Содержание
- Введение
- 1. Актуальность темы
- 2. Влияние химического состава топлива на излучательную способность продуктов сгорания
- 3. Использование доменного газа как топлива
- 4. Особенности роботы с доменным и природным газами
- Выводы
- Список источников
Введение
В связи с ростом рыночной стоимости топлива для промышленных предприятий Украины важной экономической задачей становится сокращение потребления природного газа. В первую очередь, это актуально для наиболее энергоемкой отрасли страны-металлургии. В условиях металлургического завода возникает задача смешения различных газов, с целью получения соответствующих теплофизических характекристик смешанного газа и полного использования газов, генерируемых на заводе. Наибольшее применение получили двойные смеси: коксодоменная смесь и природнодоменная смесь.
Парогенераторы, используемые на металлургических заводах, были рассчитаны на работу на природном газе. Однако сейчас в связи с высокой ценой этого топлива его заменяют природнодоменной смесью, что иногда требует снижение паропроизводительности агрегатов. Если на предприятии планируется переход на сжигание природной смеси. Необходимо изучить влияние процентного содержания низкокалорийных топлив в смеси, а также влияние, которое оказывает процент содержания в топливной смеси доменного газа на жаропроизводительность топливной смеси и температуру уходящих газов, на выходе из топки котла.
В данной работе изучается влияние содержания доменного газа в природнодоменний смеси, использующейся для сжигания в котлах БКЗ-75-39 ФБ, установленных на ТЭЦ-ПВС ОАО "Донецкий металлургический завод".
1. Актуальность темы
Одним из направлений в решении данной задачи является рациональное использование собственных вторичных энергоресурсов, В частности доменного газа. Неэффективное использование доменного газа связано с его низкой теплотой сгорания и высокой влажностью. Работа энергетических и технологических агрегатов на доменном газе характеризуется значительными потерями теплоты с дымовыми газами, химической неполнотой сгорания и неустойчивым горением факела. Проблемы, связанные с потреблением доменного газа, приводят к образованию его избыточных ресурсов на предприятиях (до 12% от общего выхода), которые сжигаются на свечах.
Эффективность использования доменного газа может быть повышена при высокотемпературном нагреве газа и воздуха в автономных регенеративных подогревателях с насыпной насадкой. Согласно этому, актуальной практической задачей является разработка устройств для высокотемпературного нагрева доменного газа и воздуха, а также технологических схем, обеспечивающиХ совместную работу таких устройств с существующими энергетическими и технологических агрегатами.
2. Влияние химического состава топлива на излучательную способность продуктов сгорания
Для металлургии Украины важной задачей является сокращение потребления природного газа, в первую очередь, за счет рационального использования собственных вторичных топливных энергоресурсов, в частности, доменного газа. В топливном балансе металлургических предприятий доля доменного газа по теплоте составляет 30-45%. Неэффективное использование доменного газа связано с его низкой теплотой сгорания и высокой влажностью. Теплота сгорания доменного газа, обусловлена наличием горючих компонентов (углекислого газа СО, водорода Н и углеводородов СmHn) составляет 3150-3800 кДж/м3, а природного газа 33000-40000 кДж/м3. Недостатком доменного газа является высокое содержание балласта в виде азота N2 = 46-69% и диоксида углерода СО2 = 7,5-20%. Высокая влажность доменного газа (35-200 г/м3) усложняет условия его воспламенения и способствует образованию химического недожога. Вследствие малого количества углеводородов факел доменного газа практически несветящийся. Доля доменного газа в природно-доменной смеси определяется по формуле;
,
| Qнр | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
| Часть доменного газа | 0,84384 | 0,77976 | 0,71569 | 0,65161 | 0,58753 | 0,52346 | 0,45938 |
| Часть природного газа | 0,15616 | 0,22024 | 0,28431 | 0,34839 | 0,41247 | 0,47654 | 0,54062 |
На рисунке изображена расчетная кривая E = E (Q), построенная для природно-доменной смеси газов при температуре горения 1100 ° C
Рисунок 1 –Изменение степени черноты природно-доменной смеси газов с увеличением низшей теплоты сгорания смеси
В результате выполненных расчетов, можно сделать вывод, что с увеличением доли природного газа увеличивается количество углеводородов в смеси, а следовательно факел горит ярче, в то же время доля доменного газа уменьшается и уменьшается балласт негорючих компонентов в смеси. Все это плодотворно влияет на увеличение светимости факела.
3. Использование доменного газа как топлива
В доменном производстве выход доменного газа зависит от принципиальной технологической схемы процесса производства чугуна, вида и масштабов используемых в печах энергоносителей, от состава шихтовых материалов и выплавляемого чугуна, мощности и конструктивных особенностей доменных печей. Удельный вес различных технологических процессов в общем объеме производства металла является тем основным фактором, от которого зависят ресурсы доменного газа, и степень его участия в топливно-энергетическом балансе промышленных предприятий.
Таким образом, чтобы избежать сжигания природного газа, который дорого стоит, на ТЭЦ приходится сжигать большие количества доменного газа, которые постоянно изменяются. Рациональное его сжигание связано с большими трудностями. Дело в том, что сжигание доменного газа резко меняет работу обычных парогенераторов. Из-за низкой теплоты сгорания доменного газа (4000-4500 кДж/м3) и большого балласта инертных газов в нем (56%, N2 и 14% СО2) температура в топке парогенератора сильно снижается; кроме того, светимость продуктов сгорания доменного газа низкая, все это ухудшает работу радиационных поверхностей нагрева. Увеличивается массовый расход дымовых газов через парогенератор при той же его паропроизводительности, возрастает температура перегрева пара, возрастает температура уходящих газов, перегружаются дымососы и др. Через отмеченные обстоятельства паропроизводительность обычных парогенераторов при переводе их на доменный газ снижается до 70-75% номинальной. При совместном сжигании доменного газа с другим топливом, особенно с углем с малой реакционной способностью, существенно снижается КПД парогенераторов. Разумеется, вопрос о возможности повышения КПД котлов, работающих на доменном газе, поднимается в последнее время все чаще. Одним из решений, например, является подогрев доменного газа. Показано, что предварительный подогрев доменного газа является эффективным направлением повышения производительности котлов ТЭЦ при отоплении только доменным газом. Увеличение температуры доменного газа на каждые 100 °C даст прирост производительности на 3,5-4%.
В данной работе изучается влияние содержания доменного газа в природно-доменной смеси, которая используется для сжигания в котлах БКЗ-75-39 ФБ
4.Особенности роботы с доменным и природным газами
В данной работе предполагается возможность изменения характеристик сжигания смеси природного и доменного газов. Продукты горения природного газа содержат большое количество водяного пара. Их точка росы, то есть температура, при которой начинается конденсация этого пара, может быть ниже 60 °C. Поэтому в стальных трубах в холодное время может происходить конденсация водяного пара. В этих условиях происходит постепенное коррозионное разрушение металла влагой и углекислым газом. Для предотвращения этого явления осуществляют теплоизоляцию нижних частей дымоходов. Кроме того, их состояние периодически проверяется осмотром и обстукиванием.
При работе котла на доменном газе или при сжигании смеси доменного и природного газов необходимо следить за давлением газов в газопроводах котла перед регулирующими шиберами. Необходимо следить за тем, чтобы газ и воздух равномерно распределялись по горелкам, и чтобы не было тепловых перекосов в топке и по газоходам котла.При совместном сжигании доменного и природного газов необходимо следить за работой топки. В случае появления синего пламени в области пароперегревателя, что указывает на плохую работу горелок доменного газа, необходимо отрегулировать подачу доменного газа и воздуха по каждой горелке. При одной и той же нагрузке в котле с увеличением подачи в топку доменного газа будет расти и температура перегретого пара. Следует снизить ее до нормальной температуры.
Выводы
Установлено, что чем ближе теплота сгорания природно-доменной топливной смеси приближается к теплоте сгорания доменного газа, тем большее влияние температура подогрева топлива имеет на конечную температуру продуктов сгорания на выходе из топки котла, и при теплоте сгорания топливной смеси менее 10 МДж/м 3 целесообразно использовать предварительный подогрев топлива.
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
Список источников
- Лавров Н.В. и др. Термодинамика реакций газификации и синтеза из газов. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-99с.
- Филиппов С.И. Теория металлургических процессов.-М.: Металлургия, 1967.-280 с.
- Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегаты / Под ред. Л.Н. Сидельковского.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-381 с.
- Лом У.Л., Уильямс А.Ф. Заменители природного газа. Производство и свойства.-М.: Недра, 1979.-248 с.
- Повышение эффективности работы промышленных парогенераторов на доменном газе / Цкитишвили Э.О., Федоров С.С., Губинский М.В., Шевченко Г.Л. //Металлургическая и горнорудная промышленность.-2004.-№6.-с.95-98.
- Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. -М.:Энергоатомиздат, 1990.-304 с.
- Двойнишников В.А., Деев Л.В., Изюмов М.А. Конструкция и расчет котлов и котельных установок.-М.:Машиностроение, 1988.-264 с.
- Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2-е издание, дополненное и переработанное / Казанцев Е.И. - М.: "Металлургия", 1975.-368 с.
- Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. - М.: Наука, 1964.-369 с.
- Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов / Г.П.Гладышев, А.А. Дорожков, В.В. Лебедев, А.А. Тихомиров. - М.:Энергоатомиздат, 1995.-240 с.
- Волковыский Е.Г., Шустер А.Г. Экономия топлива в котельных установках.-М.:Энергия, 1983.-304 с.