ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 Алматы энергетика және байланыс институты 

                                                  

Е. Нұрекен

 

Жылу электр стансалардың қазандық

қондырғылары. Мысалдар мен есептер 

Оқу құралы

 

Алматы 2008

  Есептікте жылу электр стансалардың қазандық қондырғыларының негізгі бөлімдері қарастырылған. Әрбір тарауда негізгі ұғымдар мен кейіптемелер (формула), бақылау сұрақтары, мысалдар және есептер келтірілген.

Бұл есептік бірінші кезекте жылуэнергетика мамандығының студенттеріне арналғанмен, оны басқа мамандық студенттері қолдана алады. Олар өз мамандығына сәйкес қажетті тарауларды пайдаланады.

1-тарау. Қайраттық (энергетикалық) отын сипаттамалары

 1.1 Отынның құрамы

 Барлық отын түрлерінің құрамында жанатын заттар мен жанбайтын құраушылар – масыл заттар (балласттар) болады. Қатты және сұйық отынның жанатын бөлігі негізінде бес түзгіден (элементтен) – көміртек, сутек, оттек, күкірт және азоттан құрылған органикалық заттан тұрады (1.1-сурет).

Соңғы екі түзгі отын жанғанда жылу шығаруға қосылмайды, отынның ішкі масыл заты. Отынның жанатын бөлігіне тотығатын кейбір арасан (минерал) қосылыстар да кіреді, негізінде FeS2 –темір колчеданы (пирит), ол отында маңызы бойынша бірнеше  пайызға дейін болады.  

Қатты отынның құрама бөліктері:

   Отын

 

 

Жанатын бөлік                               Жанбайтын бөлік

 

   Органикалық бөлік            Пирит                Ылғал            Минералдық бөлік   

 

   C, H, O, Sорг, N                      FeS2                  H2O                    SiO2,Al2O3,CaSO4 және т.б.

1.1- сурет 

Қатты және сұйық отынның масыл заты ылғалдан (W) және жанбайтын арасан бөлігінен (SiO2, Al2O3, CaSO4 және т.б.) тұрады. Отын жанғанда жанбайтын арасан бөлігінен  күл (А) шығады.

Қайраттық отынның күкірттілігі маңызды сипаттамасына жатады. Қатты отында күкірт органикалық затта (органикалық күкірт Sорг) болады, сонымен қатар жанатын (пирит не колчедан күкірті Sn) және жанбайтын арасан заттардың (сульфат күкірті Sсфт) құрамына кіреді. Сондықтан күкірттің отындағы жалпы мөлшері үш қосылғыштан құралады 

                   

Бірінші екі қосылғыштың қосындысы жанатын күкірттің мөлшерін береді. Сульфаттар, демек, сульфат күкірті ешқандай өзгеріссіз күл құрамына  өтеді. Sжан. - ды кейде ұшпа күкірт деп атайды және Sұшпа деп белгілейді. Sжан.=Sұшпа.

Газ тәрізді отындар жанатын (СО, Н2, СН4, СmHn) және жанбайтын (N2, O2, CО2) газдардан және аз мөлшерде су буынан (Н2О) тұрады.   

Газ отынның құрамы көлемнің пайызымен беріледі, және 100% деп отында бар барлық құраушылардың көлемдер қосындысы немесе су буынан басқа барлық құраушылардың көлемі алынады.

Қатты және сұйық отынның құрамы маңыздың (массаның) пайызы арқылы көрсетіледі, 100%-ға мына маңыздар қабылдануы мүмкін: жұмыстық маңыз - отынның тұтынушыға жіберілген түрі; талдаулық маңыз - талдау  (анализ) жүргізуге дайындалған отын ұнтақталған және зертхана (лаборатория) жағдайында оны сақтағанда өз бетімен өзгермейтін ылғалдылыққа дейін кептірілген; құрғақ маңыз - отынның ылғалы толық аласталғандағы маңыз; құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз-күлді алып тастаған құрғақ маңыз; органикалық маңыз - күлді, колчедан және сульфат күкіртін алып тастаған құрғақ маңыз. Жұмыстық маңыз арқылы отын құрамын былай жазуға болады. 

                    (1.1) 

(маңызды  жоғарғы белгімен көрсетеді); талдаулық маңыз үшін

        ;                     (1.2) 

құрғақ маңыз үшін

                                 (1.3) 

құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз үшін

          .                      (1.4) 

Бір маңыз арқылы берілген құраушы мөлшері екінші маңызға еселеуіштердің (коэффициенттердің) көмегімен келтіріледі (1.1-кесте).       Кейбір қатты, сұйық және газ отындардың сипаттамалары 1.2; 1.3-кестелерде келтірілген.

1.1 – кесте

Отынның берілген маңызы

Маңызға есептеу еселеуіштері

жұмыстыққа

құрғаққа

жанатынға

Жұмыстық

 

 

Құрғақ

 

 

Жанатын

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

1.2-кесте.    Қатты және сұйық отындардың есептік сипаттамалары

Алап, кенорын

Отын таңбасы

Тап (класс) немесе отын түрі*

Отынның жұмыстық маңыз құрамы,%

Жану жылуы

Qтж, МДж/кг

Ұшпа заттар

шығуы Vжан.,%

Wж

Aж

Sж

Cж

Hж

Nж

Oж

1

Донецк

Ұ(Д)

А(Р)

13,0

24,4

3,1

47,0

3,4

1,0

8,0

18,5

43,0

2

»

Г

Е(О)

11,0

28,5

3,5

47,2

3,3

0,9

5,5

18,88

41,0

3

»

Г

Ш-ма(Кт)

13,0

11,3

2,6

62,1

4,0

1,1

5,9

24,45

39,0

4

»

М-сыз(Т)

А(Р)

6,0

25,4

2,4

61,1

2,9

1,0

1,2

23,40

12,0

5

»

А

Ш

8,5

30,2

1,6

56,4

1,1

0,5

1,7

19,97

4,0

6

Кузнецк

НЖ (СС)

А,Е(Р,О)

9,0

18,2

0,3

61,5

3,6

1,7

5,9

23,57

30,0

7

»

Г

АӨ(ПП)

12,0

23,8

0,5

51,4

3,8

1,9

6,6

20,01

41,0

8

Қарағанды

К

АӨ(ПП)

10,0

38,7

0,8

41,8

2,7

0,6

5,4

16,24

30,0

9

Екібастұз

НЖ(СС)

А(Р)

6,5

36,9

0,7

44,8

3,0

0,8

7,3

17,38

24,0

10

Москва маңындағы

Қ2(Б2)

А(Р)

32,0

28,6

2,7

26,0

2,1

0,4

8,2

9,34

48,0

11

Воркута

М-лы(Ж)

А,Е(Р,О)

5,5

28,4

0,9

55,5

3,6

1,7

4,4

22,02

33,0

12

Челябі

Қ3(Б3)

А(Р)

17,0

32,4

0,9

35,9

2,6

1,0

10,2

13,44

44,0

13

Ангрен

Қ2(Б2)

А(Р)

34,5

14,4

1,3

39,1

1,9

0,2

8,6

13,44

33,5

14

Березовск

Қ2(Б2)

А(Р)

33,0

4,7

0,2

44,2

3,1

0,4

14,4

16,20

48,0

15

Назаровск

Қ2(Б2)

А(Р)

39,0

7,3

0,4

37,6

2,6

0,4

12,7

13,02

48,0

16

Нерюнгрин

НЖ(СС)

А(Р)

10,0

19,8

0,2

60,0

3,1

0,6

6,3

22,48

20,0

17

Эстон тақтатасы

-

-

12,0

44,4 (16,7)**

1,4

19,9

2,6

0,1

2,9

9,00

90,0

18

Рос шымтезегі

-

Фр.

50,0

6,3

0,1

24,7

2,6

1,1

15,2

8,12

70,0

19

Мазут

-

Күкіртті

3,0

0,1

1,4

83,8

11,2

-

0,5

39,73

-

20

»

-

Жоғары күкіртті

3,0

0,1

2,8

83,0

10,4

-

0,7

38,77

-

 

* Отын таптарын белгілеу: А(р) – аралас (барлық өлшемдегі отын), Ш-штыб (0-6мм), отын түрлерін белгілеу: Е(О)-еленді; АӨ(ПП)-өңдеудің аралық өнімі; Ш-ма (КТ)-шоғырма (сапасы жоғарылау),

** Карбонаттардың пайыздық үлесі 

Егер отында (тақтатаста) көп мөлшерде карбонаттар болса (2% - дан үлкен), онда карбонаттардың ыдырауы ескеріліп есептеу еселеуіші қабылданады. Тақтатастар үшін жұмыстық маңыздан жанатынға есептеу

                                                    (1.5) 

еселеуіш көмегімен орындалады.

Мұнда - жұмыстық маңыздың нақты күлділігі, %; - жұмыстық маңыздың ылғалдылығы, %; - карбонаттар көмірқышқылының мөлшері, %.

                                                               (1.6)

Түзету ті эстон және петербург тақтатастары үшін 2 – ге, кашпирск тақтатастары үшін 4.1 – ге тең деп қабылдайды.

1.3-кесте Қайраттық (энергетикалық) газтәрізді отындардың есептік                                сипаттамалары 

Газ құбыры

Газдың көлемдік құрамы, %

Жану

жылуы

Qтқ,

МДж/м3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12 және ауыр-

лаулар

N2

CO2

H2S

1

Серпухов –

С.-Петербург

89,7

5,2

1,7

0,5

0,1

2,7

0,1

-

37,43

2

Дашава

Киев

98,9

0,3

0,1

0,1

0,0

0,4

0,2

-

35,88

3

Шабелинка–

Москва

94,1

3,1

0,6

0,2

0,8

1,2

-

-

37,87

4

Промысловка– Астрахань

97,1

0,3

0,1

0,0

0,0

2,4

0,1

-

35,04

5

Газли

Ташкент

94,0

2,8

0,4

0,3

0,1

2,0

0,4

-

36,26

6

Ставрополь

Грозный

98,2

0,4

0,1

0,1

0,0

1,0

0,2

-

35,63

7

Бухара

Орал

94,9

3,2

0,4

0,1

0,1

0,9

0,4

-

36,72

8

Орта Азия

Орталық

93,8

3,6

0,7

0,2

0,4

0,7

0,6

-

37,56

9

Кулешовка

Куйбышев  

(ілеспе газ)

58,0

17,2

7,4

2,0

0,5

13,6

0,8

0,5

41,74

 

Ылғалдылығы  отынның жұмыстық маңыз құрамын ылғалдылығы  маңызға есептеу

                                                                                                (1.7) 

көбейткішке бастапқы құраушыларды көбейтіп жүргізіледі. Отынның күлділігі ден ге дейін өзгерсе де дәл осы орын алады:

                                                                                        (1.8) 

Бақылау сұрақтары

1. Қатты және сұйық отынның құрама бөліктері қандай? Күкірт түрлері?

2. Газ отынның құрама бөліктері қандай?

3. Жұмыстық, талдаулық, құрғақ, жанатын маңыз дегеніміз не?

4. Отын құрамын бір маңыздан екінші маңызға келтіру кейіптемелері. Тақтатас үшін  қандай ерекшелік есепке алыну керек.

5. Ылғалдылығы мен күлділігі өзгергенде отынның жұмыстық ма-ңыздағы құрамын анықтау кейіптемелері. 

         Мысалдар

         Мысал 1.1 Таңбасы НЖ (СС) кузнецк көмірінің жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек, егер оның жанатын маңыз құрамы:  құрғақ маңыз күлділігі  және жұмыстық  ылғалдылығы .

         Шешу. 1.1. кесте бойынша есептеу еселеуіші  Оны қолдану  үшін күлділікті құрғақ маңыздан жұмыстық  маңызға  есептейміз: 

                                                                   

Сонда

                                     

Тексеру: Жұмыстық маңыздағы отынның түзгілік (элементтік) құрамы:

                     

Мысал 1.2. Петербург тақтатасының жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек, егер оның жанатын маңыз құрамы:  

   және

         Шешу. Отынның жұмыстық маңыздағы нақты күлділігін (1.6) кейіптеме бойынша анықтаймыз: 

                                 

Есептеу еселеуіші  (1.5) кейіптемеге кері болады: 

                         

Сонда

                                        

Тексеру:

 

         Есептер

         Есеп 1.1. Жұмыстық маңыздағы құрамы:    березовск көмірін кептіру тұйықталмаған сүлбе бойынша жүргізіледі. ға дейін кептірілген отынның жұмыстық маңыз құрамын анықтау керек.

         Жауап.     

         Есеп 1.2. Ылғалдылығы  және күлділігі  екібастұз көмірінің жұмыстық маңызындағы көміртек мөлшері  Отынның жұмыстық күлділігі ға дейін өскенде құрғақ маңыздағы көміртек  мөлшерін анықтау керек.

         Жауап.

         Есеп 1.3. Нерюнгрин көмірінің жанатын маңыз құрамын анықтау керек, егер жұмыстық маңыз құрамы белгілі болса:

         Жауап.    

 

         Есеп 1.4. Эстон тақтатасының жұмыстық құрамын анықтау керек, егер жанатын маңыздың түзгілік құрамы белгілі болса:   Жұмыстық маңызда:

         Жауап.   

 

          1.2 Отынның жану жылуы және келтiрiлген сипаттамалары  

         Отын маңызының немесе көлемiнiң бiр бiрлiгi жанғанда бөлiнетiн жылуды жану жылуы дейдi. Жоғарыда айтылғанға сәйкес оны кДж/кг не кДж/м3 - мен көрсетедi. Жану жылуын жазғанда сәйкестi жоғарғы белгiмен Qж, Qқ, Qжан  қай маңызға қатысты екенiн көрсетедi.

         Егер жану өнiмдерiнiң құрамына кiретiн су буының шықтану жылуы  жану жылуына қосылса, онда жоғары жану жылуы Qжоғ деп аталады. Егер  жану жылуына қосылмаса, онда төменгi жану жылуы Qтөм деп аталады және Qтөм=Qжоғ-.

         Отындарды жаққанда көбiнесе жану өнiмдерi су буы шықтанбайтын ыстықтықта ауаға шығарылады. Қазандарды жылулық есептегенде Qжтөм. пайдаланады.

         Егер су буының шықтану жылуын жуықша 2500 кДж/кг және 1 кг сутегi тотыққанда 9 кг су түзiлетiнiн еске алса  

                                                                       (1.9) 

Бұдан келесі есептеу кейіптемелерін аламыз: 

                                                            (1.10)

                                                                       (1.11)

                                                                       (1.12)

                                                             (1.13)

                                                      (1.14) 

         Егер отын ылғалдылығы ден ге дейін және күлділігі ден ге дейін өзгерсе: 

                                 (1.15) 

                                                                   (1.16) 

         Егер ылғалдылық пен күлділік бір уақытта өзгерсе: 

                          (1.17) 

ЭС- да пайдаланатын отынның жану жылуын, әдетте, дәлірек нәтиже беретін тәжірибелік жолмен анықтайды. Бірақ әртүрлі жылутехникалық есептеулер жүргізгенде тәжірибелік мәліметтері жоқ қатты және сұйық отын үшін түзгілік құрамы белгілі болса Д.И. Менделеевтің жуықша кейіптемесі бойынша есептейді

          (1.18) 

Егер  берілсе (1.18) бойынша отынның түзгілік құрамын тексеруге болады.

         Тәжірибелік мәліметтер болмаса, 1м3 газ тәрізді отынның жану жылуын қалыпты жағдайда жуықша мына  кейіптеме бойынша анықтайды: 

   (1.19) 

мұнда  ж.б. – газ отын құрамына кіретін құраушылардың жану жылуы, кДж/м3, олар жылутехникалық анықтамалардан /1/ алынады.

         Екі қатты немесе сұйық отын қоспалары үшін жану жылуын анықтау  кейіптемесі

                                                            (1.20) 

мұнда  қоспадағы отынның бірінші түрінің маңыздық үлесі;  сәйкесті қоспадағы отынның бірінші және екінші түрінің жану жылуы, кДж/кг(кДж/м3).

         Егер қоспа әрбір отынның жылубөлу үлесі бойынша берілсе ( бірінші  отынның үлесі), онда маңыздық үлеске  өту тәуелділігі  

                                                                       (1.21) 

         Қатты немесе сұйық отынның газтәріздімен қоспасын жаққанда есептеу қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на келетін газ мөлшерін х м3 есепке алып, қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на жүргізіледі: 

                                                             (1.22) 

         Егер қоспа жылубөлу үлесімен  берілсе, онда қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на  келетін газ мөлшері: 

                                                                                    (1.23) 

(1.22) және (1.23) кейіптемелерден негізгі отынның бастапқы деректері  және ді білсек, қоспаның жану жылуын алуға болады: 

                                                                                     (1.24) 

         ЭС – лардың жұмыс істеу тиімділігін және басқа көрсеткіштерін салыстыру үшін және әртүрлі отындарды жаққанда есептеуді оңайлату үшін отынның салыстырмалы сипаттамаларын: шартты отын және келтірілген ылғалдық және күлділікті  қолданған ыңғайлы.

         Шартты отынның жану жылуын  деп алады.

         Берілген отынның шығысын (расход) шарттыға есептеу мына қатынас

бойынша жүргізіледі

                                                                                     (1.25) 

мұнда  - сәйкесті шартты және берілген отынның шығыстары.

         Келтірілген ылғалдық, күлділік және күкірттілік Wш, Аш және Sш, %*кг/МДж келесі қатынастармен анықталады        

                       (1.26) 

         Бақылау сұрақтары

1.     Отынның жану жылуы деген не?

2.     Су буының шықтану  жылуы деген не?

3.     Жоғары жану жылуы деген не?

4.     Төменгі жану жылуы деген не?

5.     Қазандарды жылулық есептегенде қай жану жылуы пайдаланады? Неге?

6.     гіні  және  арқылы өрнектеу кейіптемелері.

7.     Отын ылғалдылығы мен күлділігі өзгергенде ні анықтау  кейіптемелері.

8.     Отынның түзгілік (элементтік) құрамы бойынша жану жылуын анықтау кейіптемелері.

9.     Әртүрлі отын қоспасының жану жылуын қалай анықтайды?

10. «Шартты отын» ұғымы неге кіргізілген?

11.  Берілген отын шығысын (расход) шарттыға есептеу кейіптемесі.

12.  Келтірілген ылғалдылық, күлділік және күкірттік қалай анықталады?

 

Мысалдар

            Мысал 1.3. Кузнецк көмірі үшін (түзгілік құрам – мысал 1.1 – ді қараңыз) , ,  анықтау керек, егер жұмыстық  маңыздың төменгі жану жылуы  болса.

Шешу.

Мысал 1.4. Назаровск көмірінің тозаңын тұйықталмаған сүлбе бойынша кептіргенде тозаң ылғалдылығы  болды. Отынның бастапқы ылғалдылығы және жұмыстық маңызының төменгі жану жылуы 1.2 – кесте, №15 бойынша сәйкесті: 39% және 13020 кДж/кг.

Тозаңның төменгі жану жылуын анықтау керек.

         Шешу.  

 

         Мысал 1.5. Құрамы: СН4=94.0%; С2Н6=2.8%; С3Н8=0.4%; С4Н10=0.3%; С5Н12=0.1%; N2=2.0%; СО2=0.4% газ отынның жану жылуын анықтау керек.

         Шешу.  (1.19) бойынша газ отынның  жану жылуын табамыз:

 

        Жеке газдық құраушылардың төменгі жану жылуы /1/-ден алынған.

 

         Мысал 1.6. Төмендетілген жүктемеде жұмыс істегенде қазан ошағында жану жылуы   шығысы 25 т/сағ қатты отын және жану жылуы  шығысы  газ жағылады. Отын қоспасының  шартты жану жылуын анықтау керек.

         Шешу. Қатты немесе сұйық отынды газ тәріздімен қоспада жаққанда есептеу қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на жатқызылған шартты жану жылуы бойынша:    жүргізіледі.

Мұнда х- қатты немесе сұйық отынның 1 кг –на келетін газ мөлшері.

                                     

Сонда

 

         Есептер

         Есеп 1.5  Отынның түзгілік құрамын анықтаудың дұрыстығын тексеру керек, егер зертханалық зерттеудің деректері белгілі болса: Сқ=62.17%;  Оқ=5.17%; Нқ=4.10%; Nқ =1.29%; Sқ =3.27%; және  Аж=22.10%; Wж=7.90% =22776 кДж/кг.

         Жауап. Ақ=24% және құрғақ маңыз құраушыларының қосындысы 100%-ға тең.

 

         Есеп 1.6. Екібастұз көмірін ашық тәсілмен өндіргенде оның күлділігі 38.1-ден 48.0%-ға дейін және ылғалдылығы 7.0-ден 11.0%-ға дейін өсті. Төменгі жану жылуы қаншаға өзгереді, егер оның бастапқы мәні  болса.

         Жауап.  

         Есеп 1.7. Қазан ошағында  таңбасы Ұ(Д) кузнецк көмірі мен   таңбасы М-сыз (Т) кузнецк көмірінің қоспасы жағылады. Қоспаның төменгі жану жылуын анықтау керек, егер таңбасы Ұ(Д) көмірдің төменгі жану жылуы , ал таңбасы М-сыз (Т) көмірдің   екені белгілі болса.

         Жауап.  

 

         Есеп 1.8. Өндіруліктері бірдей екі қазандық қондырғы әр түрлі отынмен жұмыс істейді. Біріншісі   таңбасы М-сыз (Т) кузнецк көмірін, ал екіншісі   таңбасы Ұ(Д) кузнецк көмірін жағады. Қондырғылардағы отынның сағаттық шығысы шартты отынның қандай мөлшеріне  балама (эквивалент) болады?

         Жауап.

 

         2 – тарау. Ауа мен жану өнімдерінің көлемі және қажыры (энтальпиясы)

         2.1. Ауа шығысы

         2.1.1. Ауаның теориялық шығысы

 

         Отын жанғанда жанатын түзгiлер (элементтер) тотықтырғышпен, яғни оттекпен әрекеттеседi және сәйкестi тотықтарды CO2, SO2, H2O түзедi. Тотығу негiзiнде ауадағы оттектен (21%) болғандықтан, жану өнiмдерiнiң құрамына көрсетiлген тотықтардан басқа бұрын ауада болған азот та кіредi. Егер отын толық жанғанда ауамен берiлген оттек толығымен тектессе (прореагировал), онда оттек пен отын мөлшерлерiнiң қатынасын стехиометриялық, ал берiлген ауа мөлшерiн - теориялық қажеттi V0 , м3/кг не м33 , кг/кг деп атайды.

         Отын толық жану үшiн керек оттек мөлшерi, жану өнiмдерiнiң көлемi және маңыздық мөлшерi жанудың стехиометриялық теңдеулерiнен анықталады. Теңдеулер жанғыштың (горючее) 1 молi үшiн жазылады. Көмiртек үшiн жазсақ

                                              C + O2 = CO2;

 

                            12 кг С + 32 кг О2 = 44 кг СО2;                                     (2.1)

 

1 кг көмiртек үшiн аламыз

 

                               1 кг С + 2,67 кг О2  = 3.67 кг СО2;                                         (2.2)

 

күкiрт пен сутек үшiн сәйкестi:

 

                               S  + O2 = SO2;

                              1 кг S  + 1 кг O2  = 2 кг SO2;                                                 (2.3)

 

                               2 H2 + O2 = 2 H2O;

                              1кг Н2 + 8 кг О2 = 9 кг Н2О.                                         (2.4)

 

         Cонымен, 1 кг көмiртектi толығымен жағу үшiн 2,67 кг оттек қажет, сонда 3,67 кг көмiр қышқыл газы түзiледi т.т.

         Қатты немесе сұйық отынның 1 кг жұмыстық маңызы толық жанғанда, отынның өзiндегi оттектi есепке алса, оттектiң жиынтық қажеттiгi тең

 

                                       (2.5)            

 

Ауада көлем бойынша оттектiң 21% болатынын есепке алып оттектiң тығыздығын қойып және сәйкестi түрлендiрулерден кейiн теориялық қажеттi ауа мөлшерiн анықтауға кейiптеме аламыз

 

      (2.6)

 

Маңыздық түрiнде

 

             L0 = 0,115(Cж + 0,375 Sж) + 0,342Hж - 0,0431Oж  кг/кг.            (2.7)

 

         Жанар газдар үшiн V0, м33 жеке газ құраушыларын толық жағу үшiн теориялық қажеттi ауа мөлшерлерiнiң қосындысы болып анықталады. 1 м3 құрғақ газ отын толық жану үшін қажет ауаның теориялық шығысы

 

                      , м33      (2.8)

 

         Мұнда және келесi мәтiнде (текстте) ауа және газ көлемдерi текше метрмен (м3) 0,1013 МПа (1кгк/см2, 760 мм сын.б.) қысымда және 0 0С ыстықтықта берiлген.

 

         2.1.2. Ауаның нақты шығысы.

 

         Толық жануды жүзеге асыру үшiн шынында ошаққа теориялық қажеттi ауа мөлшерiнен V0 артық ауа мөлшерi V берiледi.

Сонда

                                                                                               (2.9)

 

мұнда α0- ошақтағы ауаның артықтық еселеуiшi құтылық ошақтарда (камерные топки) жаққанда бұл шама қатты отындар үшiн әдетте 1,2-ге тең, сұйық және газ отындар үшiн 1,01 -1,1.

         Отын мен ауаның араласу құбылысы жетілмегендіктен ошаққа нақты берілетін ауа көлемі теориялықтан үлкен болады.

         Ауаның артықтық тиімді еселеуіші q4-тің минимал мәні бойынша қазанды сынаудан анықталады.

         Біртекті екі отын қоспасы үшін (қаттылар, сұйықтар немесе газтәрізділер) ауа шығысы

                           

                                                                              (2.10)

                           

мұнда - бірінші отынның қоспадағы маңыздық үлесі.

         Қатты немесе сұйық отынның газтәріздімен қоспасы үшін

 

                                                                                      (2.11)

 

мұнда х- қатты немесе сұйық отынның 1 кг-на келетін газ мөлшері.

 

 

         Бақылау сұрақтары

1.       Қатты және сұйық отын жанғанда қандай химиялық тектесулер (рекациялар) орын алады?

2.       Ауаның теориялық шығысы деген не?

3.       Ауаның нақты шығысы деген не?

4.       Ауаны артық берудің себебі неде?

5.       Ауаның тиімді артықтық еселеуіші қалай анықталады?

6.       Қатты, сұйық және газ отын үшін ауа шығысын анықтайтын кейіптемелер.

7.       Отын қоспалары үшін ауа шығысы  қалай анықталады?

 

         Мысалдар

         Мысал 2.1. 1.1. мысалда келтірілген отын үшін ауаның көлемдік және  маңыздық шығысын анықтау керек.

         Шешу. Отынды толық жағу үшін қажет құрғақ ауаның теориялық мөлшерін  (2.6) және (2.7) бойынша анықтаймыз.

 

         Мысал 2.2. Бухара кен орнының табиғи газын жағу үшін ауаның көлемдік шығысын анықтау керек. Газ құрамы: 1.3 – кесте, №7 отын.

         Шешу. (2.8) кейіптеме бойынша

         Мысал 2.3. Кузнецк және бухара табиғи газын қосып жағу үшін ауаның теориялық шығысын анықтау керек. Отындардың түзгілік құрамы 2.1 және 2.2  мысалда келтірілген. Жалпы жылубөлудегі газ үлесі . Кузнецк көмірі үшін   газ үшін

         Шешу. Қатты (немесе сұйық) және газ отын қоспасы үшін  (2.11) бойынша, ал қатты отынның 1 кг – на келетін газ мөлшері (1.23) бойынша анықталады

                           

 

         Есептер

        

Есеп 2.1. Бастапқы отын Назаровск қоңыр көмірінің құрамы 1.2-кесте, №15-те келтірілген. Егер осы отынның кептірмесін (сушонка ) жағуға көшкенде ауаның теориялық шығысы қаншаға өзгеретінін анықтау керек.

         Жауап.   3.62-ден 5.34 м3/кг-ға дейін өзгереді.

 

         Есеп 2.2. Таңбасы АШ көмірдің бастапқы құрамы 1.2- кестеде, №5-те келтірілген. Егер осы көмірдің күлділігі 35.0%-ға өссе, теориялық қажет ауа шығысы қаншаға өзгереді?

         Жауап.   5.30-дан 4.94 м3/кг –ға дейін өзгереді.

 

         Есеп 2.3. Егер 2.3 мысалда жалпы жылубөлудегі газ үлесі–ға дейін өссе,  қалай өзгереді?

         Жауап.

 

        

 

2.2. Жану өнімдерінің құрамы мен көлемі

 

Отын толық жанғанда жану өнімдерінде СО2, SO2, Н2О және ауа азоты N2  болады.                                                                            

Жану өнімдерінің теориялық көлемі  (болғанда) тең

 

                                                                            (2.12)  

 

         Үшатомдық газдардың СО2 және SO2, теориялық жиынтық көлемі  деп белгіленген және былай жазылады

 

                                                                                 (2.13)

 

         Бұл шама қатты (тақтатастардан басқа) және сұйық отындар үшін тең

 

                                                               (2.14)

 

мұнда   және    (2.2) және (2.3) бойынша есептеледі.

         Тақтатас жаққанда карбонаттың көмірқышқылын есепке алса үш атомды  газдар көлемі

 

                                                              (2.15)

 

мұнда  (2.14) бойынша анықталады.

         Сонда газдардың толық көлемі  болғанда

 

                            ,                                     (2.16)

 

мұнда  (2.12) бойынша анықталады.

         Азоттың теориялық көлемі  жануға қажет теориялық ауа құрамына  кіретін азоттан және отын азотынан тұрады

 

                                                                     (2.17)

 

         Қатты және сұйық отындар үшін су буының теориялық көлеміне  сутек жанғанда түзілетін, отын ылғалы буланғандағы, теориялық ауадағы су  буларының көлемдері кіреді

 

                                               (2.18)

 

         Мазутты бумен тамшыландырғанда (2.18) – ге бүркігіштік бу қосылады, ол тең -1кг мазутты бүрку үшін қажет бу шығысы, кг/кг.

         Қатты және сұйық отын жаққанда  жану өнімдерінің маңызы, кг/кг

 

                                                                         (2.19)

 

         Жану өнімдеріндегі үш атомдық газдардың көлемдік үлесі және күлдің өлшемділіксіз шоғыры:

 

                                                                                    (2.20)

                                                                                    (2.21)

                                                                        (2.22)

 

мұнда газдармен әкетілетін күл үлесі, оның орташа мәні қабаттық ошақ (слоевая топка) үшін 0.2-0.3, көміртозаңдық ошақ үшін 0.6-0.95:0.6-0.85 сұйық қож шығарып жаққанда, ал қатты қожшығару үшін 0.95.

         Газ отын жаққанда жану өнімдерінің мөлшері жеке жанатын  құраушылар үшін стехиометриялық қатынастар арқылы есептеледі:

 

                                                         (2.23)

 

                                  (2.24)

 

            (2.25)

 

         Мұнда газ отынның ылғал мөлшері, ол ыстықтыққа тәуелді:

                   t, 0C            0        10      20

                   dг,  г/м3       5.0     10.1   19.4

 

         Газ отын жаққанда  жану өнімдерінің  тығыздығы мен  маңызы, кг/м3:

        

 (2.26)

 

                                                         (2.27)

         Ауа мен жану өнімдерінің нақты  көлемдері ( болғанда), м3/кг:

 

                                              

                                                            (2.28)

 

                                                               (2.29)

 

         Ауаның артықтық еселеуішін түтін газдарының құрамы бойынша  анықтауға болады. Іс жүзінде «оттектік» не «азоттық» кейіптемелер қолданылады

 

                                                         (2.30)

 

         Газ құрамы газ арнасынан алынған жану өнімдерінің сынамасын талдау арқылы анықталады.

         Егер қазан сиретулікте жұмыс істесе, онда саңылаулар арқылы газ арнасына ауа сорылады, жану өнімдерінің көлемі өседі. Бұл зиян құбылыс.

         Қазан артық қысымда істесе газ арнада ауа сормасы болмайды, газ арна  бойынша өзгермейді.

         Егер ошақтан шығуда ауаның артықтық еселеуіші  белгілі болса, онда оттықтар аймағында  ошақтан кейін газ жолында , мұнда -ошақтағы және ошақтан кейінгі беттердегі сормалар.

         Қатты отын жаққанда оттықтағы ыстық ауаның салыстырмалы артықтығы тең

 

                            ,

 

Мұнда тозаңдайындау  қондырғыдағы ауа сормасы.

         Газдарды кері қайтару (рециркуляция) болса, жану өнімдерінің көлемі, м3/кг

 

                                                                                 (2.31)

 

Мұнда алудан кейінгі қимадағы жану өнімдерінің көлемі; r - кері қайтаруға алынған газ үлесі.

 

         Бақылау сұрақтары

1.     Отынның толық жану өнімдері ?

2.     Отын толық жанбаса қандай  газдар болады?

3.     Жану өнімдерінің теориялық көлемі деген не? Оның құраушыларын қатты және сұйық отын үшін анықтайтын кейіптемелер.

4.     Тақтатастар жанғанда    қалай анықталады?

5.     Қатты және сұйық отын жаққанда жану өнімдерінің маңызы.

6.     Жану өнімдеріндегі үш атомдық газдардың көлемдік үлесі және күлдің өлшемділіксіз шоғыры.

7.     Әкетінді күл үлесі.

8.     Газ отын жаққанда жану өнімдерінің құраушыларын анықтайтын кейіптемелер. Жану өнімдерінің тығыздығы және маңызы.

9.     Ауа мен жану өнімдерінің нақты  көлемдері (  болғанда).

10. Ауаның артықтық еселеуішін анықтайтын кейіптеме.

11.  қазанның газ жолы бойынша неге өзгереді?

12. Газдарды кері қайтару болса жану өнімдерінің көлемі қалай анықталады?

 

         Мысалдар

         Мысал 2.4. 1.1 – мысалдағы таңбасы НЖ(СС) кузнецк көмірі үшін жану өнімдерінің көлемін анықтау керек.

         Шешу. (2.14; 2.17; 2.18) кейіптемелерді қолданамыз:

 

        

 

Жану өнімдерінің қосынды көлемі (2.12) бойынша

 

                  

 

         Мысал 2.5. Ауа артықтығы – де Москва маңындағы қоңыр көмірді (1.2-кесте, №10) жаққанда жану өнімдерінің көлемі және үш атомды газдар мен су буының үлесі қалай өзгереді, егер отынның ылғалдылығы 40,0%-ға дейін өссе?

         Шешу. Бастапқы отын құрамы:     

Жаңа ылғалдылыққа есептеу еселеуіші

 

                           

 

Осыған сәйкес

                                                         

Тексеру: 25.24+2.38+22.94+1.85+0.35+7.24+40.0=100%.

Ауа мен жану өнімдерінің көлемі бастапқы отын үшін:

Ауа артықтығы  болғанда (2.29)-ға сәйкес

 

                           

 

Су буының көлемі (2.28) бойынша

 

                           

 

Үш атомдық газдар үлесі (2.20) және (2.21) бойынша:

 

                    

 

         Ылғалдығы  көмір үшін ауа мен жану өнімдерінің көлемін анықтаймыз.

         Ауаның теориялық шығысын (2.6) бойынша анықтаймыз:

         Отынның жаңа құрамы үшін жану өнімдерінің  теориялық көлемі (2.14; 2.17; 2.18; 2.12) бойынша:

 

          

 

Ауа артықтығы  болғанда (2.29) бойынша газдар көлемі:

 

                 

 

және су буының көлемі (2.28) бойынша:

 

        

 

Үш атомдық газдар мен су буының үлестерін анықтаймыз:

 

        

 

Сонымен отын ылғалдығы өскенде газдардың толық көлемі және  үш атомды газдардың үлесі кішірейді, ал су буының үлесі өсті.

 

Мысал 2.6. Екібастұз көмірін (1.2-кесте, №9) жаққанда ауаның артықтық еселеуішін анықтау керек, егер газ жолында оттек мөлшері 3.5% болса.

         Шешу. Түтін газдарының құрамындағы оттек мөлшері белгілі болса, (2.30) бойынша ауаның артықтық еселеуіші анықталады:

 

 

         Мысал 2.7. Кузнецк көмірі үшін (мысал 2.4)  ыстықтықта және  ауа артықтығында жану өнімдерінің тығыздығын және  болғанда күл бөлшектерінің шоғырын анықтау керек.

         Шешу. Қалыпты жағдайда жану өнімдерінің қосынды көлемі .

Ауаның артықтығы  үшін

 

                           

 

мұнда  (2.1 мысалды қараңыз). Отынның 1 кг – на келетін жану өнімдерінің маңызы (2.19) бойынша анықталады

 

                           

 

Қалыпты жағдайда (00С және 760 мм сын.бағ) газдардың тығыздығы

 

                            .

 

Нақты жағдайда газдардың тығыздығы

 

                            .

 

Газдар ағынындағы күл бөлшектерінің есептік шоғыры

 

                           

 

         Мысал 2.8. Күкіртті мазут (1,2 – кесте, №19) жағатын бу қазанынан кейін шығар газдар қорабының өлшемдерін анықтау керек. Мазут шығысы , ауа артықтығы  болғанда шығар газдар ыстықтығы  Шығар газдар жылдамдығын  газ жолы жақтарының қатынасын 1:4, қорабтар санын 2 деп қабылдау керек.

         Шешу. 1. (2.29) бойынша жану өнімдерінің 1 кг отынға келетін көлемі:

                    

 

2. Шығар газдардың секундтық шығысы:

                    

3. Бір газжолының қажетті қимасы

                           

4. 1:4 жақтар қатынасына сәйкесті газ жолының сызықтық өлшемдері. Газ жолының енін  деп қабылдаймыз.

Сонда    .

 

         Есептер

         Есеп 2.4. Буды аса қыздырғыштан кейінгі газдар көлемі бу қазанында оттықтар арқылы келетін ауа көлемінен қанша артық екенін анықтау керек, егер ошақ құтысынан кейін  ошақтағы сорма 0,05, тозаң жүйесінде – 0,04, буды аса қыздырғышта – 0,03 болса. Отын (1.2 – кесте, №7).

         Жауап. м3/кг.

Есеп 2.5.Таңбасы Ұ(Д) донецк көмірін (1.2-кесте,№1) жаққанда шығар газдардағы жану өнімдерінің құрамын ()  және шығар газдарда  болғанда анықтау керек.

         Жауап.     

         Есеп 2.6. 2.5 мысалдағы отын үшін  13 – тен 18% - ға дейін өзгергенде шығар газдардағы жану өнімдерінің құрамы қалай өзгереді?

         Жауап.  болғанда        

         Есеп 2.7. Қазан артық қысымда істегенде 2.4 есеп шарттары үшін оттықтар арқылы келетін ауа көлемі мен буды аса қыздырғыштан кейінгі жану өнімдерінің қатынасы қалай өзгереді?

         Жауап. Буды асақыздырғыштан кейін газдар шығысы 7.135-тен 6.971 м3/кг-ға дейін өзгерді. Оттықтар арқылы ауа шығысы 6.48-ден 6.753 м3/кг-ға дейін өсті.

         Есеп 2.8.  шығыспен Нерюнгрин көмірін (1.2-кесте, №16) жағатын қазан үшін 3000С ыстықтықта, газ жолындағы 3000 Па артық қысымда ыстық ауа арнасының қимасын анықтау керек. Есепті шешкенде ауа жылдамдығын 15 м/с, газ жолдарының санын 2, пішіні – дөңгелек (1 нұсқа) және тік бұрышты жақтар қатынасы 2:1 (2 нұсқа) деп қабылдау керек. Ауа көлемінің теориялық қажеттіге қатынасын  және барометрлік қысымды 750 мм сын. бағ. (99990 Па) деп алу керек.

         Жауап. Арна қимасы 10,289 м2; 1 нұсқа: d=3,62 м; 2 нұсқа: а=2.27, в=4.54 м.

         Есеп 2.9. Эстон тақтасын (1.2-кесте, №17) жаққанда ауа және жану өнімдерінің көлемін анықтау керек. Ошақтағы ауа артықтығы жағу-құтылық.

         Жауап.

 

         Есеп 2.10. Челябі қоңыр көмірін (1.2-кесте, №12) жаққанда ауа артықтығы 1.2-ден 1.3-ке дейін өзгерді. Үш атомды газдар көлемі және көлемдік үлесі қалай өзгереді?

         Жауап.  болғанда   

          болғанда

 

 

2.3 Ауа мен жану өнiмдерiнiң қажыры (энтальпиясы)

 

         Қазандық қондырғысын есептегенде ыстықтық пен қажыр арасындағы тәуелдiлiк пайдаланылады. Жалпы жағдайда жану өнiмдерiнiң қажыры газдар мен әкетiндi күл қажырларының қосындысы болады

                               H = Hг + HК, МДж/кг (МДж/м3).                                      (2.32)

 

 Қатты және сұйық отынның 1 кг-на; газ отынның 1 м3 -не есептелген.

          Газ тәрiздi жану өнiмдерiнiң қажыры

                                                                                 (2.33)

мұнда

                                      (2.34)

                               ,                                                          (2.35)

 және (C)а - 1 м3 көмiр қышқылы, азот, су буы және ылғалды ауа қажырлары.

 

                                 HК = aәк(Aж /100)(C)К  ,                                                 (2.36)

 

аәк - газдар әкететiн күл үлесi, (C)К - 1 кг күл қажыры.

         Егер аәк Аж /Qжтөм > 1,43 % кг/МДж болса күл қажыры есепке алынады.

         Жылусыйымдылық С мәндерi ыстықтыққа  тәуелдi, олар анықтамалықтардан (справочник) алынады (2.1-кесте).

 

2.1-кесте.    Қалыпты жағдайларда (00С және 760мм сын.бағ.) жану өнімдер құраушылары мен ауаның меншікті қажыры (энтальпиясы), кДж/м3 және күлдікі, кДж/кг

 

υ, 0C

(cυ)RO2

(cυ)N2

(cυ)O2

(cυ)H2O

(cυ)a

(cυ)күл.

100

170,0

129,6

131,8

150,5

132,4

80,8

200

357,5

259,9

267,0

304,5

266,4

169,1

400

771,9

526,5

551,0

626,2

541,8

360,1

600

1224,6

804,1

850,1

968,9

829,7

560,2

800

1704,9

1093,6

1159,9

1334,4

1129,1

767,0

1000

2203,5

1391,7

1477,5

1722,9

1437,3

983,9

1200

2716,6

1697,2

1800,7

2132,3

1753,4

1205,8

1400

3239,1

2008,7

2128,3

2559,1

2076,2

1582,6

1600

3768,8

2324,5

2460,5

3001,8

2402,9

1875,7

1800

4304,7

2643,7

2797,5

3458,4

2731,9

2185,5

2000

4844,1

2965,1

3138,4

3925,5

3065,6

2512,1

2200

5386,6

3289,2

3482,7

4401,9

3401,6

-

 

Кері  қайтару болғанда газдар қажыры

                                                                           (2.37)

 

 

 

 

 

 

2.2-кесте.    Қайраттық (энергетикалық) қатты және сұйық отын үшін ауа

Алап, кен-орын

Отын таңбасы

Тап немесе отын түрі

Көлемдер, м3/кг, 00С және 0,1 МПа-да

Қажыр

Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)

Ыстықтық0С

V0а

VR02

V0N2

V0H2O

200

400

600

Қатты отын

1

Донецк

Ұ(Д)

А(Р)

4,91

0,90

3,89

0,62

H0г

1520

3128

4826

H0а

1309

2661

4076

2

»

Г

Е(О)

5,00

0,91

3,96

0,58

H0г

1530

3148

4856

H0а

1332

2709

4149

3

»

Г

Ш-ма(Кт)

6,47

1,18

5,12

0,71

H0г

1968

4049

6246

H0а

1724

3506

5369

4

»

М-сыз(Т)

А(Р)

6,24

1,16

4,94

0,50

H0г

1848

3804

5869

H0а

1662

3381

5178

5

»

А

Ш

5,30

1,06

4,19

0,31

H0г

1565

3224

4977

H0а

1412

2873

4399

6

Кузнецк

НЖ (СС)

А,Е(Р,О)

6,23

1,15

4,94

0,61

H0г

1881

3870

5971

H0а

1661

3378

5173

7

»

Г

АӨ(ПП)

5,37

0,96

4,26

0,66

H0г

1651

3398

5241

H0а

1431

2911

4458

8

Қара-ғанды

К

АӨ(ПП)

4,28

0,79

3,38

0,49

H0г

1311

2697

4161

H0а

1140

2318

3550

9

Екібас-тұз

НЖ(СС)

А(Р)

4,56

0,84

3,61

0,49

H0г

1386

2853

4402

H0а

1214

2469

3782

10

Москва маңын-дағы

Қ2(Б2)

А(Р)

2,68

0,50

2,12

0,67

H0г

937

1929

2978

H0а

715

1455

2228

11

Воркута

М-лы(Ж)

А,Е(Р,О)

5,77

1,04

4,57

0,56

H0г

1732

3563

5497

H0а

1537

3127

4789

12

Челябі

Қ3(Б3)

А(Р)

3,57

0,68

2,83

0,56

H0г

1147

2360

3643

H0а

951

1935

2963

13

Ангрен

Қ2(Б2)

А(Р)

3,74

0,74

2,95

0,70

H0г

1244

2563

3957

H0а

995

2024

3100

14

Бере-зовск

Қ2(Б2)

А(Р)

4,28

0,82

3,38

0,82

H0г

1421

2926

4517

H0а

1140

2319

3557

15

Наза-ровск

Қ2(Б2)

А(Р)

3,62

0,70

2,86

0,83

H0г

1249

2572

3971

H0а

965

1962

3005

16

Нерюн-грин

НЖ(СС)

А(Р)

5,96

1,12

4,71

0,56

H0г

1796

3697

5704

H0а

1585

3225

4939

17

Эстон тақта-тасы

-

-

2,41

0,47

1,90

0,48

H0г

806

1660

2563

H0а

641

1305

1998

18

Росшымтезек

-

Фр.

2,38

0,46

1,89

0,95

H0г

945

1945

3003

H0а

634

1290

1976

19

Мазут

-

Күкіртті

10,45

1,57

8,25

1,45

H0г

3148

6469

9960

H0а

2780

5656

8671

20

»

-

Жоғары күкіртті

10,20

1,57

8,06

1,36

H0г

3069

6305

9709

H0а

2717

5527

8470

және жану өнімдерінің  көлемдері мен қажырлары (энтальпиялары), (α=1-де)

Алап, кен-орын

 

Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)

 

Ыстықтық0С

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Қатты отын

1

Донецк

6610

8457

10359

12304

14282

16287

18 310

20 352

5547

7061

8615

10200

И 805

13421

15061

16712

2

»

6650

8508

10420

12375

14362

16377

18410

20 713

5646

7188

8769

10383

12016

13661

15330

17011

3

»

8593

10942

13401

15914

18468

21 058

23669

26 305

7306

9301

11 346

13435

15549

17678

19837

22011

4

»

8035

10277

12582

14937

17329

19752

22 195

24660

7046

8969

10942

12956

14995

17048

19 130

21227

5

»

6816

8718

10672

12668

14694

16745

18 812

20897

5987

7621

9297

11 008

12741

14485

16254

18036

6

Кузнецк

8176

10459

12807

15207

17 646

20 117

22610

25 125

7040

8961

10932

12945

14982

17033

19114

21 209

7

»

7177

9182

11 246

13357

15503

17679

19874

22090

6067

7723

9422

11 156

12912

14679

16473

18278

8

Қарағанды

5698

7290

8929

10604

12307

14033

15775

17532

4831

6149

7502

8883

10280

11688

13 116

14 553

9

Екібастұз

6028

7712

9445

11216

13016

14840

16680

18537

5146

6551

7992

9463

10962

12452

13973

15504

10

Москва маңындағы

4081

5227

6410

7622

8858

10 113

11 383

12298

3032

3859

4708

5574

6451

7335

8231

9133

11

Воркута

7526

9626

11 787

13996

16240

18514

20 808

23122

6517

8295

10 120

11 983

13868

15767

17693

19632

12

Челябі

4990

6387

7826

9298

10796

12316

13850

15398

4032

5132

6261

7414

8580

9755

10947

12 147

13

Ангрен

5422

6942

8509

10 114

11 747

13405

15079

16769

4219

5370

6552

7758

8978

10207

11 454

12710  

14

Березовск

6189

7924

9713

11 544

13409

15302

17213

19 144

4833

6152

7505

8886

10284

11 693

13 121

14359

15

Назаровск

5442

6970

8546

10 161

И 807

13478

15 166

16872

4090

5206

6351

7520

8703

9895

11 104

12321

16

Нерюнгрин

7811

9993

12237

14530

16859

19220

21601

24003

6721

8555

10437

12358

14 303-

16261

18248

20248

17

Эстон тақтатасы

3512

4496

5512

6552

7610

8685

9770

10867

2719

3461

4223

5000

5787

6579

7383

8192

18

Рос шымтезегі

4118

5280

6482

7716

8977

10260

11 559

12873

2690

3424

4177

4946

5724

6507

7302

8103

19

Мазут

13 636

17472

21 357

25389

29458

33 587

37777

42015

11 811

15 005

18 330

21 696

25 108

28520

32021

35521

20

»

13293

17032

20821

24652

28713

32737

36819

40947

11 535

14654

17903

21 194

24526

27859

31 275

34692

2.2-кестенің жалғасы

 

2.3-кесте.    Қайраттық (энергетикалық) газ тәрізді отындар үшін ауа және жану өнімдерінің көлемдері мен қажырлары (энтальпиясы), (α=1-де) 

 

Газ құбыры

Көлемдер, м3/кг, 00С және 0,1 МПа-да

Қажыры

Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)

Ыстықтық0С

V0а

VR02

V0N2

V0H2O

200

400

600

1

Серпухов –

С.-Петербург

10,00

 

1.08

 

7,93

 

2,21

 

H0г

3119

6393

9831

H0а

2663

5418

8302

2

Дашава

Киев

9,52

 

1,00

 

7,52

 

2,15

 

H0г

2968

6083

9353

H0а

2533

5158

7901

3

Шабелинка–

Москва

9,98

 

1,07

 

7,90

 

2,22

 

H0г

3111

6376

9801

H0а

2659

5406

8286

4

Промысловка– Астрахань

9,32

 

0,98

 

7,38

 

2,11

 

H0г

2910

5966

9173

H0а

2483

5049

7733

5

Газли

Ташкент

9,64

 

1,03

 

7,64

 

2,16

 

H0г

3010

6167

9483

H0а

2566

5225

8001

6

Ставрополь

Грозный

9,47

 

1,00

 

7,49

 

2,14

 

H0г

2956

6054

9311

H0а

2520

5129

7859

7

Бухара

Орал

9,73

 

1,04

 

7,70

 

2,19

 

H0г

3035

6217

9563

H0а

2592

5217

8076

8

Орта Азия

Орталық

9,91

 

1,07

 

7,84

 

2,21

 

H0г

3090

6330

9734

H0а

2638

5367

8223

9

Кулешовка

Куйбышев  

(ілеспе газ)

10,99

1,26

8,82

2,28

H0г

3442

7051

10844

H0а

2927

5958

9123

 

Газ құбыры

Қажыр, кДж/кг (0,1 МПа-да)

Ыстықтық0С

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

1

Серпухов –

С.-Петербург

13452

17241

21 085

25 083

29 123

33 213

37405

41629

11 309

14365

17 547

20775

24041

27306

30 656

34009

2

Дашава

Киев

12 803

16408

20067

23873

27721

31 635

35609

39632

10760

13670

16701

19770

22877

25987

29 178

32364

3

Шабелинка–

Москва

13415

17091

21 026

25012

29040

33 139

37304

41516

11 288

14340

17513

20733

23 995 

27256

30597

33942

4

Промысловка– Астрахань

12552

16086

19674

23404

27 177

31 012

34910

38854

10534

13381

16345

19351

22391

25 435

28558

31677

5

Газли

Ташкент

12979

16634

20339

24200

28093

32062

36 090

40164

10 898

13846

16915

20021

23 170

26318

29 546

32778

6

Ставрополь

Грозный

12745

16333

19971

23760

27587

31 485

35441

39440

10706

13599

16613

19665

22759

25849

29023

32196

7

Бухара

Орал

13088

16772

20511

24405

28 332

32 335

36396

40503

11 003

13976

17074

20210

23 387

26565

29794

33084

8

Орта Азия

Орталық

13322

17074

20880

24740

28843

32912

37049

41232

11 204

14231

17384

20 582

23819

27055

30371

33691

9

Кулешовка

Куйбышев  

(ілеспе газ)

14842

19021

23 258

27666

32 117

36 643

41 240

45887

12426

15788

19284

22 831

26419

30 011

33691

37371

 

мұнда  және  - негізгі ағын мен кері қайтарылған газдар қажыры. Олар газ жолының есептелетін қималарындағы ыстықтықтарда алынады.

 

Бақылау сұрақтары

1.     Қажыр дегеніміз не?

2.     Қажыр неге тәуелді?

3.     Жану өнімдерінің қажыры  қалай анықталады?

4.     Қай жағдайда күл  қажыры  есепке алынбайды?

5.     Газдарды кері қайтару болса қажыр қалай анықталады?

 

Мысалдар

Мысал 2.9. Таңбасы НЖ (СС) кузнецк көмірінің ошақтан шығудағы жану өнімдерінің қажырын анықтау керек. Ошақтан шығудағы газдар  ыстықтығы 11000С,  ошақтағы ауа артықтығы  Ауа мен жану өнімдерінің көлемін 2.1 және 2.4 мысалдан алу керек.

Шешу. Жану өнімдерінің қажырын  және газдар ыстықтығы  болғанда (2.34) бойынша анықтаймыз:

 

 

Жылусыйымдылықтар мәні 11000С-та 2.1-кестеден алынған.

Күл қажырын -та  (2.36) бойынша анықтаймыз.

 

                  

 

Ауа қажырын  және  болғанда (2.35) бойынша анықтаймыз:

 

                  

 

1 кг көмір толық жану өнімдерінің қажырын  және  болғанда (2.32) бойынша анықтаймыз:

 

         Мысал 2.10. Назаровск қоңыр көмірі (1.2 –кесте, №15) қатты қож шығарып  -та жағылады. Ошақтан шығудағы жану өнімдерінің  ыстықтығы қалай өзгереді, егер ошақтың жоғарғы бөлігіне кері қайтару газдары берілсе? Кері қайтару еселеуіші ; кері қайтару  газдарының ыстықтығы  .

         Шешу. 1. Газдар мен ауа қажырын 2.2-кесте бойынша 1200 және 3900С ыстықтықтарында анықтаймыз:

          болғанда

        

           болғанда

2. Газдар қажырын  және -та (2.33) бойынша  болғанда  анықтаймыз:  және  болғанда

 және  болғанда

3. Араласу нүктедегі газдар қажырын (2.37) бойынша табамыз:

 

        

 

Араласудан кейін газ ағынындағы ауа артықтығы

 

 

4. Кері қайтару газдарын енгізгеннен кейінгі газдар ыстықтығын  анықтаймыз. Бұл үшін ыстықтардың 1200-10000С аралығында  болғанда қоспа қажырын

 

                           

 

кейіптеме бойынша табамыз.

12000С  болғанда

 

10000С болғанда

 

Интерполирлеп газдарды кері қайтарудан кейінгі ошақтан шығудағы газдар ыстықтығын  аламыз

 

        

 

Сонымен ошақтан кейінгі газдар ыстықтығы

                   -қа төмендеді.

 

Мысал 2.11. Табиғи газ жаққанда (1.3-кесте, №5) шығар газдар қажыры қаншаға өзгереді, егер ошақ құтысынан кейін ауа  артықтығын 1.10-нан 1.05-ке дейін төмендетсе? Газ жолындағы (ошақтан шығудан ауа қыздырғыштан  шығуға дейін) сормалар  шығар газдар ыстықтығы 1200С деп қабылдау керек.

Шешу. Есеп шарты бойынша шығар газдардағы ауа артықтығы тен ға  дейін төмендейді.

2.3-кесте бойынша -та ауаның теориялық шығысының және жану өнімдерінің қажыры берілген отын үшін

 

1.  және -та  газдар қажырын анықтаймыз:

 

Шығар газдардың 1200С ыстықтығында

 

2.  және -та газдар қажыры:

 

Шығар газдардың 1200С ыстықтығында

 

Сонымен ошақтан кейін ауа артықтығын ке төмендету шығар  газдар қажырын 77 кДж/м3-ке (шамамен 3.5%-ға) кішірейтеді.

 

Мысал 2.12. Екібастұз көмірінің (1.2-кесте, №9) жану өнімдерінің қажыры 12500С – та, -да отынның 1 кг-на және уақыт бірлігінде қаншаға өзгереді, егер оның ылғалдығы 6.5-тен 14.0%-ға дейін, ал күлділігі 36.9-дан 45.0%-ға дейін өссе?

Есепті шығарғанда:  бастапқы отын шығысы 25 кг/с, қазанның ПӘЕ ылғалдық және күлділік өскенде 0.5%-ға (92-ден 91.5%-ға дейін) төмендейді, отын шығысы төменгі жану жылуының өзгеруіне кері сәйкесті.

Шешу. 1. Бастапқы отын үшін газдар мен ауа және күл қажырын 2.1 және 2.2-кесте бойынша  және та табамыз. Олар тең:

Ауа артықтығы  болғанда (2.32) бойынша

 

 

2. Түзгілік құрамды жаңа жұмыстық ылғалдыққа  және  жаңа күлділікке  есептеу

 

                  

 

еселеуіш көмегімен жүргізіледі. 1.2-кесте, №9–дағы құрамды К2 көбейтіп жаңа құрам аламыз. Жаңа түзгілік құрам келесі:   Осы құрам бойынша (§2.1-ді қараңыз) ауа мен газдардың теориялық көлемдерін:     анықтаймыз. Жаңа  төменгі жану жылу

                  

                  

Ауа мен газдардың теориялық  қажырлары (2.34) және (2.35) бойынша -та:

                  

 

Жылусыйымдылықтар мәні 2.1-кестеден алынады.

Ауа артықтығы  болғанда газдар қажыры (2.32) бойынша

3. Қазанның жылулық қуатын сақтап, отынның жаңа шығысын анықтаймыз:

        

 

Газдар қажырының өзгеруі жағылған отынның 1 кг-на

 

                 

 

Газдар ағыны қажырының өзгеруі уақыт бірлігінде

 

                 

 

Есептер

Есеп 2.11. 1 кг АШ (1.2-кесте, №5) және 1 кг назаровск қоңыр көмірін (1.2-кесте, №15) жаққанда теориялық қажет ауа көлемінің қажырын 3500С-та анықтау керек және оларды осы отындардың жану жылуларының қатынасымен салыстыру керек.

Жауап. АШ жаққанда  Назаровск көмірін жаққанда  Қатынастар:  

 

Есеп 2.12. Ангрен көмірін жаққанда (1.2-кесте, №13) шығар газдар қажыры қалай өзгереді, егер оның ылғалдығы 34.5-тен 45%-ға дейін өссе? Шығар газдар ыстықтығын 1600С,  деп қабылдау керек.

Жауап. Шығар газдар қажыры 1314-тен 1148 кДж/кг-ға дейін азаяды.

 

Есеп 2.13. Назаровск қоңыр көмірін жаққанда (1.2-кесте, №15) ошақтан шығудағы жану өнімдерінің қажыры қалай өзгереді, егер кептірудің тұйықталған сүлбесін ылғалдығы тұйықталмағанға ауыстырса?  деп қабылдау керек.

Жауап. Жану өнімдерінің қажыры 8914-тен 11689 кДж/кг-ға дейін өседі.

 

Есеп 2.14.  мөлшерде салқын ауа  сормасы қазанның бұру құтысында газдар қажыры мен ыстықтығын қаншаға өзгертеді? Отын-екібастұз көмірі (1.2-кесте, №9). Бұру құтысына дейін , газдар ыстықтығы 8500С.

Жауап. Жану өнімдерінің қажыры 7164 - тен 7464 кДж/кг-ға дейін өседі, ал ыстықтық 850-ден 7980С-қа  дейін төмендейді.

 

3-тарау. Бу қазанының жылулық теңестігі және ПӘЕ

 

3.1 Бу қазанының жылулық теңестiгi

 

         Қазанның ошақ құрылғысында жану барысында отынның химиялық қайраты қызған жану өнiмдерiнiң жылулық қайратына түрленедi.

         Отынмен бiрге ошаққа кiрген жылулардың барлық түрлерiнiң жиынтығын бар жылу (располагаемая теплота) дейдi. Сәйкестi 1 кг қатты не сұйық отынға қатысты бар жылу  тең болады

 

                         .            (3.1)

 

Мұнда QТж - отынның жұмыстық маңызының ең төмен жану жылуы (кДж/кг -қатты және сұйық отын үшiн, кДж/м3 - газ отын үшiн);

         Qауа сырт - қазанға қатыссыз қыздырылған ауа жылуы;

         Qот - жанатын отынның жылуы;

         Qб - бумеханикалық бүркiгiшпен мазутты тамшыландыру үшiн қолданған бу жылуы;

         Qк - тақтатас жаққанда карбонаттарды ыдырату үшiн қажет жылу. Соңғы екi мүше газ отын үшiн болмайды.

         Қазанның қалыптасқан жұмыс тәртiбi үшiн жанатын отынның 1 кг не 1 м3 -не қатысты жылулық теңестiгi былай жазылады

 

                      = Q1 + Q2 + Q3 + Q4  + Q5  +Q6,   кДж/кг                          (3.2)

 

          мұнда:

         Q1 - пайдаланған жылу;

         Q2 - қазаннан шыққан газбен кеткен жылу шығыны, ол шығындардың ең үлкенi;

         Q3 - химиялық кемжанудан (толық жанбаудан) болған жылу шығыны;

         Q4 - механикалық кемжанудан болған жылу шығыны;

         Q5 - қазанның сыртқы жағынан қоршаған ортаға кеткен жылу шығыны;

         Q6 - қожбен кеткен жылу шығыны.

         (3.2)-теңдеудi пайыз арқылы өрнектесек,

  

                                  100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6,                                   (3.3)

 

мұнда   q1 = Q1 100/Qбж ; q2 = Q2 100/Qбж   және т.б.

3.1 теңдеуде:

                                                                       (3.4)

мұнда  қазанға кірудегі ауа мөлшерінің теориялық қажеттіге қатынасы; қазанға кірудегі және салқын ауа ыстықтықтарындағы теория-лық қажет ауа көлемінің қажырлары, кДж/кг.

                                                                   (3.5) 

мұнда отын жылусыйымдылығы (3.1-кесте бойынша қабылданады); отын ыстықтығы.

                                                           (3.6)

мұнда мазутты бүркігіште тамшыландыруға жұмсалған бу шығысы және қажыры.

                                                                     (3.7)

                                                                     (3.8)

мұнда шығар газдар қажыры, кДж/кг;  шығар газдар көлеміне сәйкесті салқын ауа жылуы, кДж/кг.

3.1-кесте.    Отындардың жылусыйымдылығы

 

Отын

Ыстықтық 0С

0

100

200

300

А. Қатты отынның құрғақ маңызы сқот, кДж/(кг.К)

Антрацит және майсыз көмір

0,921

0,963

1,047

1,130

Тас көмір

0,963

1,089

1,256

1,424

Қоңыр көмір

1,089

1,256

1,456

-

Тақтатас

1,047

1,130

1,298

-

Фрезер шымтезек

1,298

1,507

1,800

-

Б. Қатты отынның жұмыстық маңызы

                                        сжот=, кДж/(кг.К)                                      (3.9)

В. Сұйық отын

                                        см =1,7375+0,002512tот  кДж/(кг.К)                                               (3.10)

мұнда tот –отын ыстықтығы, 0С.

Г. Газ отын

                                        сг =0.01[CH4cCH4+C2H6cC2H6+C3H8cC3H8+C4H10cC4H10+

                                        +C5H12cC5H12+N2cN2+CO2cCO2+H2ScH2S], кДж/(м3.К),                   (3.11)

мұнда CH4, C2H6...-табиғи газдағы құраушы газдар мөлшері, %;

cCH4, cC2H6...-табиғи газдың жанатын және жанбайтын құраушыларының жылусыйымдылығы, кДж/(м3.К).

Газдардың орташа жылусыйымдылығы, кДж/(м3.К):

t, 0С

СН4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

С5Н12

N2

CO2

H2S

0...

1,55

2,21

3,05

4,13

5,13

1,29

1,60

1,51

100...

1,64

2,49

3,51

4,71

5,84

1,30

1,70

1,53

Қазанның меншікті пайдалы жылуқабылдауы

 

                                                                            (3.12)

мұнда -отын шығысы, кг/с;  -бу қазанында жұмыстық орта  қабылдаған жылу , кДж/с.

                                             (3.13)

мұнда -жаңа (біріншілік) және екіншілік аса қыздырылған бу шығысы, кг/с;

-дағыралы қазанда берілген тұз мөлшерін ұстап тұру үшін үрлеу суының 

шығысы (егер  болса, ол есепке алынбайды);

Dқ.б.-қаныққан бу шығысы, кг/с;

-біріншілік аса қыздырылған бу қажыры (энтальпиясы), кДж/кг;

-қазанның сулық үнемдегішіне келген су қажыры;

-дағыра қысымында қанығу сызығындағы су қажыры;

-аралық (екіншілік) аса қыздырғыштан шығудағы және кірудегі бу қажыры;

 қаныққан бу қажыры.

         Жұмыстық ортаға (денеге) жылу  сулық үнемдегіште, буландыру  беттерінде, буды асақыздырғышта беріледі.

         Қазанның  жылулық теңестігіне (3.1), (3.2) ауа қыздырғыш  қабылдаған жылу тікелей кірмейді. Ол жылу қайтадан қазан ошағына келеді де, жану  жылдамдығын арттырады.

 

Бақылау сұрақтары

1.      қандай құраушылардан тұрады?

2.      неге жұмсалады?

3.     Қазанда қандай жылу шығындары болады?

4.     Химиялық, механикалық кемжану деген не?

5.       қалай анықталады?

6.      қалай анықталады? Оны қазанда не қабылдайды?

7.     Неге ауа қыздырғыш қабылдаған жылу қазанның жылулық теңестігіне тікелей кірмейді?

8.      деген не? –нан айырмашылығы неде?

         Мысалдар

         Мысал 3.1. Бу өндірулігі 186.11 кг/с дағыралы қазанның жылулық теңестігін құрастыру керек. Буының көрсеткіштері:

Аса қызған  будың ыстықтығы                                                     545/545  0С

Қоректік  судың ыстықтығы                                                                    250 0С

Шығудағы жаңа  бу қысымы                                                         13.7  МПа

Қоректік су қысымы                                                                      16.2 МПа

Аралық аса қыздырғыш (ААҚ) арқылы бу шығысы                    163.89 кг/с

ААҚ-қа кірудегі бу ыстықтығы                                                     3330С

ААҚ-тан кейінгі бу қысымы                                                          2.44 МПа

ААҚ –қа кірудегі бу қысымы                                                        2.66  МПа

 

Отын – березовск көмірінің кептірмесі:

         Есептеу жүргізгенде қабылдау керек: ауаның ыстықтығы қазанның алдында және калориферден кейін  және  калориферге кіруде ауа артықтығы   кептіргеннен кейін отын ыстықтығы  850С; шығар газдар ыстықтығы 1200С (); отынды кептіру үшін алынған газдар ыстықтығы 3860С  кептіруге алынған газдар үлесі 0.34; әкетінді күл үлесі  күлділік  болғанда; қож ыстықтығы   шығар газдардағы ауаның  артықтығы 1.231; ААҚ-қа  бүрку жоқ.

         Шешу. 1. Қазанда жұмыстық орта қабылдаған меншікті жылу мөлшерін анықтаймыз. Аса қызған бу мен қоректік су қажырын берілген ыстықтықтар мен қысымда су мен су буының жылуқозғалымдық (термодинамикалық) кестелері бойынша алынады:

         ААҚ-тан бұрын және кейін бу қажыры:  

Сонда

 

    

Дағырадан үрлеу суы аз (0.5%-дан аз), сондықтан оның жылуын есепке алмаймыз.

         2. (3.1) бойынша отынның бар жылуын анықтаймыз.

         Қосымша жылу көздері

 

                  

 

Отынның жылусыйымдылығы (3.1-кесте, (3.9))

                  

                           

 

мұнда 3.1-кестеден анықталатын құрғақ отын жылусыйымдылығы.

                  

                  

                  

 

3. 3.2 - кестеден көмірді жағу тәсілі бойынша жылу шығындарын  анықтаймыз:  Сонда:                                                                                            

 

4. Шығар газдармен кеткен жылу шығынын  анықтаймыз. Отынды кептірудің   тұйықталмаған сүлбесі қолданғандықтан, бұл шығындар қазаннан шыққан газдар мен кептіруге алынған газдар жылуларының қосындысы болады:

 

                           

 

                  

 

5. Қожбен кеткен жылу шығыны (§3.2-ні қараңыз)

 

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2-кесте.    Қазанның бу өндірулігі 20,8 кг/с-тен (75 т/сағ) үлкен болғанда бір құтылық ошақтардың есептік сипаттамалары

 

Отын

Ошақтан шығуда ауа артықтығының еселеуіші αош.

Жану шарты бойынша ошақ көлемінің рұқсатты жылулық кернеуі,

qv, кВт/м3

Жылу шығындары кемжанудан q3+q4, %

А. Қатты қожшығаруда

Майсыз көмір

1,20-1,25

162,8

2

Тас көмір

1,20

174,5

1.0-1,5

Көмір байыту қалдықтары

1,20

162,8

2,0-3,0

Қоңыр көмір

1,20

186,1

0,5-1,0

Фрезер шымтезек

1,20

162,8

0,5-1,0

Тақтатас

1,20  

116,3

0,5-1,0

Б. Мазут пен газ жаққанда

Мазут

1,02—1,10

291

0,1 — 0,5

Табиғи немесе ілеспе кокстық газ

1,05—1,10

349— 465

0,1 — 0,5

Домналық газ

1,10

233

1,5

В. Қазанның көрсетілген (номинал) бу өндірілулігіне тәуелді қоршаған ортаға жылу шығыны

Бу өндірулік D:

 

 

 

 

 

 

 

кг/с

20

40

80

120

160

200

250 және үлкен

т/сағ

72

144

288

432

576

720

900 және үлкен

Жылу шығыны

q5, %

0,8

0,65

0,45

0,35

0,28

0,24

0,2

 

         Ескертулер 1. Қатты отындар үшін кемжану жылу шығындарын толығымен q4-ке жатқызады және кіші мәндерін аз күлді отындарды (Акел≤1,43%.кг/МДж) жаққанда қабылдайды. 2.Қатты қож шығарғанда ұшпа күлдің әкетілу үлесі барлық отындар үшін аәк.=0.95 деп қабылданады. 3. Мазут жаққанда ошақ қалқандары газ өткізбейтін ғып жасалса және жану автоматты реттелсе және жай ошақтарда сорма ∆αош.=0,05-тен жоғары болмаса ауа артықтығы αош =1.02-1.03 деп қабылданады. Газ жаққанда (домналық газдан басқалар) газ өткізбейтін ошақтарда αош.=1.05 деп қабылданады. 4. Мазут және газ жаққанда кемжану жылу шығындарын негізінде q3-ке жатқызады. Бу өндірулігі үлкен (> 89 кг/с) қазандар ошақтарында жануды автоматты реттегенде отын кемжануын 0,1-0,2% деп қабылдайды.

 

6.     Салқын ауа жылуы

 

                           

(3.1), (3.2) теңдіктерді қолданып жылулық теңестікті жазамыз

                  

7. Отын шығысы   

         Мысал 3.2. Калориферде ауаны алдын – ала қыздыруды 40-тан 1000С-қа дейін өсірсе сұйық отынның бар жылуы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Қазанға кірудегі ауа артықтығы  1000С-та теориялық ауа көлемінің қажыры

         Шешу. (3.2)-ден      

 

                  

 

400С – та теориялық қажет ауа  қажыры тең

 

                           

 

Осыған сәйкес отынның бар жылуының өзгеруі құрайды

 

                           

 

         Мысал 3.3. Мазутты бүрку үшін 1 кг мазутқа 0.15 кг бу пайдаланғанда мазуттың бар жылуы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Бу қысымы 1.6 МПа, ыстықтығы 3000С.

         Шешу. Мазуттың  бар жылуының өзгеруі

                           

 болғанда

Онда

                           

        

         Мысал 3.4. Қазанның жылуөндірулігін сақтап дағыралы қазанда  2.5 % мөлшерде дағырадан су үрлеуді  қосқанда отын шығысы қаншаға өзгеретінін анықтау керек. Су мен бу көрсеткіштері және  шығыстарын 3.1 мысалдан алу керек.

           Шешу. Үрлеу болмағанда

 

         Үрлеу болғанда үрлеу суымен кеткен жылу шығыны . Дағырадағы қысым 15.4 МПа болғанда 

         3.13  кейіптемеге  сәйкес үрлеу 2.5% болғанда

        

                           

Отын шығысы

Отын шығысының өсуі  немесе .

 

         Есептер

         Есеп 3.1. Ауаны алдын-ала қыздыру ыстықтығы 500С, салқын ауа  ыстықтығы 300С болғанда таңбасы Г донецк көмірінің (1.2-кесте, №2) бар жылуын анықтау керек. Қазанға кірудегі ауа артықтығы , отынды  кептіру – тұйықталған, отынның физикалық жылуын ескермеу керек.

         Жауап.

 

         Есеп 3.2. Ауаны алдын – ала қыздыру ыстықтығы 40-тан 800С-қа дейін  өзгергенде Челябі қоңыр көмірінің (1.2-кесте, №12) ы қаншаға өзгереді?  Есепті  шығарғанда   деп алу керек.

         Жауап.  мәні 13498-ден 13730 кДж/кг-ға дейін өседі.

 

         Есеп 3.3. Өзіндік мұқтаждыққа бу алу болғанда қазанның ін анықтау керек. Өзіндік мұқтаждыққа көрсеткіштері  бу шығысы 40 кг/с аралық буды асақыздырғыштан. Жаңа бу шығысын және көрсеткіштерін 3.1 мысал бойынша қабылдау керек. Аралық буды аса қыздырғышқа кірудегі бу шығысын 163.9-дан 203.9 кг/с-ке дейін өсіру керек.

         Жауап.  19557.4-тен 19959.5 кДж/кг-ға  дейін өседі.

 

         3.2. Бу қазанының ПӘЕ-ін анықтау

 

         Пайдаланған жылуды Q1 қазан ошағының құтысында және оның ағындық арнасында қыздыру беттерi қабылдайды, жұмыстық денеге (су, бу) берiледi.

         Сондықтан тура теңестік әдісі бойынша қазанның пайдалы әрекет еселеуiшi тең

                                                                                  (3.14)

            Іс жүзінде тура әдісті қолданбайды. Қазанның пайдалы әрекет еселеуішін кері теңестік әдісі бойынша (3.45)-тен анықтайды:

 

                                                                             (3.15)

 

         Бұл әдіс біріншіге қарағанда оңайлау және дәлірек.

(3.14; 3,15) бойынша анықталған пайдалы әрекет еселеуіші жалпы (брутто) деп аталады. Ол бу қазанның өзінің жұмыс істеуін сипаттайды. Бірақ қазанның қалыпты жұмыс істеуін көп көмекші мәшинелер мен тетіктер (механизмдер) қамтамасыз етеді. Олар электр станса өндіретін электр қайратының бөлігін тұтынады. Оны қазандық қондырғының өзіндік мұқтаждық шығын дейді. Оған үрлегіштерге, түтін сорғыштарға, қоректік сорғыларға, тозаң дайындау жүйесіне, автоматтық және қашықтан басқарудың электр қозғалтқыштарына жұмсалған қайраттар жатады. Қазіргі қазандық қондырғыларда өзіндік мұқтаждық шығын Dhө.м.=4-5% тең.

         Егер қазанның жалпы (брутто) ПӘЕ-нен өзіндік мұқтаждық шығынды алсақ, онда қазанның таза (нетто) ПӘЕ-ін аламыз:

                                                                                (3.16)  қазандық қондырғы жұмысын сипаттайды.

          Шығындардың ішіндегі ең үлкені шығар газдармен кеткен жылу шығыны . Нашар жанатын қатты отындар үшін , жақсы жанатындар үшін . Қалғандарының қосындысы, әдетте, 1%-дан аспайды. аралығында болады.

          Шығар газбен кеткен жылу шығыны, %,

                                                               (3.17)

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде (3.17) мына  түрге келеді

 

                                      (3.18)

мұнда r және  отынды кептіруге алынған газдар үлесі және оларды алу жердегі қажыры, кДж/кг.

         Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде отын туралы барлық  мәліметтерді кептірілген отынға (кептірмеге) жатқызады, соның ішінде   және –ды. Химиялық, механикалық кемжанудан  және сыртқы  салқындаудан болған  жылу шығындарын 3.2-кесте бойынша  қабылдайды.

         Қожбен кеткен  жылу шығыны

 

                                                                        (3.19)

мұнда ошақ құтысында қожшығару үлесі, жану  өнімдерімен кеткен әкетінді күл үлесі, 3.3-кесте бойынша анықталады;  қож қажыры, кДж/кг, 2.1-кесте бойынша анықталады.

         Қатты қож шығаруда қож ыстықтығы 6000С деп қабылданады; сұйық қож шығаруда -   немесе мәліметтер болмаса - деп /1/ бойынша қабылданады.

 

3.3-кесте.    Қазанның бу өндірулігі 20,8кг/с-тен (75 т/сағ) үлкен болғанда сұйық қож шығаруы бар ашық және жартылай ашық (жіңішкеруі бар) ошақтардың есептік сипаттамалары

 

Отын

Ауаның артықтық еселуіші αош.

Ошақ көлемінің рұқсатты жылулық кернеуі, qv, кВт/м3

Ашық ошақ

Жіңішкеруі бар ошақ

Антрациттер мен шала антрациттер

1,20-1,25

168,6 (145,4)

197,7 (168,6)

Таңбалары М-сыз (Т), 2НЖ (2СС) тас көмірлер

1,20-1,25

215,2 (186,1)

232,6 (197,7)

Таңбалары Г, Ұ (Д), ГСШ, 1НЖ (1СС) тас көмірлер

1,20

215,2 (186,1)

232,6 (197,7)

Қоңыр көмірлер

1,20

244,2 (209,3)

267,5 (232,6)

Отын

Кемжану жылу шығындары, q4, %

Қожұстау үлесі αқож

Ашық ошақ

Жіңішкеруі бар ошақ

Ашық ошақ

Жіңішкеруі бар ошақ

Антрациттер мен шала антрациттер

3 - 4

3 - 4

0,15

0,15

Таңбалары М-сыз (Т), 2НЖ (2СС) тас көмірлер

1,5

1,0

0,20

0,20

Таңбалары Г, Ұ (Д), ГСШ, 1НЖ (1СС) тас көмірлер

0,5

0,5

0,20

0,20-0,30

Қоңыр көмірлер

0,5

0,5

0,1 - 0,35

0,1 - 0,35

 

 

Ескертулер: 1. αош =1,25 үлкен мән ошаққа тозаңды ыстық ауамен тасымалдағанда қабылданады. 2. q4 =3% кіші мән шала антрацит үшін қабылданады. αқож -дың кіші мәндері- құйынды оттықтары бар ошақтар үшін.

 

Отынның толық шығысы

 

                                                                                      (3.20)

 

         Есептік отын шығысын механикалық кемжануды есепке алып анықтайды.

                                                                                    (3.21)

 

ға отын дайындау жабдығын есептейді.

 нақты жануға қажет ауа және  жану өнімдерінің көлемін есептеуге қажет.

         Кептірудің  тұйықталмаған сүлбесінде отын шығысы  кептірілген отын  бойынша анықталады. Өңделмеген отын шығысын анықтайтын кейіптеме

                                                                                  (3.22)

 

мұнда кептірілген  отын ылғалдығы жұмыстық маңызда, %.

         ПӘЕ   (3.15) бойынша табылады.

 

         Бақылау сұрақтары

1.     Қазанның ПӘЕ деген не? Тура теңестік әдіс бойынша қалай анықталады?

2.     ПӘЕ кері теңестік әдіс бойынша қалай анықталады? Бұл әдістің  артықшылығы  неде?

3.     Жалпы және таза ПӘЕ-нің  айырмашылығы неде?

4.     Өзіндік  мұқтаждық деген не?

5.     Қазандағы қай жылу  щығыны ең үлкен?

6.     Есептеу жүргізгенде q2, q3, q4, q5, q6 қалай анықталады?

7.     Қож ыстықтығын қалай қабылдаймыз?

8.     Отынның толық  шығысы  қалай анықталады?

9.     Есептік отын  шығысы қалай анықталады?

10. және - ті  қай жағдайда  қолданамыз?

11.   мен   арақатынасы?

12.  Сұйық қож  шығарып  жаққанда қай жылу шығыны өседі?

 

Мысалдар

Мысал 3.5. 3.1 мысал шарттары үшін қазанның ПӘЕ-ін және отын шығысын анықтау керек.

Шешу. 1. Қазанның ПӘЕ-ін анықтаймыз.   3.1-мысалдан.

(3.18) кейіптеме бойынша  

 

             

(3.19) кейіптеме бойынша

 

                           

Қазанның ПӘЕ

 

                           

 

2. Кептірілген отын шығысын анықтаймыз (3.1 мысал бойынша ):

                           

 

3. Өңделмеген отын шығысы ( болғанда)

                           

 

         Мысал 3.6. Кептіру сүлбесін тұйықтамай және тұйықтап жаққанда қазандағы отын шығыстарын салыстыру керек. Отынды тұйықталмаған кептіру сүлбесі болғанда отын шығысын 3.5 мысал бойынша алу керек. Ылғалды отынның жұмыстық маңызының бастапқы мәліметтерін және оны жағудың шарттарын келесідегідей қабылдау керек: отын ылғалдығы  ауа артықтығы және оның ыстықтығы калориферге кіруде  және  шығар газдардағы ауа артықтығы  шығар газдар ыстықтығы  жану жылуы  

         Шешу. Кептірудің сүлбесі тұйықталған болғандағы отын шығысын анықтаймыз.

         1. Газдар қажырын 100 және 2000С ыстықтықтарында анықтаймыз. (2.34) және (2.35) –ге сәйкес газдар мен ауаның теориялық қажырларын  және 2000С-та табамыз және (2.33) бойынша бұл ыстықтықтар үшін  болғанда  анықтаймыз (3.4-кесте).

 

3.4 - кесте

Ыстық-тық, 0С

100

200

142.8

300.3

445.2

851.8

124.0

250.5

712.0

1442.6

573.8

1154.9

861.2

1742.9

 

 болғанда

2. Отынның бар жылуын анықтаймыз. Қазаннан тысқары қыздыру жылуы (§ 3.1 бойынша)  

Өңделмеген отынның есептік ыстықтығын  деп қабылдаймыз, сондықтан  Сонда

3. Жылу шығындар мен қазанның ПӘЕ-ін  анықтаймыз. Шығар газдармен  кеткен жылу шығынын  (3.17) бойынша табамыз:       

 

                  

Басқа шығындарды 3.2-кесте бойынша табамыз:   болғанда

 

                    және

                  

4. Кептірудің тұйықталған сүлбесінде қазандағы отынның толық шығысы (3.20) бойынша

                                     

 

Кептірудің тұйықталмаған сүлбесінде (3.5 мысал) отын шығысы

        

            Мысал 3.7. Газ өткізбейтін ғып жасалған және теңестірілген тартуда ошақ пен газ жолының әдеттегі қалқандары бар бу қазандарында майсыз көмірді (1.2-кесте, №4) жаққанда ПӘЕ және отын шығыстары қалай өзгереді? Екі нұсқа үшін бірдей ғып қабылдау керек:  тозаң жүйесіндегі сорма  ауа қыздырғыштағы сорма  қожшығару – сұйық; будың шығысын және көрсеткіштерін 3.1 мысалдан алу керек. Шығар газдардағы ауа артықтығы: газ өткізбейтін ғып жасағанда -   теңестірілген тартуда -

         Шешу. Қазан газ өткізбейтін ғып жасалған. 1. Отынның бар жылуын анықтаймыз. Өңделмеген отынның есептік ыстықтығын  деп қабылдаймыз, сондықтан  Қазанға кіруде ауа артықтығы  Ауа қажырын 2.2-кесте бойынша 30 және 400С ыстықтықтарда табамыз. Олар тең  және  Сонда

 

                  

2. Қазандағы жылу шығындарын анықтаймыз. 3.3-кестеге сәйкес   Әкетінді күл үлесі  Қож ыстықтығы /1/ бойынша  сонда оның қажыры  (2.1-кестені  қараңыз).

                         

 

 болғанда берілген отын үшін 2.2 - кестеге сәйкес

                           

 

         Ауа артықтығы  болса (2.33) бойынша

                           

 

(3.17) бойынша

                           

 

4. (3.15) бойынша ПӘЕ

                           

 

Отынның толық шығысы (3.20) бойынша

                           

 

  мәні 3.1 мысал бойынша  қабылданған.

Теңестірілген тартуы бар қазан. 1. Жылу шығындары:

2. Қажыр

3. Шығар газдармен кеткен шығын

 

4.

 

5.

Газ өткізбейтін қазанда, оның ішінде артық қысымда істегенде, ауа қыздырғыштардағы сормалар теңестірілген тартуы бар қазандардағыдай  болатынын есептеуді  жүргізгенде  ескеру керек.

         Сонымен газ өткізбейтін қазанда ПӘЕ 0.27% жоғары және сәйкесті отын шығысы кіші.

 

Есептер.

Есеп 3.4. Қоңыр Назаровск көмірі үшін (1.2-кесте, №15) (газ жолындағы қыздыру беттерін тазалағаннан) тан 1400С-қа дейін өзгерсе шығар газдармен кеткен жылу шығыны қаншаға өзгереді? Шығар газдардағы ауа  артықтығын 1.26, салқын ауа ыстықтығын 300С, бу қазанына кірудегі: ауа ыстықтығын 500С, ауа артықтығын  механикалық кемжану  шығынын   деп қабылдау керек.

         Жауап.  7,680-ден 6.548%-ға дейін  төмендейді.

 

         Есеп 3.5. Бу өндірулігі 736.11 кг/с газөткізбейтін қазан үшін отын шығысын  анықтау керек.

Бу көрсеткіштері:

Аса қызған бу ыстықтығы                                                             545/545 0С

Қоректік су ыстықтығы                                                                 2700С

Шығуда жаңа бу қысымы                                                              25,02 МПа

Қоректік су қысымы                                                                      30.41 МПа

Аралық аса қыздырғыш (ААҚ)                                                    

арқылы бу шығысы                                                                       606.56 кг/с