Файл: Конспект лекций для студентов специальности 5В071700 Теплоэнергетика Алматы 2014 алматинский университет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 214
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
9.3 Способы доставки и методы разгрузки топлива
В системе топливоподачи при поступлении несортированных углей, независимо от способа сжигания твердого топлива (слоевой или камерный), всегда предусматривается его предварительное дробление. Топливо в котельные поступает по железной дороге, подвозится автомобильным или водным транспортом. На ТЭС уголь доставляется железнодорожным транспортом широкой (1524 мм) колеи.
В топливное хозяйство входят устройства и сооружения для разгрузки, приема, складирования топлива, механизмы, обеспечивающие его предварительное дробление, и устройства для подачи топлива в бункера котельных агрегатов.
На рисунке 8.1. показана техническая схема топливоподачи ГРЭС с приемным бункерным устройством при доставке топлива железнодорожным транспортом. Поступающие на станцию полувагоны с топливом взвешиваются. Железнодорожные вагоны могут разгружаться над приемным бункером или на расходном складе топлива. Из приемного бункера топливо подается ленточными транспортерами первого и второго подъема через дробилки в бункера котлов. При необходимости топливо может подаваться краном-перегружателем с открытого расходного склада в приемный бункер.
51
1 – здание вагоноопрокидывателей; 2 – дробильный корпус; 3 – узлы персыпки; 4 – угольный склад; 5 – траншея; 6 – краны перегружатели; 7 – разгрузочная эстакада; 8 – подземные приемные бункера ; главный корпус – здание котельной; ЛК –ленточный конвейер.
Рисунок 9.1 - Топливоподача с приемным бункерным устройством при доставке топлива железнодорожным транспортом
Разгрузка топлива из железнодорожных вагонов непосредственно в приемный бункер топливоподачи, расположенный ниже отметки земли, позволяет уменьшить его потери. При такой системе топливоподачи для размещения приемного бункера приходится под зданием разгрузки оборудовать подвал глубиной до 7 м.
При доставке топлива автомобильным транспортом применяют систему топливоподачи, схематично показанную на рисунке 9.2.
52 1- самосвал с углем; 2-приемный бункер; 3 - погрузчик-бульдозер;
4 - разгрузочный сарай с дробильным устройством; 5 - галерея ленточных транспортеров; 6 - бункера котлов; 7 – котельная.
Рисунок 9.2 - Топливоподача при доставке топлива автотранспортом
Прибывающие машины разгружают под приемным бункером топливоподачи или на расходном складе. С расходного склада топливо погрузчиком-бульдозером может транспортироваться к приемному бункеру.
Из приемного бункера, пройдя через дробилку, топливо ленточным транспортером подается в бункера котельных агрегатов.
9.4 Хранение, сортировка, переработка и подача топлива
На предприятии обычно устраивается расходный склад твердого топлива. Размеры расходного склада зависят от мест добычи топлива и наличия собственного резервного склада. На резервном складе, как правило, необходим не менее чем двухнедельный запас топлива помимо специальных запасов, устанавливаемых особыми инструкциями. Если резервный склад удален от предприятия, устанавливают расходный склад с запасом не менее трехсуточного. Основную часть топлива, поступающего на предприятие, рационально направлять в бункера котлов, постоянно возобновляя запас топлива на расходном складе.
При хранении на складе топливо увлажняется, выветривается, смешивается с грунтом, загрязняется, что снижает его теплоту сгорания. Во избежание самовозгорания топлива хранение его производят в штабелях.
При этом все угли с большим выходом летучих при штабелевании уплотняют путем укатки.
При эксплуатации необходимо контролировать состояние штабелей путем внешнего осмотра и измерения температуры в штабелях. Признаками самовозгорания являются: повышение температуры, наличие пятен на увлажненной поверхности штабеля. Если появились признаки самовозгорания топлива, то необходимо в первую очередь начать подачу топлива из этого штабеля в бункера котлов, но без очагов огня во избежание пожара в котельном цехе. Для ликвидации очагов горения штабель вскрывают,
53 переносят очаги горения на специальную площадку и на ней заливают водой.
В первую очередь расходуются со складов штабеля, в которых температура поднялась до 40–60 ºС.
В зависимости от размеров топливных складов для выполнения погрузочно-разгрузочных работ применяют различные механизмы: автопогрузчики, передвижные ленточные транспортеры, грейферные краны и т.д.
При снабжении котельной углем, требующим дробления, на тракте топливоподачи от приемных разгрузочных устройств до бункеров котлов или на складе уголь подвергается дроблению в установках, состоящих из грохотов и дробилки. Устанавливаемые перед дробилкой наклонные решетки – грохоты
– предназначены для отсеивания мелкой фракции топлива от более крупных кусков. Провалившееся через решетку грохотов топливо, минуя дробилку, поступает в тракт топливоподачи, а крупные куски топлива направляются в дробилку.
Для извлечения из топлива случайно попавших металлических предметов на тракте топливоподачи предусматривается установка магнитных сепараторов. Как правило, они устанавливаются перед дробилками во избежание поломок или повреждений последних.
При слоевом сжигании твердого топлива сырой уголь из бункеров перед котлами поступает через специальные питатели и забрасыватели в топку котлов.
При камерном сжигании твердого топлива необходима его дополнительная подготовка, для чего в котельных используется система пылеприготовления. Система пылеприготовления представляет собой совокупность оборудования, необходимого для размола топлива, его сушки и подачи готовой пыли в горелки топочной камеры.
Основной установкой любой пылесистемы является углеразмольная мельница. Наиболее широкое распространение получили шаровые барабанные (ШБМ) и молотковые (ММ) мельницы, причем в ШБМ размалывают преимущественно топливо с относительно малым выходом летучих веществ, а ММ используются при размоле молодых каменных и бурых углей, торфа и сланцев.
10
Лекция №10. Системы производства и распределения
органического топлива
План лекционного занятия: жидкое топливо. Промышленные потребители жидкого топлива. Мазутное хозяйство предприятия. Системы транспорта, хранения и подачи жидкого топлива.
Цель лекции: изучение структуры мазутного хозяйства предприятия.
54
10.1 Жидкое топливо. Промышленные потребители жидкого
топлива
Основным видом жидкого энергетического топлива является мазут, получаемый в процессе переработки нефти. Мазуты получают на нефтеперерабатывающих заводах одновременно с производством других продуктов (моторных топлив, масел и др.). В зависимости от условий различают неглубокую переработку нефти (разгонку) и глубокую (крекинг).
При разгонке нефть разделяется на узкие фракции по температурам их выкипания без разрушения молекулярной структуры, а при крекинге достигается разрушение молекул исходных углеводородов, с образованием новых соединений. Наряду с легкими продуктами при крекинге нефтяных фракций образуются более сложные и тяжелые жидкие углеводороды – гудрон и полугудрон, а также твердые вещества высокой степени науглероженности.
Мазут, получаемый при неглубокой переработке нефти, называют прямогонным, при глубокой переработке нефти – крекинг-мазутом.
В соответствии с ГОСТ 10585-75 установлены следующие марки мазутов: флотский Ф 5 и Ф 12; топочный М 40 и М 100. Марка мазута характеризует максимальное значение условной вязкости при температуре
50
С.
Флотские мазуты относятся к категории легких топлив, топочный мазут марки М 40 – к категории средних топлив, топочный мазут марки 100 – к категории тяжелых топлив. Флотские мазуты сжигают в судовых котлах, судовых газотурбинных установках и тихоходных дизелях. Котельный мазут
М40 применяют в промышленных печах, технологических установках. Мазут
М100 сжигается в топках промышленных и энергетических котлов и отопительных водогрейных котлов.
В пределах марок топочные мазуты подразделяются на три сорта в зависимости от содержания серы: малосернистые (S
р
0,5 %), сернистые
(S
р
= 0,5-2,0 %) и высокосернистые (S
р
= 2,5-3,5 %). Для мазута, получаемого при переработке высокосернистой нефти, допускается содержание серы не более 4,3 %.
Соединения, образующие мазут, состоят из пяти основных элементов: углерода, водорода, серы, кислорода и азота. Элементный состав горючей массы зависит от состава исходной нефти и глубины ее переработки.
Минеральные примеси в мазутах представляют собой в основном соли щелочных металлов, а также продукты коррозии резервуаров. Зольность топочных мазутов весьма незначительна и обычно не превышает 0,1 %.
Теплота сгорания обезвоженного мазута колеблется в пределах от 39 до
41,5 МДж/кг в зависимости от его состава. Теплота сгорания горючей массы мазута зависит от соотношения главных горючих элементов С, Н, а также от содержания S, О и N. Присутствие в составе мазута нефтяных смол и
55 асфальтов снижает теплоту сгорания мазута. Теплота сгорания может быть подсчитана по формуле Д.И. Менделееева, погрешность расчета по которой не превышает 2%.
Содержание воды в мазутах колеблется в пределах от 0,5-1 % до 3-5 %, а в отдельных случаях и выше. Значительное обводнение мазута происходит при разогреве острым паром в период слива. При сжигании обводненных мазутов возрастают: аэродинамическое сопротивление и расход энергии на собственные нужды электростанции; уменьшаются: теоретическая температура горения и теплоотдача в топке, вследствие чего снижается КПД парогенератора. Кроме того, влага усложняет эксплуатацию мазутного хозяйства и может привести к расстройству режима горения мазута из-за возможного образования водяных пробок, прерывающих равномерную подачу топлива к форсункам.
10.2 Мазутное хозяйство предприятия. Системы транспорта,
хранения и подачи жидкого топлива
Технологический тракт подготовки мазута (см.рисунок 10.1) на электростанции включает приемно-сливное устройство, основные резервуары для хранения постоянного запаса мазута, мазутонасосную систему, систему трубопроводов для мазута и пара, группу подогревателей мазута и фильтров.
Мазут перед сжиганием необходимо подготовить, т.е. удалить механические примеси, повысить давление мазута и подогреть для снижения потерь давления при транспортировке по трубопроводам и обеспечения тонкого распыливания. Температура в баках поддерживается на уровне 60-
80
С за счет циркуляционного подогрева. Это необходимо для хорошего отстаивания мазута и удаления воды из него. Удаление из мазута механических примесей производится в грубых сетчатых фильтрах 3.
После грубой очистки мазут из сливных лотков поступает сначала в резервуар с подогревом 4 и затем перекачивающим насосом 5 в основной резервуар 6. Окончательный разогрев мазута осуществляется в подогревателе
11, после него производится тонкая очистка в фильтре 12. Конечная температура подогрева мазута во избежание пожара не должна превышать температуру его кипения и составляет 80-100 0
С при подогреве в открытых резервуарах и 110-130 0
С – в закрытых. Для предотвращения охлаждения мазута в мазутопроводах за подогревателями до форсунок 18 их сопровождают паропроводом в общей тепловой изоляции.
В схеме предусмотрена обратная линия 8, обеспечивающая постоянную циркуляцию независимо от его потребления котлами, что исключает застой и застывание мазута. Схема снабжается измерителем расхода 16, его регулятором 15 и необходимыми запорными задвижками 14,17.
Типовой является двухступенчатая схема подачи топлива.
56 1 – цистерна с мазутом; 2 – сливное устройство; 3 – фильтр грубой очистки; 4 – сливной резервуар с подогревом; 5 – перекачивающий насос; 6 – основной резервуар; 7, 8 – линий рециркуляции мазута; 9 – насос первого подъема; 10 – обратный клапан; 11
подогреватель мазута; 12
фильтр тонкой очистки; 13 – насос второго подъема; 14 – запорная задвижка; 15 – регулятор расхода; 16 – расходомер; 17 – задвижка; 18 – форсунка.
Рисунок 10.1-Технологическая схема подготовки мазута на ТЭС
Очистка мазута от твердых фракций происходит вначале в фильтрах грубой очистки с размером ячеек 1,5
1,5 мм
2
, а затем в фильтрах тонкой очистки с ячейками 0,3-0,5 мм, установленных перед насосами второй ступени.
За температуру вспышки мазута принимают температуру, при которой пары мазута в смеси с воздухом вспыхивают при контакте с открытым пламенем. Прямогонные мазуты имеют температуру вспышки в пределах 135-
237
С. Температура вспышки парафинистых мазутов близка к 60
С. Во избежание пожара температура подогрева мазута в открытых системах должна быть ниже температуры вспышки.
11
Лекция №11. Системы производства и распределения
органического топлива
План лекционного занятия:
газообразное топливо. Газоснабжение предприятия от городского газопровода низкого и среднего давления.
Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ).
Цель лекции: изучение особенностей газоснабжения предприятия от городского газопровода.
57
11.1 Газообразное топливо
Газ применяется как основное топливо на ТЭЦ и в котельных. В последнее время разработаны схемы и оборудование для непосредственного применения газа в промышленных отопительных системах и водоподогревателях. Кроме того, во многих случаях газ применяется в качестве топлива при ведении технологических процессов, а иногда газ является исходным технологическим сырьем.
Горючие газы, употребляемые как топливо, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природнымотносятся газы, добываемые из недр Земли, а к искусственным – получаемые на газовых заводах из твердого или жидкого топлива. Природные газы представляют собой смесь различных углеводородов метанового ряда. Они не содержат водорода и оксида углерода. Содержание кислорода, азота и углекислого газа обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат в небольших количествах сероводород.
Природные газы можно подразделить на три группы:
1) Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов
(от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м
3 2) Газы, которые выделяются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, в которой его бывает растворено от 10 до 50% от веса добываемой нефти. В этом случае выделение газа из нефти и его улавливание производится при снижении давления выходящей из скважины нефти в специальных металлических резервуарах – сепараторах или траппах, в которые нефть поступает из скважины. Полученные таким образом газы называются попутными (нефтяными). Помимо метана, они содержат значительное количество (до 60%) более тяжелых углеводородов и являются жирными газами.
3) Газы, которые добывают из конденсатных месторождений. Они представляют собой смесь сухого газа (> 75%) и паров конденсата, который выпадает при снижении давления. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов (бензина, лигроина, керосина).
Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов, добываемых в нашей стране, составляет 31000–38000 кДж/м
3
. Теплота сгорания попутных газов выше и изменяется от 38000 до 63000 кДж/м
3
Искусственные газы получаются из твердого или жидкого топлива. При термической переработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы.
В состав различных видов газового топлива входят:
1) горючая часть: углеводороды метанового ряда, водород, оксид углерода;
58 2) негорючая часть: диоксид углерода, кислород, азот;
3) вредные примеси: сероводород.
Метан (CH
4
) – нетоксичный газ без цвета, вкуса и запаха. Представляет собой химическое соединение углерода с водородом. Является основной горючей частью природных газов.
Тяжелые углеводороды (C
m
H
n
) – этан, пропан, бутан и др. – характеризуются высокой теплотой сгорания.
Водород (H
2
) – нетоксичный газ без цвета, вкуса и запаха.
Оксид углерода или угарный газ (CO) – газ без цвета, вкуса и запаха. На организм человека оказывает токсическое воздействие. Опасна для жизни при воздействии на человека в течение 5–6 мин. концентрация оксида углерода около 0,4об.%. Даже незначительное содержание CO в воздухе (0,02об.%) вызывает заметное отравление.
Диоксид углерода или углекислый газ (CO
2
) – газ без цвета, без запаха, со слабым кисловатым вкусом.
Кислород (O
2
) – газ без цвета, вкуса и запаха. Содержание кислорода в газе снижает его теплоту сгорания. Не горит, но поддерживает горение.
Азот (N
2
) – газ без цвета, вкуса и запаха. Не горит и горения не поддерживает.
Сероводород (H
2
S) – тяжелый газ с сильным неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Сероводород обладает высокой токсичностью. При сжигании газа сероводород сгорает и образует сернистый газ, вредный для здоровья.
11.2 Газоснабжение предприятия от городского газопровода низкого
и среднего давления
Схемы газоснабжения предприятий, как и способы прокладки газопроводов, могут быть разнообразными. При выборе схемы необходимо руководствоваться техническими и экономическими требованиями, а также требованиями надежности и безопасности: обеспечение необходимых параметров горючего газа (давление и расход) перед газовыми горелками теплоагрегатов; минимальные капитало- и металловложения (минимальные диаметры и длины газопроводов, число ГРП и ГРУ); обеспечение надежных и безопасных строительно-монтажных и пусконаладочных работ, эксплуатации.
В зависимости от расхода и давления газа, режима работы котлоагрегатов, территориального расположения потребителей газа на предприятии различают несколько типовых схем газоснабжения промышленных и коммунально-бытовых предприятий.
Коммунально-бытовые предприятия со сравнительно небольшим расходом газа и котлоагрегатами, работающими на газе низкого давления, присоединяются к городским газопроводам низкого давления или резервуарным паркам. К ним относятся фабрики, столовые, встроенные
В системе топливоподачи при поступлении несортированных углей, независимо от способа сжигания твердого топлива (слоевой или камерный), всегда предусматривается его предварительное дробление. Топливо в котельные поступает по железной дороге, подвозится автомобильным или водным транспортом. На ТЭС уголь доставляется железнодорожным транспортом широкой (1524 мм) колеи.
В топливное хозяйство входят устройства и сооружения для разгрузки, приема, складирования топлива, механизмы, обеспечивающие его предварительное дробление, и устройства для подачи топлива в бункера котельных агрегатов.
На рисунке 8.1. показана техническая схема топливоподачи ГРЭС с приемным бункерным устройством при доставке топлива железнодорожным транспортом. Поступающие на станцию полувагоны с топливом взвешиваются. Железнодорожные вагоны могут разгружаться над приемным бункером или на расходном складе топлива. Из приемного бункера топливо подается ленточными транспортерами первого и второго подъема через дробилки в бункера котлов. При необходимости топливо может подаваться краном-перегружателем с открытого расходного склада в приемный бункер.
51
1 – здание вагоноопрокидывателей; 2 – дробильный корпус; 3 – узлы персыпки; 4 – угольный склад; 5 – траншея; 6 – краны перегружатели; 7 – разгрузочная эстакада; 8 – подземные приемные бункера ; главный корпус – здание котельной; ЛК –ленточный конвейер.
Рисунок 9.1 - Топливоподача с приемным бункерным устройством при доставке топлива железнодорожным транспортом
Разгрузка топлива из железнодорожных вагонов непосредственно в приемный бункер топливоподачи, расположенный ниже отметки земли, позволяет уменьшить его потери. При такой системе топливоподачи для размещения приемного бункера приходится под зданием разгрузки оборудовать подвал глубиной до 7 м.
При доставке топлива автомобильным транспортом применяют систему топливоподачи, схематично показанную на рисунке 9.2.
52 1- самосвал с углем; 2-приемный бункер; 3 - погрузчик-бульдозер;
4 - разгрузочный сарай с дробильным устройством; 5 - галерея ленточных транспортеров; 6 - бункера котлов; 7 – котельная.
Рисунок 9.2 - Топливоподача при доставке топлива автотранспортом
Прибывающие машины разгружают под приемным бункером топливоподачи или на расходном складе. С расходного склада топливо погрузчиком-бульдозером может транспортироваться к приемному бункеру.
Из приемного бункера, пройдя через дробилку, топливо ленточным транспортером подается в бункера котельных агрегатов.
9.4 Хранение, сортировка, переработка и подача топлива
На предприятии обычно устраивается расходный склад твердого топлива. Размеры расходного склада зависят от мест добычи топлива и наличия собственного резервного склада. На резервном складе, как правило, необходим не менее чем двухнедельный запас топлива помимо специальных запасов, устанавливаемых особыми инструкциями. Если резервный склад удален от предприятия, устанавливают расходный склад с запасом не менее трехсуточного. Основную часть топлива, поступающего на предприятие, рационально направлять в бункера котлов, постоянно возобновляя запас топлива на расходном складе.
При хранении на складе топливо увлажняется, выветривается, смешивается с грунтом, загрязняется, что снижает его теплоту сгорания. Во избежание самовозгорания топлива хранение его производят в штабелях.
При этом все угли с большим выходом летучих при штабелевании уплотняют путем укатки.
При эксплуатации необходимо контролировать состояние штабелей путем внешнего осмотра и измерения температуры в штабелях. Признаками самовозгорания являются: повышение температуры, наличие пятен на увлажненной поверхности штабеля. Если появились признаки самовозгорания топлива, то необходимо в первую очередь начать подачу топлива из этого штабеля в бункера котлов, но без очагов огня во избежание пожара в котельном цехе. Для ликвидации очагов горения штабель вскрывают,
53 переносят очаги горения на специальную площадку и на ней заливают водой.
В первую очередь расходуются со складов штабеля, в которых температура поднялась до 40–60 ºС.
В зависимости от размеров топливных складов для выполнения погрузочно-разгрузочных работ применяют различные механизмы: автопогрузчики, передвижные ленточные транспортеры, грейферные краны и т.д.
При снабжении котельной углем, требующим дробления, на тракте топливоподачи от приемных разгрузочных устройств до бункеров котлов или на складе уголь подвергается дроблению в установках, состоящих из грохотов и дробилки. Устанавливаемые перед дробилкой наклонные решетки – грохоты
– предназначены для отсеивания мелкой фракции топлива от более крупных кусков. Провалившееся через решетку грохотов топливо, минуя дробилку, поступает в тракт топливоподачи, а крупные куски топлива направляются в дробилку.
Для извлечения из топлива случайно попавших металлических предметов на тракте топливоподачи предусматривается установка магнитных сепараторов. Как правило, они устанавливаются перед дробилками во избежание поломок или повреждений последних.
При слоевом сжигании твердого топлива сырой уголь из бункеров перед котлами поступает через специальные питатели и забрасыватели в топку котлов.
При камерном сжигании твердого топлива необходима его дополнительная подготовка, для чего в котельных используется система пылеприготовления. Система пылеприготовления представляет собой совокупность оборудования, необходимого для размола топлива, его сушки и подачи готовой пыли в горелки топочной камеры.
Основной установкой любой пылесистемы является углеразмольная мельница. Наиболее широкое распространение получили шаровые барабанные (ШБМ) и молотковые (ММ) мельницы, причем в ШБМ размалывают преимущественно топливо с относительно малым выходом летучих веществ, а ММ используются при размоле молодых каменных и бурых углей, торфа и сланцев.
10
Лекция №10. Системы производства и распределения
органического топлива
План лекционного занятия: жидкое топливо. Промышленные потребители жидкого топлива. Мазутное хозяйство предприятия. Системы транспорта, хранения и подачи жидкого топлива.
Цель лекции: изучение структуры мазутного хозяйства предприятия.
54
10.1 Жидкое топливо. Промышленные потребители жидкого
топлива
Основным видом жидкого энергетического топлива является мазут, получаемый в процессе переработки нефти. Мазуты получают на нефтеперерабатывающих заводах одновременно с производством других продуктов (моторных топлив, масел и др.). В зависимости от условий различают неглубокую переработку нефти (разгонку) и глубокую (крекинг).
При разгонке нефть разделяется на узкие фракции по температурам их выкипания без разрушения молекулярной структуры, а при крекинге достигается разрушение молекул исходных углеводородов, с образованием новых соединений. Наряду с легкими продуктами при крекинге нефтяных фракций образуются более сложные и тяжелые жидкие углеводороды – гудрон и полугудрон, а также твердые вещества высокой степени науглероженности.
Мазут, получаемый при неглубокой переработке нефти, называют прямогонным, при глубокой переработке нефти – крекинг-мазутом.
В соответствии с ГОСТ 10585-75 установлены следующие марки мазутов: флотский Ф 5 и Ф 12; топочный М 40 и М 100. Марка мазута характеризует максимальное значение условной вязкости при температуре
50
С.
Флотские мазуты относятся к категории легких топлив, топочный мазут марки М 40 – к категории средних топлив, топочный мазут марки 100 – к категории тяжелых топлив. Флотские мазуты сжигают в судовых котлах, судовых газотурбинных установках и тихоходных дизелях. Котельный мазут
М40 применяют в промышленных печах, технологических установках. Мазут
М100 сжигается в топках промышленных и энергетических котлов и отопительных водогрейных котлов.
В пределах марок топочные мазуты подразделяются на три сорта в зависимости от содержания серы: малосернистые (S
р
0,5 %), сернистые
(S
р
= 0,5-2,0 %) и высокосернистые (S
р
= 2,5-3,5 %). Для мазута, получаемого при переработке высокосернистой нефти, допускается содержание серы не более 4,3 %.
Соединения, образующие мазут, состоят из пяти основных элементов: углерода, водорода, серы, кислорода и азота. Элементный состав горючей массы зависит от состава исходной нефти и глубины ее переработки.
Минеральные примеси в мазутах представляют собой в основном соли щелочных металлов, а также продукты коррозии резервуаров. Зольность топочных мазутов весьма незначительна и обычно не превышает 0,1 %.
Теплота сгорания обезвоженного мазута колеблется в пределах от 39 до
41,5 МДж/кг в зависимости от его состава. Теплота сгорания горючей массы мазута зависит от соотношения главных горючих элементов С, Н, а также от содержания S, О и N. Присутствие в составе мазута нефтяных смол и
55 асфальтов снижает теплоту сгорания мазута. Теплота сгорания может быть подсчитана по формуле Д.И. Менделееева, погрешность расчета по которой не превышает 2%.
Содержание воды в мазутах колеблется в пределах от 0,5-1 % до 3-5 %, а в отдельных случаях и выше. Значительное обводнение мазута происходит при разогреве острым паром в период слива. При сжигании обводненных мазутов возрастают: аэродинамическое сопротивление и расход энергии на собственные нужды электростанции; уменьшаются: теоретическая температура горения и теплоотдача в топке, вследствие чего снижается КПД парогенератора. Кроме того, влага усложняет эксплуатацию мазутного хозяйства и может привести к расстройству режима горения мазута из-за возможного образования водяных пробок, прерывающих равномерную подачу топлива к форсункам.
10.2 Мазутное хозяйство предприятия. Системы транспорта,
хранения и подачи жидкого топлива
Технологический тракт подготовки мазута (см.рисунок 10.1) на электростанции включает приемно-сливное устройство, основные резервуары для хранения постоянного запаса мазута, мазутонасосную систему, систему трубопроводов для мазута и пара, группу подогревателей мазута и фильтров.
Мазут перед сжиганием необходимо подготовить, т.е. удалить механические примеси, повысить давление мазута и подогреть для снижения потерь давления при транспортировке по трубопроводам и обеспечения тонкого распыливания. Температура в баках поддерживается на уровне 60-
80
С за счет циркуляционного подогрева. Это необходимо для хорошего отстаивания мазута и удаления воды из него. Удаление из мазута механических примесей производится в грубых сетчатых фильтрах 3.
После грубой очистки мазут из сливных лотков поступает сначала в резервуар с подогревом 4 и затем перекачивающим насосом 5 в основной резервуар 6. Окончательный разогрев мазута осуществляется в подогревателе
11, после него производится тонкая очистка в фильтре 12. Конечная температура подогрева мазута во избежание пожара не должна превышать температуру его кипения и составляет 80-100 0
С при подогреве в открытых резервуарах и 110-130 0
С – в закрытых. Для предотвращения охлаждения мазута в мазутопроводах за подогревателями до форсунок 18 их сопровождают паропроводом в общей тепловой изоляции.
В схеме предусмотрена обратная линия 8, обеспечивающая постоянную циркуляцию независимо от его потребления котлами, что исключает застой и застывание мазута. Схема снабжается измерителем расхода 16, его регулятором 15 и необходимыми запорными задвижками 14,17.
Типовой является двухступенчатая схема подачи топлива.
56 1 – цистерна с мазутом; 2 – сливное устройство; 3 – фильтр грубой очистки; 4 – сливной резервуар с подогревом; 5 – перекачивающий насос; 6 – основной резервуар; 7, 8 – линий рециркуляции мазута; 9 – насос первого подъема; 10 – обратный клапан; 11
подогреватель мазута; 12
фильтр тонкой очистки; 13 – насос второго подъема; 14 – запорная задвижка; 15 – регулятор расхода; 16 – расходомер; 17 – задвижка; 18 – форсунка.
Рисунок 10.1-Технологическая схема подготовки мазута на ТЭС
Очистка мазута от твердых фракций происходит вначале в фильтрах грубой очистки с размером ячеек 1,5
1,5 мм
2
, а затем в фильтрах тонкой очистки с ячейками 0,3-0,5 мм, установленных перед насосами второй ступени.
За температуру вспышки мазута принимают температуру, при которой пары мазута в смеси с воздухом вспыхивают при контакте с открытым пламенем. Прямогонные мазуты имеют температуру вспышки в пределах 135-
237
С. Температура вспышки парафинистых мазутов близка к 60
С. Во избежание пожара температура подогрева мазута в открытых системах должна быть ниже температуры вспышки.
11
Лекция №11. Системы производства и распределения
органического топлива
План лекционного занятия:
газообразное топливо. Газоснабжение предприятия от городского газопровода низкого и среднего давления.
Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ).
Цель лекции: изучение особенностей газоснабжения предприятия от городского газопровода.
57
11.1 Газообразное топливо
Газ применяется как основное топливо на ТЭЦ и в котельных. В последнее время разработаны схемы и оборудование для непосредственного применения газа в промышленных отопительных системах и водоподогревателях. Кроме того, во многих случаях газ применяется в качестве топлива при ведении технологических процессов, а иногда газ является исходным технологическим сырьем.
Горючие газы, употребляемые как топливо, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природнымотносятся газы, добываемые из недр Земли, а к искусственным – получаемые на газовых заводах из твердого или жидкого топлива. Природные газы представляют собой смесь различных углеводородов метанового ряда. Они не содержат водорода и оксида углерода. Содержание кислорода, азота и углекислого газа обычно бывает невысоким. Газы некоторых месторождений содержат в небольших количествах сероводород.
Природные газы можно подразделить на три группы:
1) Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов
(от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м
3 2) Газы, которые выделяются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, в которой его бывает растворено от 10 до 50% от веса добываемой нефти. В этом случае выделение газа из нефти и его улавливание производится при снижении давления выходящей из скважины нефти в специальных металлических резервуарах – сепараторах или траппах, в которые нефть поступает из скважины. Полученные таким образом газы называются попутными (нефтяными). Помимо метана, они содержат значительное количество (до 60%) более тяжелых углеводородов и являются жирными газами.
3) Газы, которые добывают из конденсатных месторождений. Они представляют собой смесь сухого газа (> 75%) и паров конденсата, который выпадает при снижении давления. Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов (бензина, лигроина, керосина).
Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов, добываемых в нашей стране, составляет 31000–38000 кДж/м
3
. Теплота сгорания попутных газов выше и изменяется от 38000 до 63000 кДж/м
3
Искусственные газы получаются из твердого или жидкого топлива. При термической переработке твердых топлив в зависимости от способа переработки получают газы сухой перегонки и генераторные газы.
В состав различных видов газового топлива входят:
1) горючая часть: углеводороды метанового ряда, водород, оксид углерода;
58 2) негорючая часть: диоксид углерода, кислород, азот;
3) вредные примеси: сероводород.
Метан (CH
4
) – нетоксичный газ без цвета, вкуса и запаха. Представляет собой химическое соединение углерода с водородом. Является основной горючей частью природных газов.
Тяжелые углеводороды (C
m
H
n
) – этан, пропан, бутан и др. – характеризуются высокой теплотой сгорания.
Водород (H
2
) – нетоксичный газ без цвета, вкуса и запаха.
Оксид углерода или угарный газ (CO) – газ без цвета, вкуса и запаха. На организм человека оказывает токсическое воздействие. Опасна для жизни при воздействии на человека в течение 5–6 мин. концентрация оксида углерода около 0,4об.%. Даже незначительное содержание CO в воздухе (0,02об.%) вызывает заметное отравление.
Диоксид углерода или углекислый газ (CO
2
) – газ без цвета, без запаха, со слабым кисловатым вкусом.
Кислород (O
2
) – газ без цвета, вкуса и запаха. Содержание кислорода в газе снижает его теплоту сгорания. Не горит, но поддерживает горение.
Азот (N
2
) – газ без цвета, вкуса и запаха. Не горит и горения не поддерживает.
Сероводород (H
2
S) – тяжелый газ с сильным неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Сероводород обладает высокой токсичностью. При сжигании газа сероводород сгорает и образует сернистый газ, вредный для здоровья.
11.2 Газоснабжение предприятия от городского газопровода низкого
и среднего давления
Схемы газоснабжения предприятий, как и способы прокладки газопроводов, могут быть разнообразными. При выборе схемы необходимо руководствоваться техническими и экономическими требованиями, а также требованиями надежности и безопасности: обеспечение необходимых параметров горючего газа (давление и расход) перед газовыми горелками теплоагрегатов; минимальные капитало- и металловложения (минимальные диаметры и длины газопроводов, число ГРП и ГРУ); обеспечение надежных и безопасных строительно-монтажных и пусконаладочных работ, эксплуатации.
В зависимости от расхода и давления газа, режима работы котлоагрегатов, территориального расположения потребителей газа на предприятии различают несколько типовых схем газоснабжения промышленных и коммунально-бытовых предприятий.
Коммунально-бытовые предприятия со сравнительно небольшим расходом газа и котлоагрегатами, работающими на газе низкого давления, присоединяются к городским газопроводам низкого давления или резервуарным паркам. К ним относятся фабрики, столовые, встроенные