн<ах массы) н шлаке Г„„учпге Г„н нрава<с Г„«, а также полн золы, нровалнвакнпенгя скво.п, птверстнн решщкн (в слоеных пюкз<) а,, сбрасываемой с решгткн н внлг <юшка п, н уносимой <азами и„, По апалшнн г ф< Пч< лпй (17 3) написать фпрчж<у длч С<,, н нп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
