Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра «Электроэнергетика»
Контрольная - курсовая работа
по дисциплине:
общая энергетика
на тему:
Энергетическое топливо и подготовка его к сжиганию
Мороз Е.В.
Тула 2018 г.
Содержание
Введение
1. Энергетическое топливо и его классификация
1.1 Виды топлива и его состав
1.2 Химический состав топлива
1.3 Теплота сгорания топлива
2. Подготовка топлива к сжиганию в камерных топках
2.1 Общие сведения
2.1.1 Подготовка к сжиганию твердого топлива
2.1.2 Удаление из топлива посторонних включений
2.1.3 Удаление из топлива древесных включений
2.1.4 Грохоты
2.1.5 Дробление топлива
2.1.5.1 Валковые дробилки
2.1.5.2 Молотковые дробилки
2.2 Подготовка к сжиганию мазута и природного газа
2.2.1 Подготовка к сжиганию мазута
2.2.2 Подготовка к сжиганию газообразного топлива
Заключение
Библиографический список
Введение
По определению Д.И.Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».
В настоящее время термин «топливо» распространяется на все материалы, служащие источником энергии (например, ядерное топливо).
Топливо по происхождению делят на:
- природное топливо (уголь, торф, нефть, горючие сланцы, древесина и др.)
- искусственное топливо (моторное топливо, генераторный газ, кокс, брикеты и др.). сжигание камера топливо древесный
По своему агрегатному состоянию его делят на твёрдое, жидкое и газообразное топливо, а по своему назначению при использовании - на энергетическое, технологическое и бытовое. Наиболее высокие требования предъявляются к энергетическому топливу, а минимальные требования - к бытовому.
Твёрдое топливо - древесно-растительная масса, торф, сланцы, бурый уголь, каменный уголь.
Жидкое топливо - продукты переработки нефти (мазут).
Газообразное топливо - природный газ; газ, образующийся при переработке нефти, а также биогаз.
Ядерное топливо - расщепляющиеся (радиоактивные) вещества (уран, плутоний).
Органическое топливо, т.е. уголь, нефть, природный газ, составляет подавляющую часть всего энергопотребления. Образование органического топлива является результатом теплового, механического и биологического воздействия в течение многих столетий на останки растительного и животного мира, откладывающиеся во всех геологических формациях. Всё это топливо имеет углеродную основу, и энергия высвобождается из него, главным образом, в процессе образования диоксида углерода.
Таким образом, одним из основных направлений энергосберегающей политики является экономия наиболее ценного органического сырья -- нефти. Решение этой проблемы заключено во внедрении ресурсосберегающих технологий, использовании менее энергоемких машин, сокращении применения нефтепродуктов в качестве топлива с заменой их нефтяными (альтернативными) энергоносителями -- в первую очередь газом и углем. Первым направлением занимаются нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие отрасли промышленности, базирующиеся на научных разработках соответствующих разделов химмотологии. Перспективы здесь можно охарактеризовать тем, что повышение выхода топлив из нефти только на 1 % эквивалентно увеличению ее добычи до 7 млн. т в год.
Энергетика - область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем,
служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:
· получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
· передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;
· преобразование с помощью электростанцию первичной энергии во вторичную, например химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
· передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи
Когда в середине XVII столетия голландский естествоиспытатель Ван Гельмонт придумал понятие "газ", он и не подозревал, какие страсти будут бушевать вокруг этого короткого слова спустя 400 лет. Действительно, теперь о том, что это фазовое состояние вещества, при котором оно "занимает весь предоставленный ему объем" знают лишь школьники да специалисты. Для всего остального человечества газ - это, в первую очередь, свет, тепло, комэфорт и деньги, деньги, деньги… Конечно, речь в этом случае идет о "голубом топливе"- природном газе.
В ХХ в. энергетические потребности человечества увеличились в 20 раз. Ныне в промышленности развитых странах на одного жителя расходуется свыше 10 т условного топлива (т у. т.) в год (1 т у. т. эквивалента 1 т угля и дает при сжигании 29 308 МДж теплоты). В 1986 г. общее энергопотребление населения Земли превысило 13 млрд. т у. т. Ожидается, что к 2020 г. эта цифра возрастет до 30 … 38 млрд. Энергетические потребности государства обеспечивает его топливно-энергетический комплекс. При этом большое значение придается экономии органического топлива и в первую очередь нефти. Однако, запасы нефти ограничены, разработка и освоение новых месторождений требуют значительных капиталовложений (за последние 20 лет они возросли в 3 раза), все больших затрат трудовых и материальных ресурсов. Нефть во все больших количествах используется в химических производствах, где она является незаменимым сырьем в ряде приоритетных отраслей народного хозяйства.
Так как большинство из традиционных электростанций и источников теплоснабжения выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.
В зависимости от агрегатного состояния органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое, каждое из них в свою очередь делится на естественное и искусственное. Доля такового топлива в балансе мировой
энергетики составляет около 65 %, из которых 39 % приходится на уголь, 16 % на природный газ, 9 % на жидкое топливо. В данной курсовой работе рассмотрены именно эти виды топлива.
Роль топлива в народном хозяйстве велико и все время возрастает. Современные предприятия машиностроения являются крупнейшими потребителями энергии и энергоносителей, в частности такого вида энергии, как топливо. Топливо играет очень важную роль в жизни человека, так как топливо во многом удовлетворяет человеческие потребности. Например, газ. С помощью газа мы отапливаем дома, на газовой плите готовим еду. Многие автомобилисты переходят с бензина на газ, так как он дешевле. Твердые топлива, такие как уголь, древесина также служат для отопления домов, в основном деревенских, и бань.
Основным источником получения жидких топлив является нефть. Для более рационального использования нефть подвергают разгонке на отдельные составляющие (фракции). Для этого ее нагревают до различных температур, а получаемые при этом в определенных пределах температур пары подвергают охлаждению (конденсируют). Таким способом получают различные бензины, лигроин, керосин, соляровое масло и отходы - мазут, которые используют в промышленности.
При сжигании топлива образуются продукты сгорания, которые в поверхностях нагрева отдают теплоту воде и пару. После поверхностей нагрева продукты сгорания при относительно низкой температуре удаляются из котла через дымовую трубу в атмосферу. На электростанциях большой мощности дымовые трубы выполняют высотой 200-300 м и больше, что- бы уменьшить местные концентрации загрязняющих веществ в воздухе.
В результате горения твердого топлива остаются зола и шлак, которые также удаляются из агрегата. Полученный в котле перегретый пар поступает в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую, передаваемую валу турбины. С последним связан электрический генератор, превращающий механическую энергию в электрическую. Отработанный пар из турбины направляют в конденсатор, в котором он охлаждается водой какого-либо природного (река, озеро, пруд, море) или искусственного (градирня) источника и конденсируется.
На рисунке 1 показана котельная установка с барабанным паровым котлом при сжигании твердого топлива.
Котельная установка - совокупность парового котла и вспомогательного оборудования, обеспечивающего его работу. В ее состав кроме парового котла входят оборудование топливоприготовления, тягодутьевая установка и устройства золоулавливания газовоздушного тракта котла, питательные насосы и регулирующие устройства питательного тракта, электродвигатели и системы управления и защиты парового котла.
Топливо сжигается во взвешенном состоянии в большом объеме топочной камеры. Ее стены экранированы одним рядом плотно расположенных труб, внутри которых вверх в барабан поступают кипящая вода и насыщенный пар высокого давления.Далее насыщенный пар идет в пароперегреватель, состоящий из большого количества змеевиковых труб диаметром 32-42 мм, образующих два змеевиковых пакета, после чего - в главный паропровод и направляется в турбину.
Продукты сгорания на выходе из перегревателя при температуре около 700 °С омывают змеевиковые трубы поверхности экономайзера. Нагрев воздуха, поступающего в горелки топки, происходит в трубчатом воздухоподогревателе, где обеспечено перекрестное движение воздуха по отношению к газам. Он состоит из множества вертикальных труб диаметром 40 мм, внутри которых движутся горячие газы, а снаружи между трубами в поперечном направлении перемещается воздух.
Обмуровка стен топочной камеры и газоходов данного котла крепится к специальному каркасу котла, который принимает на себя также массу металла всех поверхностей нагрева, коллекторов и барабана.
1 - барабан; 2 - опускные трубы из барабана; 3 - экранные подъемы; 4 - экономайзер; 5 - пароперегреватель; 6 - воздухоподогреватель; 7 - горелочное устройство; 8 - пароохладитель; 9 - указатель уровня воды; 10 - манометр; 11 - предохранительный клапан; 12 - главная паровая задвижка; 13 - углеразмольная шаровая барабанная мельница; 14 - сепаратор пыли; 15 - пылевой циклон; 16 - транспортер сырого угля; 17 - бункер сырого угля; 18 - питатель сырого угля; 19 - клапан для пропуска угля и пыли; 20 - бункер пыли; 21 - регулятор подачи пыли; 22 - мельничный вентилятор; 23 - короб горячего воздуха; 24 - воздухозаборник; 25 - дутьевой вентилятор; 26 - скруберный золоуловитель: 27 - дымосос; 28 - дымовая труба; 29 - шлакоприемник; 30 - канал шлако- или золоуловителя; 31 - колонны каркаса котла; 32 - непрерывная продувка из барабана; 33 - продувка нижних коллекторов поверхностей нагрева; 34 - трубопровод питательной воды; 35 - питательный регулирующий клапан
Рисунок 1. Котельная установка с барабанным паровым котлом при сжигании твердого топлива
Целью данного реферата является разобрать сущность топлива, его разновидности, его применение.
1. Энергетическое топливо и его классификация
1.1 Виды топлива и его состав
Энергетическое топливо - горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения в промышленных целях больших количеств теплоты. Его основными видами являются органические топлива: угли, торф, горючие сланцы, древесина, продукты переработки нефти (мазута), природный газ.
Угли ископаемые - твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения. Характеристики и состав твердого топлива, в том числе и выход летучих веществ, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих веществ и содержания в них более реакционноспособных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс, благодаря большой пористости, получается более реакционноспособным. В соответствии с существующей классификацией (ГОСТ 25543) ископаемые угли подразделяются на три вида в зависимости от основных генетических признаков, в качестве которых рассматриваются: средний показатель отражения витринита, теплота сгорания влажной беззольной массы и выход летучих веществ на сухую беззольную массу.
В зависимости от технологических свойств бурые угли, каменные угли и антрациты объединяются в технологические марки, группы и подгруппы.
Бурые угли в зависимости от величины максимальной влагоемкости на беззольное топливо делятся на три группы.
К группе 1Б относятся бурые угли с максимальной влагоемкостью 50 % и более, к группе 2Б - угли с максимальной влагоемкостью 30-50 %, к группе 3Б - угли с максимальной влагоемкостью менее 30 %.
Бурые угли характеризуются высоким (более 40 %) выходом летучих веществ на сухую беззольную массу, не спекшимся коксовым остатком, пониженным содержанием углерода и повышенным содержанием кислорода. При сушке на воздухе теряют механическую прочность и растрескиваются, обладают повышенной склонностью к самовозгоранию.
Каменные угли и антрациты в зависимости от выхода летучих веществ и толщины пластического слоя делятся на технологические марки, а те, в свою очередь, - на группы.
По способу добычи торф разделяют на торф ручной резки, машиноформовочный, гидроторф и фрезерный. Первые два способа применяют для добычи небольших количеств кускового торфа, третий - для получения больших количеств кускового торфа машинами и четвертый - для получения мелких частиц размером 0,5-25 мм. Как и древесина, торф является возобновляющимся минеральным топливом: ежегодный при- рост увеличивает запасы 1 га залежи на 1-2 т сухого торфа. Торф используется в качестве топлива, удобрений, подстилочного и теплоизоляционного материала и т.д. Брикетирование натурального топлива позволяет получить