Реферат по темі випускної роботи h1>
Зміст
- Введення
- 1. Документальне обстеження
- 1.1 Матеріали і методика дослідження
- 2. Основна частина роботи
- 2.1 Аналіз втрат тепла з газами, що відходять
- 2.2 Аналіз втрат тепла з хімічним недожогом
- 2.3 Аналіз втрат тепла в навколишнє середовище
- 2.4 Аналіз сумарних втрат тепла
- Висновки
Ul>
Введення
Основними шкідливими речовинами, що забруднюють атмосферу в результаті згоряння палива, є:
- летючі вуглеводні (Cx Hy);
- окис вуглецю (СО);
- оксиди сірки (SOx);
- оксиди азоту (NOx).
В цілому, обсяг і склад забруднюючих речовин істотно залежить від типу використовуваного палива, якості його згоряння, конструктивних особливостей котла і пальника.
Оксиди азоту є єдиними забруднюючими речовинами, які не можуть бути усунені шляхом зміни типу палива, оскільки найчастіше вони утворюються при з'єднанні азоту з киснем у викидаються в атмосферу димових газах. Механізм їх з'єднання може бути різним. Під терміном «оксид азоту» формула NOx об'єднує в собі три речовини:
NO (одноокись азоту);
NO2 (двоокис азоту);
N2O (закис азоту).
Висловлюючись точніше, саме NOx є тими речовинами, які переважають всередині котла (95% і більше), в той час як велика кількість NO2 утворюється тільки при контакті з низькими температурами, тобто при викиді газів, що відходять в атмосферу. У відповідності зі своїм походженням можна визначити три різних механізму утворення NОx.
NOx теплового походження
Дані речовини утворюються з азоту, присутнього в повітрі, який використовується для згоряння палива при температурі 1300 °С. Їх концентрація прямо пропорційна температурі полум'я, тривалості перебування димових газів в зоні високої температури, а також залежить від парціального тиску кисню в даній зоні.
Готові NOx
Утворюються при з'єднанні присутнього в повітрі молекулярного азоту з фрагментами вуглеводню, що утворюються при розкладанні палива на перших стадіях згоряння. Даний процес особливо сприяє утворенню NO. Кількість викидається забруднюючої речовини прямо пропорційно концентрації кисню (тобто його надлишку) і не залежить від температури.
NOx, що утворюються з палива
Дані речовини утворюються при реакції органічних азотних сполук, що містяться в паливі з киснем при температурі згоряння, що перевищує 1000 °С. Освіта оксидів азоту відбувається при згорянні рідкого палива і вугілля, однак при згорянні метану відсутній, оскільки останній не містить азоту.
Способи зменшення NOx
Освіта забруднюючих атмосферу речовин (NOx) при згоранні палива залежить, перш за все, від часу їх перебування в зоні високих температур, а також від стехіометрії, тобто надлишку кисню.
Утворилися оксиди азоту потрапляють в атмосферу і з'єднуються з нею досить складним хімічним шляхом (вступаючи в реакцію з водяною парою, а також фотохімічними способом). Механізм цієї реакції ще до кінця не вивчений.
Кількість coeдінeнія N2 O стабільно і залишається в атмосфері на довгі роки. Дана речовина разом з вуглекислим газом CO2 і іншими шкідливими вибрocaмі сприяє утворенню парникового ефекту.
За допомогою реакції з озоном O3, одне окис азоту NO швидко перетворюється на двоокис NO2 і кисень O2. Пізніше, двоокис азоту NO2 видаляється з атмосфери. При окисленні вона перетворюється в азотної кислоти HNO2, і далі в азотну кислоту HNO3, яка сприяє утворенню кислотних дощів. Необхідно пам'ятати, що NO2 є природною і постійною складовою частиною атмосфери (хоча і дуже незначною). В основному вона утворюється при окисленні аміаку під час мікробіологічних реакцій в органічних речовинах, присутніх в землі і в воді.
Процес формування речовин NOx сильно залежить від:
-температури полум'я;
-тривалість перебування продуктів згоряння в зоні високих температур;
-Парціальний тиску кисню і його концентрації.
Для зменшення утворення речовин NOx необхідно:
- знизити температуру полум'я;
- зменшити теплонапряженность (кВт / м3), тобто встановити робочий режим котла нижче номінального;
- скоротити час перебування продуктів згоряння в топці;
- знизити концентрацію кисню.
З впровадженням сучасних пальників з низьким рівнем NOx з'явилася можливість додатково знизити кількість шкідливих речовин за допомогою:
- рециркуляції (дожигания) димових газів, при якій частина димових газів і повітря, використовуваного для спалювання палива, відбирається і, знову направляяcь в топку дoжігaeтcя. Таким чином, знижується парціальний тиск кисню і температури полум'я;
- зменшення парціального тиску кисню шляхом зменшення надлишку повітря.
Додаткового контролю над викидами NOx можна досягти шляхом зниження потужності пальника в межах, передбачених її технічними характеристиками.
Використано матеріали сайту Енергогаз.
1. Документальне обстеження
Документальне обстеження проводилося за даними технічних звітів про проведення еколого-теплотехнічних випробувань водогрійних котлів ТВГ-8М
Всього проаналізовано 30 результатів дослідних вимірів при роботі котла в інтервалі навантажень від 2.8 до 7.38 Гкал/год (від 3,26 до 8,61 МВт). При зміні витрати газу від 390 до 1046, 34 м3/год.
Проаналізовано та визначено оптимальні теплотехнічні і екологічні показники і концентрації шкідливих компонентів продуктів згоряння.
Завдання документального обстеження аналіз:
- продуктів згоряння в газах котлів;
- теплових втрат і ККД брутто котлів в робочому діапазоні навантажень;
- питомих витрат палива;
- валових викидів оксидів азоту і вуглецю котельні;
- мінімально стійких і максимальних навантажень котлів;
- ККД брутто котлів в робочому діапазоні навантажень.
і розроблені заходи, спрямовані на підвищення надійності, економічності роботи котлів і пропозицій щодо зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу.
1.1 Матеріали і методика дослідження
Матеріалом дослідження слугують водогрійні котли ТВГ-8М, тепловою потужністю 8,63 Гкал/год (10,044 МВт).
На малюнку 1 представлена схема тестових штуцерів.
При тиску газу на пальнику 1,96 кПа теплопродуктивність змінюється від 2,860 до 3,011 Гкал/год (2 експеримента). При тиску 2,943 кПа (6 експериментів) зміна теплової походить від 3,47 до 4,58 Гкал/год. При середньому значенні - 3,84 Гкал/год. При тиску рівному 4,905 кПа (7 експериментів) теплопродуктивність змінюється від 3,368 до 5,756 Гкал/год. При середньому - 4,843 Гкал/год. При тиску 5,886 кПа (2 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 5,304 до 5,701 Гкал/год. При середньому - 5,5 Гкал/год. При тиску 6,867 кПа (2 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 6,206 до 6,477 Гкал/год. При середньому - 6,34 Гкал/год. При тиску 7,358 кПа (4 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 5,445 до 7,058 Гкал/год. При середньому - 6,016 Гкал/год. При тиску 7,848 кПа (3 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 6,24 до 7,288 Гкал/год. При середньому - 6,687 Гкал/год. При тиску 9,81 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 6,191 Гкал/год. При тиску 10,791 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 7,384 Гкал/год. При тиску 11,772 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 7,189 Гкал/год.
Зі збільшенням температури відхідних газів від 105 до 188 °С ККД котла змінюється від 89,33 до 92,12%.
Залежність температури відхідних газів від теплової продуктивності представлена на малюнку 2.
2. Основна частина роботи
2.1 Аналіз втрат тепла з газами, що відходять
В роботі розглянуті три види втрат тепла:
- з газами, що відходять (q2),
- з хімічним недожогом (q3),
- в навколишнє середовище (q5).
При роботі котла в інтервалі навантажень від 2,936 до 7,384 Гкал/год всього проаналізовано результати 30-ти вимірів.
Аналіз втрат тепла з газами, що відходять
В інтервалі навантажень 2,94-7,38 Гкал/год втрати тепла з газами, що відходять змінюються від 4,91 до 8,08%. Середня швидкість зміни параметра 0,714%/(Гкал/год).
При низьких навантаженнях в інтервалі 2,93-3,83 Гкал/год швидкість зміни параметра становить 0,805%/(Гкал/год) і при збільшенні навантаження до 4,84 Гкал/год змінюється незначно і становить 0,32%/(Гкал/год).
Подальше збільшення навантаження призводить до коливань швидкості зміни параметра від 0,69 до 6,1%/(Гкал/год).
На малюнках 3 і 4 представлені зміни втрат тепла з газами, що відходять, ККД котла і питома витрата палива при зміні навантаження в досліджуваному інтервалі.
В інтервалі навантаження від 5 до 7,5 Гкал/год з кроком 0,5 Гкал/год втрати тепла з газами, що змінюються від 5,959 до 8,08%.
Максимальне зростання втрат при зростанні навантаження від 7,189 до 7,384 Гкал/год, що відповідає зниженню ККД котла на 0,4% і збільшує питому витрату палива до 141,7 м3/Гкал. Тобто даний інтервал навантаження небажаний.
Виходячи з аналізу краща навантаження 7,189 Гкал/год, що забезпечує втрати тепла з газами, що відходять 6,89%. При цьому ККД котла становить 91,21%, а питома витрата палива 138,43 м3/Гкал при швидкості зміни втрат 0,69%/(Гкал/год) при зростанні навантаження від 6,68 до 7,189 Гкал/год.
При запропонованої навантаженні температура відхідних газів становить 160 °С, що нижче максимально можливої.
2.2 Аналіз втрат тепла з хімічним недожогом
Втрати тепла з хімічним недожогом незначні і не впливають на технологічний режим роботи котельного агрегату. Отже, їх вплив можна не враховувати при виборі оптимального режиму роботи.
2.3 Аналіз втрат тепла в навколишнє середовище
На малюнку 4 представлені зміни втрат тепла в навколишнє середовище при зміні навантаження в інтервалі 2,94 - 7,38 Гкал/год.
В інтервалі навантажень 2,94 - 7,38 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище змінюються в інтервалі 4,91 - 1,8%, середня швидкість зміни параметра 0,533%/(Гкал/год).
При низьких навантаженнях втрати тепла в навколишнє середовище вище, так як при зниженні навантаження ККД котла також знижується. При навантаженні 2,9 Гкал/год і ККД котла 90,52% спостерігається найвище значення втрат тепла з газами, що відходять - 4,57%.
При обраної раніше оптимального навантаження 7,189 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище складають 1,89% при цьому ККД котла становить 91,21%.
Наявність втрат тепла в навколишнє середовище змушує забезпечувати більш жорсткий контроль ізоляції.
При обраної навантаженні 7,189 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище складають 1,89%.
Графік залежності втрат тепла в навколишнє середовище від теплової продуктивності представлений на малюнку 5.
2.4 Аналіз сумарних втрат тепла
При роботі котла в досліджуваних навантаженнях сумарні втрати тепла становлять від 7,26 до 10,67%. При всіх навантаженнях більшу частину з них становлять втрати тепла з газами, що відходять. Їх процентне співвідношення в сумарних втратах від 50,88 до 81,61%.
Швидкість зміни сумарних втрат варіюється від 0,358 до 5,684%/(Гкал/год). Середня швидкість зміни становить 1,8569%/(Гкал/год).
При пропонованої навантаженні 7,189 Гкал/год сумарні втрати становлять 8,79%. Графік зміни сумарних втрат від теплової продуктивності представлений на малюнку 6.
Висновки
В подальшому з метою зниження викидів NOx і поліпшення показників роботи котельного агрегату буде проведена заміна щілинний подовой пальника на пальник з двустадийному спалюванням.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2021 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.
Введення
Основними шкідливими речовинами, що забруднюють атмосферу в результаті згоряння палива, є:
- летючі вуглеводні (Cx Hy);
- окис вуглецю (СО);
- оксиди сірки (SOx);
- оксиди азоту (NOx).
В цілому, обсяг і склад забруднюючих речовин істотно залежить від типу використовуваного палива, якості його згоряння, конструктивних особливостей котла і пальника.
Оксиди азоту є єдиними забруднюючими речовинами, які не можуть бути усунені шляхом зміни типу палива, оскільки найчастіше вони утворюються при з'єднанні азоту з киснем у викидаються в атмосферу димових газах. Механізм їх з'єднання може бути різним. Під терміном «оксид азоту» формула NOx об'єднує в собі три речовини:
NO (одноокись азоту);
NO2 (двоокис азоту);
N2O (закис азоту).
Висловлюючись точніше, саме NOx є тими речовинами, які переважають всередині котла (95% і більше), в той час як велика кількість NO2 утворюється тільки при контакті з низькими температурами, тобто при викиді газів, що відходять в атмосферу. У відповідності зі своїм походженням можна визначити три різних механізму утворення NОx.
NOx теплового походження
Дані речовини утворюються з азоту, присутнього в повітрі, який використовується для згоряння палива при температурі 1300 °С. Їх концентрація прямо пропорційна температурі полум'я, тривалості перебування димових газів в зоні високої температури, а також залежить від парціального тиску кисню в даній зоні.
Готові NOx
Утворюються при з'єднанні присутнього в повітрі молекулярного азоту з фрагментами вуглеводню, що утворюються при розкладанні палива на перших стадіях згоряння. Даний процес особливо сприяє утворенню NO. Кількість викидається забруднюючої речовини прямо пропорційно концентрації кисню (тобто його надлишку) і не залежить від температури.
NOx, що утворюються з палива
Дані речовини утворюються при реакції органічних азотних сполук, що містяться в паливі з киснем при температурі згоряння, що перевищує 1000 °С. Освіта оксидів азоту відбувається при згорянні рідкого палива і вугілля, однак при згорянні метану відсутній, оскільки останній не містить азоту.
Способи зменшення NOx
Освіта забруднюючих атмосферу речовин (NOx) при згоранні палива залежить, перш за все, від часу їх перебування в зоні високих температур, а також від стехіометрії, тобто надлишку кисню.
Утворилися оксиди азоту потрапляють в атмосферу і з'єднуються з нею досить складним хімічним шляхом (вступаючи в реакцію з водяною парою, а також фотохімічними способом). Механізм цієї реакції ще до кінця не вивчений.
Кількість coeдінeнія N2 O стабільно і залишається в атмосфері на довгі роки. Дана речовина разом з вуглекислим газом CO2 і іншими шкідливими вибрocaмі сприяє утворенню парникового ефекту.
За допомогою реакції з озоном O3, одне окис азоту NO швидко перетворюється на двоокис NO2 і кисень O2. Пізніше, двоокис азоту NO2 видаляється з атмосфери. При окисленні вона перетворюється в азотної кислоти HNO2, і далі в азотну кислоту HNO3, яка сприяє утворенню кислотних дощів. Необхідно пам'ятати, що NO2 є природною і постійною складовою частиною атмосфери (хоча і дуже незначною). В основному вона утворюється при окисленні аміаку під час мікробіологічних реакцій в органічних речовинах, присутніх в землі і в воді.
Процес формування речовин NOx сильно залежить від:
-температури полум'я;
-тривалість перебування продуктів згоряння в зоні високих температур;
-Парціальний тиску кисню і його концентрації.
Для зменшення утворення речовин NOx необхідно:
- знизити температуру полум'я;
- зменшити теплонапряженность (кВт / м3), тобто встановити робочий режим котла нижче номінального;
- скоротити час перебування продуктів згоряння в топці;
- знизити концентрацію кисню.
З впровадженням сучасних пальників з низьким рівнем NOx з'явилася можливість додатково знизити кількість шкідливих речовин за допомогою:
- рециркуляції (дожигания) димових газів, при якій частина димових газів і повітря, використовуваного для спалювання палива, відбирається і, знову направляяcь в топку дoжігaeтcя. Таким чином, знижується парціальний тиск кисню і температури полум'я;
- зменшення парціального тиску кисню шляхом зменшення надлишку повітря.
Додаткового контролю над викидами NOx можна досягти шляхом зниження потужності пальника в межах, передбачених її технічними характеристиками.
Використано матеріали сайту Енергогаз.
1. Документальне обстеження
Документальне обстеження проводилося за даними технічних звітів про проведення еколого-теплотехнічних випробувань водогрійних котлів ТВГ-8М
Всього проаналізовано 30 результатів дослідних вимірів при роботі котла в інтервалі навантажень від 2.8 до 7.38 Гкал/год (від 3,26 до 8,61 МВт). При зміні витрати газу від 390 до 1046, 34 м3/год.
Проаналізовано та визначено оптимальні теплотехнічні і екологічні показники і концентрації шкідливих компонентів продуктів згоряння.
Завдання документального обстеження аналіз:
- продуктів згоряння в газах котлів;
- теплових втрат і ККД брутто котлів в робочому діапазоні навантажень;
- питомих витрат палива;
- валових викидів оксидів азоту і вуглецю котельні;
- мінімально стійких і максимальних навантажень котлів;
- ККД брутто котлів в робочому діапазоні навантажень.
і розроблені заходи, спрямовані на підвищення надійності, економічності роботи котлів і пропозицій щодо зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу.
1.1 Матеріали і методика дослідження
Матеріалом дослідження слугують водогрійні котли ТВГ-8М, тепловою потужністю 8,63 Гкал/год (10,044 МВт).
На малюнку 1 представлена схема тестових штуцерів.
При тиску газу на пальнику 1,96 кПа теплопродуктивність змінюється від 2,860 до 3,011 Гкал/год (2 експеримента). При тиску 2,943 кПа (6 експериментів) зміна теплової походить від 3,47 до 4,58 Гкал/год. При середньому значенні - 3,84 Гкал/год. При тиску рівному 4,905 кПа (7 експериментів) теплопродуктивність змінюється від 3,368 до 5,756 Гкал/год. При середньому - 4,843 Гкал/год. При тиску 5,886 кПа (2 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 5,304 до 5,701 Гкал/год. При середньому - 5,5 Гкал/год. При тиску 6,867 кПа (2 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 6,206 до 6,477 Гкал/год. При середньому - 6,34 Гкал/год. При тиску 7,358 кПа (4 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 5,445 до 7,058 Гкал/год. При середньому - 6,016 Гкал/год. При тиску 7,848 кПа (3 експеримента) теплопродуктивність змінюється від 6,24 до 7,288 Гкал/год. При середньому - 6,687 Гкал/год. При тиску 9,81 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 6,191 Гкал/год. При тиску 10,791 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 7,384 Гкал/год. При тиску 11,772 кПа (1 експеримент) теплопродуктивність становить 7,189 Гкал/год.
Зі збільшенням температури відхідних газів від 105 до 188 °С ККД котла змінюється від 89,33 до 92,12%.
Залежність температури відхідних газів від теплової продуктивності представлена на малюнку 2.
2. Основна частина роботи
2.1 Аналіз втрат тепла з газами, що відходять
В роботі розглянуті три види втрат тепла:
- з газами, що відходять (q2),
- з хімічним недожогом (q3),
- в навколишнє середовище (q5).
При роботі котла в інтервалі навантажень від 2,936 до 7,384 Гкал/год всього проаналізовано результати 30-ти вимірів.
Аналіз втрат тепла з газами, що відходять
В інтервалі навантажень 2,94-7,38 Гкал/год втрати тепла з газами, що відходять змінюються від 4,91 до 8,08%. Середня швидкість зміни параметра 0,714%/(Гкал/год).
При низьких навантаженнях в інтервалі 2,93-3,83 Гкал/год швидкість зміни параметра становить 0,805%/(Гкал/год) і при збільшенні навантаження до 4,84 Гкал/год змінюється незначно і становить 0,32%/(Гкал/год).
Подальше збільшення навантаження призводить до коливань швидкості зміни параметра від 0,69 до 6,1%/(Гкал/год).
На малюнках 3 і 4 представлені зміни втрат тепла з газами, що відходять, ККД котла і питома витрата палива при зміні навантаження в досліджуваному інтервалі.
В інтервалі навантаження від 5 до 7,5 Гкал/год з кроком 0,5 Гкал/год втрати тепла з газами, що змінюються від 5,959 до 8,08%.
Максимальне зростання втрат при зростанні навантаження від 7,189 до 7,384 Гкал/год, що відповідає зниженню ККД котла на 0,4% і збільшує питому витрату палива до 141,7 м3/Гкал. Тобто даний інтервал навантаження небажаний.
Виходячи з аналізу краща навантаження 7,189 Гкал/год, що забезпечує втрати тепла з газами, що відходять 6,89%. При цьому ККД котла становить 91,21%, а питома витрата палива 138,43 м3/Гкал при швидкості зміни втрат 0,69%/(Гкал/год) при зростанні навантаження від 6,68 до 7,189 Гкал/год.
При запропонованої навантаженні температура відхідних газів становить 160 °С, що нижче максимально можливої.
2.2 Аналіз втрат тепла з хімічним недожогом
Втрати тепла з хімічним недожогом незначні і не впливають на технологічний режим роботи котельного агрегату. Отже, їх вплив можна не враховувати при виборі оптимального режиму роботи.
2.3 Аналіз втрат тепла в навколишнє середовище
На малюнку 4 представлені зміни втрат тепла в навколишнє середовище при зміні навантаження в інтервалі 2,94 - 7,38 Гкал/год.
В інтервалі навантажень 2,94 - 7,38 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище змінюються в інтервалі 4,91 - 1,8%, середня швидкість зміни параметра 0,533%/(Гкал/год).
При низьких навантаженнях втрати тепла в навколишнє середовище вище, так як при зниженні навантаження ККД котла також знижується. При навантаженні 2,9 Гкал/год і ККД котла 90,52% спостерігається найвище значення втрат тепла з газами, що відходять - 4,57%.
При обраної раніше оптимального навантаження 7,189 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище складають 1,89% при цьому ККД котла становить 91,21%.
Наявність втрат тепла в навколишнє середовище змушує забезпечувати більш жорсткий контроль ізоляції.
При обраної навантаженні 7,189 Гкал/год втрати тепла в навколишнє середовище складають 1,89%.
Графік залежності втрат тепла в навколишнє середовище від теплової продуктивності представлений на малюнку 5.
2.4 Аналіз сумарних втрат тепла
При роботі котла в досліджуваних навантаженнях сумарні втрати тепла становлять від 7,26 до 10,67%. При всіх навантаженнях більшу частину з них становлять втрати тепла з газами, що відходять. Їх процентне співвідношення в сумарних втратах від 50,88 до 81,61%.
Швидкість зміни сумарних втрат варіюється від 0,358 до 5,684%/(Гкал/год). Середня швидкість зміни становить 1,8569%/(Гкал/год).
При пропонованої навантаженні 7,189 Гкал/год сумарні втрати становлять 8,79%. Графік зміни сумарних втрат від теплової продуктивності представлений на малюнку 6.
Висновки
В подальшому з метою зниження викидів NOx і поліпшення показників роботи котельного агрегату буде проведена заміна щілинний подовой пальника на пальник з двустадийному спалюванням.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2021 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.