Автор: Садлова В. Р.
Источник: Магистр ДонНТУ Садлова Виктория Романовна
Актуальность работы заключается в повышении интенсивности процесса теплообмена в паровом котле при использовании низкокалорийных видов топлива. Исследование влияние составов топлива на степень черноты продуктов сгорания и температуру их на выходе из топки. Изучается возможность повышения степени черноты продуктов сгорания для интенсификации лучистого теплообмена.
Главной составляющей частью любой отопительной системы является отопительный котел. Именно он создает и поддерживает комфортные условия в любых помещениях, где нет стационарного отопления. Отопительные котлы различаются по многим параметрам и конструкционным особенностям, но их главная отличительная характеристика – это вид топлива, на котором работает котел. Современная промышленность выпускает отопительные котлы, которые могут работать на самых разнообразных видах топлива, среди которых в нашей стране наиболее востребованы и распространены: твердое топливо, жидкое топливо, газ и электрическая энергия. Соответственно, котлы, работающие на этих видах топлива, носят название твердотопливных, жидкотопливных, газовых и электрических. Каждый из этих видов топлива для отопительных котлов имеет свои преимущества и недостатки.
Твердое топливо
К твердому топливу относятся практически все известные человечеству твердые горючие вещества – уголь (каменный и древесный), древесина (дрова), торф и пр. Сейчас твердое топливо выпускается промышленным способом, специально подготовленное для более полного и эффективного сгорания, в пеллетах или брикетах. Если доступна возможность своими силами запасать достаточное количество дров, то эксплуатация твердотопливного котла будет практически бесплатной, но при этом потребует больших затрат труда и времени. Использование твердого топлива не позволяет автоматизировать процесс работы отопительного котла – закладывать очередную порцию придется вручную. Кроме того, для хранения достаточных запасов твердого топлива требуются большие площади.
Жидкое топливо
Основными видами жидкого топлива являются сжиженный газ и дизельное топливо. Главное преимущество жидкого топлива перед твердым – возможность автоматизировать процесс работы отопительного котла. Фактически для работы котла в автоматическом режиме достаточно изредка дозаправлять его топливом – и это удобно. Но такие недостатки, как большой расход топлива в расчете на обогрев единицы площади и необходимость выделить большую площадь под «топливный склад», жидкому топливу присущи так же, как и твердому. Кроме того, для хранения достаточных объемов солярки или газолина требуются специализированные, герметичные емкости. Несмотря на довольно высокую стоимость жидкого топлива, работающие на нем отопительные котлы уверенно занимают средние позиции по востребованности.
Газовое топливо
Газовое топливо по праву считается одним из самых дешевых и экономичных, а газовые котлы – удобными и комфортными в использовании. Отопление газом предпочитает большая часть населения нашей страны, поскольку эксплуатация его максимально проста, а по стоимости расхода на квадратный метр отапливаемой площади – это лучший вариант. Газовые котлы работают в полностью автоматизированном режиме, они надежны и практически стопроцентно безопасны, поскольку оснащены датчиками и контроллерами. Но все эти бесспорные достоинства могут быть перевешены единственным существенным недостатком: для возможности отапливать дом при помощи газового котла необходимо, чтобы поблизости проходила газовая магистраль, и газ был подведен к дому.
Электрическая энергия
Электрическая энергия – самый удобный и одновременно самый дорогостоящий вид топлива для отопительных котлов. Ее стоимость довольно высока. Но высокие эксплуатационные расходы – единственный недостаток электрических котлов. В остальном их использование - это удобство, эффективность, безопасность, надежность, полная автоматизация и прочие многочисленные достоинства. Электричество в нашей стране подведено к каждому дому, поэтому использовать электрический отопительный котел для обогрева можно повсеместно, включая даже городские квартиры, в которых не подойдет ни один другой вид топлива.
Горение твердого топлива играет огромную роль в металлургии и прежде всего в доменном процессе.
Углерод топлива в доменном процессе входит в соединение с кислородом дутья и окислами железа. Его горение служит основным источником тепла, необходимого для восстановления железа и расплавления чугуна и флюсов. Восстановление идет путем непосредственного соединения окислов железа с углеродом (прямое восстановление) или с окисью углерода, полученной в результате неполного горения углерода топлива.
Правильный сход топлива в шихты и равномерная газопроницаемость зависит от процесса выгорания кокса в горне доменной печи, в области фурм. Крупность кусков и направленное на фурмы дутье, создающее циркуляцию частиц и рыхлое состояние слоя в области фурм, способствуют увеличению зоны горения и в связи с этим, равномерному движению материала и ровному ходу доменного процесса.
Побочным продуктом доменного процесса является так называемый доменный газ. Таким образом доменная печь является и мощным газогенератором с жидким шлакоудалением.
Доменный газ и побочный продукт коксохимического производства – коксовый газ, отходы обогащения и коксования каменных углей - широко используются в качестве топлива в теплоэнергетике металлургических заводов. Наряду с этим используются и различные местные каменные угли и бурые угли для непосредственного сжигания и газификации в газогенераторных станциях.
В котельных электростанций металлургических заводов применяются смеси доменного газа и угольной пыли из антрацита и тощих углей. При этом более выгодным является раздельное сжигание газа и угольной пыли ввиду высокого воспламенения пыли в среде, насыщенной инертными газами.
При сжигании одного доменного газа уменьшается тепловое излучение в топке, что сопровождается повышением температуры газов на выходе из топочной камеры.
Химические свойства и состав
Это – газ низкокалорийный, его теплота сгорания 3,3 – 4 МДж/м3.
Доменный газ является горючим газом и используется в качестве топлива для нагрева кауперов (воздухонагревателей), в мартеновских и коксовых печах, в котельных, возможно использование доменного газа в газовых турбинах.
Доменный газ обычно содержит значительное количество пыли, выносимой им из шихты доменной печи. Эта пыль загрязняет поверхности нагрева котла, а нередко подводит и к его шлакоудалению. Поэтому рекомендуется осуществлять предварительную очистку доменного газа до его подачи в топку.
Доменный газ очищают от пыли и охлаждают водой, затем сжигают в топках котлов, воздухонагревателях и коксовых печах. При этом должен быть очищен от пыли до содержания ее не более 4 мг/м3 газа, а также осушен до содержания влаги в нем не более 40-45% путем уменьшения температуры вследствие соприкосновения с холодной водой.
Доменный газ образующийся в печи при взаимодействии кислорода дутья и шихты с углеродом кокса, после очистки используют как металлургическое топливо в доменном и смежных цехах. Колошниковую пыль направляют на аглофабрику для производства агломерата.
Доменный газ образуется в доменных печах при выплавке чугуна. Примерно половина полученного газа расходуется на собственные нужды доменной печи. Вторая половина газа может быть использована в качестве топлива.
1. Семикин И.Д.,Аверин С.И.,Радченко И.И.Топливо и топливное хозяйство металлургических заводов.– М.:Металлургия,1965.– 528с.
2. Равич М.Б.Эффективность использования топлива.– ВИНИТИ.,М.:Наука,1977.– 344с.
3. Филиппов С.И.Теория металлургических процессов.-М.:Металлургия,1967.-280с.
4. Сазанов Б.В.,Ситас В.И.Теплоэнергетические системы промышленных предприятий:Учеб.пособие для вузов.-М.:Энергоатомиздат,1990.-304с.
5. Равич М.Б.Упрощенная методика теплотехнических расчетов.-М.:Наука,1964.-369 с.
6. Сушкин И.Н.Металлургическое топливо. –,М.:Металлургия,1965.