1. Энергетиче ское топливо должно соответствовать как минимум 2 условиям:

1. Энергетиче ское топливо должно соответствовать как минимум 2 условиям: Должно быть горючим (то есть взаимодействовать с кислородом воздуха с выделением тепла); Должно находиться в природе в количестве необходимом для промышленного использования. Классификации: по агрегатному состоянию: - твердое (уголь, антрацит, горючие сланцы);- жидкое (мазут, керосин, бензин, дизельное топливо);- газообразное (природный газ, доменный, светильные, коксовый и сланцевые газы). по способу происхождения: - природное (сланец, природный газ, торф);- искусственное (бензин, мазут, дизельное топливо, коксовый и доменные газы);- синтетическое. по способу использования: - техническое (используется в основном в качестве сырья для химической промышленности); - энергетическое (используют для получения тепловой электрической энергии). по возобновляемости: К тв.топливам относят торф, бурый уголь, каменные угли, антрациты, сланцы. Различают топливо: гумитовое и сапропелитовое. Останки наземных растений послужили образованию горючих ископаемых гумитов, останки, водных растений и простейших животных отложений образуют сапропелиты. Существует 3 стадии образуя гумитов:торфяная;буро-каменно-угольная;антрацитовая и полуантрацитовая. С увеличением возраста топлива выход летучих веществ увеличивается. С увеличением выхода летучих веществ и содержанием в нем реакционноспособных газов, воспламененные топлива становится легче, а кокс, за счет пористости, получается более реакционноспособный. 1.Бурые угли.Характеризуется высокой гигроскопичностью, высокой общей влажностью, большим содержанием кислорода, меньшим содержанием водорода по сравнению с каменными углями. A^P=15-25%W^P=20-35%Qн^Р=10,6-15,9 МДж/кг Каменные угли.A^P=5-15%W^P=5-10%Qн^Р=23,9 МДж/кгQн^Р=23-27 МДж/кг 2.ТорфХимически и геологически наиболее молодое ископаемое твердое топливо, обладает высоким выходом летучих, высокой влажностью, умеренной зольностью, низкой теплотой сгорания. V^Г=70%W^Р=40-50%A^P=5-10%Qн^Р=8,38-10,5 МДж/кг 3.СланцыПолучают в Эстонии, в Ленинградской области. Добывают открытым способомA^P=50-60%W^Р=40-50%Qн^Р=5,87-10 МДж/кг Высокое содержание водорода в горючей массе, обуславливает высокий выход летучих веществ V^Г=80-90% Состав любого вида топлива вне зависимости от его агрегатного состояния, способа получения использования можно разделить на 2 части: горючие (C, H, O, S, N);балласт (A, W). Углерод - основной элемент при сжигании любого вида топлива. При сжигании 1 кг C+O2=CO2+33,5 МДж Содержание углерода в топливе изменяется 50-90% (50% - древесина,90% -каменные, бурые угли). С увеличением стандартной углефикации топлива, содержание углерода растет, увеличивается тепловая ценность топлива. Водород - в горючей части топлива его содержание изменяется 1-10%. При сжигании 1 кг 2H2O+O2→2H2O+119,5 МДж При увеличении степени углефикации топлива содержание кислорода уменьшится. Больше водорода содержится в природном газе, мазуте, в горючих сланцах, меньше всего в антраците. Кислород и азот - условно горючие элементы, так как их присутствие в топливе уменьшает содержание горючих элементов. Максимальное содержание кислорода до 40% в древесине и торфе, минимальное содержание- 0,5%. Азот при сжигании топлива переходит в продукты сгорания в свободном виде. Содержание кислорода в твердом топливе 0,5-3,5%. Сера в топливе делится на: -горючую (летучую): Sг(л))=Sорг+Sпир;-негорючую(нелетучую): Sнег(нел))=Sсфт(сульфатная); Sг+O2 SO3; Sнег+O2→не горит, плавится→ переходит в золу FeS, Fe2S3 Нахождение серы в топливе:-в твердом (до 3,5%);-в жидком (до 8%);-в газообразном (до 8%). В нефти сера находится в виде не органических соединений (сульфатов, сульфитов), в природных газах практически отсутствует, и содержится H2S, SO2. В твердом топливе сера входит в минеральную часть топлива: CaSO4, FeSO4. Также сера в нефти, мазуте и газе может находится в меркоптане RSH.Сера является нежелательной составляющей топлива:обладает низкой теплотой сгорания1кг S+O2→SO2+9,05 МДж. 6 Контроль качества топлива на электрической станции(ЭС). Качество всех видов топлива поставляемых ЭС должны строго соответствовать паспорту качества, ГОСТам и техническим условиям на поставку. Контроль качества топлива проводится в химических лабораториях ЭС. Различают следующие виды анализа топлива: - Петрографический, определяющий минералогическую, кристаллическую структуру компонентов твердого топлива. - Групповой анализ, определяет химический состав топлива. Сущность метода заключается в выделении из топлива различных групп химических соединений с помощью органических реакций. - Термический анализ, при t=400-500^оС выявляется химическая природа топлива. - Элементарный анализ, проводится количественное определение массового содержания в топлива углерода, водорода, кислорода, азота, серы. Топливо сжигается в струе кислорода и образуемые продукты сгорания поглощаются определенными веществами (поглотителями), по количеству серы работают аппараты ВТИ. - Спектральные методы, спектрофотометрические(СФ), инфракрасные(ИК), ультрафиолетовые(УФ), ядерный магнитный резонанс(ЯМР), электродный парамагнитный резонанс определяют тонкую структурную соединение топлива. Все перечисленные методы относятся к группе сложных физико-химических и химических методов анализа, проведение которых возможно в специально разработанных оборудованиях, требующих высокое качество оперативного персонала. В лабораториях ЭС используют более информативный для процесса подготовки сжигания топлива и более простой технический анализ. При техническом анализе определяют влажность, зольность, выход летучих продуктов, характер кокса, теплоту сгорания. Любой вид анализа начинается с отбора проб топлива. Проба топлива должна быть представительной, т.е. отражать в усредненном составе все свойства топлива. Отбор пробы производят либо через определенные промежутки времени, либо от равных порций топлива. 9. Сыпучесть и образивность. Работа всех элементов топливно-транспортного хозяйства зависит от сыпучести топлива. Сыпучесть- это подвижность частиц твердого топлива относительно друг друга и относительно прилежащих поверхностей оборудования под действием внешней силы. Сыпучесть зависит от: 1) Угла естественного откоса частиц топлива, оптимальным углом откоса является: β=30^о-45^о (кусковое); Β=15^о-20^о (пыль). 2) Коэффициент внутреннего трения (μ) 3) Влага (W), с увеличением влаги сыпучесть уменьшается. Существует понятие: после превышения влаги резко ухудшается сыпучесть топлива, ее определяют на практике по влаге рабочей: 4) Степень измельчения топлива. Чем выше степень измельчения, тем выше сыпучесть. 1. Абразивность топлива. Способность движущихся частиц топлива механически изнашивать оборудование называется абразивностью топлива. Высокие абразивные свойства топлив приводят к износу рабочих поверхностей, дробилок, мельниц, топливо провод и др. оборудования. Детали теплоэнергетического оборудования изготавливают из стали. Пересыпные устройства покрывают лаками и красками. Чем больше в топливе механических примесей, тем выше его абразивность. Абразивные свойства характеризуются двумя коэффициентами K и Uэ, где К- относительный коэффициент абразивности, Uэ- абсолютный коэффициент абразивности. Где, -абсолютный коэффициент абразивности эталона; - величина износа теплоэнергетического оборудования; - энергия, подведенная к мельницам или дробилкам. Топливо считается высокоабразивным если Кабр˃3, если 1˂Кабр˂3 – среднеабразивное, если Кабр˂1- низкоабразивное топливо. 2. Замерзание топлива. Поступающая на электростанцию мерзлое топливо осложняет всю работу топливоподачи начиная с разгрузки вагона. Минимальная влажность при которой наступает замерзание топлива называется влагой смерзания (W^см). Она близка к гироскопической влаге топлива и на 2-3% меньше рабочей влаги топлива. Способы борьбы со смерзанием топлива делятся на 2 вида мероприятий: 1) Мероприятия осуществления на месте погрузки топлива- обезвоживание отстаивания, нагревание, добавление в топливо специальных не смерзающих материалов, омасливание штабеля топлива нефтепродуктами. 2) Мероприятие реализуемое на электрической станции. Разгрузка вагонов вагоноопрокидователем с применением специальных устройств для дробления частиц топлива на решетке приемных устройств, разогрев топлива в вагонах до 40^оС. Самовоспламеняемость топлива. Условия хранения топлива определяются в первую очередь его скоростью к окислению и самовоспламенению. Многие виды топлива окисляются на воздухе с выделением тепла даже при небольших температурах. С увеличением температуры интенсивность тепловыделения увеличивается по закону Аррениуса: Интенсивность теплоотвода, в первом приближение, определяется по следующей формуле: Где, S- площадь поверхности, на которой происходит основой теплообмена; - эффективный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду; - температура окружающей среды; - температура топлива. Тепловой баланс- процесс окисления топлива при равных температурах. Кривая - характеризует процесс тепловыделения при различных температурах. Кривая - процесс теплоотвода при различных температурах. Кривые и имеют 2 точки пересечения M и N, эти точки разбивают весь температурный диапазон на 3 области. 1. Левее точки M, интенсивность тепловыделения превышает интенсивность теплоотвода, т.е. ˃ , что приводит к самопроизвольному разогреву топлива. 2. В точке M достигается равновесие, т.е. = . Дальнейшее увеличение температуры, в данной системе, становится возможным только за счет подвода тепла. 3. После точки N вновь создается условия для самопроизвольного разогрева топлива. Тепловое состояние между M и N является не устойчивым, при отсутствии внешнего подвода тепла температура системы будет уменьшаться, по причине превышение теплоотвода на тепловыделение. Таким образом, окисление топлива, может происходить в двух режимах: 1. Низкотемпературном; 2. Высокотемпературном.Если интенсивность теплоотвода меньше интенсивности тепловыделения, т.е. ˂ , происходит процесс самонагревания топлива и при достижение температуры воспламенения начинается самовозгорание топлива.Время, в течение которого достигается температура самовоспламенения, называется инкубационный период воспламенения. При хранение твердого топлива на открытых складах инкубационный период воспламенения может составлять от нескольких недель до 6 месяцев. По склонности к окружению и воспламенению, угли делятся на 3 группы: 1. Наиболее устойчивые к самовоспламенению топлива (антрациты, полуантрациты, сланцы, каменные угли), срок хранения до 2 лет. 2. Среднестойкие (бурые угли, каменные угли), срок хранения 1,5 года. 3. Неустойчивые (торф, угли низкой степени углефикации), срок хранение до 0,5 года.При появлении первых признаков самонагревании, его дополнительно уплотняют, поверхность штабеля укрывают глиной или известью. Если несмотря на перечисленные мероприятия температура штабеля увеличивается, доходят до 60-70^оС, то это топливо подлежит немедленной разборке и сжиганию, предельные сроки хранения топлива в штабеле 6-24 месяцев. 13. Горение жидкого топлива. Перед сжиганием жидкого топливо, по формуле Кнорре, проходит обработку: дробление, очистка от твердых включений серы, твердые материалы. очистка от твердых включений серы, твердые материалы. Перед сжиганием, жидкое топливо, распыляют или дробят. В энергетических установках распыл мазута проходит при помощи форсунок: механических, пневматических, воздушных, паровых, газовых, пневматических высокого давления, пневматических низкого давления, комбинированных. Качество распыла мазута, в первую очередь, зависит от его вязкости. Оптимальное значение мазута: Е=3-6^оВУ Где, ^оВУ -условная вязкость;Е- градус Энглера. Температура вязкости перед форсунками 90-110^оС. При дробление жидкости требуется преодолеть силы поверхностного натяжения, для чего необходимо затратить энергию. Носителем необходимой энергии может быть само топливо, подаваемое в форсунки от давления до 6 МПа. Форсунки, работающие по такому принципу, называются механическими. Источником необходимой энергии может служить водяной пар, с давлением р=0,3-1,5 Мпа, подаваемый к форсункам параллельно с топливом. Такие форсунки называются паровыми. Встречаются также комбинированные и паро-механические. Пневматические форсунки высокого давления обеспечивают дробление струи жидкости за счет энергии распылителя компрессорного воздуха, с давлением р=0,3-1 МПа, и пара р=0,3МПа. Давление топлива перед форсунками р=0,15-0,2 МПа. В пневматических форсунках низкого давления (вентиляторных) распыл жидкого топлива происходит за счет энергии струи вентиляторного воздуха, давление воздуха рвозд=0,003-0,01 МПа, скорость истечения воздуха из сопла ϑ=70-130м/с, удельный расход распылителя 4-15кг/(кг жидкости). Горение мазута. При горении мазута одновременно происходит несколько процессов: 1. Процессы связаны с испарением мазута, т.е. образованием парогазовой фазы; 2. Перемешивание этой фазы с воздухом; 3. Горение горючей паровоздушной смеси. 4. Схема горения капли мазута:1капля жидкого топлива;2пары испарившегося топлива;3зона горения;4область диффузии продуктов сгорания и кислорода.При сжигании мазута в капельном состоянии под действием тепла излучаемого из зоны горения происходит испарение жидкости. Около капли мазута, вокруг нее, образуется зона химической реакции паров топлива с кислородом воздуха. Зона химической реакции и горения топлива располагается от поверхности капли на расстоянии, где паровоздушная смесь соответствует стехиометрическому составу. В результате диффузии в зону химической реакции происходит непрерывный подвод кислорода воздуха. Постепенное выгорание капли топлива приводит к сокращению поверхности капли, к сокращению зоны горения. Таким образом, горение капли мазута определяется двумя процессами:1диффузия кислорода в зоне горения;2химическая реакция паров кислорода в зоне горения.Причем время tхр˂˂tдиффузии, следовательно, скорость горения капли жидкого топлива в основном определяется скоростью ее испарения. Поэтому, время выгорания капли можно рассчитать на основе уравнения теплового баланса испарения капли: 15 мазутное хозяйство ТЭС. Очистка мазута от механических примесей необходима для увеличения надежности работы форсунок и предотвращения образования отложений в мазутопроводе. На станциях предусмотрена двухступенчатая очистка мазута методом фильтрации. На первой ступени в отводных лотках, сливных устройствах происходит грубая очистка, при этом используется подъемные фильтры сетки, с ячейками 10-12мм. Вторая ступень очистки мазута проводится в фильтрах тонкой очистки, с размерами 0,3-0,5мм, что позволяет защитить насосы второй ступени от коррозии, уменьшить износ, закоксование форсунок. Тщательное фильтрование мазута предусмотрено должно быть в трубопроводах, автоматических устройствах регулирования вязкости в измерительных системах. Подогрев мазута. Подогрев мазута необходим для уменьшения вязкости мазута до Е=3-6^оВУ, что улучшает его прокачиваемость, однородность, улучшает распыл мазута. Подогрев мазута происходит на ранних стадиях его подготовки: при сливе его из цистерн в резервуар, на линии подачи к форсункам. Для этого используют подогреватели различных типов: подогреватели наружных типов, змеевидные (секционные) и выносные. В энергетике наибольшее распространение получили подогреватели с плавной головкой. Обработка мазута присадками. Обработка мазута присадками происходит при хранение мазута и перед его сжиганием. В мазут вводится до 5% антиоксиданта, антикоррозионной, противозадирной, дисперирующей и деактивирующей присадки. Присадки уменьшают коррозионное воздействие мазута, улучшает его прокачиваемость, тонкость распыла и увеличивают полноту сгорания мазута. Хранение мазута. Условия хранения мазута, горючих топлив и масел определяются степенью огнеопасности и взрывоопасности. Различают 4 класса нефтепродуктов: 1. tвсп˂25^оС (бензин); 2. tвсп= 28-45^оС (керосин, реактивное топливо); 3. tвсп=45-120^оС (дизтопливо, мазут); 4. tвсп˃120^оС (смазочные масла 3 класса). Мазут хранится в закрытых, бетонных или в железобетонных резервуарах подземного или полуподземного типа. Резервуар оборудован устройством для подогрева топлива и специальными приспособления для безопасной работы. Оборудование основного мазутного хозяйства. Оборудование основного мазутного хозяйства должен обеспечивать непрерывную подачу мазута при работе всех парогенераторов с номинальной производительностью. Запас мазута на станциях при основном мазутном хозяйстве должен быть не менее 15 суточного расхода, резервное не менее 10 суточного. Разогрев мазута до 70^оС предусмотрен паровой рубашкой, электроподогревателей инфракрасного излучения, индукционного разогрева мазута горячего воздуха или газа и в специальных тепляках, обогреваемых горячим воздухом. Схема подогрева мазута для подачи в парогенератор принимается двухступенчатая: 1резервуары;2выносные подогреватели. Выносные подогреватели рассчитываются на подогрев мазута до 120^оС и устанавливается после насосов первой ступени. В основных резервуарах предусмотрена циркуляционный подогрев, т.е. часть мазута после подогревателя второй ступени подается опять в резервуар, т.е. обеспечивает интенсивное перемешивание, выравнивание температуры в баке и способствует выпариванию влаги. 21.Смазки удобно применять при больших удовлетворительных нагрузках, не больших скоростях движения и в изношенных узлах трения. В энергетике широко используются универсальные смазки, совмещающие антифрикционные и герметизирующие свойства. Из большого разнообразия смазок на ЭС используют солидолы, графитную смазку, индустриальная канатная мазь. В основном используют УСж, УСж-2 и УСс-2 – это универсальные, среднеплавкие, консистентные смазки. Различают солидолы жировые и синтетические. Солидолы жировые получают загущением индустриальных масел 20, 20В и 45, кальциевыми мылами хлопковых масел. Жировые соледолы выпускают 3 марок: прессолидол (УСж-1), солидол Л (УСж-2), солидол Д (УСж-3). Солидолы синтетические изготовляют загущением индустриальных масел 20, 20В и 45, кальциевые мыла синтетических кислот. Солидолы синтетические взаимозаменяемые. Они используются для узлов трения вспомогательного оборудования (подшипники качения, скипчатые ленты, валы редуктора шировой мельницы, валы дробилок грохота). Графитная смазка изготовляется из загущения масел кальциевыми мылами синтетических жировых кислот (12%), графитом (10%). Используется для смазки грубых механизмов работающих под нагрузкой. Индустриальные колгатные масла изготавливаются сплавленные петроматума (40%), нефтяного битума (10%), гудрола масленного (до 37%), конифола (10%), графита (3%). Применяется для канатов различных механизмов, скриперных лебедок, подъемных кранов.

2.Зольность,мин примеси,определение зольности. Минеральные примеси топлива. К ним относят: алюмосиликаты, кремнизиум, карбонаты, сульфиды, сульфаты, соли щелочных, щёлочноземельных металлов. В процессе горения при высоких температурах в минеральных происходят физические и химические преобразования. Минеральные примеси- внешний балласт топлива. Своим присутствием минеральные примеси уменьшают содержание горючей части топлива, увеличивается расход топлива, уменьшается теплота сгорания и соответственно увеличивается расходы на добычу и транспортировку К минеральным примесям относят: 1. Алюмосиликаты (Al2O3, 2SiO2,2H2O);Кремнизиум (SiO2);Карбонаты (CaCO3, MgCO3, Al2(CO3)3); 2. Сульфаты (FeS, CaS);Сульфиды (CaSO4, Al2(SO4)3, MgSO4); 3. Соли щелочных металлов (NaCl, Na2SO4,Na2CO3(K, Li, Cs). По происхождению различают 3 вида минеральных примесей: 1. Первичные примеси входят в состав топлива, связаны с органической массой топлива, по количеству их немного, они равномерно распределены по всей массе топлива и не могут быть удалены из него. 2. Вторичные примеси вносят в топливо в процессе углеобразования ветром и водой. Вторичные примеси менее равномерно распределены в топливе в виде тонких прослоек. Первичные и вторичные минеральные примеси- это внутренние примеси. 3. Третичные- попадают в топливо в виде породы, при его добыче от внешнего минерального состава, вырабатываемого пласта. Распределены в топливе не равномерно, сравнительно легко определяются и являются внешними примесями. Например, кварц, сульфиды. 4. Минеральные примеси в топливе определяют чаще всего расчетным методом, по формуле Крыма: 5. 6. Зола это негрючий остаток. Зольность выражают в единицах сухой массы. Зольность определяют сжиганием, предварительно высушенной пробой топлива определенной массы платиновым тиглем и прокаливанием до постоянной массы, твердое топливо при t=800±25^оС, жидкое топливо при t=500^оС. Зольность топлива изменяется от доли процента в мазуте и древесине, до 40-60% в сланцах. Свойства золы: -Образивность; -Плавкость. Зола с высокой образивностью вызывает сильный износ конвективных поверхностей нагрева парогенератора. Плавкость золы подразделяется на 3 группы: -Легкоплавкая зола (tпл<1350^оС) -Среднеплавкая зола (1350^оС<tпл<1450^оС) -Тугоплавкая зола (tпл>1450^оС) Минеральные части и зола - это балласт топлива, так как они уменьшают теплоту сгорания топлива. В теплотехнических расчетах оперируют понятие приведенных в зольность Где, A^P- рабочая зольность Qн^Р-низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, отнесенные к A^n=1 Мдж. Если A^n≥30%, то такое топливо относят к высокозольным, малоценным, местным видам топлива, то есть такое топливо сжигают в местах добычи, так как не целесообразно транспортировать на большие расстояния. 4 Летучие вещества и кокс. Важнейшими теплотехническими характеристиками топлива является: 1. Выход летучих веществ; 2. Кокс При нагревании топлива без доступа воздуха при t=100-150^OC происходит разложение кислородосодержащих органических соединений топлива и выделяются газообразные продукты сгорания и образуется не летучий остаток- кокс. Выход летучих принято выражать через горючую массу: ,% где, V^Г – выход летучих на горючую, V^а – выход летучих на аналитическую В состав летучих веществ входят горючие и негорючие газообразные продукты. Горючие – образуются при не полном сгорании топлива (CO, N2O, NO, H2,SO2,CnHm). Негорючие – образуется при полном сжигание топлива (H2O, SO3, NO2, CO2, N2, N2O3, N2O5 (NOx)). Кроме газообразных продуктов при сжигание топлива образуется нелетучий остаток, кокс- углерод и прокаленные минеральные примеси. Способность топлива при термическом разложение образовывать кокс называется спекаемостью топлива. Спекаемость имеет практическое значение, она определяет возможность образования углей и способность их сжигания, а также является косвенной характеристикой тепловой ценностью топлива. Различают по спекаемости следующие характеристики топлива: - спекшийся; - слипшийся; - порошкообразный; - сплавленный; - неспекающийся. Угли способны образовывать спекшийся прочный кокс, обладающий высокой теплотой сгорания. Например, каменный уголь марок: Ж, КЖ, К. Если при сжигание топливо образует не прочный порошкообразный остаток, то такое топливо обладает малой теплотой сгорания. Если спекшийся кокс, то такое топливо обладает высокой теплотой сгорания. При высоком выходе летучих веществ V^Г≥30% топливо загорается моментально, горение происходит над слоем топлива и характеризуется высоким пламенем. При малом выходе летучих V^Г≤30% топливо загорается медленнее и горение происходит внутри слоя топлива. 7. Проба топлива должна быть представительной, т.е. отражать в усредненном составе все свойства топлива. Отбор пробы производят либо через определенные промежутки времени, либо от равных порций топлива. Запишем формулу для расчета количества порций, подлежащих отбора первичной пробе: Где, n- количество порций топлива, отбираемых в пробу;t- коэффициент надежности;σ- среднее квадратичное отклонение исследуемых показателей топлива;∆- допустимая погрешность отбора проб. Неправильно отобранная проба обесценивает результаты анализа. При выборе средней пробы из штабеля отбирают равномерные распределенные участки, из которых берут пробы с глубины от поверхности штабеля 0,3м. ма размещения точек отбора проб топлива из штабеля: После отбора проб, порции перешиваются и дробятся до размера кусков до 2мм. Далее, используется метод квартования, т.е. переработанное топливо рассыпают тонким слоем, в виде квадрата, высотой 8-10 см. Затем двумя диагоналями делится на 4 треугольника, из которых 2 противоположные отбрасываются, а оставшиеся 2 смешиваются. Эта проба делится на 2 части, одна уходит на анализ, вторая хранится в качестве контрольной на станции. Различаются: - первичная; - лабораторная; -аналитическая. Первичная- включает в себя все топливо, отобранное за сутки. Лабораторная- результат переработки (разделки) первичной пробы, которую измельчают в дробилках до кусков до 3 мм. Аналитическая- лабораторная проба, приведенная к сухому состоянию. Число порций, отобранных в среднесуточную первичную пробу зависит от теплоты сгорания топлива. Если Qв^р≥21МДж\кг и среднесуточный расход Bт≥1000т.у.т., то среднесуточной пробу отбирают в 30 порций. Если среднесуточный расход выше 1500т.у.т. при той же теплоте сгорания, то среднесуточную пробу отбирают в 60 порций. Методы отбора проб топлива. Классический метод отбора-метод Барышева- проба отбирается с конвейера, который оставляют перед каждым отбором топлива либо через определенные промежутки времени, либо от равных порций топлива. Величина отбираемой пробы с конвейера вычисляется по следующей формуле: где, - масса пробы топлива; - производительность конвейера; - ширина раскрытия отбирающего элемента; - скорость движения ленты конвейера. Более рационален способ отбора проб из падающего потока, при пересыпке проб из падающего потока с одного конвейера на другой. В пересыпных тарах отбор проб производится при периодическом пересечении отбирающими элементами падающих потоков топлива. Для отбора проб жидкого, газового топлива применяется специальные пробоотборники, как правило, производят отбор не менее 3 порции, каждые по 500 м^3 топлива. 7. Проба топлива должна быть представительной, т.е. отражать в усредненном составе все свойства топлива. Отбор пробы производят либо через определенные промежутки времени, либо от равных порций топлива. Запишем формулу для расчета количества порций, подлежащих отбора первичной пробе: Где, n- количество порций топлива, отбираемых в пробу;t- коэффициент надежности;σ- среднее квадратичное отклонение исследуемых показателей топлива;∆- допустимая погрешность отбора проб. Неправильно отобранная проба обесценивает результаты анализа. При выборе средней пробы из штабеля отбирают равномерные распределенные участки, из которых берут пробы с глубины от поверхности штабеля 0,3м. ма размещения точек отбора проб топлива из штабеля: После отбора проб, порции перешиваются и дробятся до размера кусков до 2мм. Далее, используется метод квартования, т.е. переработанное топливо рассыпают тонким слоем, в виде квадрата, высотой 8-10 см. Затем двумя диагоналями делится на 4 треугольника, из которых 2 противоположные отбрасываются, а оставшиеся 2 смешиваются. Эта проба делится на 2 части, одна уходит на анализ, вторая хранится в качестве контрольной на станции. Различаются: - первичная; - лабораторная; -аналитическая. Первичная- включает в себя все топливо, отобранное за сутки. Лабораторная- результат переработки (разделки) первичной пробы, которую измельчают в дробилках до кусков до 3 мм. Аналитическая- лабораторная проба, приведенная к сухому состоянию. Число порций, отобранных в среднесуточную первичную пробу зависит от теплоты сгорания топлива. Если Qв^р≥21МДж\кг и среднесуточный расход Bт≥1000т.у.т., то среднесуточной пробу отбирают в 30 порций. Если среднесуточный расход выше 1500т.у.т. при той же теплоте сгорания, то среднесуточную пробу отбирают в 60 порций. Методы отбора проб топлива. Классический метод отбора-метод Барышева- проба отбирается с конвейера, который оставляют перед каждым отбором топлива либо через определенные промежутки времени, либо от равных порций топлива. Величина отбираемой пробы с конвейера вычисляется по следующей формуле: где, - масса пробы топлива; - производительность конвейера; - ширина раскрытия отбирающего элемента; - скорость движения ленты конвейера. Более рационален способ отбора проб из падающего потока, при пересыпке проб из падающего потока с одного конвейера на другой. В пересыпных тарах отбор проб производится при периодическом пересечении отбирающими элементами падающих потоков топлива. Для отбора проб жидкого, газового топлива применяется специальные пробоотборники, как правило, производят отбор не менее 3 порции, каждые по 500 м^3 топлива. 11. Горение газового топлива. Горение- совокупность явлений, процессов, протекающих в определенной последовательности. Существуют технические схемы горения Кнорре: Горение Г.Т. Горение газа происходит по сложному развлетвленноцепному механизму. Академик Семенов впервые предложил механизм орения газового топлива. 1 стадия. Образование активного центра радикала. В результате термического или радиационного воздействия на вещество. 2 стадия. Активная частица. При сталкновении с молекулами исходного вещества вызывает количественное или качественное образование новых активных центров. 3 стадия. Обрыв цепи или гибель активного центра, происходит при столкновении 2 активных центров этой частицы теряют избыточный центр и становится инертными. Механизм горения водородного газа. 1. ; 2. ; ; ; 3. . По такому же механизму также горит СО, NO, Cu, Hm. Решающую роль при горение газа играет тепловое воспламенение смеси, которое может быть самопроизвольное и вынужденной. Самопроизвольное (прогрессирующее)- самоускорение химической реакции, результатом которого является воспламенение газовой смеси. Вынужденное (зажигание)- обусловлено внесением реагирующей смеси источником тепла. Существует нижний и верхний предел воспламенения газа. Они характеризуют минимальное и максимальное содержание газа в газо-воздушной смеси. За этими пределами скорость распространения пламени равен нулю. Нижние и верхние пределы воспламенения газов. H2=4,1-74,2% CO=12,5-74,4% CH4=5,3-14,0% C2H6=3,2-12,5% C3H8=2,4-9,5% Температура воспламенения горючих газов зависит от температуры, давления, скорости нагрева, содержание горючих газов. На скорость горения газов оказывает влияние 1. Температура (закон Аррениуса); 2. Давление, , где n- порядок реакции. Сжигание газов- это реакция второго порядка, n=2. Стехиометрическое горение газа: . При нормальном горение газо-воздушной смеси скорость распространения пламени 15-30 , при детонации (взрыве) 1500-2500 . Различают два режима распределения пламени: 1. Ламинарное (нормальное), зависит только от малекулярных характеристик газо-воздушной смеси; 2. Турбулентное, где перенос тепла вещества импульса зависит от гидродинамических характеристик потока. При ламинарном горение, при очень малой скорости потока отдельные слои движутся параллельно друг-друга, без обмена веществом, скорость в каждой точке ламинарного потока со временем не меняется. Турбулентное движение характерно беспорядочным движением частиц и слиянием (смешиванием) частиц газа с новой массой частиц, сопровождается скачкообразным изменением скорости, т.е. пульсацией скорости на величену U`. Скорость распространения пламени зависит от геометрических размеров камеры сгорания. Промышленное сжигание газов происходит в топках парогенераторов с использованием газовых горелок. Газовые горелки обеспечивают подвод топлива в газовые горелки и перемешивание газа и воздуха, их перемешивание возможно различными видами горения газо-воздушной смеси (кинетическая, диффузионная и смешенная). Кинетическое горение- горение неподвижной газовой смеси. Зажигание в этом случае происходит в одной точки и плавно перемещается к другим слоям газовой смеси. Толщина горящего слоя рассчитывается по формуле: Скорость истечения газа из сопла горелки: Диаметр газового сопла: Количество воздуха подаваемое на сжигание в диффузионной горелке рассчитывается по формуле: Скорость газа (воздуха) в выходном сечение горелки рассчитывается по формуле: 19Энергетические смазочные материалы. Классификации. Электростанции являются широким потребителем смазочных материалов. Различают жидкие и твердые энергетические смазочные материалы. К жидким относят масла, к твердым или консистентным относят смазки. Масла применяемые на станциях можно разделить на энергетические масла, используемые в турбоагрегатах и электрических аппаратах, и масла для вспомогательного электрооборудования. К энергетическим маслам относят турбинные и трансформаторные масла. Классификация смазок. - по условиям применения: универсальные и специальные. Универсальные различаются по температура каплепадения: УН (до 65^оС), УС (65-100^оС), УТ (выше 100^оС). Специальные смазки подразделяются, в зависимости от объекта применения, на авиационные, автомобильные, индустриальные, канатные и др. - в зависимости от солевого назначения подразделяются на антифрикционные и защитные. Антифрикционными называются смазки таких узлов трения, к которым невозможно непрерывно подавать масла. Защитные смазки предназначены для защиты от коррозии. - по типу загустителя (см. прошлые лекции). 20.Масла дл я вспомогательного энергетического оборудования – это индустриальные, трансмиссионные, компрессорные и др. масла. Трансформаторные масла используют в энергетической технике в качестве изолирующей, теплоотводящей среды в трансформаторах, реостаторах, выключателях и др. аппаратах. В масленых выключателях используется для гашения электрической дуги возникающей между контактами выключателя. Турбинные масла предназначены для смазки и охлаждения паровых и газовых турбин, вспомогательных и паротурбинных установок, турбо и воздуходувок, сепараторов, насосов и др. механизмов. Основные назначения смазочных материалов: 1. Уменьшение коэффициента трения; 2. Уменьшение износа механизмов; 3. Защитная функция, защита от коррозии; 4. Вывод продуктов износа из зоны трения. При эксплуатации энергетических масел должны быть обеспечены надежная работа технологических систем маслонаполненного оборудования, сохранение эксплуатационных масел, сбор и регенерация отработавших масел в цехах по прямому назначению. Все энергетические масла принимаемые на энергопредприятиях от поставщиков должны иметь сертификаты качества или паспорта, и должны быть подвергнуты лабораторным анализам в целях определения их соответствия требованиям стандарта ГОСТ или ТУ. Масла не отвечающие требованиям стандарта применять к оборудованию запрещено. Отбор проб масел из транспортных емкостей и последующий анализ осуществляется с соответствием ГОСТ 2517-85. Масла применяемые в электроаппаратах должны работать длительное время без замены, что связано со значительными затратами материальных средств и рабочего времени. Поэтому, качество масел должно обеспечивать возможность их длительной работы.

3.влажность. Влажность топлива(W^Р)- важнейшая характеристика топлива, балласт топлива, так как она уменьшает теплоту сгорания топлива, потому что на испарение влаги затрачивается часть энергии выделяемом при сгорании топлива. Кроме того, испарившаяся влага является составной частью газообразных продуктов сгорания, уменьшает их температуру, что соответственно влечет уменьшение теплоты, передаваемой к поверхностям нагрева. Влажность топлива подразделяется на: -Влагу внешнюю; -Влагу внутреннюю. При добычи транспортировки, хранения топлива, в него попадают подземные и грунтовые воды, влага из атмосферного воздуха, вызывая поверхностное увлажнение кусков топлива. К внешней влаге так же относят капилярную влагу, заполняющую капиляры и поры сильно развитые в торфе и бурых углях. Внешняя влага легко удаляется тепловой сушкой и механическими средствами. Внутренняя влага- коллоидная или гигроскопическая, и гидратная влага. Коллоидная влага является составной частью топлива, равномерно распределенной по всей его массе, зависит от химического состава топлива и содержания влаги в воздухе. С увеличением степени углефикации топлива, содержание коллоидной влаги уменьшится. Больше коллоидной влаги в топливе до 1%, меньше в каменных углях и антрацитах ≈0,3-0,5%. Гидратная влага находится в минеральных примесях. Пример, алюмосиликаты. Внутреннюю влажность можно удалить при температуре 160- 170^оС. Для определения влажности топлива готовят лабораторную пробу, измельчением топлива до кусков 3 мм и меньше, или аналитическую пробу, измельченную до размеров 100 мкм и под сушкой до воздушно-сухого состояния. Повышенная влажность приводит к снижению теплоты сгорания топлива, увеличению его расхода, к увеличению объемов продуктов сгорания и потеря тепла с уходящими газами. Высокая влажность (W≥30%) приводит к выветриванию, к самовозгоранию твердого топлива при его хранении, также ухудшается сыпучесть топлива. В зимнее время высокая влажность вызывает смерзаемость топлива, нарушающая нормальную работу устройство топливоподачи. 5. Определение теплоты сгорания топлива. Теплота сгорания топлива – важнейшая характеристика любого вида топлива. Наиболее распространенным является колориметрический метод. Рис. калориметрическая бомба. 1- термометр, 2- вода, 3- электрическая спираль для сжигания образца, 4- воздушная рубашка, 5- мешалка, 6- тигель с анализируемым образцом, 7- кислород под давлением, 8- бомба калориметра Сущность метода заключается в том, что геометрический открытый стальной сосуд, цилиндрической формы, помещают среди кислорода, под давлением 2,5-3 МПа, навеску твердого или жидкого массой 1 кг. Бомбу помещают в водяной калориметр, при помощи запальника поджигают навеску топлива и по приросту температуры воды в калориметре, измеряемой с точностью до 0,001^оС, измеряют температуру сгорания по бомбе: Qб= (GC(tк-tн)+∆t)-q)/Gт Где, Qб- температура сгорания топлива по бомбе; G- водный эквивалент установки; С- теплоёмкость воды; tк,tн- температура начального и конечного периода опыта; ∆t- поправка на теплоту; q- теплота выделяемая при сгорании зональной проволоки; Gт- масса навески топлива Q=bQзап Где, b- масса запальной проволоки; Qзап- теплота сгорания запальной проволоки. Теплота сгорания по бомбе Qб будет выше истинной теплоты сгорания топлива, т.к. в калориметрической бомбе образуется азотная кислота HNO3 и серная кислота H2SO4, которые не образуются в реальных топочных процессах, поэтому вводят поправку к теплоте сгорания по бомбе. Qв^р= Qб-9,43*10^-2Sл^р-6,3*10^-6 Qб где, 9,43*10^-2Sл^р- поправка на теплоту выделяемой бомбе, при образовании серной кислоты; 6,3*10^-6 Qб- поправка на теплоту выделяемую бомбе при образовании азотной кислоты. 8 Свойства твердого топлива.Теплоемкость и теплопроводность. Для правильного выбора вида теплоэнергетического оборудования, топливно-транспортного хозяйства, обеспечения надежной и эффективной работы, необходимые знания основных физико-химических свойств топлива. Теплоемкость- количество тепла, которое необходимо сообщить телу чтобы повысить его температуру на 1^оС. Удельная теплоемкость топлива рассчитывается по следующей формуле: (1) Где, С^рО,А,W- органические массы топлива золы и влаги; , , - массовые доли органической массы топлива, зольности и влаги. В твердом топливе перенос тепла может одновременно осуществляться несколькими путями: а. В следствии теплопроводности твердой фазы; б. Теплопроводности и конвекции газовой фазы; в. В следствии лучистого теплообмена.В зависимости от зольности теплопроводность рассчитывается по формуле: (2) Где, λо=0,18-0,23. Теплопроводность сухой массы топлива измеряется от температуры по формуле: (3) Теплопроводность влаги зависит от топлива, формула: Плотность гранулометрический состав. 1. Плотность топлива. Твердое топливо является гетерогенной системой, состоящей из нескольких фаз с различной плотностью. Неоднородность топлива является причиной того что плотность всегда является величиной усредненной. 1) Плотность действительная: Где, V^Г- объем входящих в топливо твердых частиц, без учета объема пористой части. 2) Кажущаяся плотность: Где, - объем кусков топлива, включая объем пористой части. 3) Насыпная плотность: Где, – объем слоя топлива, включая объем твердого топлива, объем пор, трещин, разрывов между частицами. Гранулометрический состав топлива (фракционный состав топлива) - состав топлива по крупности кусков. От гранулометрического состава зависит выбор технических параметров ряда устройств, например, грохота, дробилок, конвейерных лент, размера и формы решетки на приемных бункерах и разгрузочных устройств. Крупность частиц топлива определяется рассевкой пробы топлива на ситах стандартных размеров: 150, 100, 50, 25, 15, 10, 5, 3, 2, 1, 0,5мм. Полученные на всех ситах остатки называются фракционным составом топлива и обозначается следующим образом: , т.е. на ситах с размерами ячеек 50 мм отсеивается 10% топлива. 10. общая характеристика процессов горения. Процессы горения топлива. Горение - быстротекущая реакция топлива с окислением, сопровождается с выделением тепла и света. Процессы горения условно делят на 3 группы: 1. Горение газообразного топлива (гомогенное горение); 2. Горение твердого и жидкого топлива; 3. Горение взрывчатых и конденсированных систем. По организации процессов горения различают: 1. Кинетическое горение – горение предварительно перемешанных гомогенных смесей и топлива окислителей. При данном горение основные показатели процесса лимитируются или определяются законами кинетики. 2. Диффузионное горение – горение с раздельной подачей топлива и окислителя в камеру сгорания, при котором основные процессы горения определяются в основном законами диффузии и перемешивания. Существует несколько видов технических процессов диффузионного сжигания различных топлив: 1. Сжигание псевдожижженном кипящим слоем. В этом слое вес частиц топлива приблизительно равен силе аэродинамического сопротивления набегающему по току окислителя: 2. Сжигание в неподвижном слое топлива (кусковое сжигание). Данный способ сжигания возможен, если размеры твердых частиц топлива много больше сил аэродинамического сопротивления набегающему по току окислителя: 3. Факельное сжигание, в таком виде сжигают большинство газообразных или мелкодисперсных частиц жидкого или твердого топлива. При этом, вес частиц топлива значительно меньше сил аэродинамического сопротивления набегающему по току окислителя: Где, - масса частиц топлива; - ускорение свободного падения; - площадь потока окислителя; - скорость потока окислителя; - коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящее от площади поперечного сечения и формы частицы. Регулирование процесса горения топлива проводят в камерах сгорания, в топках парогенераторов, ГТУ, промышленных отопительных печах. Процессы горения возможны при наличии топлива и окислителя. Наиболее распространенным окислителем является воздух. Полный состав воздуха: N= 78,08%;O= 2,07%;CO2= 9,03%;Ar, O2=0,61%; H2O=0,47%; He,Ne,Ks-следы. Упрощённый состав воздуха: O2=21%; N2=79%. 12.. Горение твердого топлива. При горении твердого топлива, на твердой углеродной поверхности, происходит три гетерогенной реакции, одна гомогенная, две реакции при влажном окислителе и происходит одна реакция горения водорода: 1. ; ; . 2. ; 3. ; ; 4. . Таким образом, горение твердого топлива- это сложный процесс, включающий в себя целый комплекс химических реакций. Различают кинетический и диффузионный характер горения твердого топлива. Скорость гетерогенных реакций зависит от доставки исходного вещества в реакционную зону и удаление продуктов сгорания из этой зоны, т.е. зависит от процессов массопереноса. В качестве примера рассмотрим одну гетерогенных реакций: Частичку углерода, летящую в газовом потоке в топочной камере. Данная схема изображает диффузионный газовый слой вокруг горящей частицы. Предположим, что температура частицы углерода достаточна для протекания реакции горения углерода, кислород окружающий частицу углерода имеет концентрацию Со. Частицу топлива с массой более 0,1мм. движется относительно газового потока. Газовый поток в топочной камере имеет турбинный характер, исключение составляет слой газа непосредственно примыкающий к частице, он практически неподвижен и имеет концентрацию Сп. Доставка кислорода к поверхности частицы происходит только в результате диффузии через неподвижный газовый слой. - плотность потока; - скорость потока. Где, - коэффициент массопереноса; - константа скорости. При установившемся режиме горения, установится равенство: Т.е. при горение твердого топлива возможны два предельных режима горения: 1. - диффузионный режим ; ; - кинетический режим ; ; 1. -переходный режим. 14 мазут. Мазуты относят к жидким котельным топливам. Мазуты получают из нефти путем перегонки ректификации или крекинг процессом. Характеристика мазута. Мазут- жидкое нефтяное топливо, предназначенное для сжигания в топках стационарных или судовых парогенераторов. Классификация мазута: 1. По исходному сырью:-нефтяные;-сланцевые;-угольные. 2. По маркам:-М-40;-М-100;-М-200;-М-400;-Ф 5;-Ф 12. «М» - котельное топливо, сжигаемое в стационарных парогенераторах, «Ф» -флотский или судовой мазут. Цифра- кинематическая вязкость при t=50^oC. 3. По содержанию серы: -малосернистые (S=0,5%);-сернистые (S=0,5-2%);-высокосернистые (S=2-3,5%). На электростанциях разрешено сжигать малосернистые и сернистые мазуты. Средняя температура газов мазута: t=130-140^oC; у твердого топлива t=140-150^oC; у газа t=115-130^oC. Основные свойства: - теплота сгорания (среднее значение Q=35-42МДж/кг);- вязкость (Е=3-6^оВУ);- температура застывания;- содержание серы;- механические примеси;- зольность;- содержание воды;- содержание смолистых веществ;- содержание водорастворимых кислот и щелочей. Основные достоинства мазута: 1. Высокая теплота сгорания; 2. Малая теплота балласта; 3. Малые тепловые потери при сжигании; 4. Возможность транспортировки на большие расстояния; 5. Гибкость регулировки процессов сжигания. Основные недостатки мазута: токсичность, пожароопасность, сложность удаления эмульсионной воды, коррозионная агрессивность, высокие энергозатраты при подогреве мазута. Состав мазута: 1. CnH2n+2 - предельные углеводороды; 2. CnH2n-6 – ароматические углеводороды; 3. CnH2n – циклические углеводороды. Состав мазута на органическую массу: C^O=83-87%H^O=11-14%O^O=0,1-1%N^O=0,35-1,5%S^O=0,1-1,5%W≈2%ρ=0,82-0,2кг/м^3 Вязкость мазута. Важнейший показатель мазута от нее зависит способы и длительность сливных операций, условия транспортировки, эффективность работы форсунок. Вязкость влияет на скорость осаждения механических примесей, воды. Вязкость мазута увеличивается с увеличением содержания смолы и тяжелых фракций. С увеличением вязкости ухудшается прокаливаемость, распыл мазута. Различают: - динамическую вязкость; - кинематическую вязкость; - условную вязкость. Динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения). Вязкость потока жидкости, оказывающая сопротивление в силу 1Н при перемещении параллельных слоев площадью 1м^2, со скорость 1 м/с, находящихся на расстоянии 1м друг от друга. Измеряется в: . 1П=0,1 Кинематическая вязкость (ηt). Удельный коэффициент внутреннего трения или отношение динамической вязкости при той же температуре к ее плотности. 1cCт=0,01сТ 1ст=1 Условная вязкость (вязкость Энглера). Обозначают: Е[^оВУ]. Отношение времени истечения 200мл нефтепродукта из вискозиметра ко времени истечения из этого же вискозиметра 200мл дистиллированной воды при t=20^оС: Вязкость жидкости зависит от температуры: Существует, так называемая, характеристика ВТХ (вязкостно-температурная характеристика) жидких нефтепродуктов. Существуют зависимости, характеризующие изменение вязкости от различных параметров, например, эмпирическая зависимость динамической вязкости от температуры: Еще существует зависимость Вольтера: Где, A,B- постоянные для каждого нефтепродукта. При t=80^оС, для М-40 Е=8^оВУ, для М-100 Е=16^оВУ. Плотность мазута. Плотность мазута различных марок изменяется в широких пределах, ρ=0,9-1,6м^3/кг. Плотность определяют ареометром или пикнометром. Плотность мазута: - М-40, ρ=0,965м^3/кг; - М-100, ρ=1,015м^3/кг. Низкотемпературные свойства мазута. Температура застывания - это минимальная температура, при которой топливо полностью теряет подвижность. Температура застывания:

Дата добавления: 2015-08-29