Азандық қондырғының пайдалы әсер коэффициентін кері теңестіктен анықтау

Қазан қондырғысы пайдалы әсер коэффициенті тікелей және кері теңестіктен анықтауға болады

(2.10)

- брутто пәк-ті тікелей теңестіктен анықтау ошаққа әкелінген бар жылуды және пайдалы қолданылған жылуды сипаттайтын шамаларды тікелей өлшеуді қажет етеді.Мұның өзі көп қиындықтарды және қателіктерді туғызады. Ал жылу шығындары өте үлкен дәлдікпен анықтауға болады, сондықтан қазан агрегатының пайдалы әсер коэффициентін анықтаудың ең дәлме-дәл әдісі болып оны кері теңестіктен анықтау табылады.

Қазан қондырғысында жағылатын сағаттық отын шығынын да анықтауға болады

(2.11)

Механикалық кем жану салдарынан қондырғыға берілген отынның барлығы толығымен жанып кетеді деп айтуға болмайды. Сондықтан бір сағат бойы отын жанғанда бөлінетін газдар көлемі толық жанумен салыстырғанда біраз кем болады. Жану өнімдері көлемі мен қажырын отынның 1 кг(1 м3) үшін есептегендіктен, механикалық кем жануды ескеру үшін ошаққа берілген отын мөлшері сәл азырақ деп саналады және жылулық есептеулерде сағаттық есептелген отын шығынын қолданады

(2.12)

19. Органикалық отынды жағу тәсілдері

Атты отынның қабатта жануы. Жану өнімдерінің отын қабатында таралу заңдылықтары, отынды қабатта тиімді жағуға арналған шаралар

Өнеркәсіптік қазандарда қатты отын қабаттарда немесе алаулы-қабаттарда жанады. Отын қабаттары ошақ құрылымында орналасады.

Қабатты ошақ деп көлденең өлшемі 100 мм-ге жуық қатты отын кесектерін, қалыңдығы 300 мм-ге жуық колосникті торда орналасқан қабатта жағатын құрылғыны айтады. Отын колосникті торға жоғарыдан беріледі, жануға қажет ауа тордың тесіктері (тесіктердің қосынды ауданы 5-15% құрайды ) арқылы төменнен жоғары жіберіледі. Отынның негізгі массасы қабатта кокс түрінде жанып кетеді, бөлінген жанғыш газдар да қабатта немесе қабаттың бетінде жанып үлгереді. Сондықтан ошақта бөлінген жылу

(2.13)

- қабатта және - камерада бөлінген жылулардың қосындысына тең.

Отынның қабатта жану белсенділігін келесі екі көрсеткіш анықтайды:

жану айнасының көрінулік жылулық кернеуі - ( );

ошақ көлемінің көрінулік жылулық кернеуі - ( ).

Мұнда - жану айнасының ауданы, жанған отын қабатының бетінен сәулелер шашырағанда, жану беті айнаға ұқсас көрінеді;

- ошақ кеңістігінің көлемі.

Сонымен шағын және орташа қуатты қазандарда (бу өндірулігі 50-75 т/сағ) отынды қабаттап жағу негізгі тәсіл болып табылады. Мұндай тәсілді газдар мен ауа ағындары және отын мен шлак ағындары өзара қарама-қарсы, параллель, көлденең, аралас қозғалатын ошақ құрылымдарында жүзеге асыруға болады:

Қатты отынның қабатта жануы келесі кезеңдерден тұрады: қабаттың қызуы; отынның қабатта кебуі; ұшпа заттардың бөлінуі және кокстың қалыптасуы; ұшпа заттар мен кокстың жануы және шлактың күйуі.

Қатты отын колосниктік торға жоғарыдан түсірілгеннен кейін ол торда қозғалыссыз жатады. Оның жануы келесі түрде өтеді:

Ең жоғарғы қабатта таза отын (1) орналасады, ол қызып және кебе бастайды. Оның астында жанып жатқан кокс қабаты (2) орналасады, ал одан төмен колосниктік тордың бетінде шлак қабаты (3) орналасады. Осы қабаттардың бір-бірінен ажырайтын анық беттері болмайды, әдетте олар бірімн-бірі араласып кетеді. Бірақ қатты отын әбден жанып біткенше, осы аймақтардың бәрінен өтедабаттың биіктігі бойынша температураның өзгерісі 2.4 суретте көрсетілген. Максимал температуралар кокстың жану аймағында орналасады. Осы аймақтан ең көп жылу бөлінеді. Жану барысында пайда болған шлак қып-қызыл кокс шоқтарынан тамшы күйінде ағып шығады. Шлак тамшылары төмен аққанда, косониктің тордың астынан берілетін, жоғары бағытталған ауа ағынымен әсерлесіп суынады және қатаяды, тордың бетіне жиналады. Колосниктік тордың бетінде жиналған шлак қабаты торды өте жоғары температуралардан қорғайды. Шлак қабатынан өткен ауа қызып, қабаттарда бір қалыпты таралады.

Ауаның артық еселеуішінің тиімді мәні қабаттың төменгі бөлігіне сәйкес, ал ошақтағы ең жоғары температура кокс қабатының үстінде байқалады.

2.4 сурет. Жану қабаттарындағы ауа мөлшерінің және температураның өзгерісі.

Жану процесін осылай ұйымдастырғанда отынның тұтануы қабаттың астынан басталады, басқаша айтқанда отынның тұтануы және жануы үшін шексіз мүмкіндіктер туады. Мұнда газ ауа ағындары мен отын легі қарама-қарсы бағытта қозғалады. Жеке қабаттағы газ ауа ағынының жылдамдығы қабаттың орнықтылығын бұзбайтындай мәнде болуы керек. Яғни отын қабатының массасы газ ауа ағыны туғызатын динамикалық тегеуріннен жоғары болуы тиіс.

Басқаша айтқанда қабаттап жағудың аэродинамикалық сипаттамасы болып келесі теңсіздік саналады

(2.14)

мұнда - отын бөлшегінің массасы,кг; - Рейнольдс шарттамасымен анықталатын кедергі еселеуіші; - отын бөлшегі қимасының ауданы, м2; - жеке қабаттан өтетін газ ағыны тығыздығы, кг/м3.

Отын мен қышқылдатқыш арасындағы химиялық реакциялар шоқтанған кокс айналасында жүреді. Химиялық реакцияларға байланысты барлық жану процесін екі аймаққа бөлуге болады: оттектік (К), немесе тотығу және қалыптасу (В) аймақтары. Тотығу аймағында бір уақытта екі көміртегі оксидтері – СО2 және СО пайда болады. Тотығу аймағының шетінде О2 концентрациясы төмендейді (1-2% дейін), ал СО2 концентрациясы мен температура жоғарылайды. 4.5 суретте антрациттің ұсақ түйіршіктерін, қалыңдығы 25 мм қабатта ауаны үрлеу жылдамдығы 0,5 м/с болғанда, жағу барысында газдардың пайда болу сипаты бейнеленген.

4.5 сурет.Қалыптасу аймағында көміртегі көмір қышқылымен әсерлеседі

СО2 + С = 2СО –Q (2.15)

Реакция нәтижесінде қалыптасу аймағының барлық биіктігінде СО –ның үлесі артып, көмірқышқылының үлесі кемиді. Реакция жылуды жұта жүргендіктен қалыптасу аймағында температура төмендейді.

Егер жану өнімдерінде су буы бар болса, онда су буы ыдырайтын эндотермиялық реакция орындалады

Н2О + С = CО + Н2 – Q (2.16)

Отын қабатында тотығу және қалыптасу аймақтарының болуы тек қана көміртегі бөлшегі жанғанда орын алмайды, басқа да табиғи отындарға тән құбылыс. Табиғи отындар үшін жеке қабаттың қалыңдығы отын реакцияға түсу қабілетімен анықталады, отынның күлділігі азайса қабаттың қалыңдығы да жіңішкереді.

Жану процесін ұйымдастыру тәсіліне байланысты жану қабатынан инерттік не болмаса жанғыш газдарды алуға болады. Егер отынның жану жылуын жану өнімдерінің физикалық жылуына түрлендіруі көзделсе, онда процесті жұқа қабатта және қышқылдатқышты мол қоспалау арқылы жүзеге асыру қажет. Егер жағу барысында жанғыш газдарды алу көзделсе, онда жағуды өте қалың қабатта және қышқылдатқыштың жеткіліксіз жағдайында ұйымдастыру керек.

Бірінші жағдайда отын жағылады, екінші жағдайда газдалады.

Отын қабатының қалыңдығы оның кесектерінің өлшемдеріне және ылғалдығына байланысты. Мысалы қоңыр және тас көмірдің өлшемі 20 мм ұсақ бөлшектерін жаққанда қабат қалыңдығы 50 мм, ал бөлшектердің өлшемі 50 мм –ге жеткенде отын қабаты қалыңдығы 200 мм- ге дейін үлкеюі тиіс.

Неғұрлым отын ылғалды болса, соғұрлым отын қабаты қалың болуы тиіс. Сонда отынды жағуға дайындау ұзаққа созылып, оның тұтануы да, жануы да орнықты жүреді.

Камералық жағу тәсілі

Камералық жағу деп отынды қалықтаған күйде ерекше камераларда немесе камералық ошақта жағу тәсілін атайды. Отын ауадағы оттегінің біртекті немесе жұқа әртекті қоспасында жанады және жану кезінде бөлінген жылу әсіресе радиация әсерінен және шамалы түрде ағындық(конвекция) әсерінен ошақты қоршаған қызатын беттерге өтеді.

Камералық ошақта газдық, сұйық және ағаштан басқа барлық қатты отын түрлері жанады. Мұнда 1 ошаққа оттық арқылы 2 отын және 3 ауа жіберіледі. Жанудың белсенді аймағында I отынның негізгі массасы (80-95%) жанып үлгереді. Ең жоғары жану температурасы 5 алаудың есептелген ұзындығына сәйкес келеді, ал отынның қалған массасы салқындау және жану жалғасатын II аймақта жанып бітеді және м ұнда бөлінген жылу 4 буландырғыш беттерге таралады. Газдық жану өнімдері

ұшқыр күлмен және жанбаған отынмен бірге қазанның 6 газ жолына шығады.

Егер отынның минералдық бөлігі бар болса, оны шлакты аластаушы жүйе 7

ошақтан алып шығады.

Камералық ошақтардың құрылымы әртүрлі болуы мүмкін. Жағылатын отындарға келесі талаптар қойылады:

- газдық отынды жағу үшін ошаққа ауамен араласу дәрежесі әртүрлі бірақ біртекті(гомогенді) қоспаны енгізеді;

- сұйық отынды жағу үшін ошаққа өте жұқа тамшылардан тұратын ауаның артықтық еселеуіші минимал мәнде болатын қоспаны енгізеді;

- қатты отынды жағу үшін жұқа көмір ұнтағы мен қыздырылған ауаның қажетті мөлшерінен тұратын қоспаны енгізеді.

Практикада көмір ұнтағын жағудың екі түрлі тәсілі қолданылады (шлакты қатты және сұйық күйде аластайтын).

Камералық жағуда оттық құрылғылары маңызды роль атқарады.

Газдық және сүйық отынды жағу үшін ауаны аса қыздырмай, оның артықтық еселеуіші болатын етіп, газды ауада жақсы араластырып және қоспа дөңгелек оттық ауыздығының алдында бұрылмалы, ал тура ағынды оттық ауыздығынан тура ағыншалар түрінде шығатын оттықтарды қолданады. Сұйық отын форсункадан майда тамшыларға бөлініп шығады. Қатты отын үшін ауаны орташа немесе аса қыздырып, оның артықтық еселеуіші қоспада болатындай етіп беретін оттықтарды қолданады.

22. Бу турбиналары

Бу турбинасы будың потенциалдық энергиясы кинетикалыққа түрленіп, әрі қарай кинетикалық энергия білікті айналдыратын механикалық энергияға түрленетін жылу қозғалтқышының бір түрі. ЖЭС жағдайында жұмыс машинасы болып электр генераторы саналады. Қазіргі кезде аса қуатты жылу электр стансаларында бу турбинасынан қоректік су сорғылары, түтін сорғыштар және желдеткіштер қозғау алады.

Кез келген турбина қозғалмайтын және қозғалатын бөліктерінен, атап айтқанда статор мен ротордан құралады. Потенциалдық энергияның кинетикалыққа түрленуі қозғалмайтын саптамалық торда іске асады. Мұнда будың көлемі белгілі бір алғашқы мәнінен бастап ұлғаяды. Ұлғаю процесінде будың жылдамдығы артады, және бу ағыншасы турбинаның роторына бекітілген, жұмыс қалақшаларға бағытталады. Диафрагмаға орнатылған қозғалмайтын саптамалар жиынтығы саптамалар торын құрайды. Роторға бірнеше дисктер кигізіледі. Әрбір дискінің шетінде бірнеше қалақшалар бекітілген. Жеке дискі мен қалақшалар жұмыс дүңгіршегі деп аталады. Екі көршілес қалақшаның арасынан саптамадан бу шығып тұрады. Жеке қозғалмайтын саптамалар торы мен айналып қозғалатын қалақшалар торы(жұмыстық тор) турбина сатысын құрайды. Ең алғаш рет буды өткізетін саптамалар торын қысымды реттеуші саты деп атайды, ал басқа сатыларды аралық сатылар деп қарастырады. Әдетте турбина бірнеше сатыдан тұрады, сатылар турбинаның ағынды бөлігін құрайды.

Әрбір саптамалы тордан өткенде, әсіресе оның арнайы қималары бар каналдарынан өткенде бу ағыны шапшаңдап, белгілі бір бағытқа ие болады. Осы бағыт бу ағынына, көршілес екі қалақшаның арасынан, соқтығыссыз өтуге мүмкіндік береді. Бу ағыны қалақшаларды итеріп, дискіні және онымен байланысқан білікті айналдырады.

23. Бу турбинасының түрлері

Жеке құрылымына, бойында өтетін жылулық процестің сипатына, балғын (таза) будың және жұмыс жасап шыққан будың параметрлеріне және өнеркәсіпте пайдалануына қатысты турбиналар бірнеше түрлерге бөлінеді.

1. Бір сатылы және көп сатылы турбиналар. Бір сатылы турбина кіші-гірім сорғыны немесе желдеткішті қозғалту үшін қолданылады. Көп сатылы турбиналар энергетикада және өнеркәсіптің басқа салаларында қолданылады.

2. Бу ағынының бағытына қарасты турбиналар өсті және радиалды болып екіге бөлінеді. Өсті турбинада бу ағыны біліктің айналу бағытымен қозғалады.

энергетикада қолданылатын турбиналардың басым бөлігі өстіге жатады. Радиалды турбинада бу ағыны біліктің айналу бағытына перпендикуляр бағытта қозғалады.

3. Корпусының немесе цилиндрлерінің санына қарасты турбиналар бір немесе көп цилиндрлі болып жіктеледі.Бір цилиндрлі турбинаның қуаты шамалы болады. Көп цилиндрлі турбинаның бір білігі немесе бірнеше білігі болуы мүмкін. Соңғы жағдайда әрбір біліктің өз генераторы болады. Екі білікті турбинаның мысалы ретінде 1968 жылы құрастырылып, пайдаланымға берілген К-800-240-1 ЛМЗ агрегатын атауға болады. Оның параллель орналасқан екі білігі және екі электр генераторы бар.

4. Буды үлестіру ережесіне байланысты турбиналалар дросселдік, саптамалық және айналма бу үлестріуі бар түрлерге жіктеледі. Дросселдік бу үйлестіруде турбинаға берілген таза бу, бір немесе бірнеше бір мезгілде ашылған клапандар арқылы дросселденіп, бірінші сатының барлық саптамалар торына беріледі. Турбина жүктемесі осы кезде толық немесе төмендеген болуы мүмкін.

5. Жылулық процестің сипатына сәйкес турбиналар а) конденсациялық; б) қарсы қысымды; в)нашар вакуумдалған және т.б. түрлерге жіктеледі. а) Конденсациялық және жаңғыртушы бу алымдары бар турбинада жұмыс жасаған бу атмосфералық қысымнан төмен қысымда шықтану үшін конденсаторға барады. Мұндай турбиналарда конденсаторда бу шықтанғанда бөлінетін барлық жасырын булану жылуы ысырап болад б) Турбинаның аралық бу алымдарынан алынған будың қысымыт реттелетін болса, мұндай турбина өнеркәсіптік не болмаса жылытуға қажет жылу мұқтаждарын өтей алады. Бұл жағдайда турбинаның ең соңғы сатыларына бу аз мөлшерде барып, оларды тек қана салқындату үшін қызмет атқарады. Мұндай режимді буды соңғы сатыларды желдету үшін үлестіру деп атайды. в) Қарсы қысымды турбинада бу шықтанбайды, конденсаторы жоқ. Яғни турбинада жұмыс жасаған барлық бу өндірістік немесе жылыту мақсатымен қолданушыларға беріледі. Мұндай турбинаның да жаңғыртушы және реттеулі қысымы бар бу алымдары болады.

6. Таза будың параметрлеріне қатысты турбиналар келесі түрлерге жіктеледі:

а) орташа қысымдағы, қысымды 3,5 МПа және температурасы 4350С таза бумен жұмыс жасайды.

б) жоғарылаған қысымдағы, қысымы 9,0 МПа және температурасы 5350С таза бумен жұмыс жасайды.

в) б) жоғары қысымдағы, қысымды 13,0 МПа және температурасы 5400С таза бумен жұмыс жасайды және аралық бу қыздырғышта 5400С дейін қыздырылған бумен де жұмыс жасайды.

г) аса критикалық параметрлердегі, қысымы 24,0 МПа және температурасы 5400С бумен жұмыс жасайтын және аралық бу қыздырғышта 5400С дейін қыздырылған бумен де жұмыс жасайтын турбиналар.