Задание: спроектировать установку по исследованию параметров сжигания и экологическим характеристикам топлива. Исследовать горение и проанализировать золу и дымовые газы.
1. Определение физико-химических свойств топлива.
Проектируемая лаборатория должна отвечать следующим требованиям:
- надежное определение физико-химических свойств и состава топлива
- определение параметров сжигания и экологических свойств данного топлива
- состав и свойства золы и дымовых газов
1.1. Определение химического состава топлива.
Химический состав топлива возможно определить с помощью метода масс-спектрометрии, или с помощью ИК-спектрометра (по сообщениям в литературе таким способом был осуществлен рекорд: разделение и полная идентификация в течении часа 400 веществ, входящих в состав бензина)
1.2. Теплота сгорания определяется путем сжигания навески топлива в калориметрической бомбе или по формуле Менделеева.
1.3. Определение выхода летучих и спекаемости топлива.
Количество и состав образующихся летучих веществ для данного вида топлива зависят в основном от конечной температуры и скорости нагрева топлива. Выход летучих определяется путем нагрева топлива в тигле по разности масс до и после нагрева. Характер нелетучего остатка определяется по внешнему виду и прочности.
1.4. Определение влаги в топливе
Определение содержания влаги производится путем замеры массы топлива до и после высушивания при температуре 105 0С.
1.5. Определение зольности топлива
Зольность топлива определяется прокаливанием в муфельной печи при температуре 800 – 850 0С при свободном доступе воздуха.
1.6. Определение вязкости топлива
Большое значение для расчета трубопроводов и насосов имеет вязкость КЖТ. Вязкость определяется любым методом по вискозиметру.
2. Определение параметров сжигания
Физическое моделирование реальных топочных процессов либо натурных испытаний на котлах характеризуется чрезвычайно высокой стоимостью и сложностью. Зачастую физическое моделирование вообще невозможно. При этом учет современных теплотехнических и экологических требований к оборудованию, а также оптимизация рабочих режимов требует применение численных методов и численного моделирования процессов горения. Эффективность сжигания топлива и образование вредных выбросов в значительной мере определяются температурой сжигания и аэродинамикой котла.
При этом применение численных методов позволяет:
- изучить структуру топлива и механизмы реакций
- моделировать процессы образования оксидов азота и других вредных выбросов
- проводить численное моделирование топочных процессов в полной постановке
Наиболее известными коммерческими пакетами, разрабатываемыми и применяемыми во многих энергетических компаниях, являются: FLUENT, CFX, STAR-CD, PHOENIX. Исходя из вышеизложенного, применение численных методов и установка соответствующего программного обеспечения являются необходимыми при исследовании параметров сжигания и оценки экологических характеристик топлива с учетом аэродинамики и способа сжигания для каждого конкретного котла.
Для измерения температуры горения частиц топлив широко
применяют методы, основанные на измерении энергии излучения твердого абсолютно
черного тела. Методики основаны на упрощенном законе Планка для распределения
энергии излучения абсолютно черного тела. Упрощенный закон Планка (закон Вина)
в видимой области излучения при температурах Т<3000 К имеет
вид:
Температура, определенная таким образом по цветовому методу равна:
Таким образом вопрос определения температуры сводится к измерению отношения интенсивностей и определения излучательной способности частицы на двух длинах волн.
3. Состав и свойства золы и дымовых газов
3.3. Определение температурных характеристик золы
Под температурными характеристиками золы топлива понимают ее плавкость и температуру нормального жидкого шлакоудаления, которые служат для оценки шлакуюших свойств золы и пригодности топлива к сжиганию в камерных топках.
Определение плавкости золы производится, как правило, с помощью прямого визуального метода, заключающегося в нагревании в полувосстановительной среде образца золы в виде трехгранной пирамидки, и определение температуры, соответствующей характерным изменениям формы образца, наблюдаемым визуально. Состав золы – в основном оксиды SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, MgO и в меньшей степени сульфаты CaSO4, Mg SO4, Fe SO4.
3.4. Определение содержания сажи и частиц углерода в дымовых газах
Наиболее распространенным способом определения содержания углерода является способ фильтрации, заключающийся в том, что порция дымовых газов известного объема просасывается через фильтры того или иного типа и конструкции. Количество уловленной золы и углерода определяется по привесу фильтра.
3.5. Определение физико-механических свойств золы
На работу золоулавливающих устройств оказывают влияние следующие характеристики золы, которые необходимо определить:
- дисперсность
- сжигаемость
- сыпучесть
- плотность золы (насыпная)
- абразивность
- удельное электрическое сопротивление
Все указанные параметры легко определяются любыми доступными лабораторными методами.
3.6.Определение химического состава уходящих газов
Химический состав уходящих газов определяется с помощью газожидкостного хроматографа, либо приведенных выше ИК - спектрометра или масс- спектрометра.
Современный хроматограф имеет чувствительность порядка 10-16 моль, позволяет разделить от 13 до 400 компонент в час. Количество разделяемых смесей от нанограммов до тонн. Серийно производимый хроматограф – прибор не дороже автомобиля.
 |
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Новосибирский Государственный Технический Университет
Кафедра тепловых электрических станций
Факультет: ФЭН
Студентка: Русакова И.С.
Преподаватель: Щинников П.А.
Отметка о защите:
НОВОСИБИРСК 2000
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.