tet – 4.697 katelseadmed (2,0 ap)
Post on 18-Mar-2016
141 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
TET – 4.697 Katelseadmed (2,0 AP)
Kütused ja põlemine
Energia vormid (liigid)
• Mehaaniline energia• Keemiline energia• Soojusenergia• Kiirgusenergia• Elektrienergia• Tuumaenergia
Kütuste energia
• Keemiline energia, mis vabaneb kütuse keemilisel ühinemisel oksüdeerijaga (õhuhapnikuga).
Kütused
• Energeetikas kasutatavad kütused on orgaanilise päritoluga maavarad või nende töötlemise saadused.
• Kütuseks loetakse aineid, mis täidavad tingimusi: küllaldane reageerimiskiirus oksüdeerijaga, gaasilised põlemisproduktid, lihtne tootmine, küllaldane levik looduses.
Kütuste liigid (agregaatoleku järgi)
• Tahkekütused• Vedelkütused• Gaaskütused
Kütuse koostis
Kütus koosneb:• Orgaaniline osa – keerukad süsiniku, vesiniku,
hapniku, lämmastiku ja orgaanilise väävli ühendid• Mineraalosa – savi, ränioksiid, karbonaadid,
sulfaadid, sulfiidid, metallide ühendid jne. Looduslikus gaasis ei leidu. Tekitab tuhka.
• Niiskus – väline niiskus ehk mehaaniline niiskus (eraldub temperatuuril >20°C) ja sisemine ehk kolloidne niiskus(seotud kütuse orgaanilise ainega, eraldub temperatuuril >100 °C).
Kütuse koostis
Soojustehniliste arvutuste lihtsustamiseks esitatakse kütuse koostis keemiliste elementide massiprotsentides:C+H+O+N+S+A+W=100%,
KusA – tuhkW - niiskus
Gaaskütuse koostis
Gaaskütus on mehaaniline segu üksikutest gaasikomponentidest. Gaaskütuse koostist keemiliste elementide massiprotsentide summana esitatakse harva. Tavaliselt esitatakse gaaskütuse koostis kuiva gaasi kohta mahuprotsentides:CO+H2+CH4+H2S+CO2+N2+O2+…=100%
Kütuse koostise mõisted
• Tarbimisaine• Kuivaine• Põlevaine• Analüütiline aine
Tarbimisaine• Kütus tarbijale saabuval kujul
Kütuse tarbimisaine koostis massiprotsentides:Ct+Ht+Ot+Nt+So
t+Spt+At+Wt=100%,
KusSo- orgaaniline väävelSp- püriidi FeS2 koostises olev väävel, mis erinevalt
muust mineraalosast kuulub põlevaine koosseisu
Kuivaine
Kuivaineks nimetatakse niiskuseta kütust.
Kuivaine koostis massiprotsentides:
Ck+Hk+Ok+Nk+Sok+Sp
k+Ak=100%,
Põlevaine
• Põlevaineks nimetatakse niiskuse ja tuhavaba kütust. Tähtsamad komponendid süsinik ja vesinik. Lämmastik ja hapnik on ballast.Põlevaine koostis massiprotsentides:
Cp+Hp+Op+Np+Sop+Sp
p=100%,
Analüütiline aine
• Peenestatud ja kuivatatud kütus , mis läheb laboratooriumis analüüsimisele. Tarbimisainest erinev niiskuse sisaldus.
Kütuse koostise ümberarvutusteguridOtsitav koostis Antud koostis
Orgaaniline osa Põlevosa Kuivaine Tarbimisaine Orgaaniline osa 1
100
100 ppS
100100 k
pk SA
100100 t
ptt SAW
Põlevosa ppS100
100 1 100
100 kA 100
100 tt AW
Kuivaine kp
k SA 100100 kA100
100 1 100
100 tW
Tarbimisaine tp
tt SAW 100100 tt AW 100
100 tW100
100 1
Kütuse kütteväärtus
• Kütuse alumise kütteväärtuse leidmine massiprotsentides esitatud tarbimiskütuse koostise järgi :
Q=339C+1020H-109(O-S)-25W, kJ/kg
Gaaskütuse kütteväärtus
• Gaaskütuse alumise kütteväärtuse leidmine mahuprotsentides esitatud koostise järgi :
Qg=103H+126CO+385CH4+640C2H6+930++C3H8+1200C4H10+230H2S, kJ/m3n
Tahkekütuse kvaliteedinäitajad
• Kütteväärtus, MJ/kg• Niiskus, %• Tuhasisaldus, %• Tihedus, kg/m3
• Puistetihedus, kg/m3
• Tükisuuruse ühtlus
Vedelkütuse kvaliteedinäitajad
• Viskoossus ehk sisehõõrdumine • Tihedus, kg/m3
• Hangumistemperatuur, °C• Filtreeritavuspunkt, °C• Leekpunkt, °C• Tuhasus, %• Väävlisisaldus, %• …
Viskoossus
• Vedeliku omadus avaldada takistust vedelikukihtide nihkumisele üksteise suhtes. Sõltub temperatuurist, mille tõustes väheneb, langedes suureneb.Kinemaatiline viskoossus – , m2/s või St (stooks)
1 St = 10-4 m2/sSuhteline viskoossus – E, ° (tingkraad)
Seos kinemaatilise (St) ja suhtelise viskoossuse E vahel:
Leekpunkt
• Minimaalne temperatuur, mille juures kütuse aurud süttivad leegi juurdeviimisel, kuid kustuvad kohe.
• Lahtise mahuti temperatuur hoida 10K madalam tuleohu vältimiseks.
Gaaskütuse kvaliteedinäitajad
• Kütteväärtus, MJ/m3n• Tihedus, kg/m3n
Antakse normaaltingimustel:temperatuur t = 0°Crõhk p = 760 mmHg (101,3 kPa)
Põlemine
• Keemilis-füüsikaline protsess, kus kütuse põlevaine ühineb keemiliselt hapendajaga (oksüdeerijaga) ning seejuures eraldub soojus (põlemissoojus).
Kütuse põlemiseks kuluv aeg• Gaaskütus = kütuse ja hapendaja segunemine + keemiline
reaktsioon
• Vedelkütus = kütuse kuumutamine + kütuse aurustumine ja termiline lagunemine + kütuse ja hapendaja segunemine + keemiline reaktsioon
• Tahkekütus = kütuse kuumutamine + niiskuse aurustumine ja lendosade eraldumine + kütuse ja hapendaja segunemine + keemiline reaktsioon
NB Osade protsesside ajad kattuvad
Gaaskütuse põlemine
• Nimetatakse homogeenseks põlemiseks, sest kütus on gaasilises olekus nagu hapendajagi
• Kütus süttib ainult siis, kui on hapnikuga teatud kontsentratsioonilises vahekorras.
• Põlevsegu põlemisintensiivsust iseloomustab leegilevi normaalkiirus
Vedelkütuse põlemine
• Heterogeenne põlemine• Vedelkütus põleb aurufaasis• Vedelkütuse tilga põlemisaja määrab kütuse
aurustumisintensiivsus• Põlemise intensiivistamiseks tuleb vedelkütus
pihustada võimalikult peeneks• Et vedelkütus põleks suure intensiivsusega ja
tahmavabalt, tuleb leegi südamikus tagada hapendav keskkond
Tahkekütuse põlemine
1. Osakese kuumenemine ja kuivamine2. Lendosade eraldumine ja põlemine3. Kütuse termilisel lagunemisel
moodustunud koksi põlemine
Põlemise intensiivistamiseks tuleb vähendadakütuse osakese läbimõõtu.
Kütuse põlemiseks teoreetiliselt vajalik õhuhulk
• Õhu kogus, mis on minimaalselt vajalik kütuse ühiku täielikuks põlemiseks
Teoreetilise õhukulu arvutamine
Tahke- või vedelkütuse täielikuks põlemiseks vajalik õhuhulk, kui on teada tarbimiskütuse koostis massiprotsentides:
Vo = 0,0889(Ct+0,375Sto+s+0,265Ht-0,0333Ot), m3n/kg
Õhuhulk täieliku põlemise tagamiseks
• Täielik põlemine on võimalik teoreetilisest õhukogusest suurema õhukogusega, sest kogu koldesse antavat hapniku ei ole võimalik kütusega rektsiooni viia.
• Üle teoreetilise koguse antav õhk on liigõhk• Tegelikult koldesse antava ja teoreetilise
õhuhulga suhe on liigõhutegur.
Põlemisgaasi koostis
Kütuse täielikul põlemisel tekkiv põlemisgaas sisaldab kuivi gaase CO2, SO2, N2 ja O2 ning veeauru H2O.
Mittetäielikul põlemisel võib põlemisgaasis olla veel süsivesinikke, vesinikku ja vingugaasi.
Põlemisgaasi maht täielikul põlemisel
Arvutatakse normaalkuupmeetrites 1 kg tahke- või vedelkütuse või 1 m3n gaaskütuse kohta (m3n /kg, m3n / m3n)
Vg = Vk.g + VH2O = VCO2+VSO2+VN2+VO2+ VH2O =
= VRO2+VN2+VO2+ VH2O
Kus
Vk.g – kuivade põlemisgaaside maht
VH2O – veeauru maht
VRO2- kuivade kolmeaatomiliste gaaside maht
jne
Kuivade kolmeaatomiliste gaaside maht põlemisgaasis
VRO2=0,01866 (Ct+0,375Sto+s)
Lämmastiku maht põlemisgaasis
Lämmastiku teoreetiline maht:
VoN2= 0,79 Vo+0,008Nt
Lämmastiku tegelik maht:
VN2= VoN2+0,79(Vo
Hapniku maht põlemisgaasis
VO2= 0,21(Vo
Veeauru maht põlemisgaasis
Veeauru teoreetiline maht: Vo
H2O = 0,111Ht+0,0124Wt+0,0161Vo+1,24Wp
Veeauru tegelik maht:VH2O = Vo
H2O +0,0161(Vo
kus
Wp – pihustusauru kulu, kg/kg
Põlemise kontroll gaasianalüüsi järgi
• Teostatakse katla kasuteguri hindamiseksTavaliselt mõõdetakse temperatuur ning hapniku ja süsinikoksiidi sisaldus suitsugaasides. Nende andmete järgi arvutatakse liigõhutegur, kasutegur jne.
• Välisõhusaaste määramiseksMõõdetakse keemiliste ühendite kontsentratsiooni suitsugaasides. Mõõtmistulemuse järgi määratakse saastetasu suurus.
Ülesanne
Arvuta puitkütuse kütteväärtus ja täielikuks põletamiseks vajalik õhukogus ning põlemisgaasi kogus.
Algandmed:Kütus Cp-49%, Hp-6%, Op-44%, Np-1%
At-1%, Wt-25%Liigõhutegur 1,1Katla võimsus 50 kWKatla kasutegur 70 %
Kasutatud kirjandus
1. Mikk, I. Soojustehnika käsiraamat. Tln.: Valgus, 1977. 619 lk.
2. Veski, A. Katelseadmed. Tln.: Valgus, 1991. 192 lk.
top related