На выполнение дипломной работы

Дипломная работа

На тему: «Повышение тепловой эффективности сжигания экибастузского угля в парогенераторе БКЗ-420-140-5»

по специальности 050717 – «Теплоэнергетика»

Выполнила: А.У. Рахимова

Научный руководитель

к.т.н., доцент В.К. Корабейникова

Караганда 2011

Карагандинский государственный университет

им. академика Е.А.Букетова

Факультет физический

^{____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

Специальность 050717 - теплоэнергетика

^{___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

Кафедра инженерной теплофизики им. профессора Ж.С. Акылбаева

^{______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой

______К.К.Кусаиынов

«11» ноября 2010г.

ЗАДАНИЕ

на выполнение дипломной работы

СтуденткиРахимовой Асии Уразбаевны

^{______________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

4 курс, ТЭР-411, 050717-«Теплоэнергетика», кредитная форма обучения

^{___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________}

Введение

Высокая сравнительная эффективность использования в Центральном и Северном Казахстане в качестве энергетического топлива тепловых электростанций экибастузского угля выдвигает ряд экономических и экологических требований к проектированию и эксплуатации парогенераторов, рассчитанных на сжигание этого топлива [1].

Экибастузский бассейн расположен в Павлодарской области, запасы которого составляют 7,0 млрд.тонн или 4,2 млрд. тонн условного топлива. Месторождение имеет уникальные пласты мощностью до 92 метров, которые разрабатываются открытым способом. Угли на всей площади и глубине залегания пригодны для обработки открытым способом. Добыча угля открытом способом может обеспечить потребность республики в угле для нужд теплоэнергетики и бытового сектора. На экибастузских углях работают 23 тепловых электростанции. Однако освоение сжигания экибастузских углей, в особенности в топочных камерах парогенераторов, встречает большие затруднения из-за высокой зольности и низкой реакционной способностью.

При сжигании «трудного» экибастузского угля в парогенераторах с высокими параметрами и резким увеличением требований по рациональному использованию вызывает значительные трудности в связи с повышенным износом энергетического оборудования, загрязнением поверхностей нагрева парогенераторов и вредным воздействием на окружающую среду продуктами неполного сгорания топлива существенно повысились требования по эффективности его сжигания.

Для разработки, создания и освоения парогенераторов в указанных условиях необходима постановка работ по решению ряда научных, технических, технологических и экономических как по парогенератору, так и по топочной камере для него [2].

По топочным камерам являются следующие проблемы:

усиление зажигания факелов в топочной камере;

интенсификация горения;

создание условий для интенсификации горения и теплообмена в топочной камере;

удовлетворение требований необходимых для более равномерного распределения тепловых потоков в топочной камере по периметру ее сечения и рационального распределения температур продуктов сгорания по ее высоте;

повышение тепловой эффективности работы топочной камеры;

сокращение расхода топлива, подаваемого на горение, являющего ценным химическим сырьем.

В современных условиях приведенные выше проблемы связаны с тем, что при проектировании и эксплуатации топочных камер, рассчитанных на сжигание низкосортных углей, по нормативной методике, потребовал детального расчета процессов горения топлива и передачи тепла от пламени поверхностям нагрева парогенератора. Задача расчета теплопереноса ограничивалась лишь определением суммарного тепловосприятия поверхностей нагрева, располагаемых в топочной камере, в современных парогенераторах требуется знание локальных тепловосприятий на всех участках, для этого необходимо знать условия выгорания горючих составляющих исходного топлива [3].

Горение твердого топлива определяется наличием стадии тепловой подготовки топлива перед горением, стабилизацией процесса горения при прогреве и воспламенении топливовоздушной смеси, с учетом наличия в ней негорючей части – золы. В период тепловой подготовки происходят прогрев угольной частицы, испарение влаги и выделение летучих веществ. Эти процессы эндотермические и требуют подвода теплоты их объема топочной камеры. Влага, выделившаяся при тепловой подготовке и процессе горения, образует водяной пар, который увеличивает объем продуктов сгорания и снижает температуру горения. После подсушки начинается выделение летучих веществ, температура начала выхода летучих веществ зависит от возраста топлива. Состав летучих веществ также зависит от возраста топлива. Летучие вещества оказывают существенное влияние на горение твердого остатка – кокса.

Прогрев топливовоздушной смеси происходит за счет конвекции и лучистого теплообмена. конвекция является определяющей и осуществляется за счет рециркуляции горючих газов из зоны развитого горения. Горючие летучие вещества после смешения с окислителем воспламеняются первыми, и горение их вблизи частиц кокса способствует прогреву частиц и дальнейшему выделению летучих веществ. Доступ окислителя к поверхности частиц кокса в связи с горением летучих веществ несколько затрудняется. Горение коксового остатка начинается после выгорания значительной части летучих веществ. В дальнейшем стадии горения летучих веществ и коксового остатка несколько перекрывают друг друга. Период горения летучих веществ составляет около 10% общего времени горения угольной частицы. Горение кокса – реальной углеродистой частицы происходит в более сложных условиях. Каждая частица кокса обладает пористостью, поэтому химическая реакция горения в принципе возможна не только на поверхности, но и в порах, то есть в объеме частицы. Горение частиц на участке стабилизации факела протекает в кинетической области, так как частицы имеют низкую температуру и скорость химической реакции мала по сравнению со скоростью диффузии кислорода [4].

Существенное влияние на процесс горения горючих составляющих твердого топлива оказывает негорючая часть – зола. Зола, как и влага топлива, снижает теплоту его сгорания. Однако на температуру горения зольность топлива практически не влияет. Содержание золы уменьшает горючую часть топлива, что соответственно уменьшает и выход продуктов сгорания. Вместе с тем зола, особенно при значительном ее содержании в экибастузском угле более 30%, затрудняет диффузию окислителя к горючей частице. При горении пылеугольный факел растягивается почти на весь объем топочной камеры, и его время складывается из времени выхода летучих веществ и времени горения коксового остатка.

Теплота, выделяющаяся при сгорании топлива, воспринимается продуктами сгорания, которые нагреваются до определенной температуры. В реальных условиях, не вся теплота идет на нагрев продуктов сгорания, часть передается теплообменным поверхностям, а часть теряется в окружающую среду, а при создании в топочной камере зон высоких температур, выше 1800К, часть теплоты затрачивается на диссоциацию продуктов сгорания. Горение топлива в топочной камере парогенератора характеризуется тремя температурами: максимальной температурой горения, температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры и температурой уходящих дымовых газов [5].

В зоне догорания топливовоздушной смеси превалирует теплоотвод к топочным экранам. По мере приближения к выходу из топочной камеры температура продуктов сгорания падает и достигает конечного значения, при этом топочные экраны воспринимают до 50% полного тепловыделения из зоны горения.

Повышение тепловой эффективности сжигания экибастузского угля за счет снижения неполноты сгорания может быть достигнуто различными методами. Одним из применяемых методов для парогенератора БКЗ-420-140-5, установленного на Карагандинской ТЭЦ-3, является увеличение интенсивности подмешивания высокотемпературных топочных газов из окружающей среды, с использованием вихревых двухпоточных горелок, обладающие улучшенными аэродинамическими свойствами. Но для реализации поставленных задач с принятием Закона о «Техническом регулировании» требуется разработка дополнительных решений не требующих реконструкции топочной камеры, с минимальными материальными затратами, а также при сохранении оптимальной тонины помола угольной пыли и нормальных условий эксплуатации с существенным повышением тепловой экономичности исследуемого парогенератора [6].

Целью дипломной работы является повышение тепловой эффективности сжигания экибастузского угля в парогенераторе БКЗ-420-140-5, которая предполагает решение следующих приоритетных задач:

1. Изучение конструктивных особенностей парогенератора БКЗ-420-140-5.

2. Исследование условий сжигания экибастузского угля в камерных топках парогенераторов барабанного типа.

3. Определение теплового режима камерной топки парогенератора БКЗ-420-140-5 при сжигании экибастузского угля.

4. Повышение тепловой эффективности сжигания экибастузского угля в парогенераторе БКЗ-420-140-5.

Поиск по сайту: