Источники потерь. 5 page

Для вновь проектируемых котельных агрегатов значения qv выбирают по нормативным данным в зависимости от вида сжигаемого топлива, способа сжигания и конструкции топочного устройства. При балансовых испытаниях эксплуатируемых котельных агрегатов величину Q₃ рассчитывают по данным газового анализа.

При сжигании твердого или жидкого топлива величину Q₃, кДж/кг, можно определить по формуле (19.7)

3.Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива Q₄(g₄). При горении твердого топлива остатки (зола, шлак) могут содержать некоторое количество несгоревших горючих веществ (в основном углерода). В результате химически связанная энергия топлива частично теряется.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания включает ее потери вследствие:

• провала мелких частиц топлива через зазоры в колосниковой решетке Q_пр (q_пр);
• удаление некоторой части недогоревшего топлива со шлаком и золой Q_шл (q_шл);
• уноса мелких частиц топлива дымовыми газами Q_ун (q_ун)

Q₄ - Q_пp + Q_ун + Q_шл

Потеря теплоты q_yн принимает большие значения при факельном сжигании пылевидного топлива, а также при сжигании неспекающихся углей в слое на неподвижных или подвижных колосниковых решетках. Значение q_ун для слоевых топок зависит от видимого удельного энерговыделения (теплонапряжения) зеркала горения q_R, кВт/м₂, т.е. от количества выделяющейся тепловой энергии, отнесенного к 1 м² горящего слоя топлива.

Допустимое значение q_R BQ^р/_н/R (В - расход топлива; R - площадь зеркала горения) зависит от вида сжигаемого твердого топлива, конструкции топки, коэффициента избытка воздуха и т.д. В слоевых топках современных котельных агрегатов величина q_R имеет значения в пределах 800 - 1100 кВт/м₂. При расчете котельных агрегатов величины q_R, q₄ = q_np + q_шл + q_ун принимают по нормативным материалам. При балансовых испытаниях потерю теплоты от механического недожога рассчитывают по результатам лабораторного технического анализа сухих твердых остатков на содержание в них углерода. Обычно для топок с ручной загрузкой топлива q₄ = 5 ÷ 10%, а для механических и полумеханических топок q₄ = 1 ÷ 10%. При сжигании пылевидного топлива в факеле в котельных агрегатах средней и большой мощности q₄ = 0,5 ÷ 5%.

4. Потеря теплоты в окружающую среду Q₅ (q₅) зависит от большого числа факторов и главным образом от размеров и конструкции котла и топки, теплопроводности материала и талщины стенок обмуровки, тепловой производительности котлоагрегата, температуры наружного слоя обмуровки и окружающего воздуха и т. д.

Потери теплоты в окружающую среду при номинальной производительности определяют по нормативным данным в зависимости от мощности котлоагрегата и наличия дополнительных поверхностей нагрева (экономайзера). Для паровых котлов производительностью до 2,78 кг/с пара q₅ - 2 - 4%, до 16,7 кг/с - q₅ - 1 - 2%, более 16,7 кг/с - q₅ = 1 - 0,5%.

Потери теплоты в окружающую среду распределяются по различным газоходам котлоагрегата (топка, пароперегреватель, экономайзер и т.д.) пропорционально теплоте, отдаваемой газами в этих газоходах. Эти потери учитывают, вводя коэффициент сохранения теплоты φ = 1 q₅/(q₅ + ȵ_к.а) где ȵ_к.а - КПД котельного агрегата.

5. Потеря теплоты с физической теплотой удаляемых из топок золы и шлаков Q₆(q₆) незначительна, и ее следует учитывать только при слоевом и камерном сжигание многозольных видов топлива (типа бурых углей, сланцев), для которых она составляет 1 - 1,5%.

Потери теплоты с горячей золой и шлаком q₆, %, рассчитывают по формуле

где а_шл - доля золы топлива в шлаке; С_шл - теплоемкость шлака; Т_шл - температура шлака.

При факельном сжигании пылевидного топлива а_шл = 1 - а_ун (а_ун - доля золы топлива, уносимой из топки с газами).

Для слоевых топок а_{сл шл} = а_шл + а_пр (а_пр - доля золы топлива в "провале"). При сухом шлакоудалении температура шлака принимается Т_ш = 870 К.

При жидком шлакоудалении, которое наблюдается иногда при факельном сжигании пылевидного топлива Т_шл = Т_зол + 100 К (Т_зол - температура золы в жидкоплавком состоянии). При слоевом сжигании горючих сланцев к зольности Aр вводится поправка на содержание углекислоты карбонатов, равная 0,3 (СО₂), т.е. зольность принимается равной А_Р + 0,3 (СО₂)^р/_к. Если удаляемый шлак находится в жидком состоянии, то значение величины q₆ достигает 3%.

В печах и сушилках, применяемых в промышленности строительных материалов, помимо рассмотренных потерь теплоты приходится учитывать также потери на прогрев транспортных устройств (например, вагонеток), на которых материал подвергается тепловой обработке. Эти потери могут доходить до 4% и более.

Таким образом, КПД "брутто" может быть определен как

ȵ_к.а = g₁ - 100 - ∑q потерь(19.9)

Теплоту, воспринятую вырабатываемым продуктом (пар, вода), обозначим Qк.a, кВт, тогда имеем:

для паровых котлов

Q₁ = Q_к.а = D (i_n.n – i_п.н)+ pD/100 (i - i_п.в) (19.10)

для водогрейных котлоагрегатов

Q₁ = Q_к.а = М_в с_р.в (Т_вых – Т_вх) (19.11)

Где D - производительность котла, кг/с; i_п.п - энтальпия перегретого пара (если котел вырабатывает насыщенный пар, то вместо i_п.в следует поставить (i_пн) кДж/кг; i_п.в - энтальпия питательной воды, кДж/кг; р - количество воды, удаляемой из котлоагрегата с целью сохранения допустимого содержания солей в котловой воде (так называемая непрерывная продувка котла), %; i - энтальпия котловой воды, кДж/кг; М_в - расход воды через котлоагрегат,кг/с; с_р.в - теплоемкость воды, кДж/(кгК); T_вых - температура горячей воды на выходе из котла; Т_вх - температура воды на входе в котел.

Расход топлива В, кг/с или м³/с, определяют по формуле

B = Q_к.a/(Q^р/_н ȵ_к.a) (19.12)

Объем продуктов сгорания (см. § 18.5) определяют без учета потери от механического недожога. Поэтому дальнейший расчет котельного агрегата (теплообмен в топке, определение площади поверхностей нагрева в газоходах, воздухоподогревателя и экономайзера) осуществляется по расчетному количеству топлива В_р:

(19.13)

При сжигании газа и мазута В_р = В.

47. Абсорбция – поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами. Возможность осуществления процесса абсорбции основывается на растворимости газов в жидкостях. Процесс абсорбции является избирательным и обратимым, что даёт возможность применять его не только с целью получения растворов газов в жидкостях, но также и для разделения газовых или паровых смесей.

В последнем случае после избирательной абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси проводят десорбцию – выделение этих компонентов из жидкости – и таким образом осуществляют разделение. Регенерированный абсорбент вновь возвращается на абсорбцию (круговой процесс).

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией. При хемосорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию в жидкой фазе.

Примерами использования процессов абсорбции в технике могут служить разделение углеводородных газов на нефтеперерабатывающих установках, получения соляной кислоты, получения аммиачной воды, очистка отходящих газов с целью улавливания ценных продуктов или обезвреживание газосбросов и другие.

Аппаратурно-технологическое оформление процессов сравнительно просто, поэтому процессы абсорбции широко используются в технике.

Абсорбционные аппараты в зависимости от форм контакта газа (пара) и жидкости делят на абсорберы: поверхностные, плёночные, насадочные, барботажные, распылительные.

Одним из наиболее распространённых абсорберов поверхностного типа является насадочный колонный аппарат.

Насадочные абсорберы – колонные аппараты, заполненные насадками – твёрдыми телами различной формы. Основным назначением насадки является распределение плёнки жидкости по всей поверхности для создания развитой поверхности межфазового контакта.

Эффективная насадка должна отвечать следующим требованиям: обладать большой поверхностью в единице объема; хорошо смачиваться орошающей жидкостью; оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; равномерно распределять орошающую жидкость; обладать химической стойкостью к воздействию жидкости и газа, контактирующих в аппарате; иметь малый удельный вес; обладать высокой механической прочностью; иметь низкую стоимость. Поскольку универсальной насадки не существует, выбор её обуславливается конкретными условиями применения.

Насадочные аппараты отличаются простотой устройства, возможностью работы с агрессивными средами, созданием высокой удельной поверхности контакта фаз и коэффициентами массопередачи.

Рис. 1. Схема насадочного абсорбера

1 – насадка; 2 – опорная решетка; 3 – перераспределитель жидкости;

4 – разбрызгиватель

В насадочной колонне (Рис. 1) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая с помощью распределителя (разбрызгивателя) 4 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерное распределение жидкости по сечению колонны обычно не достигается, поскольку из-за разного гидравлического сопротивления насадки и влияния пристеночных эффектов, она имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к её стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2…3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители жидкости 3.

Физико-химические свойства, методы получения продуктов, участвующих в процессе.

Метиловый спирт (метанол) CH₃ОН, носящий ещё название древесного спирта (по старому способу его получения – сухой перегонкой дерева), представляет собой бесцветную жидкость, кипящую при 64,7^ºC. Обладает характерным спиртовым запахом, горит бледным пламенем. Метиловый спирт сильно ядовит. При принятии внутрь вызывает тяжёлое отравление, сопровождаемое потерей зрения; может привести к смертельному исходу.

Метиловый спирт применяется в больших количествах в химической промышленности для синтеза различных органических продуктов. Широко применяется во многих отраслях промышленности в качестве растворителя. В промышленности в основном получается из синтез-газа, образующегося в результате конверсии метана. Реакция проводится при температуре 300–600^ºC и давлении 200–250 кгс/ см² в присутствии окиси цинка и других катализаторов

CO + 2H₂ → CH₃OH.

Вода – самое распространённое вещество на земле. Почти ¾ поверхности земного шара покрыто водой, заполняющей все природные водоёмы и образующей океаны, моря, реки и озёра. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; огромными массами снега и льда лежит вода круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. Не только на поверхностях земли, но и её недрах находится вода, пропитывающая почву и различные горные породы и дающая начало источникам и ключам.

Природная вода никогда не бывает чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит различные примеси, которые захватывает из воздуха, например растворённые газы, пыль, микроорганизмы.

Физические свойства воды. Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, не имеющую ни запаха, ни вкуса. В отличие от большинства от других веществ, плотность которых при охлаждении непрерывно увеличивается, вода обладает при 4^ºC наибольшей плотностью. Как выше, так и ниже этой температуры плотность воды меньше. Указанная аномалия воды имеет очень большое значение. Благодаря ей глубокие водоёмы не промерзают зимой до дна и в них сохраняется жизнь.

Не меньшее значение в жизни природы имеет и другая аномалия воды – из всех твёрдых и жидких веществ вода имеет наибольшую теплоёмкость. Поэтому в зимнее время она медленно остывает, а летом медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре.

Весовой состав воды выражается следующими числами:11,11% водорода и 88,89 % кислорода. Отсюда простейшая формула воды H₂O.

Определение молекулярного веса воды по плотности её пара при высоких температурах даёт величину, равную 18, что отвечает простейшей формуле.

Х имические свойства воды. Из химических свойств воды, прежде всего, следует отметить большую устойчивость её молекул по отношению к нагреванию. Однако при температурах выше 1000ºC водяной пар начинает заметно диссоциировать на водород и кислород:

2H₂O 2H₂ + O₂– 136,6 ккал

Так как этот процесс проходит с поглощением тела, то, согласно принципу Ле – Шателье, повышение температуры должно сдвигать равновесие вправо. Однако даже при 2000ºC степень диссоциации составляет только 1,8%. При охлаждении ниже 1000ºC равновесие практически почти полностью сдвигается полностью образования воды; при обыкновенной температуре свободных молекул водорода и кислорода остаётся такое ничтожное количество, что мы их не можем обнаружить.

Несмотря на устойчивость при нагревании, вода является весьма реакционноспособным веществом. Окислы многих металлов и металлоидов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; многие соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода и т.д.