ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

 

Е.Нұрекен

 

ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНСАЛАРДЫҢ ҚАЗАНДЫҚ ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ

 050717 – Жылу энергетика мамандығының студенттеріне арналған

дәрістер жинағы 

 

Алматы 2009

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Е. Нұрекен. Жылу электр стансалардың қазандық қондырғылары. 050717 – Жылу энергетикасы мамандығының студенттеріне арналған дәрістер жинағы - Алматы: АЭжБИ, 2009.

        Дәрістерде бу қазанының жұмыс істеу қағидасы (принципі), құрылмасы (конструкциясы), қазанды жылулық есептеу, таза бу алу әдістері және бу ыстықтығын реттеу тәсілдері қарастырылған.

        Дәрістер жинағы 050717 – Жылу энергетикасы мамандығының студенттеріне арналған.

          

         №1 дәріс

 

1.1 Бу қазандары туралы жалпы мәліметтер

 

         Бу қазаны деп жағылған отын жылуын пайдаланып, қысымы ауа қысымынан жоғары бу өндіретін құрылғыны атайды.

Қазіргі қазан түрі-тік су құбырлы қазандар (1.1, 1.2, 1.3 - суреттер). Қуатты қазандарда отын тозаң (немесе тамшы) түрінде қалқыған күйде алауда жағылады. Ошақ құтысының (камерасының) барлық қабырғалары тік құбырларымен жабылған. Бұл құбырлар (қабырғалық қалқандар) қарқынды қыздырылады, онда жоғары қысымда су ішінара буланады. Қаныққан бу дағырадан иірілмелі құбырдан істелген буды аса қыздырғышқа, одан кейін аса қызған бу (жаңа бу) шығырға (турбинаға) барады.

1.1 сурет - Табиғи айналмасы бар дағыралы қазан сүлбесі: 1 – ошақ құтысы; 2 – ошақ қалқандары (экран); 3 - оттықтар; 4 – түсіру құбырлары; 5 – дағыра; 6 – сәулелік буды аса қыздырғыш; 7 – ағындық буды аса қыздырғыш; 8- аралық буды аса қыздырғыш; 9 – үнемдегіш (экономайзер); 10 – ағындық газ жолы; 11 – ауа қыздырғыш.

 

 

1.2 сурет - Көп ретті мәжбүрлі айналмасы (циркуляция) бар қазан сүлбесі: 1 – үнемдегіш (экономайзер); 2 – дағыра; 3 – түсіру қоректік құбыр; 4 – айналма сорғысы; 5 – суды айналма контурлары (жолдары) бойынша тарату; 6 -  буландырудың сәулелік қыздыру беттері; 7 - әдіп (фестон); 8 – буды аса қыздырғыш;  9 – жаңғыртулық (регенеративтік) ауа қыздырғыш.

1.3 сурет - Тура ағынды қазан сүлбесі (Рамзин бойынша): 1 – үнемдегіш (экономайзер); 2 – қыздырылмайтын жіберу құбырлары; 3 – төменгі су таратқыш біріктірме (коллектор); 4 – қалқандық (экрандық) құбырлар; 5 – жоғарғы қоспа жинауыш біріктірме; 6 – шығарылған өтпелі аймақ; 7 – аса қыздырғыштың қабырғалық бөлігі; 8 – аса қыздырғыштың ағындық бөлігі; 9 – ауа қыздырғыш; 10 – оттық (горелка).

          Отын мен ауа ошақ құтысына оттықтар арқылы беріледі. Көмірді алауда жағу үшін диірменде қажетті майдалыққа дейін ұнтақтайды. Отынның жануын қарқындату үшін ауа құбырлық ауа қыздырғышта (АҚ) қыздырылады. Ол АҚ қазанның түсіру газжолында орналасқан.

Сонымен шектіге дейінгі қысымда судан аса қызған бу алу келесі құбылыстардың тізбекті өтуімен сипатталады:         қорек суын қыздыру, бу түзілу және дағырада қаныққан будың бөлінуі, алынған буды берілген ыстықтыққа дейін аса қыздыру. Бұл құбылыстардың айқын бөліну шекаралары бар және үш түрлі жылуалмастырғыштарда қыздыру беттері деп аталатын: үнемдегіштік, буландырғыштық (бутүзгіштік) және буды асақыздырғыштықта жүзеге асырылады. Дағыралы қазандар  (1.1-сурет) жұмыстық орта (су, су+бу, бу) қысымы шектіден төмен болғанда жарамды. Жұмыстық орта қысымы шектіден асса олар жарамайды. Су үшін Р_ш= 22,129 МПа, t_ш=374,15 ⁰С.

Жұмыстық орта қысымы шектіден жоғары болса тура ағынды қазандар қолданылады (1.3-сурет). Бұл қазандарда дағыра болмайды. Үнемдегіштік, буландырғыштық және асақыздырғыштық беттер арасында айқын шекара жоқ. Қазан жүктемесі өзгергенде олардың өлшемдері өзгереді. Құрылма (конструкция) бойынша жиірек бу қазаны П-тәрізді қылып жасалады. Онда негізгі үш түзгі (газжолы) бар:

- ошақ құтысы (ошақ), онда қалқыған күйде отын жағылады. Жану өнімдері жоғары қарай қозғалады. Құбыр түріндегі жылуқабылдайтын  беттер (ошақтық қалқандар) ошақ қабырғасына орналастырылады және газ көлемінен жылуды сәулелік  жылуалмасу арқылы алады;

- жатық газжолы, онда газ қозғалысы тіктен жатыққа өзгереді. Мұнда буды аса қыздырғыш орналасады. Ондағы жылуалмасу алдында (ошақтан шығуда) аралас сәулелік - ағындық, сосын негізінде ағындық;

- ағындық шахта, мұнда газ төмен қарай қозғалады. Жылуалмасу-ағындық. Мұнда аралық буды аса қыздырғыш, сулық үнемдегіш, құбырлық ауа қыздырғыш орналасады. Қуатты қазандарда жаңғыртулық ауа қыздырғыш ағындық шахтадан шығарылып сыртта тұрады.

Қызметі бойынша бу қазандарын бірнеше топқа бөлуге болады: қайраттық (энергетикалық), өнеркәсіптік, жылытулық, пайдаға асырғыш (утилизационные).

Қайраттық қазандар электр стансада бу өндіруге  арналған, олар жоғары бірлік бу өндірулікпен, будың жоғары көрсеткіштерімен, сенімділікке және үнемділікке қатысты жоғары  талаптармен ерекшеленеді.

         Өнеркәсіптік қазандар өнеркәсіп пен ауыл шаруашылығының тәсілдемелік (технологиялық)  мұқтаждары үшін бу өндіреді.

         Жылыту қазандары өнеркәсіптік, тұрғын және әлеуметтік  ғимараттарды жылыту үшін бу немесе ыстық су өндіреді.

Бұл  топқа су қыздыратын  қазандар да жатады.

Пайдаға асырғыш қазандар екіншілік қайрат (энергия) қорын пайдаланады, яғни металлургия, мұнай өңдеу және т.б. тәсілдемелік қондырғылардан шыққан газдарды және т.б. жағады.

Біздің бұл оқу құралында қарастыратынымыз негізінде қайраттық (энергетикалық) бу қазандары.

 

№2 дәріс

 

2.1 Бу қазандарын жіктеу

 

Өндірулік бойынша қазандарды кіші, орта және үлкен өндірулікті деп ажыратады.

Қысым бойынша бу қазандары мына топтарға бөлінеді :

Төмен қысымды қазандар - бу қысымы 1 МПа-ға дейін;

Орта қысымды қазандар - бу қысымы 4 МПа-ға дейін;

Жоғары қысымды қазандар - бу қысымы 14 МПа-ға дейін;

Шектіден жоғары қысымды қазандар - бу қысымы 25 МПа.

Су айналмасы (циркуляция) бойынша қазандарды 3 топқа бөлуге болады: табиғи айналмасы бар, көп ретті мәжбүрлі айналмасы бар, тура ағынды қазандар.

         Бу түзу құбырларында су мен будың бірге қозғалуы және бұл құбырлардың сұйықағулық кедергілерін жеңіп өту қазандардың әр түрінде өзгеше ұйымдастырылған. Табиғи және мәжбүрлік айналмасы бар қазанның дағырасы болады (2.1 а,б; 1.1, 1.2-суреттер), ал тура ағындыларда дағыра жоқ (2.1 в; 1.3 - суреттер).

Табиғи айналмасы бар дағыралы бу қазанының сүлбесі 1.1, 2.1 а–суретте келтірілген. Қыздырылмайтын құбырлар 4 және қыздырылатын құбырлар 6 жоғарыда дағырамен 3 төменде таратушы құбырмен 5 қосылған, олар тұйықталған сұйықағулық жүйе түзеді. Оны айналма жолы (контуры) дейді. Сумен толтырылған дағыра көлемін сулық көлем, ал бумен толтырылған дағыра көлемін булық дейді. Булық және сулық көлемдерді бөлетін бетті булану беті (зеркало испарения) деп атайды. Дағыраның сулық көлемі мен бу түзу құбырлары қазандық сумен толтырылған.

         Қыздырылатын құбырларда 6 су қайнайды, сондықтан ондағы субу қоспасының тығыздығы r_қ. Қыздырылмайтын құбырлар 4 дағыра қысымындағы тығыздығы r` сумен толтырылған. Демек, жүйенің төменгі нүктесі-таратушы біріктірмеге (раздающий коллектор) бір жағынан қыздырылмайтын құбырларды толтырған судың қысымы Hr`g, басқа жағынан қыздырылатын құбырларды толтырған субу қоспасының қысымы Hr_қg түседі.

Бу түзілу нәтижесінде пайда болған қысым айырмасы H(r`-r_қ)g жүйеде  қозғалыс туғызады және табиғи айналманың қозғаушы тегеуріні                                                                                         (2.1)

Қыздырылатын құбырлар бойынша жоғары қарай субу қоспасы қозғалады, соған байланысты олар көтеру құбырлары деп аталған, ал қыздырылмайтын құбырлар бойынша су төмен қарай қозғалады - бұл түсіру құбырлары. Бұндай қазандар табиғи айналмасы бар қазандар деп аталады.

Айналма жүйесінде жұмыстық дене қозғалысы  көп рет болады. Бу түзу құбыры арқылы бір айналымда жүріп өткенде су толығымен буланбайды тек ішінара буланады. Бу түзу құбырынан шыққанда субу қоспасында бу мөлшері 3-25% болады. Егер бу мөлшері 20% болса, онда су толығымен булану үшін айналма жолы арқылы 5 рет жүріп өтуі қажет. Бу түзілу құбылысы үзіксіз болғандықтан қоректік су дағыраға бу шығысына сәйкес үзіксіз келеді, жүйеде су ылғи айналады және оның мөлшері өзгермейді.

          Айналған судың маңыздық шығысының G_c, кг/с уақыт бірлігінде түзілген бу шығысына D, кг/с қатысы айналма еселігі

деп аталады.

2.1 сурет - Бу қазандарында бу түзілудің негізгі сүлбелері: а – табиғи айналма; б -  көп ретті мәжбүрлі (многократно – принудительная) айналма; в - тура ағынды сүлбе; 1 -  қоректік сорғы; 2 - үнемдегіш (экономайзер); 3 - дағыра (барабан); 4 - түсіру  құбырлары; 5 - таратушы біріктірме; 6 - бу түзетін құбырлар; 7 - буды аса қыздырғыш; 8 – көп ретті мәжбүрлі  айналма сорғысы.

        

          Табиғи айналмасы бар қазандарда айналма еселігі 4-30 арасында және одан да жоғары болады.

Көп ретті мәжбүрлі айналмасы бар қазан.

         Бу түзу құбырларында жұмыстық дененің мәжбүрлік қозғалысын ұйымдастыруға болады, мысалы, айналма жүйесіне қосылған сорғымен  (2.1б; 1.2-сурет). Бұл жағдайда айналманың қозғаушы тегеуріні табиғи айналмадағы тегеурінінен бірнеше рет асады. Бұл бу түзу құбырларын қазанды құрылмалау (конструирование) жағдайына байланысты кез - келген түрде орналастыруға мүмкіндік туғызады, ондағы айналманы тік өрлеме қозғалыспен ғана емес, жатық (горизонталь), тіпті субу қоспасының төмен түсу қозғалыспен де ұйымдастыруға болады. Бу қазандарының бұл түрінде айналма еселігі 3-10 аралығында.

         Табиғи және мәжбүрлік айналмасы бар бу қазандарының өзгешелік ерекшелігі тұйықталған сұйықағулық жүйеде айналманы ұйымдастыруға мүмкіндік туғызатын ыдыс-дағыраның болуы. Дағыра қазанның барлық: үнемдегіштік, бу түзу және буды аса қыздыру аймақтарын белгілейді (фиксирует).

         Дағыралық қазандар шектіге дейінгі қысымда (ШДҚ) р < р_ш жұмыс істейді.

         Тура ағынды қазанда дағыра болмайды, жұмыстық дене бу түзу құбырлары арқылы бір рет өтеді К = 1 (2.1в; 1.3-суреттер). Тура ағынды қазан тұйықталмаған сұйықағулық жүйе. Бұл қазандардың өзгешелік ерекшелігі үнемдегіштік, бу түзу және буды аса қыздыру аймақтарының айқын белгіленбеуі. Тура ағынды қазанның бу түзетін қыздыру беттерінде судың буға айналуы тоқтаусыз өтеді. Тура ағынды қазандар ШДҚ-да және шектіден жоғары қысымда (ШЖҚ) р ³ р_ш істейді.

 

2.2 Қазандық қондырғы. Бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі

 

          Қазан және оның жұмысын қамтамасыз ететін көмекші жабдықтар: отын дайындау құрылғылары, қазанға қорек суын беретін қорек сорғылары, жағу үшін ауа беретін үрлегіштер, жану өнімдерін мұржа арқылы әуеге (атмосфераға) шығаратын түтін сорғыш, күлұстағыш, күлқожшығару құрылғылары және т.б. қазандық қондырғысын құрайды. Қазандық қондырғы жұмысы толығымен механикаландырылған және автоматтандырылған.

         Қатты отынды тозаң түрінде жағатын тура ағынды бу қазаны бар бушығырлы электр стансаның бу өндіру тәсілдемелік (технологиялық) сүлбесі 2.2-суретте көрсетілген.

         Қатты отын стансаға темір жол ашық вагондарымен әкелінеді. Вагонаударғыш 5 көмегімен көмір түсіріледі. Таспалы тасығыш 2 көмегімен көмір маяға 1 не ұсақтау зауытына 6 жіберіледі. Одан ұсақтама (дробленка) қазандық шанағына 7 келіп түседі. Ұсақталған көмір бөлшектерінің өлшемі 25 мм-ден аспайды. Ұсақтама көмірді ұнтақтайтын диірменге келеді, онда ұнтақталады және кептіріледі. Әрі қарай көмір тозаңы бірінші ауа көмегімен оттық (горелка) арқылы ошақ құтысына (камерасына) беріледі. Екінші ауа оттық арқылы ошаққа тікелей беріледі.

         Отандық қайратиатта (энергетикада) ең көп тараған бу қазандарының кескіні (профилі) П-тәрізді, ол жоғарғы жағы жатық (горизонталь) газжолымен (газоход) қосылған екі тік призмалық шахталар. Бірінші шахта-өлшемдері бойынша үлкені-ошақ құтысы (ошақ). Оның көлемі 1000-нан 30000 м³-ке дейін және одан да үлкен болады. Ошақ құтысының бүкіл периметрі және қабырғаларының биіктігі бойынша құбырлық жазық жүйелер – ошақ қалқандары (экрандары) орналасқан. Олар жылуды тікелей алау (факел) сәулелерінен алады, қыздырудың сәулелік беттері болады.

Екінші тік шахта және оны ошақ құтысымен қосатын жатық газжолы жылуды ағындық тәсілмен алатын қыздыру беттерін орналастыруға арналған, сондықтан олар ағындық (конвективная) шахта және ағындық газжолдары деп аталады. Ағындық газжолында орналасқан қыздыру беттерін ағындық деп атайды.

2.2 –сурет - Бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі: 1-отын маясы (штабель); 2-таспалы тасығыш; 3 және 4-шанақ; 5-вагонаударғыш вагонмен бірге; 6-ұсақтау зауыты; 7-ұсақтағыш шанағы; 8-көмір ұнтақтайтын диірмен; 9-бірінші ауа; 10-тозаңауа қоспасы; 11-оттықтар; 12-қазан шебі (фронт котла); 13-бу қазаны; 14-ошақ құтысы; 15-екінші ауа; 16-ТСБ; 17-ОСБ; 18-ЖСБ; 19-аса қызған бу; 20-ағындық буды аса қыздырғыш; 21-ғимараттан ауа алу; 22-сырттан ауа алу; 23-суық ауа қорабы; 24-аралық буды аса қыздырғыш; 25-жатық газ жолы; 26-ағындық шахта; 27-үнемдегіш (экономайзер); 28- қорек суы; 29-ауа қыздырғыш; 30-үрлегіш; 31-күл ұстағыш; 32-түтін сорғыш; 33-мұржа; 34-күлқож арнасы.

 

         Ошақ қалқандарына жылуын бергеннен соң жану өнімдері ошақтан ыстықтығы 900-1000 ⁰С-та (отын түріне байланысты) шығып газжолына  келеді.

         Ошақтың қалқан құбырларының ішінде су қозғалған кезде буға айналады. Судың буға айналуын іске асыратын қыздыру беттерін буландырғыш (бутүзгіш) беттер деп атайды. Бу қазанына келетін суды қорек суы дейді.

         Қорек суында әр түрлі қоспалар болады. Буға айналу барысында құбырдың ішкі бетінде қақ түрінде  шөгінділер пайда болады. Ол жылу беруді нашарлатып (шөгіндінің жылуөткізгішітігі метал жылуөткізгіштігінен өте аз болғандықтан), құбыр металының аса қызуына, беріктігінің төмендеуіне және жұмыс денесінің (су, бу) қысымының әрекетінен оның жарылуына әкеліп соғады.  Сондықтан қорек суының тазалығы жоғары болуы керек.

         Жоғарғы сәулелік бөліктен (ЖСБ-ВРЧ) ішінара қыздырылған бу оның жолындағы соңғы қыздыру бетіне келеді, ол жатық газжолында орналасқан ағындық буды аса қыздырғыш деп аталады. Ағындық буды аса қыздырғышта бу белгілі қысымға және ыстықтыққа ие болады да шығырға жіберіледі.

         Бу қыздырғыштан кейін де жану өнімдерінің ыстықтығы әдеуір жоғары (800-900 ⁰С). Ары қарай жану өнімдері аралық бу қыздырғышқа түседі. Оған шығырда ішінара жұмыс істеген бу екінші рет (аралық) қыздырылуға жіберіледі. Аралық бу қыздырғыштан кейін де жану өнімдерінің ыстықтығы әлі жоғары (500-600 ⁰С) болғандықтан оның жылуын ағындық үнемдегіште пайдаланады. Онда қанығу ыстықтығынан кіші ыстықтыққа дейін қыздырылған қорек суы төменгі сәулелік бөлікке (ТСБ-НРЧ) келеді. Үнемдегіштен соң жану өнімдерінің ыстықтығы 300-450⁰С және одан әрі пайдалану ауа қыздырғышта іске асырылады. Ауа қыздырғышта суық ауа 250-420 ⁰С-қа дейін ысиды. Ыстық ауаның ыстықтығы отын түріне және оны жағу тәсіліне байланысты.

Ауа қыздырғыштан соң жану өнімдерінің ыстықтығы едәуір төмен 110-160 ⁰С болады. Олардың жылуын одан әрі пайдалану тиімсіз болады да түтін сорғышпен түтін мұржасы арқылы әуеге (атмосфераға) шығарылады және оларды шығар газдар (уходящие газы) дейді.

Қатты отынды тозаң түрінде жаққанда ыстық ауаны екі ағынға бөледі. Бірінші ауамен ұнтақтағанда отынды кептіреді және оттықтар арқылы ошақ құтысына (камерасына) тасымалдайды. Отынауа қоспасының ыстықтығы 70-130 ⁰С. Екінші ауа ошаққа оттықтар арқылы тікелей (диірмен жүйесіне соқпай өтіп) ауа қыздырғыштан кейінгі ыстықтықпен келеді.

Отынды жағу нәтижесінде күл пайда болады да оның негізгі бөлігі жану өнімдерімен бірге шығып кетеді. Күлді түтін сорғыштың алдында қойылған күл - ұстағышта ұстайды. Ұсталған күлді күлшығару құрылғыларымен сыртқа шығарады. Күлдің бір бөлігі ошақтың төменгі жағына түседі де күлқожшығару жүйесі арқылы үзіксіз шығарылады.

Дағыралы бу қазаны бар бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі тек бу қазанының құрылмасы (конструкция) мен оның жұмысы арқылы өзгешеленеді (1.1-сурет). Бұл қазанда ошақ қалқандарында 2 түзілген бусу қоспасы дағыраға 5 түседі. Дағырада судан бөлінген бу буқыздырғышқа келіп ыстықтығы жоғарлаған соң шығырға барады.

Қазандық қондырғы құрамына отын жолы, субу жолы, ауа жолы, газ жолы кіреді.

Отын жолында  - отын ұсақталады және диірменде  ұнтақталады, ошақ құтысына тасымалданып оған жану үшін беріледі. Отын жолына ұсақтау жабдықтары, тасығыштар (транспортер), ұсақ отын шанағы, көмір ұнтақтайтын диірмен  және ошақ құтысымен қосатын тозаң құбырлары кіреді. Ұсақ отын шанағына дейін отын тасығыштармен әкелінеді, диірменнен кейін отын жолындағы кедергіні жеңіп өту үшін үрлегіш түзетін тегеурін жұмсалады.

Субу жолымен - қорек суы, субу қоспасы және аса қызған бу қозғалады. Оған үнемдегіш, ошақ қалқандары және бу қыздырғыштар кіреді. Олар тізбектеліп қосылған.

 Ауа жолы - атмосфералық (суық) ауаны қабылдау, оны ысыту, тасымалдау және  ошақ құтысына беру жабдықтарынан тұрады. Оған суық ауа қорабы, ауақыздырғыш (ауа жағы), ыстық ауа қорабы және оттық құрылғылары кіреді.

Газ жолымен - жану өнімдері әуеге (атмосфераға) шыққанша қозғалады, ол ошақ құтысында басталады, бу қыздырғыштар, үнемдегіш,  ауа қыздырғыш (газ жағы) арқылы өтіп  мұржамен бітеді.

Ауа жолы мен газ жолы  тізбектеліп қосылады да  газауа жолы болады. Бір - біріне ошақ құтысының көлемінде өтеді. Газауа жолының сүлбесі 2.3а-суретте көрсетілген. Мұнда ауаны үрлегіштермен тасымалдайды және сәйкесті ауа жолы үрлегіш-ошақ аумағында әуе қысымынан жоғары қысымда болады. Қазаннан кейін қондырылған түтін сорғыштар жану өнімдерін тасымалдайды. Осыған байланысты ошақ және барлық газ жолдары сиретулікте болады. Тартудың (тяга) және үрлеудің бұндай сүлбесін теңестірілген дейді. Ошақтың жоғарғы бөлігінде сиретулік ең аз болады. Қазанға сырттан ауа сормасы болуы мүмкін.

 

2.3 сурет – Газ ауа жолының сүлбесі: а) Көміртозаңдық тартуы (тяга) теңестірілген қазан; б) Газмазуттық артыққысымды (наддув) қазан: БҚ-бу қазаны; АҚ-ауа қыздырғыш; КҰ-күл ұстағыш; Д-диірмен; Ү-үрлегіш; ТС-түтін сорғыш;  - - - ― отын; ауа; I-бірінші ауа; II-екінші ауа; ―•―•―жану өнімдері.

 

Ауаны ошаққа дейін және жану өнімдерін әуеге (атмосфераға) шыққанша тасымалдауды тек үрлегішпен түтін сорғышсыз қаматамасыз етуге болады (2.3б-сурет).         

 

2.3  Бу қазандарының сипаттамалары

 

Бу өндірулік Д, т/сағ (немесе кг/с) деп уақыт бірлігінде бу қазанының өндіретін бу мөлшерін айтады. Қазанды есептеу номиналдық (көрсетілген) өндірулікте Д_к-н жүргізіледі. Көрсетілген (номиналдық) өндірулік дегеніміз есептік отынмен істегенде бу мен қорек су көрсеткіштерінің көрсетілген мәндерінде ұзақ уақыт орын алатын қазанның ең үлкен жүктемесі.

МЕМҮЛ (ГОСТ) бойынша булық қазандар түрлерінің мынандай белгілері алынған: П-тура ағынды қазан (прямоточный котел); Е-айналмасы табиғи  (естественная циркуляция); Пр-айналмасы мәжбүрлі (принудительная циркуляция); Пп-тура ағынды екінші рет аса қыздыруы бар (прямоточный котел с вторичным перегревом пара); Еп-айналмасы табиғи және екінші рет аса қыздыруы бар; бірінші сан – бу өндірулік, т/сағ; екінші сан – бу қысымы, кгс/см² (1 кгс/см² » 0,1 МПа).

Мысалы: Пп-950-255 болса: тура ағынды қазан буды аралық аса қыздыруы бар, бу өндірулігі 950 т/сағ, аса қызған будың қысымы 25,5 МПа (255 кгс/см²), қатты отын үшін, ошақтан қож қатты күйде шығарылады. Отынның басқа түрлері жағылса қосымша белгілер кіргізіледі: Г – газ отыны; М – мазут, Гм – газмазут; Ж-сұйыққожшығару (жидкое шлакоудаление). Е-420-140 ГМ – қазанның табиғи айналмасы бар, газ және мазут жағады, қысымы 140 атм 420 т/сағ бу өндіреді.

Е-420-140Ж – қатты отын жағу үшін қожшығару сұйық күйде, ал қалған көрсеткіштері жоғарғыдай. Зауыттық белгілер де болады. Онда басында шығарушы зауыт жазылады: Т-Тагонрог қазан зауыты, П-Подольск машина жасау зауыты, БКЗ – Барнаул қазан зауыты.

 

№3 дәріс. Энергетикалық отын және оның техникалық сипаттамалары. Бу қазанының заттық және жылулық теңестігі. Пайдалы әрекет    еселеуіші (ПӘЕ)

 

3.1 Отынның  түрлері

 

         Қайраттық (энергетикалық) отынның екі түрі бар: органикалық және өзектік (ядролық) отын.

         Атом ЭС-да өзектік отын ретінде негізінде уранның табиғи изотопы 235 U және жасанды алынған 233 U мен плутоний 239 Рu қолданылады. Олардың атомдары нейтронды жұтып ыдырағанда  көп мөлшерде жылу бөлінеді.

         Қазақстанда органикалық отынның көп болуы, АЭС-қа қажет судың аздығы, экологиялық жағдайдың қолайлы еместігі және т.б. жақын болашақта біздің елде атом қайратиатын дамытуға жол бермейді.

         Қазақстан қайратиатында көз жететін болашақта басты рөл органикалық отынға тиесілі.

Органикалық отын түрлері

Тұтынушыға байланысты отын қайраттық (энергетикалық) және тәсілдемелік (технологиялық) деп бөлінеді. ЖЭС-да пайдаланатын отын қайраттық отын деп аталынады. Металлургияда, химиялық, құрылыс жадығат (материал) өнеркәсіптерінде және т.б.  тұтынатын отын тәсілдемелік отын деп аталынады.

         Тәсілдемелік отынның сапасы қайраттық отынға қарағанда әдетте жоғары болады. Қайраттық отынның негізгі түрлері: қатты отын: тас және қоңыр көмірлер және олардың өңдеу қалдықтары, сұйық отын: мазут, газ тәрізді отын – табиғи газ.

Мазут. Сұйық қайраттық отынның негізгі түрі мұнайды өңдегенде алынатын мұнай мазуты.

         Мұнай мазуты олардың тұтқырлығына байланысты бірнеше түрге бөлінеді. ЭС-да негізінде таңбасы (маркасы) 100 мазут жағылады. Ошақтық мазут таңба ішінде олардағы күкірт мөлшеріне байланысты үш сұрыпқа бөлінеді: аз күкіртті (S^ж ‹0,5%), күкіртті (S^ж =0,5-2%) және көп күкіртті (S^ж >2,0%).

         Ошақ мазутының  күлділігі  өте аз және әдетте 0,1 – 0,3% -дан аспайды.

         Мазуттағы су мөлшері 0,5%-дан 5%-ға дейін, кейде одан да жоғары (суланған мазуттар) 10 %-ға дейін болады.

         Мазутты құю, ағызу, бүркігіштің (форсунка) жұмыс істеу нәтижелігі  мазут тұтқырлығына байланысты. Мазутты сақтағанда оның тұтқырлығы  өседі. Ыстықтық (температура) 75 ⁰С-тан төмендесе мазут тұтқырлығы  кенет  өседі. Мазут қоюланады. 

Табиғи газ. ЭС-да қайраттық отын ретінде табиғи жанар газ пайдаланады. Өнеркәсіптік қазандықтарда өте аз мөлшерде жасанды жанар газдардың әртүрі (ыстықтық ыдырау газы, өндіргіштік газ, домналық газ, кокс газы) пайдаланады. Табиғи газ біріншіден үй – жай (коммуналдық) қажетіне пайдаланады. Сондықтан ЖЭС газдың келуімен және оны үй – жай қажетіне пайдалану арасындағы теңестік жоқтығын азайтатын аралық (буферлік) рөлін орындайды. Жазғы кезде кейбір ЭС-лар табиғи газбен жұмыс істейді, ал қыста қосалқы отын-көмір тозаңы немесе мазутты пайдаланады. Негізгі отын ретінде (жалғыз) газ тек газ өндірілетін жерге жақын тұрған ЭС-да пайдаланады. Барлық табиғи жанар газдар метан қатарындағы газ түріндегі қаныққан көмірсутектерден С_nН_2n+2 тұрады, олардың ішінде ең көп мөлшерде болатыны метан СН₄ (80%-дан 98%-ға дейін). Табиғи газда инерттік (масыл) газдар СО₂ және N₂ аз мөлшерде болады. Орта Азияның кейбір кендерінің және Орынбор шықтанатын газ кен орнының табиғи газдарында улы қосылғыштар болады: 5-6%-ға дейін Н₂S және біраз мөлшерде күкірт органикалық қосылыстар, негізінде СS₂, COS және меркаптандар бар.

Құрғақ табиғи газдың жану жылуы  Q^қ_төм =33,52-35,61 МДж/м³.

Газ отынның іс жүзінде қажетті бір сипаттамасы оның жарылғыштығы (взрываемость). Табиғи газдың ауадағы көлемдік  үлесі 5-15% болса, ұшқыннан қоспа жарылып кетеді.

 

3.2 Отынның құрама бөліктері

 

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 (3.2-сурет, 3.2-кесте).

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 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 S_орг) болады, сонымен қатар жанатын (пирит не колчедан күкірті S_n) және жанбайтын арасан заттардың (сульфат күкірті S_сфт) құрамына кіреді. Сондықтан күкірттің отындағы жалпы мөлшері үш қосылғыштан құралады

Қатты отынның құрама бөліктері:

 

       Отын

 

 

       Жанатын бөлігі                               Жанбайтын бөлігі

 

 

 

    Органикалық бөлігі           Пирит               Ылғал            Минералдық бөлік                         қоспалар   

 

         C, H, O, S_орг, N               FeS₂                     H₂O                  SiO₂,Al₂O₃,CaSO₄

                                                                                                                                                               және т.б.

3.1 Сурет

 

                                      .

Бірінші екі қосылғыштың қосындысы жанатын күкірттің  мөлшерін береді. Сульфаттар, демек, сульфат күкірті ешқандай өзгеріссіз күл құрамына  өтеді.

Әдетте 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.

                   (3.1)

(маңызды  жоғарғы белгімен көрсетеді); талдаулық маңыз үшін

         ;                        (3.2)

құрғақ маңыз үшін

         C^Қ + H^Қ + O^Қ + N^Қ + S^Қ + A^Қ = 100%                                (3.3)

құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз үшін

         .                      (3.4)

Бір маңыз арқылы берілген құраушы мөлшері екінші маңызға еселеуіштердің (коэффициенттердің) көмегімен келтіріледі.

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

Газ отынның құраушылары жанатын және жанбайтын газдар болады.

 

3.3 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары

 

Көмірлердің кеуектігі (пористость)

Көмір кесегінің бетінде және ішінде құрылымы өте күрделі уақ тесіктер мен саңлаулар, тұйық қуыстар көп болады. Олар органикалық қатты отынның кеуекті болуының себебі. Уақ тесіктер мен саңлаулардың өлшемі және пішіні әртүрлі болады. Көмірдегі уақ тесіктердің баламалылық (эквиваленттік) диаметрі 50-100 мкм аралығында жатады.

Қатты отынның кеуектігі оның меншікті бетін арттырады. Көмір кесегінің меншікті беті дегеніміз көмірдің 1 г-на қатынасты бет, ол кесектің сыртқы және ішкі беттерінен тұрады. Кесектің ішкі беті дегеніміз уақ тесіктер мен саңылаулардың жалпы беті.

Көмірдің кеуектігі оның түріне байланысты болады.

Отын ылғалы

Қатты отынның ылғалын сыртқы және ішкі деп екіге бөледі. Отынды өндірген кезде, тасығанда және сақтағанда оған жер асты суы, ауадан ылғал тиеді. Отын кесектерінің сыртқы беті ылғалданады. Кесектер кішірейген сайын отынның меншікті беті өседі және ол ұстайтын сыртқы ылғал мөлшері де өседі. Сыртқы ылғалға сонымен қатар түтікшелік (капилярная) ылғал да жатады, яғни уақ тесіктер мен саңлаулардың ішіндегі ылғал. Уақ тесіктер мен саңлаулар  шымтезек пен қоңыр көмірде күшті дамыған. Сыртқы ылғалды механикалық әдіспен және жылумен кептіру арқылы  кетіруге болады.

Ішкі ылғалға коллоид және гидрат ылғалын жатқызады. Коллоид (сіңірулік) ылғалы отынның құрама бөлігі болып табылады. Көмір бойында  ол өте біркелкі таралады. Отынның көмірлену дәрежесі өскен сайын сіңірулік  ылғалының мөлшері төмендейді. Шымтезек пен қоңыр көмірлерде сіңірулік  ылғал көп, ал тас көмірлер мен антрацитте аз болады. Гидрат суы кристалгидраттар құрамына кіреді, олар отынның арасан қоспаларының ішінде  болады. Гидрат суы жай кептіргенде кетпейді, ол жоғары ыстықтықта (t>150-200 ⁰C) кетеді. Бастылары силикаттар (мысалы, Аl₂O₃·2SiO₂·2H₂0; Fe₂O₃·2SiO₂·2H₂O) және сульфаттар (СаSO₄·2H₂O; MgSO₄·2H₂O). Гидрат ылғалына отындағы судың жалпы мөлшерінің тек бірнеше пайызы келеді.

           Ұшпа заттардың шығуы

 Көмірді  қыздырғанда ұшпа заттар V^жан: жанатын газ және булар қоспасы шығады. Ал қалған қатты қалдықтың (кокстің) қасиеттері бастапқы отынның қасиеттерінен басқаша болады. Отыннан ұшпа заттар неғұрлым көп шықса, ол соғұрлым жылдам тұтанады және жанады. Бұл жағдай ошақ қондырғыларын жобалағанда есепке алынады.

         Қатты отынның шығу тегiне және көмiрлену дәрежесiне қызулық ыдыраудың басталу ыстықтығы және ұшпа заттардың шығымы тәуелдi. Ұшпа заттардың қатты отындардан шығуы 110 - 1100 ⁰С ыстықтық аралығында өтедi. Ұшпа заттардың  95% 800 ⁰С ыстықтыққа дейiн шығады.

          Көмiрленуi аз отыннан (шымтезек, қоңыр көмір) ұшпа заттардың шығуы 100-160 ⁰С ыстықтық аралығында басталады және олардан ұшпа заттар ең көп шығады. Шымтезек үшiн ұшпа заттардың шығымы жанар маңызға келтiрсе 70% болады, қоңыр көмiр үшiн - 35-50%, тас көмiр үшiн - 12-45%, антрацит үшiн - 4-7%. Отынның жасы өскен сайын, отындағы ұшпа заттардың мөлшері азаяды.

         Отын күлі

         Отынның жанбайтын бөлiгiнен ошақ қалдығы пайда болады, олар қазанның газ жолының әр жерлерiнде және сонымен қатар жағу жағдайларына байланысты күл не қож түрiнде болады.

         Қож - жоғары ыстықтықта қыздырылған, соның нәтижесiнде балқу немесе жентектелу арқылы әжептәуiр берiктiкке ие болған күлдiң бөлiгi.

         Күл - ұнтақ тәрiздi отын қалдығы. Ұшпа күл және түсiндi (провал) деп екiге бөлiнедi. Ұшпа күл - тозаң түрiндегi бөлiгi түтiн газдарымен бiрге қазан ошағынан шығып кетедi, не оның ағындық (конвективный) газ арнасында шөгедi. Түсiндi - күлдiң iрiлеу бөлiкшелерi (фракция) ошақтың салқын төменгi жағына түсiп кетедi.

         Ошақ қалдығының негiзгi құраушысы тотықтар SiO₂, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, CaO, MgO, едәуiр аз үлесi сульфаттарға CaSO₄, MgSO₄, FeSO₄ тиедi, одан да аз мөлшерде фосфаттар, сiлтi метал тотықтары K₂O, Na₂O және басқа да көп қосылыстар болады.

         Отынды жаққанда қожды ошақтан сұйық не қатты күйде аластайды.

         Күлдiң маңызды қасиеттерi оның түрпiлiгi (абразивность) және балқығыштығы.

         Ұшпа күл бөлшектерi келе жатып қазанның жылу беттерiмен соқтығысып, оларды тоздырады. Бұл құбылысты күлден тозу (золовой износ) дейдi. Күлден тозу қарқыны күлдiң орташа жылдамдығының текшесiне (кубiне) сәйкес.

         Қазақстан көмiрлерiнiң iшiнде екiбастұз көмiр күлiнiң түрпiлiгi өте жоғары.

         Ошақ қалдықтары көп құраушылардан тұратын жүйе болғандықтан бiр белгiлi балқу ыстықтығы болмайды. Олардың қатты күйден сұйық күйге және керi өтуi бiраз ыстықтық аралығында болады.

         Күлдiң балқығыштығын бағалаудың ең көп тараған тәсiлi конус тәсiлi. Бастапқы үлгi үш жақты пирамида: биiктiгi 13 мм, табанының ұзындығы 6 мм. Үлгiнi қыздырғанда мына үш ыстықтықты белгiлейдi: пiшiнөзгерудiң (деформация) басталуы t₁, жұмсару ыстықтығы t₂, сұйық боп балқыған күйге өту ыстықтығы t₃  (3.2 -сурет).        

           t₃<1350 ⁰С болса күлдi тез балқитын, 1350 ⁰C<t₃<1450 ⁰C-орташа балқитын, t₃ >1450 ⁰С - қиын балқитын дейдi.

         Мысалы, екiбастұз көмiрi үшiн t₁ = 1300 ⁰C, t₂ = 1500 ⁰C, t₃ > 1500 ⁰C.

         Қазанның қождануы (шлакование) оның ошағында және газ арнасындағы ошақ қалдық шөгінділерінің  үдемелі жиналуы, сонымен қоса ол шөгінділердің балқудан және жентектелуден беріктенуі.

3.2 Сурет. Конус тәсiлiмен күлдiң балқығыштығын анықтағандағы үлгiнiң сипаттық пiшiндерi

        

          Қождану қарқындылығы, бір жағынан, қазанның құрылма өзгешелігіне және пайдалану ретіне және басқа жағынан, жағылған отынның минерал бөлігінің құрамына және оның өзгешелік қасиеттеріне байланысты.

         Отынды жағудың екі тәсілі бар: күлді (қожды) ошақтан қатты немесе сұйық күйінде шығарып жағу.

         Отынды жаққанда көп жағдайда отынның минерал бөлігін балқыған күйге жеткізіп және пайда болған қожды ошақтың төменгі жағындағы тесік арқылы үзбей шығарған тиімді болады. Ошақ қалдықтарын шығарудың бұл тәсілін сұйық қож шығару деп атайды.

        

3.4 Көмiрлердi өнеркәсiптiк жiктеу (классификация)

 

         ТМД - да өндiрiлген көмiрлер үлгiқалып (стандарт) бойынша үш түрге бөлiнедi: қоңыр, тас және антрацит.

         Қоңыр көмiрлер ылғалды күлсiз маңызының 24000 кДж/кг - нан аз жоғарғы жану жылуымен сипатталады.

 

Көмiрдiң таңбасы	Таңбаны белгiлу
Ұзын жалынды (длиннопламенный)	Ұ(Д)
Газды (газовый)	Г
Газды майлы (газовый жирный)	ГМ(ГЖ)
Майлы (жирный)	М-лы (Ж)
Кокстық (коксовый)	К
Кокстық майлы	КМ(КЖ)
Кокстық екiншi	К2
Майсыз жентектелетiн (отощенный спекающийся)	МЖ(ОС)
Майсыз (тощий)	М-сыз (Т)
Нашар жентектелетiн (слабоспекающийся)	НЖ(СС)

         Кестенi жоғарыдан төмен қарай қарағанда ұшпа заттардың шығуы азаяды.

 

           Жұмыстық ылғалдылық жағынан қоңыр көмiрлердi үш топқа бөледi: W^ж > 40% болса көмiр бiрiншi Қ1(Б1) топқа жатады; W^ж = 30-40% -Қ2(Б2); W^ж =30% - Қ3(Б3). Тас көмiрлердiң ылғалды күлсiз маңызының жану жылуы 24000 кДж/кг-нан көп және ұшпа заттардың шығымы 9%-дан артық. Тас көмiр қасиеттерiнiң аралығы кең және қолдануы әртүрлi болғандықтан оларды жiктеу әсiресе толық iстелген және төменде қаралады.

         Антрацит ұшпа заттардың 9 %-дан аз шығуымен сипатталады.

         Тас көмiрлердiң таңбалары (маркалары) Мемлекеттiк үлгiқалып (МЕМҮЛ) (Государственный стандарт - ГОСТ) бойынша:

 

 

3.5 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 жоғары белгiмен Q^ж, Q^қ, Q^жан  және т.б. қай маңызға қатысты екенiн көрсетедi.

         Егер жану өнiмдерiнiң құрамына кiретiн су буының шықтану жылуы  жану жылуына қосылса, онда жоғары жану жылуы Q_жоғ деп аталады. Егер  жану жылуына қосылмаса, онда төменгi жану жылуы Q_төм деп аталады және Q_төм=Q_жоғ-. Отындарды жаққанда көбiнесе жану өнiмдерi су буы шықтанбайтын ыстықтықта ауаға шығарылады.

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

                                                                            (3.5)

Бұдан

                                                                   (3.6)

ЭС-да пайдаланатын отынның жану жылуын, әдетте, дәлiрек нәтиже беретiн тәжiрибелiк жолмен анықтайды. Бiрақ әр түрлi жылутехникалық есептеулер жүргiзгенде тәжiрибелiк мәлiметтерi жоқ қатты және сұйық отын үшiн түзгiлiк құрамы белгiлi болса Д.И.Менделеевтiң жуықша кейiптемесi бойынша есептейді

                (3.7)

         ЭС-лардың жұмыс iстеу тиiмдiлiгiн және басқа көрсеткiштерiн салыстыру үшiн және әр түрлi отындарды жаққанда есептеудi оңайлату үшiн отынның салыстырмалы сипаттамаларын: шартты отын және келтiрiлген ылғалдық және күлдiлiктi қолданған ыңғайлы.

         Шартты отынның жану жылуын Q_ш= 29,33 МДж/кг деп алады.

         Берiлген отынның шығысын (расход) шарттыға есептеу мына қатынас бойынша жүргiзiледi

                                                                                   (3.8)

мұнда

В_ш, В – сәйкестi шартты және берiлген отынның шығыстары.

         Келтiрiлген ылғалдық, күлдiлiк және күкiрттiлiк W^ш, A^ш және S^ш, %*кг/МДж келесi қатынастармен анықталады

                        (3.9)

 

№4 дәріс

 

4.1 Қазан ошақтарында қатты отынды жағу тәсілдері

 

Қоспа түзілу құбылыстарының сипаты толығымен  жану өтетін ағынның ауақозғалымдық құрылымымен анықталады. Сондықтан қатты отынды жағу әдістерін жіктеу ауақозғалымдық (аэродинамикалық) қағидаға негізделген. Осы нышан бойынша қазіргі кезде қазандарда қатты отынды жағу тығыз және қайнаған қабаттық, алаулық және құйындық ошақтарда болады (4.1 - сурет). Қабаттық жағуда торда еркін жатқан отын төменгі жағынан ауамен үрленеді. Газауа ағынының жылдамдығы қабаттың орнықтылығын бұзбайтын қылып алынады.

Отын бөлшектерінің ауырлық күші газ ағыны түзетін көтеру күшінен үлкен болуы керек. Іс жүзінде қабаттық ошақтарда бөлшектері 20-30 мм және одан үлкен (100 мм-ге дейін) қатты отын жағылады. Тордағы қабаттың 1 м³ көлемінде 700-1000 кг жанған отын болады. Қабат қалыңдығы кесектер ірілігіне байланысты 300 мм-ге дейін жетеді. Жанған отынның едәуір  мөлшерінің болуы жану құбылысын тұрақтандырады. Қабаттық ошақты пайдаланғанда қазанның бу өндірулігі 14-21 кг/с (50-75 т/сағ)-тан аспайды.

Қайнаған қабатта жағылатын отын бөлшектерінің өлшемі 20-30 мм-ден кіші. Үрлеу жылдамдығын үлкейтсе ағын түзген көтеруші күш ауырлық күшіне тең мәніне жетеді және қабаттағы бөлшектердің орнықтылығы бұзылады, осыған сәйкес үрлеу жылдамдығы аумалылық деп аталады. Үрлеу жылдамдығын одан әрі үлкейтсе қабаттың «қайнауы» басталады (4.1б-сурет). Отын бөлшектерінің көбі тордан көтеріледі және жоғары-төмен, ілгері-кейінді  қозғалады, сонда отын мен тотықтырғыш  қарқынды араласады.

Бастапқы (тығыз) қабатпен салыстырғанда қайнаған қабат көлемі 1,5-2 есе өседі. Қайнаған қабат биіктігі 600-700 мм-дей.

Қайнаған қабаттың 1 м³-де бір уақытта 400-600 кг отын болады және тектеседі. Отынның ұсақ бөлшектері қабаттан шығып ошақ көлемінде жанып бітеді.

Қайнаған қабатты ошақтар қуаты аз және орташа қазандарда пайдаланады.

Бұл тәсілді қолданғанда ыстықтық салыстырмалы төмен болғандықтан зиянды газ NO_х-тың түзілуі күрт төмендейді, ал SO₂-ны әктаспен байланыстыру оңай. Қуатты бу қазандардың ошақтарында қатты отынды жағу әдістері: ұсақ  тозаң түрінде алауда және құйындық жағу. Бірінші әдісте алаулар тураағынды немесе айналдырылған болады.  

 

4.1 сурет - Қатты отын жағуды ұйымдастыру сүлбелері; а-тығыз қабатта жағу; б-қайнаған қабатта жағу; в-алаулық жағу; г-құйындық (циклондық) жағу;

 

Екінші әдісте отын бөлшектері ірілеу болады. Құйынғыда отын бөлшегінің болу уақыты ұзартылған. Бөлшектер жанып біткенше құйынғыда айналады, сондықтан құйынғыда өлшемі 2-5 мм-дей қатты отынды жағуға болады. Бірақ құйындық жағу іс жүзінде аз кездеседі.

Қатты отынды тозаң түрінде жаққанда олар алдымен тозаңдайындау жүйесінде кептіріледі және ұнтақталады. Тозаң түріндегі отын және жануға керекті мөлшерде ауа оттықтар арқылы ошақ құтысына беріледі. Көмір тозаңының жануы ошақ құтысы арқылы қозғалған газауа ағынында қалқыған күйде өтеді. Тозаң түріндегі отынның жануы  ошақ құтысының көлемімен және отын бөлшектерінің құтыда өте аз уақыт (бірнеше секунд) болуымен шектеледі.

Отын бөлшектері жоғары ыстықтықты газауа ағынында іс жүзінде газдық ортамен бірге қозғалады (олардың жылдамдықтары бірдей). Тозаң бөлшектері ұсақ болғандықтан (бөлшек өлшемі – бірнеше  ондық микрометр)  жану уақыты өте қысқа. Майда ұнтақталған отында оның беті қатты дамығандықтан бөлшектердің жануы  өте қарқынды жүреді.

Көміртозаңдық құтылы ошақтарда көп күлді, жоғары ылғалды ұнтақталған қатты отындарды да жағуға болады. Оларда  қатты отынмен бірге және бөлекте газ және сұйық отындарды да жағуға болады. Бұл ошақтарда  ауа мен отынды дайындау, беру, жағу, қож бен күлді және жану өнімдерін  аластау  толығымен механикаландырылған.

Алауда тозаң шоғыры төмен болғандықтан (20-30 г 1 м³-де) отын қоры ошақта тым аз, сондықтан көміртозаң ошақтары  азекпінді (малоинерционны) және оларды басқару жақсы автоматтандырылады. Осы себептен көміртозаң ошақтары отын және ауа берілуінің бірқалыпты еместігіне, жану құбылысының бұзылуына сезімтал. Көміртозаң ошақтары кішкентай ауа артықтығында  жұмыс істеуді және ошақ құтысынан шығуда тиімділік және сенімділік шарттары бойынша  қолайлы ыстықтық болуын мүмкін етеді.

Көміртозаңдық құтылы ошақтардың  кемшіліктері: тозаң дайындау үшін қайрат шығыны, газдармен ағындық газ арнасына кейінгі қыздыру беттеріне шөгіп күртіктендіретін және тоздыратын едәуір күл әкетілуі және күлұстағыш орнату қажет.

Сұйық отын (мазут) мен газ алауда жағылады. Мазутты бүркігіш  көмегімен ұсақ тамшыландырады.

 

4.2 Қатты отынды жағуға дайындау

 

Қуатты ЖЭС отынды көп пайдаланады. Мысалы, қуаты 4000 МВт ЖЭС-да бір тәулікте 60 мың тоннаға жуық екібастұз көмірі жағылады.

Отынды ұнтақтау үшін орталық және жекелік тозаңдайындау жүйелері қолданылады.

Тозаңдайындаудың орталық жүйесінің сүлбесі 4.2а-суретте көрсетілген. Алдын-ала дайындалған отын  ұсақталған өңделмеген көмір шанағынан 1 кептіргішке 2, одан әрі диірменге 3, содан кейін дайын тозаң орталық  шанаққа 4 келіп түседі. Тозаңдық сорғы 5 тозаңды қазандар  шанақтарына 6 береді. Шанақтардан  тозаң ошақ құтысына  8 келеді, сол жерге үрлегішпен 7 ауа да беріледі. Бірақ та, орталық тозаңдық заводтардың жабдығы күрделі, пайдаланғанда көп еңбек керек және сенімсіз, сондықтан  сирек қолданылады.

Электр стансаларда көбінесе тозаңдайындаудың жекелік жүйесі қолданылады, олар қазанның жанында орналастырады (4.2б, в–сурет). Тозаңдайындаудың  жекелік жүйесі тікелей үрлеу (4.2б-сурет)  және аралық шанағы  бар (4.2в-сурет) деп екіге бөлінеді.

           Егер отынды  кептіргенде бөлінетін су буы пайдаланған  кептіретін ортамен бірге ошақ құтысына берілсе, жекелік жүйе кептіру бойынша тұйықталған деп аталады. Егер кептіретін орта көмір  тозаңынан  тазартылғаннан кейін ауаға  шығарылып тасталса, онда жекелік жүйе тұйықталмаған болады. Ұсталған  тозаң пайдаланылады.

        

4.2 сурет - Тозаңдайындау жүйелерінің  сүлбесі; а-орталық; б-жекелік тікелей үрлеу; в-жекелік аралық тозаң шанағы бар; 1-ұсақталған өңделмеген көмір шанағы; 2-кептіргіш; 3-диірмен; 4-дайын тозаңның орталық шанағы; 5-тозаң сорғысы; 6-қазандар шанағы; 7-үрлегіш; 8-қазан ошағы; 9-аралық шанақ; 10-тозаң шнегі. 

          Тікелей үрлеуі бар тозаңдайындаудың  жекелік жүйесі  диірмен жабдығының қазанмен қатаң  байланысты болуымен ерекшеленеді. Қазан жүктемесін өзгерткенде диірмен жабдығының жұмыс тәртібін де өзгерту керек. Бұл жүйе  тектесу қабілеті жоғары қатты отындарды жаққанда орын алады.

         Аралық шанағы бар тозыңдайындаудың жекелік жүйесінде тозаңдайындау жабдығының жұмысы қазан жұмысына тәуелді емес, бұл тозаңдайындаудың осы жүйесінің негізгі артықшылығы.

Аралық шанағы бар тозыңдайындаудың жекелік жүйесінде тозаңдайындау жабдығының жұмысы қазан жұмысына тәуелді емес, бұл тозаңдайындаудың осы жүйесінің негізгі артықшылығы. Бұл жүйенің кемшілігі жабдыққа керек шығынның өсуі. Аралық шанағы бар жекелік жүйе майда ұнтақтауды қажет ететін тектесу қабілеті төмен, ұшпа заттары аз көмірлерді қуатты қазандарда жаққанда қолданылады.

 

4.3 Көмiр тозаңының сипаттамалары. Ұнтақтаудың тиiмдi майдалығы

 

         Диiрменде ұнтақталып алынған көмiр тозаңы көпшашырандылықты (полидисперсный) ұнтақ болады. Ұнтақ бөлшектерiнiң өлшемi бiрнеше микрометрден 300-500 мкм-ге дейiн жетедi, ал қоныр көмiр тозаңында 1000 мкм-ге дейiн iрi бөлшектер болады. Тозаңның меншiктi бетiнiң үлкендiгiнен (300-ден 2500 м²/кг дейiн) едәуiр ауаны сiңiредi. Ауамен қосылғанда тозаң жеңiл аққыш болады да құбырмен жақсы тасымалданады.

         Көмiр тозаңындай сусымалылық жадығаттар үшiн үш тығыздық ұғымы бар: үймелiк, көрiнулiк және нағыз.  

Тозаңды елеуiштiк талдау

         Отын тозаңын елеуiштiк талдау үшiн тесiгiнiң өлшемi 1000, 800, 400, 200, 120, 90, 75 және 60 мкм елеуiштер үлгiқалыптанған. ЭС-да көбiнесе тозаңды екi не үш елеуiшпен (90, 200, 1000 мкм) елеп қанағаттанады.

         Тесiктерiнiң өлшемдерi жоғарыдан төмен қарай азаятын елеуiштер бiрiнiң үстiне бiрi орналастырылады. Бастапқы сынаманы жоғарғы елеуiшке салады, сосын елеуiштер жиынтығын арнаулы елек белгiлi уақыт аралығында қозғайды, елеп бiткен соң әр елеуiштегi және түптегi алынған сынаманың үлестерiн анықтайды (4.4-сурет).    

          Тозаңның жарылғыштығы

         Неғұрлым тозаңның меншiктi бетi үлкен (бөлшектер ұсақ болса) және ұшпа заттар шығымы жоғары болса, соғұрлым ауада қалқыған көмiр тозаңымен толтырылған көлемдегi жарылыс қарқынды болады. Ауатозаң қоспасында тозаңның 0,3 – 0,6 кг/м³ шоғыры ең қауiптi.

         Тозаң жарылмайтын кептiретiн ортадағы оттектiң шектi шоғыры қоңыр көмiр тозаңы үшiн 18 %, тас көмiр тозаңы үшiн - 19 %.

         Егер ұшпа заттар шығымы 8%-дан кiшi болса отын тозаңы жарылмайды. Ондай отындар донецк антрацитi және жартылай антрацит.

         4.4 сурет - Бес елеуішпен тозаңды елеуіштік талдау: а – еленген тозаңы бар елеуіштер жиынтығы, б – елеуіш торы; 1 – 5 - көз (тесік) өлшемдері сәйкесті 1000, 500, 200, 90, 50 мкм елеуіштер. 6 – түбі,; х – елеуіш көзінің өлшемі.

 

         Тозаңның жарылғыштығы

 

         Неғұрлым тозаңның меншiктi бетi үлкен (бөлшектер ұсақ болса) және ұшпа заттар шығымы жоғары болса, соғұрлым ауада қалқыған көмiр тозаңымен толтырылған көлемдегi жарылыс қарқынды болады. Ауатозаң қоспасында тозаңның 0,3 – 0,6 кг/м³ шоғыры ең қауiптi.

         Тозаң жарылмайтын кептiретiн ортадағы оттектiң шектi шоғыры қоңыр көмiр тозаңы үшiн 18 %, тас көмiр тозаңы үшiн - 19 %.

         Егер ұшпа заттар шығымы 8%-дан кiшi болса отын тозаңы жарылмайды. Ондай отындар донецк антрацитi және жартылай антрацит.

         Диiрменнен кейiн кептiретiн орта ыстықтығы t_д" жоғарласа жарылу қауiпi үлкейедi. Сондықтан ол ыстықтық көп отындар үшiн 70-80 ⁰С-тан аспау керек, ал майсыз (тощий) көмiрлер үшiн t_д" < 130 ⁰С.

         Отынның күлдiлiгi және ылғалдығы үлкейген сайын жарылыс қауiпi азаяды.

         Cусымалық (сыпучесть)

Отын сусымалығына ең көп ықпал ететін оның ылғалдылығы мен күлділігі. Отын ұсақталған сайын оның сусымалығы азаяды.

Екібастұз көмірінің ылғалдылығы 7%-дан аспаса ол жақсы сусымалы көмірлер тобына жатады, ал ылғалдылығы 7%-дан асса орташа сусымалы көмірлер тобына кіреді.

Отын қозғалмай көп уақыт жатса, оның сусымалығы төмендейді. Көмір тозаңының шанақтан ағуы нашарлайды.

         Ұнтақтаудың тиiмдi майдалығы

ЭС-да тозаңның майдалығын әдетте тесігінің өлшемі 90 мкм елеуіштегі толық қалдықпен сипаттайды. Оны R₉₀ деп белгілейді.

Көмiр тозаңының майдалығы қазанның тиiмдi жұмыс iстеуiне үлкен ықпал етедi.

Ұнтақтауды майда-лағанда (R₉₀-ды кiшiрейткенде) ұнтақтауға және тозаңдайындау жабдықтарын жөндеуге кеткен шығындар Э_д өседi, бiрақта механи-калық кемжану шығындары q₄ төмен-дейдi (4.5-сурет). Ұнтақтаудың тиiмдi майдалығы R₉₀ жиынтық жылдық шығындардың (Э_д+q₄) минимумiне сәйкес, оны келесi кейiптеме бойынша  бағалауға болады

                                      ,                                                (4.1)  

 мұнда

n – көпшашырандылық еселеуiшi;

V ^жан- ұшпа заттар шығымы.

         Ұнтақтаудың экономикалық тиiмдi аймағын табу үшiн R₉₀ -ның әр түрлi мәндерiнде қазан мен тозаңдайындау жүйесiн сынауды жүргiзедi.

Күлділігі жоғары екібастұз көмірін жаққанда R₉₀=14-16%.

 

 

 

 

№5 дәріс

 

5.1 Ауа шығысы және жану өнiмдерiнiң көлемi

 

         Отын жанғанда жанар 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 азотта 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 м³/м³ , 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;                                 (5.1)

1 кг көмiртек үшiн аламыз

                                      1 кг С + 2,67 кг О₂  = 3.67 кг СО₂;                            (5.2)

күкiрт пен сутек үшiн сәйкестi:

                                               S  + O₂ = SO₂;

                                      1 кг S  + 1 кг O₂  = 2 кг SO₂;                                   (5.3)

                                               2 H₂ + O₂ = 2 H₂O;

                                      1кг Н₂ + 8 кг О₂ = 9 кг Н₂О.                                      (5.4)

         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

                           

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

       (5.5)

         Жанар газдар үшiн V⁰, м³/м³ жеке газ құраушыларын толық жағу үшiн теориялық қажеттi ауа мөлшерлерiнiң қосындысы болып анықталады.

         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.

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

Сонда

                                                                                           (5.6)

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.

         Отын толық жанғанда жанатын түзгiлердiң (элементтердiң) тек толық тотығу өнiмдерi – CO₂, SO₂, H₂O және ауа азоты N₂ түзiледi.

         Жану өнiмдерiнiң теориялық көлемi V_г⁰ , м³/кг тең

                                                                               (5.7)

         Үшатомдық газдардың CO₂ және SO₂ теориялық жиынтық көлемi  деп белгiленген және былай жазылады

                                                                                    (5.8)

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

                                                             (5.9)

мұнда   және  (5.2) және (5.3) бойынша есептеледi.

         Азоттың теориялық көлемi , м³/кг жануға қажет теориялық ауа мөлшерiне кiретiн азотқа және отын азотына байланысты.

                                                                     (5.10)

         Қатты және сұйық отындар үшiн су буының теориялық көлемi м³/кг: сутек жанғанда шығатын су буының, отын ылғалы буланғандағы су буының,  теориялық көлемдегi ауа ылғалына байланысты су буының көлемдерінен тұрады

 (5.11)

                                                                                       (5.12)

мұнда

а_әк - газдармен әкетiлетiн күлдiң үлесi, оның орташа мәнi қабаттық ошақ (слоевая топка) үшiн 0,2- 0,3-ке, көмiртозаңды ошақ үшiн 0,6 – 0,95-ке тең.

         Газ отын жаққанда жану өнiмдерiнiң мөлшерi жеке жанатын құраушылары үшiн стехиометриялық қатынастар арқылы есептеледi.

         Жану өнiмдерiнiң нақты көлемi теориялықтан ошаққа артық берiлген ауа көлемi (α - 1)V⁰ және ондағы су буы көлемi 0,0161(α - 1)V⁰ шамасына үлкен болады. Сондықтан жану өнiмдерiнiң жалпы көлемi V_г, м/кг болады

                                         V   = V⁰ + 1,0161(α - 1)V⁰ ;                                  (5.13)

                                                            (5.14)

        

          5.2 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 Q_б тең болады

                                     .            (5.15)

мұнда

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

         Q_{ауа сырт} - қазанға қатыссыз қыздырылған ауа жылуы;

         Q_от - жанатын отынның жылуы;

         Q_б - бумеханикалық бүркiгiшпен мазутты тамшыландыру үшiн қолданған бу жылуы;

         Q_к - тақта тас 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

                                      Q^ж_б = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄  + Q₅  +Q₆,                     (5.16)

          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 жағыннан қоршаған ортаға кеткен жылу шығыны;

         Q₆ - қожбен кеткен жылу шығыны.

         (5.16)-теңдеудi пайыз арқылы өрнектесек

                                               100 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆,                  (5.17)

мұнда   q₁ = Q₁ 100/Q_б^ж ; q₂ = Q₂ 100/Q_б^ж   және т.б.

         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

                                                                                   (5.18)

         Іс жүзінде тура әдісті қолданбайды. Қазанның пайдалы әрекет еселеуішін кері теңестік әдісі бойынша (5.17)-тен анықтайды:

                                                                                       (5.19)

         Бұл әдіс біріншіге қарағанда оңайлау және дәлірек.

         Қазіргі қазандар үшін q₂ = 4-7%, q₃ = 0- 0,5% (қазанның жұмыс тәртібі жөнге салынса химиялық кемжану нөлге тең болады), q₄ = 0,5-5%, q₅ = 0,2-1%, q₆ = 0-3 %, Sq_шығ= 6-12% аралығында болады.

(5.18; 5,19) 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 Dh_ө.м.=4-5% тең.

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

                                                                                  (5.20)

 қазандық қондырғы жұмысын сипаттайды.

          Пайдаланған жылу мөлшерін былай өрнектеуге болады:

                 (5.21)

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);

        -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;

         В - жағылған отын шығысы, кг/с (м³/с). (5.18) және (5.21)-ден қазан ошағына берілген отын шығысын анықтауға болады:

                       (5.22)

          Бұл отын шығысына отын дайындау жабдығын есептейді. Қазанның өзінде (қатты отын жаққанда) отын толық жанбайды. Механикалық кемжану шығыны -болады. Нақты жануға қажет ауа және жану өнімдерінің көлемін есептеу үшін отынның есептік шығысы деген ұғымды енгізеді:

                                               B_ес=B(1-0,01q₄)                                               (5.23)

 

№6 Дәріс

 

6.1 Бу қазанының қыздыру беттерi

 

         Бу қазаны бiрнеше қыздыру беттерден (жылуалмастырғыштардан) тұрады: бу түзетiн қыздыру беттерi (қалқандар, әдiп), буды аса қыздырғыштар (шымылдықтық, ағындықтық), сулық үнемдегiштер (экономайзер), ауа қыздырғыштар. Соңғы екеуiн төмен ыстықтықты қыздыру беттерi деп атайды.

         Аталған қыздыру беттерiнiң қазанда орналасуы 1.2, 1,3, 2.2-суреттерде көрсетiлген.

 

         6.2 Үнемдегiштер (экономайзерлер)

 

         Электр стансада қорек суы алдын-ала жаңғыртулық қыздырғыштарда шығырдан алынған бумен  қыздырылып сулық үнемдегішке келеді.

         Сулық үнемдегiштерде қазанға берiлетiн қоректiк су түтiн газдарымен  ағындық жылуалмасу арқылы қыздырылады. Олардың құрылмасы (конструкциясы) өте қарапайым. Үнемдегiш иiрiлмелi (змеевиковый) құбырлардан тұрады және жатық (горизонталь) орналыстырылады 9 (1.1-сурет). Құбырлар қайраттық қазанда болаттан iстелген сыртқы қосөресi (диаметрi) 32-ден 42 мм-ге дейiн, қабырға қалыңдығы 2,5-3,5 мм. Үнемдегiштер, әдетте, көп орамды иiрiлмелерден тұрады. Иiрiлмелердiң ұштары кiрулiк және шығулық бiрiктiрмелермен (коллектор) қосылады (6.1-сурет) және биiктiгi 1- 1,5 м бөлек дестелер (пакеттер) құрайды. Пайдалануға және жөндеуге ыңғайлы болу үшiн дестелер бiр-бiрiнен 550-600 мм қашықтықта орналастырылады. Үнемдегiш құбырларының орналасуы әдетте шахматтық (6.2-сурет). Түтiн газдары құбырларды жоғарыдан төмен қарай көлденең ағыстайды. Үнемдегiште су төменнен жоғары қарай түтiн газдарының қозғалу бағытына қарсы қозғалады. Құбырдағы су жылдамдығы 0,4<u<2 м/с аралығында жатады. Үнемдегiштер су қайнамаса  қайнамайтын, ал су қайнаса қайнайтын деп аталады.

         6.1в-суретте құбырларды ұшпа күлден және толық жанбаған кокс бөлшектерiнен болатын түрпiлiк тозудан (абразивный износ) қорғау тәсiлдерi көрсетiлген. Әдетте ең қарқынды тозу бiрiншi қатардағы дестелер құбырларында газ ағын бағытына 40-45 ⁰-тағы екi нүктеде болады. Бұл жағдайда осы нүктелерде құбыр бойынша болат шыбықтарды пiсiрiстiру жақсы нәтиже бередi. Шыбықтар ағыстауды және күл бөлшектерiнiң ұшу бағытын өзгертедi. 6.1в-суретте қауiптi аймақты болат жабынмен қорғау көрсетiлген.

 

 

 

6.1 сурет - Болат үнемдегiштiң құбырлық дестесiнiң  түйiндерi (узлы) мен бөлшектерiнiң құрылмасы: 1 — қорек суының кiруi; 2 — қыздырылған судың шығуы; 3 — иiрiлмелер; 4 — таяныштық тiректер; 5 — жатық жолдарға кiру; 6 — бүйiр қабырғаның қаптауы; 7 — сақтандырғыш шыбықтар; 8 — шыбықсыз құбырдың тозу көрiнiсi; 9 — қорғау жабыны; 10 — қосу құбыршасы.

 

 

 

          6.2 сурет - Қанатты (а) және  жарғақты (б) үнемдегіштер

        

         6.3 Бу түзетiн қыздыру беттерi

 

         Үнемдегiште қыздырылған қоректiк су бу түзетiн (буландырғыш) қыздыру беттерiне келедi.

         Бу түзетiн беттерде су буланады және жиi су қайнау ыстықтығына дейiн қыздырылады. Бу түзетiн беттерге ыстық ошақ газдарымен ағысталатын құбырлардың қазандық шоғы (пучок) (6.3а-сурет), жартылай сәулелiк бет газдардың ошақтан шығуындағы әдiп (фестон) (6.3в-сурет), сәулелiк қыздырылатын қабырғалық ошақтық қалқандар (топочные экраны) жатады.

Қазiргi барлық қайраттық қазандар қалқандармен жабдықталады. Қалқандар ошақтың төрт қабырғасында болады. Олар құбырлардан тұрады. Құбыр iшiнде су буланады. Жылуды сәулелiк жылуалмасу арқылы тiкелей алаудан (факел) не жоғары ыстықтықты жану өнiмдерiнен алады.

         Әдiп сиретiлген артқы қалқаннан жасалады (6.3в-сурет). Әдiптiң мiндетi ошақтан жану өнiмдерiнiң жатық газ жолына еркiн шығуын ұйымдастыру. 6.3в суретте артқы қалқанның жалғасы болатын 10 төрт қатарлы әдiп 8 көрсетiлген.

         6.3а суретте өндiрулiгi орташа екi шоқты қазан келтiрiлген, онда түтiн газдарының төмен ыстықтық аймағында түсiру, ал жоғары ыстықтық аймағында көтеру бар.

         6.3б суретте өндiрулiгi орташа табиғи айналмасы бар қазан қалқанының айналмалық жолы (контур) буландыру бетiмен бiрге 4 бейнеленген.

         Қазанның буландыру сәулелiк қыздыру беттерiн ошақ құтысында (сәулелiк шахтада), ал ағындықтарды қондырғының ошақтан кейiнгi газ жолдарында, яғни ағындық шахтада орналастырады. Сәулелiк қыздыру беттерiн қабырғалық қалқан ғып жасайды (6.4-сурет). 1960 жылдарға дейiн теңестiрiлген тартуы бар (сиретiлулiкте) барлық қазандар түрлерi үшiн қалқандар қондырғы қаңқасына iлiнген тегiс құбырлардан жасалынды (6.4а сурет). 1960 жылдары қайраттық (энергетикалық) қазан жасауда қанатты немесе қыстырмасы бар құбырлардан iстелген жарғақтық қалқандар кеңiнен қолданыла бастады (6.4б,в сурет).

         Газ өткiзбейтiн (газоплотный) тiк iлiнген тақта (панель) түрiнде орындалған жарғақтық құрылмалардың (конструкции) бiраз артықшылықтары бар: жылу қабылдау жоғарылығы, масыл ауаны (паразитный воздух) сорудың жоқтығы; қондырғыларда сиретiлулiктiң орнына қысым жасау мүмкiндiгi; 10 - 15 %-ға (пайызға) меншiктi метал шығысы аз; оңай және арзан қаптау (обмуровка); жеткiзудiң жоғары зауыттық құрамалығы (высокая заводская блочность поставки). Бiрақ пiсiрiстiрiлген тақталарда көршiлес (шектес) тақталар немесе құбырлар арасындағы ыстықтық айырмасы Dt<50¸100 ⁰C болуы керек. Ошақта жылуалуды (теплосъем) қарқындату үшiн қалқандар кейде ошақ құтысының iшiнде тiк iлiнiсi бар екi беттi болып орындалады.

         Қазiргi қуатты тура ағынды шектiден жоғары қысымды қазандар зауытта құрамалы түрде (блочное исполнение) шығарылады. Қалқандар тақта (панель) түрiнде жасалады (6.5 сурет).

 

6.3 сурет - Бу түзетін қыздыру беттері: а – құбырлардың қазандық шоғы; б – қабырғалық ошақтық қалқан; в - әдіп (фестон); 1 – қазанның жоғары дағырасы; 2 – қазанның төменгі дағырасы; 3 – құбырлардың түсіру шоғы; 4 – көтеру буландырғыш шоқ; 5 – қорек суын әкелу; 6 – қаныққан буды дағырадан буды асақыздырғышқа шығару; 7 -  ыстық ошақтық газдар жолы; 8 - әдіп; 9 – артқы қалқанның төменгі біріктірмесі; 10 – қалқанның буландырғыш көтеру құбырлары; 12 – қалқанның жоғарғы біріктірмесі; 13 – артқы қалқан мен әдіптің қоспа әкететін құбырлары; 14 – жанған отын алауының қалқанды қыздыруы.

 

               

6.4 сурет - Қалқандау түрлері: а – тегіс құбырлы қалқан; б – пісірістірілген қыстырмасы бар; г – тегіс құбырлы астарланған (сыланған); 1 – құбыр; 2 – отқа төзімді қабат; 3 – жылулық оқшаулау қабаты; 4 – қаптау (обмуровка); 5 – жарғақ; 6 – қанатты (плавниктік) құбыр; 7 – арнайы тікендер; 8 – отқа төзімді толтырма (набивка); 9 – хромит.

        

6.5      сурет - Тура ағынды  қазандардың қалқан тақталарының түрлері: а – тік көтеру құбырлары бар; б – екі жүрісті; в – U – тәрізді құбырлардан; г – П – тәрізді құбырлардан; д – N - тәрізді құбырлардан; е – жатық – көтерулік құбырлардан (меандарлық орама түрі)

 

Тақталарда кiрулiк, шығулық бiрiктiрмелерi (входной, выходной коллектор) бар, оларға құбырлар пiсiрiп қосылған. Жоғары және аса жоғары қысымды  қазандар үшiн iшкi қос өресi 40-50 мм құбырлар қолданылады.

Қатты отынды жоғары ыстықтықта (>1500 ⁰С) жағу қажет болғанда қалқандардың жылу қабылдауын жасанды төмендетедi, ол үшiн қалқандарды астарлайды (сылайды). Құбырларға қосөресi 10-20 мм және биiктiгi 15-20 мм болат тiкендер пiсiрiстiрiледi, олар жылу өткiзiп отқа төзiмдi сыламаны ұстайды. Қожды сұйық күйде шығару үшiн отынның қарқынды жану аймағында (оттықтар аймағында) астарлау (футеровка) белдiгiн iстейдi.

 

№7 Дәріс

        

7.1 Буды аса қыздырғыштар

 

         Буды аса қыздырғышта оған келген қаныққан бу берiлген ыстықтыққа дейiн аса қыздырылады. Аса қыздыру құбырлық беттерде жүзеге асырылады, олар әдетте сәулелiк-ағындық беттер. Аса қыздырғыш қондырғының ең бiр жауапты түзгiсi (элемент), өйткенi онда бу ыстықтығы ең жоғары мәнiне жетедi және ол газдардың жоғары ыстықтық аймағында орналасады.

         Жылуқабылдау түрi бойынша аса қыздырғыштарды ағындықтық, сәулелiк және жартылай сәулелiк (аралас) деп бөледi (7.1 сурет). Ағындықтық аса қыздырғыш 4,5 ағындық газ жолында орналасады.

         Аса қыздырғыштың сәулелiк қыздыру бетi 2 ошақ қабырғасында қалқан құбырларының арасында орналастырылады. Жартылай сәулелiк (аралас) бет U-тәрiздi көлденең адымы 450-700 мм шымылдық (ширма) 3 және төбелiк тақта 6 түрiнде 7.1-суретте келтiрiлген.

         Аса қыздырғыштар болат құбырларының сыртқы қосөресi (диаметрi) 28-42 мм, екiншi рет буды аса қыздырғыштар құбырларының сыртқы қосөресi 60 мм-ге дейiн болады. Құбыр қабырғасының қалыңдығы 3¸6 мм.

         Ағындық аса қыздырғыштар иiрiлмелi құбырлардан iстеледi. Тiк 4 немесе жатық 5 орналастырылады.

         Шымылдықтық буды аса қыздырғыштар құрылмасы бойынша U-тәрізді  ғып иілген құбырлардан тұрады. Құбырлар тығыз орналасып жазық таспа түзеді. Кіру және шығу біріктірмелері бар. Шымылдықтар ошақ құтысынан шығуда бір -  бірінен әжептәуір ара қашықтықта тік орналастырылады (7.2 сурет). 7.3 суретте шымылдықтық буды аса қыздырғыштың (БАҚ) жатық орналасуы келтірілген. Жатықтарды бекіту қиындау, бірақ олардың ішіндегі ортаны қазанды тоқтатқанда шығару оңай. Тік шымылдықтарды бекіту оңай, бірақ қазанды тоқтатқанда бу  шығынан тазартылмайды.

         Әдетте шымылдықтар тегіс құбырлардан істеледі. Соңғы кезде оларды жасау үшін қанатты құбырлар қолданылады.

         Шымылдықтарда аралас жылуалмасу: сәулелік – ағындық. Шымылдықтар жоғары және шектіден жоғары қысымды қазанда кең қолданыс тапты. Қуаты үлкен қазандарда шымылдықтық буды аса қыздырғыштар (ШБАҚ) аса қыздыруға  қажет жылудың 50%-на  дейін қабылдайды.

         Шымылдықтық БАҚ құбырының ыстықтықтан тесілуін болдырмау үшін ШБАҚ тура ағынды сүлбе бойынша жасалады.

Қуатты қайраттық құрамаларда буды аралық қыздыру болады. Екіншілік буды аса қыздырғыш оның сенімділігін арттыру үшін ыстықтығы 850 ⁰С-тан аспайтын ағындық шахта аймағында орналастырылады.

 

 

               

 

         

 

 

 

7.1 сурет - Буды асақыздырғыштың негiзгi құрылмалық түзгiлерi: 1 - дағыра; 2 - сәулелiк қабырғалық ошақтық асақыздырғыштың екi жүрiстi тақтасы; 3 - iлiнген тiк жартылай сәулелiк асақыздырғыштық шымылдықтар ошақтың шығуында; 4 - ағындық иiрiлмелi тiк асақыздырғыш; 5 – сондай жатық шығулық; 6 - асақыздырғыштың төбелiк құбырлық тақтасы; 7 - бүркiгiштiк бу салқындатқыш; 8 - аса қызған будың шығулық бiрiктiрмесi; 9 - iлетiн құбыр-дың кiрулiк бiрiктiрмесi; 10 - сондай шығулық; 11 – асақыздырғыштың iлетiн құбырлары; 12 - таяныштық тақтайша; 13 - жатық асақыздырғыштың иiрiлмелерi; 14 - оттық.

 

 

               

 

             7.2 сурет - Тік шымылдықтық буды аса қыздырғыш: 1 – шымылдықтар; 2,3 – шымылдықтың кіру және шығу біріктірмелері; 4,5 – кіру және шығу жинау құтысы.

 

         7.3 сурет - Салқындатылатын ілу құбырларына орнатылған жатық шымылдықтық буды аса қыздырғыш: 1-жатық шымылдықтар; 2-салқындатылатын ілу құбырлары; 3-біріктірмелер; 4-жинау құтылары; 5-аралық қыстырмалар; 6-шымылдық дестесінің тіректік тақтайшасы.

 

 

7.2 Ауа қыздырғыштар

 

         Ауа қыздырғыштар iстеу қағидасы бойынша беттiк (рекуператорлық) және жаңғыртулық (регенераторлық) деп бөлiнедi. Жаңғыртулық ауа қыздырғыштың негiзiнде тек (айналатын) бiр құрылмасын (конструкция) ғана пайдаланса, беттiк ауа қыздырғыштың түрлерi көп. Бiрақ орта және қуатты қазандарда өзiн жақсы көрсеткен болат құбырлық ауа қыздырғыш (ҚАҚ—ТВП), оларда ауаның газ аймағына ағуы 5%-дан (пайыздан) аспайды. Құбырлық ауа қыздырғышты iстеу жеңiл, сорма аз, бiрақ кедергiсi жоғары, көп метал жұмсалады, көлемi үлкен. ҚАҚ-тар өндiрулiгi 130 кг/с-на дейiн қазанда пайдаланылады.

Құбырлық ауа қыздырғыштың (ҚАҚ) негiзгi түзгiлерiнiң құрылмасы 7.4-суретте көрсетiлген. Әдетте болат құбырларды тiк қондырады (7.4а-сурет). Құбырлардың iшiнде жоғарыдан төмен қарай түтiн газдары өтедi, ал шоққа көлденең — қыздырылатын ауа. Суретте бiр арналы ауа ағыны көрсетiлген, ол кiшкентай қондырғыларда (өндiрулiгi 30-50 кг/с дейiн) болады. Шоқтағы құбырлардың орналасуы шахматтық, бойлық бағытта адым S₁=80¸95 мм және көлденең бағытта S₂=50¸60 мм Æ51´1,5 мм құбырлар үшiн; Æ 40´1,5 мм құбырлар үшiн S₁=52¸70 мм, S₂=40¸50 мм.

         Ауа қыздырғыштың негiзгi бөлшектерi құбырлар 5 және құбырлық тақта 6, 7.4а-суретте төрт құбырлық тақта көрсетiлген; төменгi — көтеретiн ең қалың (~20 мм), екеуi аралық газдық далда (перегородка) жасау үшiн (олар арқылы құбырлар еркiн өткiзiлген), жоғарғы құбырларды бекiтедi және жүйе қызғанда жоғары қарай орын ауыстырады. Ол үшiн жоғарыда линзалық өтеуiш (компенсатор) 7 қондырылған. Тақталар жатық бағытта да ұзарғандықтан сәйкестi өтеуiштер 7 және 8 қондырылған.

         7.4д-суретте құбыр кiрiсiн ұшпа күл тоздыруынан қорғау үшiн қойылған арнайы серiппелi төлке 10 келтiрiлген.

         7.5-суретте жаңғыртулық айналмалы ауа қыздырғыш (ЖАҚ-РВП) түзгілері келтірілген. ЖАҚ-та  жұқа (қалыңдығы 0,5-1,5 мм) болат табақтардан (7.5 в,г-суретте) жасалған қыздыру беттері бар. Табақтар арасындағы саңлау 3 мм-ден 13 мм-ге дейiн. Осы толтырмамен (набивка)

секторлардан тұратын қуыс айналғы (ротор) 2 толтырылған. Айналғының қосөресi 4-тен 12 м-ге дейiн,  биіктігі 1,5 м-ден 3 м-ге дейін болуы мүмкін. Айналғы жатық жазықтықта, сирек тiк жазықтықта баяу (2-8 айн/мин) айналады. Газдар жоғарыдан төмен бағытталады айналғының өту қимасының (живое сечение) 2/3-iн алады, ауа газға қарсы бағытталады қиманың 1/3-iн алады. Толтырма газ ағыны арқылы айналып өткенде қызады, ауа ағынында салқындайды. Айналғы қозғалмайтын қаптама (кожух) 1 iшiнде қондырылған. Ауалық аймақтан газдық аймаққа ауа ағуын азайту үшiн ЖАҚ күрделi және қымбат тығыздау құрылмаларымен (конструкция) жабдықталады.

ЖАҚ-ты iстеу қиын, ауа сормасы (присосы) жоғары, бiрақ олар ықшамды, метал аз жұмсалады, ауақозғалымдық кедергiсi және тотығуы аз. ЖАҚ-тар қуатты қайратқұрамаларда (энергоблок) қолданылады, олар қазан сыртында орналастыралады.

 

 

7.5 сурет - Жаңғыртулық ауа қыздырғыш: а-жалпы көрініс; б-секторлар; в-айналғының ыстық бөлігінің толтырмасы; г-айналғының салқын бөлігінің толтырмасы; д - ЖАҚ қақпағымен айналғы арасындағы тығыздау құрылмасы; 1-қаптама; 2-айналғы; 3-сектор тақтасы; 4-айналғы фланеці; 5-тығыздау қалпы; 6- ∆һ шамасын (айналғы мен қозғалмайтын қақпақ арасындағы саңлау) реттеу үшін серіппе; 7-газ әкелетін құбырша қабырғасы.

 

Ауа қыздырғыш (АҚ) жану өнімдерінің ең төмен ыстықтық аймағында жұмыс істейді. Оның салқын бөлігінде ыстықтық төмендеп жану өнімдері (Н₂О, SO₂, SO₃) шықтанады. Шық құрамында күкірт қышқылы болғандықтан АҚ бүлінеді. Бұл құбылыс әсіресе көп күкіртті отындарды жаққанда қарқындап кетеді. Бұны болдырмау үшін ауаны АҚ-қа берерден бұрын алдын ала жеткілікті етіп қыздырады. Бұл үшін ыстық ауаның бөлігін АҚ-тың салқын пакетіне (бөлігіне) кері қайтарады немесе шығырдан алынған бумен калориферде ауаны алдын - ала қыздырады. Кейде алдын-ала қыздыру үшін үнемдегіштен ыстық су алынады. 

Жөндегенде құбырлық АҚ-тың салқын бөлігін ауыстыру ыңғайлы болу үшін олар жеке текше (куб) түрінде жасалады. Жаңғыртулық АҚ-тың салқын бөлігін толтырманың қалыңдау табақтарынан жасайды.

 

№8 дәріс

 

         8.1 Көмiртозаңдық бу қазандардың ошақ құтылары

 

         Ошақ құрылғысының қызметi: отынның химиялық қайратын жану өнiмдерiнiң жылуына айналдыру. Бұл құбылыс ошақ құтысының көлемiнде көмiр тозаңын жағып қамтамасыз етiледi. Жану өнiмдерi қабырғалық қыздыру беттерiмен сәулелiк жылуалмасу арқылы ағындық жылуалмасу беттерiн қождандыру жағынан қауiпсiз ыстықтыққа дейiн iшiнара салқындайды.

         Ошақ құтысы келесi сызықтық өлшемдермен сипатталады: шеп енi , тереңдiгi b және биiктiк h (8.1-сурет). Шеп енiн мына кейiптеме бойынша анықтауға болады

                                               а =m D^0,5,                                                               (8.1)

мұнда

D – буөндiрулiк, т/сағ., m-буөндірулік өскенде 1.1-ден 1,4-ке дейін өсетін еселеуіш, f₀ = b, м² ошақ қимасы, ол арқылы жеткiліктi үлкен жылдамдықпен (7 -12 м/с) өте қызған жану өнiмдерi өтедi. Отынның жану жағдайы бойынша ошақтың керектi биiктiгiн мына өрнектен анықтауға болады

                                               ,                                           (8.2)

мұнда

w_г - ошақ қимасындағы газдардың орташа жылдамдығы, м/с;

t_болу - ошақта газдың бiрлiк көлемiнiң болу уақыты, с. және сонда t_болу > t_жану  орындалу керек,

мұнда 

t_жану - отынның ең iрi бөлiкшелерiнiң толық жану уақыты, с.

         Бу қазандарының ошақ құрылғыларының негiзгi жылулық сипаттамасы ошақтың жылулық қуаты

                                               , кВт.                                          (8.3)

 

мұнда

В - жағылған отын шығысы, кг/с;  - отынның жану жылуы, кДж/кг.

          Егер отынның жану аймағында бөлiнген жылуды ошақ қимасына бөлсек, онда маңызды есептiк сипаттаманы - ошақтың қималық жылу кернеуiн аламыз

                                               q_f = Q₀/f₀ , кВт/м² .                                           (8.4)

         Ошақ құтысының тағы бiр сипаттамасы ошақтың көлемдiк жылу кернеуi

                                               q_V  = Q₀/V₀, кВт/м³ .                                         (8.5)

мұнда

Vo - ошақ құтысының көлемi, м³.

 

 

Тозаң түріндегі отынды ошақ құтысында жағуды ұйымдастыру күл мен қождың қасиетіне байланысты.

         Көмір тозаңын жаққанда ошақ құтысының төменгі жағынан қож шығарудың екі түрі бар: қатты қожшығару немесе сұйық қожшығару. Ал күлдің ұсақ бөлшектері газ ағынымен бірге ошақтан қатайған күйде шығады. Алау өзегінде (жоғары ыстықтық аймағында) күл бөлшектері жұмсақ күйде болады. Егер олар қабырғаға немесе қалқанға тисе сол беттерге жабысуы мүмкін. Бұл қождануға алып келеді. Сондықтан жану құбылысын ұйым-дастырғанда жұмсақ күйдегі күл бөлшектерінің ошақ қабырғасына тимеуін қамтамасыз ету қажет.

         Қатты қож шығаруды ұйымдастыру. Қатты қож шығаруы бар ошақ құтысындағы ыстықтық таралуы 8.2 суретте көрсетілген. Ошақ қалқандарына жылу берілгендіктен олардың маңында ыстықтық (температура) төмен болады. Алау өзегінде жұмсарған немесе балқыған күл бөлшектері ыстықтығы  салыстырмалы төмен аймаққа түскен кезде қатаяды.

Қатты қож шығаруы бар ошақ құтыларын құрылма бойынша ашық қып жасайды, яғни биіктік бойынша ошақ қимасы өзгертілмейді. Бұл ошақтардың  ерекшелігі ошақтың төменгі жағында шептік және артқы қалқандарды жақындастырып істелген салқын құйғыштың болуы. Көлбеу бұрышы 50-60⁰-тай, b^’=1-1,2 м. Салқын құйғышқа түсетін күл жалпы отын күлінің 5-10 %-ын құрайды. Қалған күл  түтін газдарымен кетеді де тек күлұстағышта ұсталады.

         Сұйық қож  шығаруды ұйымдастыру. Сұйық қож шығаруды қамтамасыз ету  үшін  ыстықтық деңгейі  жоғары болуы керек. Бұл үшін ошақтың төменгі  жағында қалқандарды отқа төзімді карборундпен жылулық оқшаулайды (қалқан құбырларын астарлайды). Астарлау жақсы тұру үшін алдымен қалқан құбырларының ошақ көлеміне қарайтын жағына тікендер пісіріcтіреді (диаметрі 10 мм, ұзындығы 15-18 мм). Сосын оқшаулаумен сылайды (5.5-сурет). Ошақ едені жатық немесе ортасына қарай аз  көлбеулі ғып  істейді. Еден отқа төзімді  кірпішпен (2-3 қабат) жабылады. Еденнің ортасында қожды ағызу үшін 1 немесе 2 астарланған тесік болады. Қож шомылғы (ваннадағы) суға ағып келіп қатады.

         Бұл аймақта ыстықтық деңгейін жоғарлатуға ошақты екі жағынан жіңішкерту де көмектеседі (8.3а-сурет). Жіңішкерту жоғары қарай сәулелік жылуберуді азайтады. Сұйық қож түрінде жалпы отын күлінің 20-30% шығарылады.

         Салқындату құтысы ашық құбырлармен қалқандалған. Онда жанып  бітпеген отын бөлшектері  жағылады және жану өнімдері  салқындайды.

         Сұйық қож шығару тәсілі ұшпа заттары аз нашар тұтанатын көмірлерді  (антрацит, майсыз көмірлер) жаққанда үнемиеттік (экономикалық) тиімді. Бұл  тәсілді күлі көп көмірлерді де жағу үшін қолдану тиімді. Күлі көп екібастұз көмірін сұйық қож шығарып жағу оның күлі қиын балқитын болғандықтан қолданылмайды.

         Сұйық қож шығаруы бар ошақтың артықшылығы:  төмендейді, кемшілігі:  өседі.

 

         8.2 Көміртозаң оттықтары және олардың орналасуы

 

         Оттықтарда отын тұтанбайды. Олардың қызметi: екi тәуелсiз ағынды ауатозаң қоспасын және екiншiлік ауаны - тұтануға және ошақта белсендi жануға дайындау. Оттықтардың негiзгi екi түрiн ажыратады: құйынды және тура ағынды.

 

8.2 сурет - Қатты қож шығаруы бар ошақ: 1-салқын құйғыш; 2-суы бар қождық  шомылғы (ванна); 3-сумен күл шығару арнасы; 4-оттық; 5-қабырғалық қалқандар; 6- алау өзегі; 7- шнектік қож шығару тетігі; 8- электр қозғалтқыш

                                                                            

          Құйынды оттықтарда бiрiншiлік және екiншiлік ауа немесе тек екiншiлік ауа арнаулы құйындағыштармен айналдырылады. Оттықтың кiре берiсiнде орнатылған ұлушалар немесе оттық iшiнде өстік не жанама орнатылған қалақшалар көмегiмен ағын айналдырылады.                                     Құйынды оттықтардың көлденең қимасы дөңгелек, олардың түрлерi 8.4 суретте көрсетiлген.

          Тура ағынды оттықтардың көлденең қимасы тiкбұрышты (8.5а сурет) немесе дөңгелек (8.5б сурет) болуы мүмкiн. Олар көбiнесе ошаққа ауатозаң және екiншiлік ауаның қатарлас ағыншаларын бередi.

 

               

              8.3-сурет. Сұйық қож шығаруы бар ошақ; а-ошақтың жалпы түрі; б-астарланған қалқан түрі; 1-жану құтысы; 2-ошақ түбі; 3-қождық тесік; 4-салқындату құтысы; 5-құбыр; 6- сылауға дейінгі тікендер; 7-тікендер бойынша отқа төзімді құбырдың сылағы (астарлау).

 

                8.4 сурет - Көмiртозаңдық құйынды оттықтар сүлбесі: а - тура ағынды ұлушалық; б - тура ағынды - қалақшалық I - бiрiншiлік ауа көмiр тозаңымен; II - екiншiлік ауа

 

 

 

               

                  8.5 сурет - Тура ағынды оттықтар сүлбелері - саңылаулық (щелевая) оттық; б-саптамалық оттық; I-ауатозаң қоспасы; II-екiншiлік ауа.

                                                    

8.3 Газ бен мазутты жағу үшiн ошақ және оттық құрылғылары

 

         Табиғи газ бен мазутты жағу жағдайларында көп жалпы жерлерi болғандықтан отынның бұл түрлері үшін ошақ құты құрылмасын (конструкция) бірдей ғып жасауға болады. Әдетте, бұндай ошақ құрылғыла-рында негiзгi отын мазут, ал табиғи газ қосалқы отын. Газ бен мазутты жағу  сипаттамаларының  жақындығы келесi көрсеткiштерден бiлiнедi.

         1) бұл отындарда сыртқы ылғал жоқ деуге болады. Бу қазаны бұл отындармен жұмыс iстегенде көлемдерi жуық жану өнiмдерiнiң түзiлуi әр түрлi отындар үшiн бiр үрлеу, сору машиналарын пайдалануға мүмкiндiк бередi.  

         2) мазут пен газдың жануы бу күйiнде (бiртектi орта) тiзбектi тармақталған тектесу заңдары бойынша өтедi. Екеуiнде де жану қарқыны араласу жағдайларымен анықталады, ал ошақ көлемiнiң жылулық кернеуiнiң рұқсатты ең үлкен мәндерi жуық (300 кВт/м³ - мазут үшiн және 350 кВт/м³ -табиғи газ үшiн). Сондықтан бұл отындар үшiн қазанның бу өндiрулiгi бiрдей болса ошақ құтысының өлшемдерiн бiрдей алуға болады.

         3) газ және мазутты жаққанда оларды ошаққа беру оңайланады және күлұстау, күлшығару жүйелерi жоқ.

         Газмазут ошақтарының еденiн жатық не аз көлбеулi ғып жасайды. Газмазут оттықтары бiр қабырғада не екi қабырғада қарама - қарсы бiр қабат не бiрнеше қабат болып орналасады. Бұрыштық жанамалық және едендiк орналастырулар де кездеседi.

         Газмазут қазандарында қиыстырылған (комбинированный) газмазут оттықтары қолданылады (8.6сурет). Қиыстырылған оттықтардың бiр артықшылығы отынның бiр түрiнен басқасына жеңiл көшу. Отындардың әрқайсысы тиiмдi жағдайда жануы тиiс.

         Бұндай оттықта ауа әкелу арналары отынның екi түрiне жалпы ғып жасалынады. Отынмен жақсы араластыру үшiн ауа ағыны құйындағыш құрылғы көмегiмен қарқынды айналдырылады.

         Газ жағуға көшкенде мазут бүркiгiш өздiгiнен (автоматически) ажыратылады және орталық құбыр iшiне тартылады.

 

        

 

           №9 дәріс. Бу қазанының қыздыру беттерiндегi жылуалмасу

        

              9.1 Ошақ құтыларының геометриялық және оптикалық сипаттамалары

 

         9.1а суретте қатты қож шығаруы және салқын құйғышы бар ашық призмалық ошақ құтысының сүлбесі, ал 9.1,б суретте сұйық қож шығаруы бар  ошақ көрсетiлген.

         Алау көтерiле қозғалатын ашық ошақ құтыларында негiзiнде жылуалмасу сәулелену арқылы болады. Ошақ қалқандарын ағыстау жылдамдығы аз болғандықтан, ағындық жылуалмасу есепке алынбайды.

         Сәулелiк жылуалмасу Стефан-Больцман заңы бойынша есептеледi.

         Ошақ құты қабырғаларының толық бетi F_қ ошақтың барлық көлемiн шектейтiн беттер қосындысы болып анықталады және барлық беттер, бүйiрлiктен басқа, былай есептеледi

                                                                                            (9.1)

мұнда

l_i—сәйкестi қабырғаның есептiк ұзындығы, м; а—ошақ енi, м.

         Ошақ көлемi

                                               V₀=F_б×а,                                                        (9.2)

мұнда

F_б—ошақ қабырғасының бүйiрлiк бетi, м².

         Ошақ қабырғасының толық бетiнен басқа ошақтың сәуле қабылдайтын

бетi F_с,м² деген ұғым енгiзіледі:

                                               F_с=åF_қ-нi×х_i,                                                       (9.3)

мұнда

F_қ-нi—сәйкестi қабырғаның қалқандалған ауданы, м²; х_i—қалқанның бұрыштық еселеуiшi, ол барлық сәулеленген қайрат ағынынан қалқанға түскен қайрат ағын үлесiн анықтайды.

               

          9.1 сурет - Ошақ құтысының нобайы (эскизы): а—қатты қож шығару үшін; б—сұйық қож шығару үшiн ошақ түбiнiң нұсқасы

 

Қабырғаның қалқандалған бөлiгiнiң ауданы:

                                      F_қ-н.i=F_қі-F_{қ-мағанi},                                               (9.4)

мұнда

 F_{қ-мағанi} —қабырғаның қалқандалмаған бөлiгiнiң ауданы (оған оттық, бақылау және кiру тесiктерi жатады).

         Қабырғаның сәуле қабылдайтын бетiнiң олардың толық бетiне қатынасы қалқандалу дәрежесi  c  деп аталады:

                                                 c=F_с/F_қ.                                                              (9.5)

         Қалқанның және бүкiл ошақтың жылулық тиiмдiлiк еселеуiш ұғымы

қолданылады.

         Қалқанның жылулық тиiмдiлiк еселеушi y_қ

                                               y_қ=q_с/q_түс=х×x,                                                    (9.6)

 мұнда

q_с—қалқан қабылдаған сәулелену жылулық ағыны, ол жұмыстық денеге берiледi; q_түс-алаудың өзек аймағынан қалқанға түскен сәулелену жылулық ағыны; x—қалқанның сыртқы ластану еселеуiшi. Газ бен мазут үшін x=0,6÷0,8; қатты отынды алуда жаққанда x=0,4.

         Бүкiл ошақ үшiн жылулық тиiмдiлiк еселеуiшiн алу үшiн барлық қалқандар еселеуiштерiн орташалау керек.

         Қатты отындарды жаққанда y_қ=0,4-0,45; мазут үшiн y_қ=0,5-0,55; табиғи газ үшiн y_қ=0,65.

         Құтылық ошақтың қаралық дәрежесi:

                                                                                (9.7)

мұнда

а_а—алаудың қаралық дәрежесi, оның мәнi отын түрiмен және жағу жағдайларымен анықталады және үш атомдық газдардың СО₂, Н₂О, күйе, кокс және күл бөлшектерiнiң сәулелену сипаттамаларына тәуелдi. Қатты отын жаққанда алаудың қаралық дәрежесi Бугер заңымен анықталады:

                                                 а_а=1-ехр(-крS),                                                  (9.8)

мұнда

к—ошақтық ортаның сәулелердi әлсiрету еселеуiшi, (МПа×м)^-1; р—ошақтағы қысым, МПа. Артық қысымсыз iстейтiн қазандар үшiн р = 0,1 МПа деп қабылданады. S - сәулеленген қабаттың әсерлiк (эффективная) қалыңдығы, м.

         Ошақ құтысы үшiн

                                               S=3,6V₀/F_қ,                                                        (9.9)

 

мұнда

V₀—ошақ көлемi, м³; F_қ—ошақ қабырғаларының бетi, м².

         Қатты отынды жаққанда

                                               к=к_гr_n+к_кm_к+к_кокс×c,                                        (9.10)

мұнда

к_г, к_к, к_кокс— газдардың, күл және кокс бөлшектерiнiң сәулелердi әлсiрету еселеуiштерi, (МПа×м)^-1; r_n— үш атомдық газдардың жиынтық көлемдiк үлесi (); m_к, c — түтiн газындағы күл, кокстың өлшемдiлiксiз шоғыры.

         Сұйық және газ тәрiздi отын жаққанда алаудың қаралық дәрежесі алаудың жарқырайтын а_ж және жарқырамайтын (газдың) а_г бөлiктерiнiң қаралық дәрежелерiмен анықталады. Бiрiншiсiне үш атомдық газдардың және күйе бөлшектерiнiң сәулеленуiн, екiншiсiне — тек газдардың сәулеленуiн жатқызады. Сонда

                                               а_а=mа_ж+(1-m)а_г,                                            (9.11)

мұнда

m—орташалау еселеуiшi, табиғи газ жаққанда m = 0,1, ал мазут үшiн m = 0,55, қатты отын үшiн m = 1.

 

          9.2 Ошақ құтысындағы сәулелiк жылуалмасудың негiзгi тәуелдiлiктерi

 

         Қалқан бетi қабылдаған орташа жылу ағыны Стефан-Больцман заңы бойынша анықталады:

                                      ,                                       (9.12)

мұнда С₀ = 5,67 Вт/м²·К⁴— мүлде қара дененiң сәулелену еселеуiшi; х- қалқанның бұрыштық еселеуіші;,  қалқанның ластану еселеуіші; В_е—отынның есептiк шығысы, кг/с; Т_а—ошақ құтысындағы газ ортасының орташа әсерлiк (эффективная) ыстықтығы; Т_л- қалқанның сыртқы ластануының ошақ жақтағы бетінің ыстықтығы, К.

         Ошақтағы газ (алау) ыстықтығы ошақ биiктiгi, енi бойынша өзгередi. Есептеуге қолданылатын Т_а, К ошақ құтысындағы газ ортасының орташа ыстықтығы.

         Жылуалмасусыздық ыстықтық Т_ж,К (адиабатическая температура) ошақтағы пайдалы жылу бөлiну Q_ош бойынша анықталады:

                                                                                              (9.13)

мұнда

(Vс)_ор—жану өнiмдерiнiң қосынды орташа жылусыйымдылығы, кДж/(кг×К).

                        (9.14)

мұнда

Q_б^ж— отынның бар жылуы, кДж/кг; q₃, q₄ және q₆— сәйкестi химиялық, механикалық кемжанудан болған жылу шығындары және қожбен кеткен жылу, %; Q_а— ошаққа ауамен келген жылу, кДж/кг; Q_а.сырт— ауаны қондырғы сыртында қыздырғанда ошаққа ауамен келген жылу, кДж/кг; ол  мәніне кіргендіктен (5.15-кейіптемені қараңыз), 9.14-кейіптемеде минуспен алынады; r — керi қайтару үлесi; Н_алын— керi қайтарылған газдың алынған жердегi жылуы, кДж/кг.

         Т_ж теориялық ең үлкен мүмкiн ыстықтық. Жану өнiмдерiнiң нақты ыстықтығы одан төмен болады.

Мұнда ошақ құтысындағы  шығындар q₃, q₄, q₆  есепке алынған.

         9.2-суретте қалқан құбырындағы жұмыстық ортаға (су, субу қоспасы) жану өнiмдерiнен құбыр қабырғасы арқылы жылу өту сүлбесi көрсетiлген.

Ошақтағы қалқан құбырларына жану өнiмдерiнен жылу негiзiнде сәулелену бойынша берiледi. Құбыр қабырғасы мен ластанулар арқылы жылу жылуөткiзгiштiк бойынша өтедi, ал жұмыстық ортаға ағындық және жылуөткiзгiштiк бойынша берiледi.

Сәулелену арқылы ошақ қабылдаған жылу мөлшері Q_c (9.12-кейіптемені қараңыз) ошақ құтысының жылулық теңестігі бойынша анықталған жылу мөлшеріне Q_т тең болады: Q_c=Q_т, ал

                                                   (9.15)

 

мұнда

Н_ош``—ошақтан шығудағы газдардың қажыры (энтальпия), кДж/кг. жылусақтау еселеуіші, қоршаған ортаға кеткен жылу шығынын есепке алады.

Қалқан құбыры қабылдаған жылу қалыптасқан жылуалмасу жағдайында  ағындық жылуалмасу бойынша жұмыстық дене қабылдағын жылу мөлшеріне Q_ағ тең болу керек:

                                               (9.16)

 

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

      9.2 сурет - Жұмыстық ортаға (су, субу қоспасы, бу) жану өнiмдерiнен жылу өту сүлбесі

        

         №10 дәріс

        

          10.1 Ошақтағы сәулелiк жылуалмасуды ұқсастық теория негiзiнде есептеу

 

         Бiр құтылық және жартылай ашық ошақтарды есептеу үшiн қалыптық (нормативтiк) әдiс ретiнде ұқсастық теориясын пайдалануға негiзделген ЦКТИ әдiсi ұсынылады. Больцман шарттығы (саны) Во анықтайтын шарттық, ол ошақта бөлiнген жылу және сәулелiк жылуалмасу арқылы берiлген жылу қатынасына сәйкес:

                                                                                          (10.1)

 

 

мұнда

V_г — жану өнiмдерiнiң көлемi, С_г — жылусыйымдылық, V_г×С_г, кДж/(кг×К); В_е —есептiк отын шығысы, кг/с; Т_ж — жылуалмасусыздық жану ыстықтығы, К; F_қ —қабырға бетiнiң ауданы, м².

— жылу сақтау еселеуiшi, қоршаған ортаға кеткен жылу шығынын есепке алады.

         Ошақтан шығудағы өлшемдiлiксiз ыстықтықты анықтау үшiн тәжiрибе мәлiметтерiн өңдеп, шарттылық тәуелдiлiк алынған

                                                                   (10.2)

мұнда

а_ош — ошақтың қаралық дәрежесi; М = А-Вх_о— ошақтағы ыстықтық өрiсiнiң көрсеткiшi, А, В — тәжiрибелiк еселеуiштер, жағылатын отын түрiмен анықталады; х_о = h_от-қ/h_ошақ, h_от-қ— оттықтар орналасқан биiктiк; h_ошақ— ошақ биiктiгi; х_о— ошақтағы ең үлкен (максимал) ыстықтықтың салыстырмалы орны (10.1-сурет).

 

         10.2 Жартылай сәулелiк қыздыру беттерiндегi жылуалмасу

 

         Ошақ құтысынан кейiн тiкелей орналасқан қыздыру беттерi жоғары ыстықтықты газдармен ағысталады және жылудың едәуiр бөлiгiн сәулелiк жылуалмасу арқылы қабылдайды. Ең көп сәулелiк жылу қабылдайтын жартылай сәулелiк беттер: шымылдықтық (ширмалық) буды аса қыздырғыш және әдiп (фестон), олар ошақ құтысының шыға берiсiнде орналасқан және алау өзегiнiң тiкелей сәулелену жылуының көбiн қабылдайды.

         Шымылдық жылуды сәулелiк Q_ш.с және ағындық Q_ш.а жылуалмасу арқылы алады:

                                          Q_ш=Q_ш.с.+Q_ш.а, кДж/кг.                                          (10.3)                                                      

Шымылдық ошақтан алатын сәулелiк жылу шымылдыққа кiрудегi мен шығудағы сәулелiк жылу ағындар айырымына тең:

                                               Q_ш.с=Q_{с. к-у}-Q_с.ш-у.                                                (10.4)                                               

         Шымылдыққа кiрудегi сәулелiк жылу ағыны тең:

                                                                                   (10.5)                             

—ошақтық ортамен шымылдық арасындағы көлемдегi газдың өзара жылуалмасуын есепке алатын еселеуiш;

 

 

 

F_c.к-у, F_с.ш-у.— шымылдықтың кiру және шығу  қимасындағы сәуле қабылдайтын беттер, м²; h_б=0,7¸0,8 — ошақ биiктiгi бойынша жылу қабылдаудың таралу еселеуiшi; q_с— ошақтан шымылдыққа меншiктi сәулелiк жылу ағыны, кВт/м².                                       

         Q_с.ш.-у шымылдықтан кейiнгi қыздыру бетiнiң ошақтағы және шымылдықтағы газдардан алған сәулелiк жылу. Төменде (10.6) кейiптемеде бiрiншi мүше ошақтан шымылдық арқылы өткен сәулелiк жылуды, екiншi мүше шымылдықтағы газдық көлемнiң келесi қыздыру беттерiне өзiндiк сәулеленуiн есепке алады. Сонымен:

                              (10.6)

мұнда

—шымылдық аймағындағы газдардың жылулық сәулелену еселеуiшi; j_ш—шымылдықтың кiрудегi қимасынан шығудағы қимасына бұрыштық еселеуiш; Т_ор—шымылдықтағы газдардың орташа ыстықтығы, К; e_түз—түзету еселеуiшi (көмiр, сұйық отын үшiн e=0,5, табиғи газ үшiн e=0,7, тақта тас үшiн e=0,2).

Шымылдықтық бұрыштық еселеу

                                            (10.7)

мұнда

b_ш—шымылдықтың енi (газ жүрiсi бойынша өлшем); S₁—шымылдықтар арасындағы адым.

         Q_ш.а-ты анықтау төменде 11 – дәрісте баяндалған.

 

        

          №11 дәріс

        

11.1 Ағындық қыздыру беттерiндегi жылуалмасу

 

         Жартылай сәулелiк беттерден (шымылдықтар немесе әдiп) кейiн жатық газжолында орналасқан қыздыру беттер және қазанның ағындық шахтасындағы барлық қыздыру беттерi ағындық бетке жатады. Олар салыстырмалы ыстықтығы төмен аймақта орналасқан, онда сәулелiк жылуалмасу қарқыны тез төмендейдi, жылуалмасу ағындық болады.

Қыздыру бетіне қыздыратын ыстық газдардан жылу  берілгендіктен газ қажыры төмендеп қыздырылатын ортаның: су, бу немесе ауаның қажыры өседі. Газ жағындағы жылу теңестігінің (балансының) теңдеуі мына түрге келеді:

                                                (11.1)

мұнда

^/_г, Н^//_г - қыздыру бетіне кірудегі және шығудағы жану өнімдерінің  қажыры, кДж/кг; H⁰_cорма- сырттан сорылған ауа қажыры, салқын ауа ыстықтығы бойынша t_c.а=30 ⁰С деп, (егер ерекше нұсқау болмаса) барлық беттер үшін  қабылдайды; ауа қыздырғыш үшін ауаның орташа ыстықтығы бойынша анықталады.

         (11.1) теңдеу бойынша қыздыру бетінің (құбырдың сыртқы бетінің) газдан алған жылуды таба аламыз. Бұл жылу құбыр қабырғасы арқылы оның ішкі бетіне өтіп қызыдырылатын ортаға берілуі керек (10.1-суретті қараңыз).

         Қыздыру бет (құбыр) қабырғасы арқылы  өткен жылуды жылуөту теңдеуі бойынша анықтаймыз:

                                                                                            (11.2)

мұнда

F- қарастырылатын қыздыру бетінің ауданы, м²; Dt- есептік ыстықтық тегеурін, K; Be- есептік отын шығысы, кг/с; К- жылуөту еселеуіші.

         Қыздыру бет (құбыр) қабырғасы арқылы өткен жылуды қыздырылатын орта қабылдайды. Қыздырылатын (жұмыстық) ортаның жылуқабылдау теңдеуі

                                               .                                  (11.3)

         Қалыптасқан жағдайда мына шарт орындалуы керек:

                                               .                                  (11.4)

мұнда

һ^’, һ^’’- қыздыру бетке кірудегі және шығудағы  жұмыстық (қыздырылатын) орта қажыры, кДж/кг; D-жұмыстық орта шығысы, кг/с.  

Қыздыру бетінің (мысалы, шымылдықтың) ағындық жылуалмасуын  (Q_ш.а) (6.28) теңдеу бойынша анықтаймыз. Тексеру үшін (6.29) теңдеуден Q_ж-ды басқа тәсілмен анықтап (6.31) шарттың орындалуын қарастырамыз.

         Ауа қыздырғыштың (АҚ) жылу қабылдауын жұмыстық орта – ауа бойынша  (6.30) –дың орнына мына  кейіптеме бойынша анықтайды.

                                          (11.5)

мұнда

- АҚ-тан кейінгі ауа мөлшерінің теориялық қажеттіге қатынасы; Da_АҚ- АҚ-тағы ауа сормасы; b_к.қ-кері қайтарылған ауа үлесі (төмен ыстықтық тотығуға қарсы қолданылатын шара); -теориялық ауа көлемінің ыстық және суық ауа ыстықтығында алынған қажырлары, кДж/кг.

Иірілме беттер үшін орташа алынған жылу өту (теплопередача) еселеуіші

                                                                           (11.6)

ауа қыздырғыш үшін

                                                                                            (11.7)

мұнда

e-құбыр сыртындағы күл шөгінділерінің жылулық кедергісі; x= 0,70-0.85 - пайдалану еселеуіші; (ластануды, толық ағысталмауды, кері ағуды есепке алады); a₁- газдан қабырғаға жылуберу еселеуіші, кВт/м²·К; a₂- қабырғадан жұмыстық денеге жылуберу еселеуіші.

         Шымылдық аймағына ошақтан тікелей сәулелену шымылдықтың  алдыңғы қатарлардағы құбырлардың сыртқы  ластануының ыстықтығын  арттырады және бұл құбырларды ағыстайтын газ ағынынан жылуқабылдауды төмендетеді. Бұл жайт

                                              

еселеуішін енгізіп  ескеріледі. Сонда:

                                                                  (11.8)

 

Ағындық жылу беру еселеуіштері (a₁, a₂) жылумаңызалмасу пәнінен белгілі  кейіптемеден анықталады:

                                                                             (11.9)

мұнда

А, m, n - тәжірибеден анықталатын тұрақтылар, олардың мәндері қыздыру бетінің түріне, ағысталуына және т.б. байланысты. Nu, Re, Pr-сәйкесті Нуссельт, Рейнольдс, Прандталь сандары. 

         11.1-суретте бу қазанының қыздыру беттерiне қатысты қыздыратын және қызатын орталардың өзара қозғалыстарының сүлбелерi келтiрiлген. Ыстықтық тегеурiн, яғни қыздыру бет бойынша қыздыратын және қыздырылатын орталар ыстықтықтарының орташа айырмасы, тура ағын, қарсы ағын және көп реттi қиылысқан ағын (орта жүрiсiнiң саны төрттен артық) үшiн

                                                                        (11.10)

 

                11.1 сурет - Отынның жану өнiмдерiнiң ағындық қыздыру беттерiн ағыстау сүлбелері: I — тура ағын; II — қарсы ағын; III — қиылысқан ағын; а — ауа қыздырғыш: 1 — бiр жүрiстi қилысқан ағын; 2 — екi жүрiстi қилысқан ағын; 3 — көп рет қиылысқан ағын; б — үнемдегiш, көп рет қиылысқан ағын: 1 — қарсы ағын; 2 — тура ағын; в — буды аса қыздырғыш, көп ретті қиылысқан ағын, тiзбектi аралас ағын; г — сондай, қатарлас аралас ағын.

 

кейiптеме бойынша анықталады. Мұнда Dt_үлкен, Dt_кiшi — екi орта ыстықтықтарының айырмасы, ⁰С. Dt_ү /Dt_к£1,7 болса арифметикалық орташаны алуға болады.

         Аралас ағу үшiн және ортаның көп реттi қиылысқан қозғалысы төрт жүрiстен (ход) аз болса, онда

                                               Dt=yDt_{қарсы ағын}.                                             (11.11)

         y еселеуiшi сәйкестi сызбақ (график) бойынша анықтамадан (справочник) алынады.

 

 №12 дәріс.         Бу қазанын жылулық есептеу және үйлестiру (компоновка)

 

         12.1 Қазанның жылулық сүлбесі (схемасы)

 

Қазанды жобалағанда алдымен оның сүлбесінің ең тиімді  нұсқасы (варианты) анықталады.

“Қазанның жылулық сүлбесі” деген ұғымға қазандағы жұмыстық ортаның жалпы жылу қабылдауының қыздыру беттер арасында таратылуы және қыздыру беттерін  газ ағыны  бойынша орналастыру кіреді.

Демек, бу қазанының жылулық сүлбесін құрастырғанда және  есептегенде екі  жәйт қарастырылады: жылутехникалық  және  құрылмалық.

         Қыздыру беттерін газжолы бойынша орналастырудың реті бу  қазанының қыздыру беттерін үйлестіру деп аталады. Қыздыру беттерін қазанның газжолында үйлестіру (компоновка) қазанның жалпы өлшемдеріне, қыздыру беттерін жасауға жұмсалатын жоғары сапалы металдың шығысына және қазан  жұмысының сенімділігіне тікелей ықпал етеді.

         Жағылатын отын түрі, жұмыстық дененің қысымы, ошақтан шығудағы газ ыстықтығы, бу ыстықтығын реттеу тәсілі және т.б. қазанның жылулық сүлбесіне ықпал етеді. Мысалы, қысым өскенде буландыруға  қажет жылу азаяды. Жұмыстық дененің қысымы 3.92-ден 13.73 МПа-ға дейін өскенде  буландыру жылуы 1718-ден 1083 кДж/кг-ға дейін төмендейді. Бұл қыздыру  беттерінің арасында жылу таралуды өзгертеді: сулық үнемдегіш, әсіресе аса қыздырғыш қабылдайтын жылу үлесі артады, ал буландыру беттері қабылдайтын жылу үлесі төмендейді. Осыған сәйкес қыздыру беттерінің  аудандары өзгереді (12.1-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      

12.1 сурет - Қазан түзгілерінің арасында жылу таралуының будың қысымы мен аса қызуына тәуелділігі

        

 

          

        

         Қазанның жылулық сүлбесіне ошақтан шығудағы жану өнімдерінің ыстықтығы да ықпал етеді. Бу қазаны үш негізгі түзгіден (элементтен): дамыған сәулелік жылуалмасуы бар ошақ құтысы, аралас сәулелік-ағындық жылуламасуы бар аса қыздырғыш орналасқан жатық газжолы және дамыған ағындық жылуалмасуы бар  ағындық шахтадан тұрады.

         Сәулелік және ағындық жылуалмасу беттерінің үлестері ошақтан шығудағы газдардың  ыстықтығына   тәуелді (12.2-сурет).

-тың тиімді мәні күлсіз отындар (газ, мазут) үшін 12501300⁰С. Қатты отындарды жаққанда жатық газжолындағы және ағындық шахтадағы  қыздыру беттерінің қождануын болдырмау үшін бұл ыстықтық 10501150⁰С-қа дейін төмендетіледі. Соның нәтижесінде ошақ қалқандары (немесе күшті сиретілген шымылдықтар) дамытылады. Ошақтың жоғарғы жағындағы қыздыру беттері 10501150⁰С ыстықтық аймағында төмен  тиімділікпен жұмыс істейді.

         Қазанның жылулық сүлбесiн құрастырып есептегенде жылулық көрсеткiштерi берілу керек: бу өндiрулiк D, кг/с; қысым р, МПа; аса қызған бу ыстықтығы t_ақ, ⁰С, ал екiншi қыздыру болса тағы да р_еқ қысымы мен ыстықтығы t_еқ. Жұмыстық ортаның шығулық көрсеткiштерiмен қатар қазанда жағылатын отын түрi де беріледі, өйткенi оның техникалық сипаттамалары жылулық сұлбаның кейбiр ыстықтықтарын алуға керек.

         Жылулық сүлбенi құрастыру үшiн шығар газдардың (уходящие газы) J_шығ., қорек суының t_қ.с., ыстық ауаның t_ы.ауа, газдардың ошақтан шығудағы J``_ош ыстықтықтары алынуы керек. Бұл ыстықтықтардың мәні отынның жылутехникалық қасиеттеріне тәуелді болады.  және J_шығ -дың тиімді мәндерін анықтау үшін арнайы техника-экономикалық есептеулер жүргізіледі. Қазандарды жылулық есептеу Қалыптығына (Нормы теплового расчета котлов) сәйкес арзан ылғалы жоғарылау W_кел-н=(2¸3 %)×10³ кг/кДж отындар және жоғары қысымды қазандар үшiн J_шығ=150¸170 ⁰С. Мұнда шектейтiн газдардың шықтану нүктесi (ыстықтығы), бұл ыстықтықта ауа қыздырғыш құбырларында металды тотықтандыратын (әсiресе күкiрттi отындар үшiн) ылғал шөгедi. Ылғалы W_к-н=0,5 %×10³ кг/кДж-ға дейiн отындар үшiн шығар газдар ыстықтығы төмендеу алынады 120-140 ⁰С. Отын қымбат болған сайын u_шығ төмендейдi, бiрақ 110 ⁰С-тан төмен болмайды.

         Жоғары қысымды қазандар үшiн:   t_қ.с=230¸240 ⁰С

         ШЖҚ қазандар үшiн:  t_қ.с=260¸275 ⁰С

         Ыстық ауа ыстықтығы қоректiк су ыстықтығымен байланысты. Шамамен ыстық ауа (бiрiншi сатыдан кейiн) ыстықтығын мына өрнекпен бағалауға болады:

                                               t_ы.а= t_қ.с+Dt,                                                     (12.1)

мұнда

Dt=80 ⁰С -ылғалды отындар үшiн, Dt = 40 ⁰С құрғақ отындар үшiн.

Қождамайтын отындар үшiн »1250 ⁰С (газ, мазут).

Қождайтын отындар (қатты отындардың көбi) үшiн £ 1200 ⁰С, көп қождайтын қоңыр көмiрлер үшiн < 1100 ⁰С.

Салқын ауа ыстықтығын әдетте 30 ⁰С деп алады. Шығар газдардың ыстықтығын 14-15 ⁰С-қа төмендету қазанның ПӘЕ-ін шамамен 1%-ға жоғарлатады.

12.2 Қазанның жылулық сүлбесін есептеу

 

Қазанның жылулық сүлбесін есептеуді ауа қыздырғыштан бастайды. Жылу теңестігі бойынша:

                                                                                  (12.2)

қыздыру бетiне кiрудегi газдар қажыры Н^/ _а.қ анықталады.

         (12.2) кейiптемеде - газдар берген жылу, - ауа қабылдаған жылу (екi шама да отынның 1 кг-на келтiрiлген); j - жылу сақтау еселеуiшi;  бойынша ошақтан шығудағы газдардың қажыры  анықталады. Сосын ошақтың сәулелiк жылу қабылдауы есептеледi

                                               Q_с=j(Q_ош-),                                             (12.3)

мұнда

Q_ош – ошақтағы пайдалы жылу бөліну (9-дәріс, 9.14-кейiптеменi қараңыз).

Q_с ошақ құты беттерiнiң барлық қабылдаған жылу мөлшерiн шымылдықтардың, төбелiк буды аса қыздырғыштың және егер болса, қабырғалықтың сәулелiк жылуқабылдауын қоса есепке алады.

         Одан әрi жылулық сүлбені есептеу газдар берген жылу Q_т^г, кДж/кг және қыздырылған орта (аса қызған бу және үнемдегiште су) қабыладаған Q_т^орт жылу теңестiгiне негiзделген:

                                               Q_Т^г=Q_Т^орта,                                                      (12.4)

мұнда

Q_т^г=j(Н`-Н``+DaН^о_сорма); Q_т^орта=DhD/В_е; DaН^о_сорма—сорылған ауа қажыры, кДж/кг.

         Көрсеткiштерi шектiге дейiн буды аса қыздырғышта шымылдықтық және ағындық қыздыру беттерi бар, соңғылар әдетте бу жүрiсi бойынша екi бөлiкке бөлiнген: бiрiншiсi—қарсы ағынды, екiншiсi —тура ағынды (шығулық десте) жылуқабылдаулары жуықша бiрдей (шығулық дестеде Di=160¸200 кДж/кг).

         Қыздыру беттер арасындағы жылу таратылу әдетте үнемдегiште тұйықталады.

Сүлбені есептегеннен кейiн қазандарды жылулық есептеу қалыптығы жылулық теңестiгiнiң сәйкестенбеуiн (невязка) тексерудi ұсынады

                           (12.5)

мұнда

Q_б^ж—отынның бар жану жылуы, әдетте Q_б^ж=Q^ж_төм (тақтатастардан басқа); h_қ—қазанның пайдалы әрекет еселеуiшi.

         Теңестiктiң рұқсатты сәйкестенбеуi

                                               (DQ / Q_б^ж) × 100£ 0,5 %.

Бұл шарт орындалса жылу қазанның қыздыру беттері бойынша дұрыс таратылды дейміз.

        

         №13 дәріс

        

13.1 Бу қазандарының жылулық есептеулерi

 

         Бу қазандарын жобалағанда құрылмалық (конструкторский) және пайдалану кезінде тексерулiк (поверочный) жылулық есептеулердiң нұсқаларын (варианты) орындау қажет.

         Құрылмалық есептеуде берiлетiндер: тiректiк (опорные) деп аталатын нүктелерде газ және жұмыстық дене ыстықтықтары (мысалы, ошақтан шығудағы, ауа қыздырғышқа кiрудегi газдар ыстықтығы; шығар газдар ыстықтығы; будың, судың, ауаның кейбiр ыстықтықтары және т.с.), газ және жұмыстық дене жылдамдықтары. Бұл сипаттамалар техника-үнемиеттiк (экономикалық) негiзiнде анықталады немесе ұсынылған аралықта берiледi. Құрылмалық есептеуде анықталатындар: қажет ыстықтықты және газ, бу, су, ауа жылдамдықтарының мәндерiн қамтамасыз ететiн қыздыру беттерiнiң геометриялық өлшемдерi.

Тексерулiк есептеуде қондырғының барлық геометриялық сипаттамалары берiледi. Газдардың және жұмыстық дене ыстықтықтары мен қыздыру беттерiнiң басқа жылулық сипаттамалары анықталады. Тексерулiк есептеу тәртiптiк көрсеткiштерiнiң бiрi (бу өндiрулiк, отын түрi және т.б.) өзгергенде қазан түзгiлерiнiң (элементтерiнiң) жұмыс ерекшелiктерiн айқындау үшiн орындалады.

         Тексерулiк есептеуде құрылма таңдалып тиiмдiленбейдi (не опти-мизируется). Бiрақ есептеудiң өз әдiстемелiк қиындықтары бар. Алдын-ала жылулық сипаттамалар, дербес жағдайда шығар газдар ыстықтығы берiлмегендiктен есептеу барысында шығар газдармен кеткен жылуды, сәйкестi қазан ПӘЕ-iн және отын шығысын анықтау мүмкiн емес. Бұл шаманы алдын-ала қабылдап, ал содан кейiн есептеу нәтижесiнде оны дәлдеуге (уточнение) тура келедi. Мұндай әдiс бiртiндеп жуықтау әдiсi деп аталады. Бiртiндеп жуықтау берiлген дәлдiк орындалғанша жүргiзiледi.

 

         13.2 Қазанды құрылмалық есептеу

 

         Жаңадан жобаланған бу қазанын жылулық есептеудiң басты мақсаты берiлген (көрсетiлген) бу өндiрулiктегi бу көрсеткiштерiн қамтамасыз ете алатын қажеттi қыздыру беттерiн анықтау. Жылулық сүлбе бойынша алдын-ала есептеудi орындап ошақ құтысының және онда орналасқан қалқандардың өлшемдерiн анықтауға кiрiседi.

         Ошақ құтысының негiзгi өлшемдерi: —қазан шебi бойынша ошақ енi; b—ошақтың тереңдiгi; һ—ошақтың биiктiгi (8.1-сурет).

Демек ошақтың көлденең қимасы F_ош=, ошақ көлемi V_ош=F_ба (F_б—ошақтың бүйiр қабырғасының ауданы).

Отынның жақсы жануын қамтамасыз ету үшiн ошақтың көлемдiк жылулық кернеуiнiң q_V және ошақтың қималық жылулық кернеуiнiң q_f рұқсатты (допустимое) мәндерiнде жану құбылысы өту керек. q_V, q_f, —әр түрлi отындар үшiн берiледi. b да Қалыптықта қазанның бу өндiрулiгiне байланысты берiледi.

         Мысалы, D =180 кг/с қазанда b = 8 м; D = 460 кг/с — b =15 м (шаршы ошақ, бұрыштық оттықтары бар).

         Ошақтың көлденең қимасы жылулық кернеуi бойынша анықталады:

                                                                                        (13.1)

         Ошақ құтысының тереңдiгiн b Қалыптық (Нормы) бойынша жағылатын отын түріне және оттықтардың орналасуына байланысты алып ошақ енiн анықтайды:

                                               а=F_ош/b.                                                          (13.2)

           Ошақ көлемi

                                                                                          (13.3)

К_V—түзету еселеуiшi, ол көлемнiң бетке қарағанда көбiрек өсуiн есепке алады; q_V, q_F мәндері кестелерден алынады.

         Ошақ құтысының қабырғалар ауданын F_қаб. анықтау үшiн тәуелдік 10.2-кейіптемеден алынған:

                            ,м².              (13.4)

мұнда

В_е - отын шығысы, кг/с; y_қ - қалқандардың жылулық тиiмдiлiк еселеуiшi; М - алау өзегiнiң орнын есепке алады, құтылы ошақтар үшiн шамамен М=0,45¸0,5; Т_ж - жылуалмасусыздық ыстықтық, К (отын түрiне байланысты алынады), -ошақтан шығудағы газ ыстықтығы, К.

         F_қаб. анықталғаннан кейiн қалқандардың сәуле қабылдайтын бетi F_с=åF_қаб.×х толық қалқандалған ошақтары бар (қазiргi қайраттық қазандарда х»1 және F_с»åF_қаб.).

         Ошақтың биiктiгi һ_ош алдын-ала геометриялық тұрғыдан анықталады

                                               һ_ош=V_ош/F_ош,                                                    (13.5)

мұнда

F_ош—ошақ құтысының көлденең қимасы 13.1 бойынша.

         Қазандағы жартылай сәулелiк (шымылдық, әдiп), ағындық (буды аса қыздырғыш, үнемдегiш, ауа қыздырғыш) қыздыру беттерiн есептеу әдiстемесi (§ 10.2; 11.1 қараңыз) баяндалған.

         Қазанды немесе оның жеке түзілгілерін (элементтерін) құрылмалық есептегенде түтін газдарының және қыздырылатын ортаның берілген ыстықтықтары бойынша әрбір түзгінің жылуқабылдауы Q_т^г жылу теңестігі (11.2) бойынша анықталды. Содан кейін ыстықтық тегеурін Dt және жылуөту еселеуіші К есептеледі. Сосын  шартын пайдаланып жылуалмасу теңдеуі (11.3)-дан қыздыру бетінің шамасы Ғ табылады.

 

         13.3 Қазанды тексерулік есептеу

 

Қазанды тексерулік есептегенде оның барлық геометриялық өлшемдері, яғни қыздыру бетінің шамасы Ғ белгілі болады. Егер бу өндірулік өзгермей отын түрі өзгерсе, жаңа отынның жылутехникалық сипаттамалары беріледі. Отынның сипаттамалары бойынша шығар газдардың J_шығ, ыстық ауаның t_ы.ауа, газдардың ошақтан шығудағы ыстықтары  алдын-ала қабылданады. Үнемдегішке кірудегі қоректік су ыстықтығы да t_қ.с  белгілі болады.

         Тексерулік есептеу әдетте былай жүргізіледі. Алдын ала қабылданған шығар газдар ыстықтығы J_шығ бойынша жылу шығындары, қазанның  ПӘЕ-і және отын шығысы анықталады. Сосын ауа қыздырғыштың (АҚ) төменгі сатысын есептейді. Қабылданған J_шығ және белгілі салқын ауа ыстықтығы бойынша АҚ-тан шығудағы ауа ыстықтығын және  АҚ-қа кірудегі газ ыстықтығын анықтайды. Егер АҚ бір сатылы болса, онда табылған ауа ыстықтығы ошаққа кіретін ыстық ауа ыстықтығы болады. Ал АҚ екі сатылы болса, онда сулық үнемдегіштің бірінші (салқын) сатысын, одан кейін АҚ – тың екінші сатысын есептейді. Ыстық ауа ыстықтығын білсек ошақ құтысындағы толық жылубөлуді анықтап  ошақты есептейміз. Қазанды есептеуді ошақты есептеуден бастауға болады, бірақ онда J_шығ-дан басқа ыстық ауа ыстықтығын да қабылдау керек, сосын оны  қазанды есептеу барысында  дәлдеу (уточнение) қажет.

         Ошақты есептегеннен кейін газ жүрісі бойынша орналасқан барлық қыздыру беттерін тізбекті есептейді. Шымылдықты есептегенде ошақтан алатын сәулелік жылуды және шымылдық аймағындағы қосымша қыздыру беттерін есепке алу керек. Аса қыздырғышты есептегенде бу салқын--датқыштың жылуқабылдауы ескеріледі. Бұл сулық үнемдегіштен алынатын жылу мөлшері сулық үнемдегішке кірудегі  қажырды  анықтағанда ескеріледі.

         Егер қазанды есептеу ошақтан басталса, онда соңғы есептік бет АҚ болады. Шығар газдардың және қыздырылған ауаның табылған ыстықтығы мен бұрын қабылданғанның айырмашылығы сәйкесті ±10⁰С және ±40⁰С-тан аспау керек. Одан асса, есептеуді дәлдеп қайталайды.

         Қазанның жеке қыздыру беттерін тексерулік есептегенде әрбір жылу-алмасатын орталардың ыстықтығы және қажыры беттің тек бір ұшында (только на одном конце) күнбұрын белгілі. Сонымен ізделінетін 4 шаманың әдеттте 2 ғана белгілі болады. Беттің басқа ұшындағы екі ортаның белгісіз қажырларын анықтау үшін бір ортаның соңғы ыстықтығын және қажырын алдын-ала қабылдайды және жылу теңестігінің теңдеулері бойынша беттің жылуқабыл-дауын және екінші ортаның соңғы қажырын анықтайды.

         Ағындық беттерді есептегенде алдын-ала бір ортаның белгісіз қажыры  қабылданады. Жылу теңестік теңдеулерінің көмегімен  екінші  ортаның белгісіз қажыры, ал орталардың қажыры бойынша – ыстықтықтар анықталады, әрі қарай жылуалмасу теңдеуі (11.3) бойынша беттің жылуқабылдауын  анықтайды. Ошақ құтысын тексерулік есептегенде ошақтан шығудағы  газдар ыстықтығын  анықтайды (10.2 кейіптемені қараңыз):

                                                       (13.5)

мұнда

 VC_ор-, кДж/(кг·К)-газдардың орташа жиынтық жылусыйымдылығы; j-жылу сақтау еселеуіші, яғни

Орташа жиынтық жылусыйымдылық  анықталатын ыстықтық -ға тәуелді болғандықтан есептеу біртіндеп жуықтау әдісі бойынша  жүргізіледі. Алдын-ала -ті қабылдап -ны табады, сосын (13.5) кейіптеме бойынша -ты анықтайды.

Ошақтағы  толық жылу бөлінуді  және жылуалмасусыздық ыстықтық -ны анықтау 9.13, 9.14-кейіптемелерде келтірілген.

         Егер есептеуден табылған ошақтан шығудағы газдар ыстықтығының  алдын-ала  қабылданғаннан айрмашылығы 100 ⁰С-тан үлкен болса, онда  екінші  жуықтауды орындау керек және (13.5) кейіптемеде бірінші жуықтауда табылған ыстықтықты  пайдалану керек.

Қазанды тексерулік есептеудің күрделілігі мынада: әрбір қыздыру бетті есептеу біртіндеп жуықтау әдісімен орындалады. Қыздыру бетін есептеу үшін жылулық теңестік (баланстык) және жылуалмасу теңдеулерін пайдаланамыз. Бүл теңдеулер жоғарыда қарастырылған (11.2-11.5 теңдеулерді қараңыз). Біз мұнда кейбіреуін толықтырып жазамыз. Жылулық теңестік теңдеуінде (11.2) қосымша беттер қабылдаған жылуды Q_т.қос есепке алып жазамыз.

Қазіргі бу қазандарында бұрылу құтысының, жатық газ жолының қабырғалары едені және төбесі, ал газ өткізбейтін қазандарда ағындық шахтаның қабырғалары қазанның субу жолына қосылған құбыр жүйесімен қалқандалған (экранируется). Кейбір жағдайларда ағындық шахтада орналған қыздыру беттері субу жолына қосылған ілу құбырларына бекітілген. Бүл қыздыру    беттері    "қосымша    беттер" деп    аталады    және    олардың жылуқабылдауы Q_қос. Олар тұрған аймақтағы негізгі беттерді есептегенде есепке алынуы керек.

Егер Ғ_қос < 0,05Ғ_{негізгі} болса, онда ондай бет бөлек есептелмейді, ол негізгі бетке қосылады.Егер Ғ_қос > 0,05Ғ_{негізгі} болса бөлек есептеледі. Негізгі және қосымша қыздыру беттеріне газдар берген жылу жылулық теңестік теңдеуі бойынша тең:

                                      .                        (13.6)

Қыздыру беттеріне газдар берген жылу қыздыру бет қабырғасы арқылы құбырдың ішкі бетіне өтіп қыздырылатын ортаға беріледі. Ол жылуды (Q_ж) жылуөту теңдеуі (11.2) бойынша анықтайды.

Жұмыстық орта қабылдаған жылу () 11.3-теңдеу бойынша анықталады.

Шымылдықтық және ошақтан сәулелену жылуын алатын ағындық буды аса қыздырғыштар үшін

                                                ,                                       (13.7)

 

мұнда

Q_с-беттің ошақтан алған сәулелену жылуы (§10.2).

Жылуалмасу теңдеуінен (11.2) табылған жылуқабылдау Q_ж жылулык теңестік теңдеулері (13.6, 11.5) бойынша анықталған жылуқабылдаумен Q_T салыстырылады. Егер                                                                                            

                                                                                  (13.8)

болса бетті есептеу бітеді. Әдіп (фестон) және әкететін (отводящие) құбырлар үшін

                                                                                                                      (13.9)

қосымша беттер үшін

                                                                                                      (13.10)

болу керек.

Егер көрсетілген шарттар орындалмаса, екінші жуықтауды орындау қажет.

Соңында жылулық теңестігінің сәйкестенбеуі анықталады:

                                               .                 (13.11)

          болса есептеу дұрыс деп саналады.

Мұнда  -бар жылу; η_қ- қазанның ПӘЕ-і; Q_c-сәулелік беттердің жылу қабылдауы. Q_ағ. -ағындық беттердің жылуқабылдауы.

 

 

№14 дәріс

 

14.1 Бу қазанын үйлестіру

 

Қазанды үйлестіру дегеніміз, газ жолдарының өзара орналасуы және оларда қыздыру беттерінің жайластырылуы. Қайраттық (энергетикалық) қондырғыларда үйлестірудің төрт түрі ең жиі кездеседі: П, Т, N—тәрізді және мұнаралық (14.1-сурет).

Ең көп тараған П-тәрізді үйлестіру. Оның артықшылығы: отын беру және түтін газдардың шығуы төменде орналасқан және бір ағындык шахта бар. Қазанның бүл үйлестіруі тас және қоңыр көмірлерді қуаты орташа және жоғары қазандарда жаққанда ыңғайлы.

Ағындық шахтадағы жылдамдықты төмендету қажет болса, Т-тәрізді үйлестіру қолданылады. Осындай үйлестіру 300 МВт-тық құраманың (блок) ПК-39 қазанында бар, ол екібастүз көмірімен істейді, бұл көмірдің күлі жоғары түрпілі болғандықтан газжолдарында жылдамдықтар 6-7 м/с-ге дейін төмендетілген. П-57 және П-67 қазандарында Т тәрізді үйлестіру бар.

               

14.1 сурет - Қазандардың негізгі үйлестірулерінің сүлбелері:

а – П - тәрізді; б - Т-тәрізді; в - N-тәрізді; г - мүнаралық; д - U -тәрізді.

 

Мұнаралық үйлестіруі бар қазандар кейде ФРГ, АҚШ-та қондырғы тұратын ауданды үнемдеу үшін қолданады. Бірақ бұндай үйлестіру қондырғының биіктігін 130 м-ге дейін үлкейтеді. Мұнаралық үйлестірудің басқа кемшілігі бос үлкен төмендету газжолының болуы.

N-тәрізді үйлестірудегі көп жүрісті газдардың қозғалысын пайдалану жағылатын отын ерекшеліктерімен түсіндіруге болады. ТП-101 қазанында осындай үйлестіру бар. Ол тақта тас жағуға арналған. Бұл қондырғыда күшті дамыған адымы үлкен шымылдықтық қыздыру беттері бар. Шымылдықты кең үйлестіргенде сыртқы ластану азаяды да оларды аластау оңайланады.

Басқа да үйлестірулер болады, мысалы, U-тәрізді.

 

         14.2 Ошақ құтысын үйлестіру

 

   Дәстүрлі П-және Т-тәрізді үйлестіруі бар қазандарда және сонымен қатар N-тәрізді үйлестіруде де қондырғының барлық көлемінің үлкен бөлігін ошақ құтысы алып жатады. Сондықтан қазан өлшемдерін кішірейту үшін сәуле қабылдайтын беттерді оңтайлы орналастыру үшін шаралар қолданған орынды.

   Ошақ құтысының өлшемдерін кішірейтудің тиімді тәсілі екібетті қалқандарды қолдану. Екібетті қалқан сәулелік жылуды екі жағымен қабылдайды. Бұл жағдайда Ғ_с өседі және қождану шарты бойынша берілген Т''_ош-та ошақ өлшемдері кішірейеді. Егер пландағы ошақ өлшемдері өзгермейді деп қабылдаса, онда 14.2 - суретте келтірілген мәліметтер екібетті қалқандарды қондырудың ошақ биіктігіне ықпалын көрсетеді. Бұл мәліметтер Канск-ачинск көмірін тозаң түрінде жағатын қуатты тура ағынды қазан ошағы үшін. 14.2-суретте екібетті қалқандарды орнатқанда () ошақ биіктігінің өзгеруі көрсетілген. Екібетті қалқандар ошақтағы ауақозғалымын (аэродинамика) бұзбау үшін қазан шебіне тік орнатылады.

         Ошақ биіктігіне ең күшті ықпал ететін бір, екі калқан орнату: екі екібетті қалқандар ошақ биіктігін салыстырмалы 25%-ға кішірейтеді.

  Екібетті қалқандарды ошақтың барлық  биіктігі бойынша үйлестіруді орындау көп қиындықтар тудырады. Оларды бекіту қиын.

   Қайраттық (энергетикалық) қазандардың ошақ құрылғысы жағылатын отынға, күлге және олардың физикалық қасиеттеріне тәуелді.

  Алдымен қож шығару тәсілін таңдайды: қатты немесе сұйық күйде шығару.

  

Сұйық қожбен қондырғыдан айтарлықтай жылу мөлшері шығатындықтан мұндай ошақ құрылғысын таңдаудың техника-үнемиеттік (экономикалық) негіздемесі болуы қажет. Сұйық қож ошақтың төменгі жағындағы ыстықтық деңгейін жоғарлатады, ол ұшпа заттар аз шығатын отындардың (А, ПА, Т таңбалы көмірлер) тұтануын жақсартады. Қождайтын отындар мен күлі түрпілі отындар үшін сұйық кож шығаруды қолдану орынды. Соңғы жағдайда әкетілетін күл мөлшері төмендейді және күл бөлшектері жұмырланғандықтан олардың түрпілігі азаяды.

 

         14.3 Бу қазанының қаңқасы (каркас), қаптауы (обмуровка), металы

 

   Қазіргі бу қазанының қаңқасы кеңістіктік-металдық құрылма (конструкция), ол қондырғының барлық түзгілерін (элементтерін) ілуге немесе тіреуге арналған.

   Қазірғі қуатты ШЖҚ-ды үлкен өлшемді қазандар үшін (500 МВт-тық құраманың қазандық қоңдырғы каңқасының өлшемдері: биіктігі 60 м, планда 36x25 м) құрылма өзгермес үшін диагональ бойынша тіректер (раскосы) қойылады.

   Қаңқаның барлық негізгі түзгілері қазіргі қазанда ыстық газдардың ықпалы болмас үшін міндетті түрде қаптау сыртына шығарылады. Тек қондырғының   соңындағы   ағындық   қыздыру   беттерін   ұстап   түратын

арқалықтар (балка) әдетте газжолы арқылы өтеді. Ол арқалықтардың сыртында жылулық оқшаулау болады және ішінде үрленген ауамен салқындатылады. Бұл жағдайда арқалықтын бір ұшы ыстықтық ұзаруды қамтамасыз ету үшін сырғанайтын таянышқа (опора) бекітіледі. Қаңқаны жасау үшін сұрыптық (сортовый) илем (прокат): қоставрлық, швеллер, бұрыштық (уголок) және табақтар (листы) мен тілімдер (полосы) қолданады.

   Илем көміртегі аз Стз болаттан істелінеді, ол электрмен жақсы пісіріледі. Мысалы, бу өндірулігі 180 кг/с ТП-100 дағыралы қазанның қаңқасына 640 т-дай метал жұмсалады.

Соңғы жылдары ғимараттың темірбетон қүрылмаларын және қазан қаңқасын бірлестіріп жүр. Бұл бірақ қондырғыны құрастыруды қиындатады.

   14.3-суретте ғимаратпен бірлестірілмеген тура ағынды қазан (П-57, D=1650 т/сағ. 500 МВт-тық құрама үшін) қаңқасының сүлбесі көрсетілген. Аталған казан Т—тәрізді. Қаңқа көтеретін тік бағандардан (несущие вертикальные колонны), жатық арқалықтардан (горизонтальные балки) және таяныштық фермалардан, жоталық (хребтовые) арқалықтардан, төбелік жабудан (потолочное перекрытие), байланыстардан (связи) және тіректерден (стойки) тұрады. Қаңқаның барлық түзгілерінің қосылыстары электрмен пісірілген.

   Қаптау ыстық газдарды жылулық оқшаулау және қоршау үшін арналған, қызмет үшін қауіпсіз жағдай жасайды, ол сыртқы ауаны ошаққа, ошақтағы ыстық газдарды сыртқа (артық қысымда) өткізбейді.

   Ошақтары қалқандалған қазіргі қазандарда қаптаудың ішкі бөлігінің ыстықтығы құбырлардың ыстықтығынан 100°С-тай артық болады. Ошақ құтысы қалқандалмаса (әдетте бу өндірулігі кішкентай қазандарда), қаптаудың ішкі бөлігінің ыстықтығы 1200-1400°С дейін және жоғары болады.

   Әдетте, қаптаудың ошаққа қараған бірінші қабаты кірпіш немесе жиірек тақташа түрдегі отқа төзімді шамоттан істелінеді. Шамот үшін шекті ыстықтық - 1400°С. Оқшаулау ретінде жылу оқшаулағыш бетондар, диатомиттық кірпіш, жеңіл салмақты совелит тақташалары қолданылады.

         Қаптау сыртынан болат табақтармен жабылады.

   Қазан қабырғасының сыртқы ыстықтығы қоршаған ауаның ыстықтығынан °С-тан аспау керек.

Қазіргі қуатты қазандарда газ өткізбейтін қалқандар қолданылады. Олар үшін тек оқшаулау ғана керек. Құбыр қабырғасының ыстықтығы t_қ=350°С  болса, совелиттік оқшаулаудың қалыңдығы δ=100 мм жеткілікті.

 

 

 

 

14.3 сурет - Бөлек іргетасы (фундамент) бар тура ағынды П-57 (D=1650 т/сағ) қазанның қаңқасы: 1—баған; 2—тік ферма; 3—жатық ферма; 4—тірек; 5—төбелік жабын; 6—жоталық (хребтовая) арқалық; 7—көлбеу төбе қалқаны; 8—арқалық; 9—ошақ айналасындағы ферма; 10—байланыстар; 11—башмақ.

Қазан түзгілері негізінен көміртектік және легирленген болаттан жасалады. Қазан металының жұмыс істеу жағдайлары әртүрлі. Үнемдегіштік және буландыру жүйелерінің металы жоғары қысымда (25 МПа-ға дейін) жұмыстық дененің салыстырмалы үлкен емес ыстықтығында (380 °С-қа дейін) жұмыс істейді. Буды аса қыздырғышта көрсетілген жоғары қысыммен қатар жұмыстық дененің ең жоғары ыстықтығы да (565°С - қа дейін) орын алады. Ауа қыздырғышта ауа қысымы үлкен емес (3 кПа-ға дейін), бірақ металға салыстырмалы жоғары ыстықтық (450°С-қа дейін) әрекет етеді. Қазан қаңқасына түсетін жүктеме едәуір, бірақ ол қоршаған ауа ыстықтығынан көп аспайтын ыстықтықта тұрады.

   Қазан түзгілері жоғары қысым мен ыстықтықта ұзақ уақыт жұмыс істегенде метал құрылымы және оның механикалық қасиеттері: беріктік, тұтқырлық және морттығы өзгереді. Қыздыру беттері тотығу мен түрпілік тозуға ұшырайды. Олар метал беріктігін төмендетеді.

   Әрбір болат ол үшін жоғары шекті ыстықтықта отқабыршық түзілуге (окалинообразование)  ұшырайды.   Бөлшек  бетінде  тотықтар  қабыршығы түзіледі. Отындағы күкірт мөлшері үлкен болса, бұл отқабыршық түзілуді үдетеді.

   Қабырға ыстықтығы 450°С - қа дейін болғанда таңбасы (маркасы) 10,
әсіресе 20 сапалы көміртекті болаттар колданылады. Бүлар аз көміртекті,
жаксы пісірістірілетін болаттар, олардан құбырлар жасалады. Беріктік
қасиеттері жеткілікті жоғары.        

Болатты легирлеудің мақсаты жоғары ыстықтықта оның беріктігін және отқабыршықтануға қарсылық керсетуін өсіру. Легирлеуші түзгі (элемент) ретінде қымбат металдар: хром, молибден, никель, ванадий, вольфрам, титан, марганец және т.б. қолданылады. Негізгі легирлеуші түзгілер хром, молибден. Хромды косу отқабыршықтануға қарсылықты өсіреді. Молибденді қосу жоғары ыстықтықта ұзақ беріктік көрсеткіштерін және жылжымалыққа қарсылықты арттырады.

   Аз легирленген болаттарда легирлеуші қоспалар 3,5-4,5%-ға дейін болады. Бұл болаттар перлит табына (класс) жатады.

   Аз легирленген 12Х1МФ таңбалы болат қүрамында Сr=0÷1,2%, Мо= 0,25÷0,35% V=0,15÷0,13%. Бұл болат қабырға ыстықтығы °С болғанда қолданылады.

   Жоғары легирленген хромникелъді болаттар 625-650°С ыстықтықтарда пайдаланылады. Оларда легирлеуші қоспалар 40%-ға, оның ішінде хром және никель қоспасы 27-35%-ға жетеді. Бұл болаттар аустенит табына жатады. Құрамында никель бар болаттардың құны жоғары болады. Мысалы, 12Х18Н12Т таңбалы болат құрамында Cr=17÷19, Ni=11÷13, .

   Жоғары легирленген болаттарға кристаларалық тотығу тән (мысалы, Х14Н14Т таңбалы болат).

   Қысым 10 МПа - дан жоғары болғанда дағыралар аз легирленген 16НГМА таңбалы болаттардан жасалады. Егер буды аса қыздырғышта қабырға ыстықтығы °С болса аз легирленген 12 Х1МФ таңбалы болаттан істелінеді.

 

№15 дәріс

 

15.1 Бу тазалығына қойылатын талаптар

 

Бушығырлық қондырғының сенімді және үнемді жұмыс істеуі үшін қыздыру беттерінің ішінде және шығыр қалақтарында және т.б. бөлшектерінде шөгінділердің болмауын қамтамасыз ету керек.

Қақтың жылу өткізгіштігі аз болғандықтан (0,1-0,2 Вт/м^.К) қыздыру бетінен жылу әкетуді нашарлатып, құбыр қабырғасының ыстықтығын арттырады. Құбыр қабырға ыстықтығының аса өсуі құбырдың жарылуына алып келеді.

Қоспалар судан ішінара буға өтіп оны ластайды. Аса қызған буда ең жақсы еритін метал гидрототықтары және кремний тотықтары, нашарлау еритін NaCl. Біріншілердің ерігіштігі жұмыстық қысым өскенде күрт жоғарылайды. Ca мен Mg тұздары керісінше аса қызған буда нашар ериді.

Бу қоспалары буды аса қыздырғыштарда және булық шығырдың ағулық бөлігінде шөгінді түзеді. Буды аса қыздырғышта шөгінділер болмау керек, Оларда тіпті қалыпты жағдайларда иірмелердің бу бойынша шығу аумақтары металдың жұмыс істеу жағдайлары бойынша шеті ыстықтықта тұрады.

Шығырдың ағулық бөлігінде шөгінділер қалақтардың бұдырлығын үлкейтіп, үйкеліс шығындарын өсіреді және сәйкесті үнемділікті төмендетеді. Әсіресе, жоғары қысымдағы шығырлар шөгінділерге сезімтал келеді.

Қорек суы мен бу сапасына қойылатын талаптар дағыралы және тура ағынды қазандар үшін әр түрлі. Тура ағынды қазандар үшін талаптар қатаң.   

ТПЕ қалыптығы бойынша 7 МПа және жоғары қысымы бар дағыралы қазандар буы үшін кремний мөлшері (SiO₂-ге есептегенде): МАЭС үшін – 15 мкг/кг, ЖЭО – 25 мкг/кг.

Натрий қосылыстарының мөлшері  (Na-ға есептегенде) көрсетілгеннен аспау керек, мкг/кг:

Тура ағынды қазандар үшін барлық қысымдарда натрий қосылыстарының мөлшері сәйкесті 5 мкг/кг-нан аспау керек.

 

15.2 Будан қоспаларды аластау тәсілдері

 

Бу сапасы тек жобалық көрсеткіштерді p, t_a×қ ұстап тұрумен анықталмайды. Бу тазалығы ТПЕ Қалыптығына сәйкес болу керек.

Бу тазалығы көбінесе қорек суының тазалығына және қазан суындағы тұз мөлшеріне тәуелді, сондықтан бу тазалығы қазандардың субулық айналымынан (цикл) қоспаларды шығару тиімділігімен анықталады. Қазандардың субулық айналымынан шығару тәсілдері:

- үрлеу (үзіліссіз және кезеңді), оған дағыралы қазандардың қазандық суының тұз мөлшері тәуелді;

         - механикалық жолмен тамшылық ылғалдан буды айыру;

         - буды қоректік сумен жуу;

         - сатылы буландыру, ол қазанда үрлеу тиімділігін көп есе арттырады.

Тура ағынды қазандарда үрлеу болмағандықтан, таза бу алудың жалғыз жолы-қорек суының сапасын жақсарту. Сондықтан тура ағынды қазан  шығаратын бу сапасы қорек суы бойынша қалыптандырылады (нормируется).

Үрлеу (продувка) – бұл қоспаны ұйымдастырулы аластау: қазаннан қоспаның көп шоғыры (концентрация) бар судың аз мөлшерін шығару арқылы жүзеге асырылады (15.1-сурет).

Дағыралы қазанда суда ерітілген қоспаның қатты күйге келіп шөгуін болдыртпайтын шоғыр деңгейін ұстау дағырадан судың аз бөлігін үзіліссіз шығару (үзіліссіз үрлеу) арқылы жүзеге асырылады.

Үрлеу шамасы

                                     ,                                (15.1)

мұнда

D_ү -үрлеу суының шығысы, кг/с; D-көрсетілген бу өндірулік, кг/с.

         15.1 сурет - Бір сатылы булану жүйесі болғанда қазанды үрлеу сүлбесі:

1 - дағыра; 2 - кезеңді (периодты) үрлеу және ағызу (дренаж); 3 - үзіліссіз үрлеу суын әкету құбыры, оның ұзындығы бойынша тесіктер бар;

 

Кезеңді (периодты) үрлеу ұзақтығы 2-5 мин ауысымда (смена) 1-2 рет жүргізіледі. Кезенді үрлеу негізінде қазаннан қоспаларды (лай, тотығу өнімдері және т.б.) шығару үшін арналған, ол дағыралар мен  біріктірмелердің төменгі нүктелерінен іске асырылады.

Тура ағынды қазанда бу түзілу барысында қазанға кірген судың бәрі тоқтаусыз буланады. Тура ағынды қазанда үрлеуді ұйымдастыру мүмкіндігі жоқ, сондықтан қоспалар су мен будағы ерігіштігіне сәйкесті қыздыру беттерінде шөгеді. Тура ағынды қазанның бусу жолына кірген қоспалар құрамалық тұзсыздандыратын қондырғының (ҚТҚ - БОУ) йоналмасу сүзгілерінде үзіліссіз шығарылады. Олар шығыр шықтағышынан кейін орналасқан. Тура ағынды қазандардың белгілі аймақтарында жиналған оңай еритін шөгінділер ішінара  жабдықты іске қосқанда және тоқтатқанда сумен шайылады. Нашар еритін шөгінділер кезеңді химиялық жуумен аласталады. Химиялық жуу тоқтатылған жабдықта жүргізіледі және көп химреактивтер мен уақытты қажет етеді.

Тамшылық ылғалды будан айыру

Таза бу алу үшін алдымен бу ағынынан су тамшыларын айыру керек. Айыру жүйелеріне келесі негізгі талаптар қойылады: шығаратын бу ылғалдылығының төмендігі, жоғары меншікті булық жүктеме, аз сұйықағулық кедергі.

Ылғалды айыру бу мен су тығыздықтарының айырымына негізделген. Дағыраның булық көлеміндегі су тамшысына қарама-қарсы бағытталған екі күш әрекет етеді: көтеруші күш пен ауырлық күш. Осы күштердің арақатысы будың тамшыны алып кетуіне немесе оның су бетіне шөгуіне алып келеді.

Ең қарапайым және сонымен қатар ағынды айыруға көмектесетін тиімді қондырғылар - тесік табақтар (15.2-сурет). Дағырада суға батырылған және төбелік тесік табақтар орнатылады. Олар бу жылдамдығын дағыраның ені бойынша ішінара ұзындығы бойынша орташалауға арналған. Батырылған табақта тесік диаметрі 10 мм, ал төбелікте d_тес=5мм.

Қуатты дағыралы қазандарда негізгі бу айырғыш қондырғы ретінде құйынғылық (циклондық) айырғыштар қолданылады. Олар дағыраның ішінде орналастырылады. Қазанның сыртында қондырылған құйынғылар кең қолданыс тапты.

Дағыра ішіндегі құйынғылар - биіктігі 550-650 мм, диаметрі 250-400 мм тік құйынғылар.

Құйынғыларда қоспаны кіргізудің екі тәсілі болады: жанамалық және аксиальдік. Аксиальдікте қоспа құйынғы өсі бойынша беріледі, онда ағынды айналдыратын құрылғы бар. Құйынғыға қоспаны жанама бергенде (15.3-сурет) жылдамдық 10-12 м/с болады.

Ортадан тепкіш күш әрекетінен су тамшысы құйынғы қабырғасына жабысады және төмен түседі, бу жоғары көтеріледі.Саңылаулы - жапқыштық айырғыш (жалюзийный сепаратор) қазандарда буды мұқият тазалау үшін айырудың екінші сатысы ретінде қолданылады (15.2-сурет). Жалюзилік айырғышта су тамшыларын екпіндікті бөлу үшін айырғышта және одан шығуда ағын үдеуі мен ағын бағытының көп рет өзгеруі пайдалынылады.

 

 

15.2 сурет - Буды қоректік сумен                    15.3 сурет – Дағыра ішіндегі         

жуу сүлбесі ;                                                      құйынғылық айырғыш                                            

1-батырылған тесік табақ;  2-төбелік

буқабылдайтын тесік табақ; 3-жалюзилік

айырғыш;  4- булық жастық

 

Буды қоректік сумен жуу

Жоғары қысымды қазандарда (10-18 МПа) ылғалды будан механикалық айыру жеткіліксіз болады, өйткені бу кейбір қоспаларды жақсы ерітеді. Сондықтан буда ерітілген қоспалардың шоғырын төмендету үшін буды сумен жуу керек (15.2-сурет). Буды қоректік сумен жуғанда оның ылғалдылығы төмендемейді, тіпті біраз өседі, бірақ будағы қоспалар мөлшері төмендейді. Ол екі себептен болады: буда ерітілген қоспалар таратылу еселеуішіне (коэффициент распределения) сәйкесті жуатын суға өту нәтижесінде және қазан суы буда ішінара таза сумен - қоректікпен ауыстырылады. Жуу тиімді жүру үшін будың қоректік сумен жанасу бетін үлкейту керек, бұл үшін бу көпіршіктерін максимал ұсақтау қажет. 

 15.2-суретте буды қоректік су қабаты арқылы бұрқылдату (барботаж) келтірілген.

Сатылы буландыру

Сатылы буландыру әдісі бойынша дағыраның сулық көлемі көлденең қалқалармен (перегородка) бірнеше бөлікке бөлінеді, олардың әрқайсысына айналма жолдарының өз топтары (буландыру сатылары) қосылған. Барлық қоректік су онда бірінші бөлікке беріледі, қазан суы одан келесі бөлікке келеді, одан кейін келесіге тағысын тағыда (15.5-сурет). Қазанды үрлеу соңғы бөліктен жүргізіледі: екі сатылы буландыруда – екінші бөліктен, үш сатылы буландыруда - үшінші бөліктен.

Әдетте ШЭС қазандарында екі сатылы (n_І=85%, n_ІІ=15%), ЖЭО-та бастапқы будың сапасына және шықты тұтынушылардың қайтару пайызына (процентіне) байланысты үш сатылы тиімділеу.

 

   15.4 сурет - Бір сатылы буландыру             15.5сурет - Екі сатылы буландыру

 сүлбесі;                                                         сүлбесі: n_І және n_ІІбірінші және

                                                                         екінші сатылардың жалпы бу                                                                                                                                                                                                                                                                             

                                                               өндіруліктегі үлесі

 

№16 дәріс

 

16.1 Аса қызған бу ыстықтығын реттеу әдістері

 

         Қазанды пайдалану барысында аса қызған будың ыстықтығы өзгеруі мүмкін. Аса қызған будың ыстықтығына  ең үлкен ықпал ететін  қазан жүктемесі. Сонымен бірге аса қызған бу ыстықтығына қорек суының ыстықтығы, ошақтағы ауаның  артықтық еселеуіші, қыздыру беттерінің қождануы, отынның сипаттамлары да ықпал етеді.

         Электр станса  жүктемесін тәуліктік, апталық және маусымдық жүктемелік сызбақтарға (графиктерге) сәйкес өзгерту қажет болғандықтан будың көрсетілген ыстықтығын сақтап бу  өндірулікті үлкен аралықта өзгерту керек болады. Мемлекеттік үлгіқалып (ГОСТ) бойынша аса қызған бу ыстықтығының көрсетілгеннен (номиналдан) рұқсатты ауытқуы аз: орта қысымды қазандар үшін +10-нан-15⁰С-қа дейін, жоғары қысымды қазандар үшін +5-тен-10⁰С-қа дейін. Реттеу міндеті аса қызған будың көрсетілген шығулық ыстықтығын жүктеменің жеткілікті кең аралығында  газмазутты,  көміртозаңды  қазандар үшін ұстап тұру. Әдетте, жүктеме көрсетілгеннен төмендетіледі. Тек қайраттық жүйе жүктемесінің  максимумын өткен кезеңде ғана (аз уақытқа) жүктемені көрсетілгеннен 5%-ға өсіруге рұқсат етіледі.

         Реттеудің екі тәсілі бар: газдық және булық реттеу.

Газдық реттеу: жану өнімдерін кері қайтару, ошақта алау орнын өзгерту (оттықты бұру арқылы), оттықтар қабатын ажыратып қосу, жану өнімдерін орағыту (байпастау). Бұл тәсіл екінші рет аса қыздырылған бу ыстықтығын реттеу үшін қолданылады, бірақ оны қолданғанда ошақтағы жану бірінші  аса қыздырылған будың  ыстықтығына да ықпал етеді.

         Тек газдық реттеу аса қыздырылған будың қажетті ыстықтығын қамтамасыз ете алмайды, сондықтан қазіргі қазандарда оны булық реттеумен қоса қолданады.

         Аралық  буды аса қыздырғыш болғанда  екі тәуелсіз реттеу әдістерін қолдану сөзсіз болады.

         Газдық реттегенде үнемдегіштен кейін алынған газдарды (жану өнімдерін) кері қайтару (рециркуляция) қолданылады. Олар ошақтың  төменгі жағына  немесе оттық құрылғысына, ал кейде ошақтың жоғары жағына шымылдық астына жіберіледі. (16.1-сурет).

         Кері қайтарылған газ мөлшері  кері қайтару еселеуішімен сипатталады.

                                              

мұнда

-қайтарылған газ мөлшері, -жану өнімдерінің шығысы.

Әдетте

                                               .

         Екіншілік аса қыздыруды газдық реттеу орағыту (байпастау) сүлбесі бойынша жүргізіледі (16.2-сурет). Аса қыздыру беттерінің арасында жеке  газжолында  үнемдегіштік бет орнатылады. Бұл газжолының соңында  жапқыш бар. Оны  жапқанда  аса қыздыру  беттері арқылы өтетін газдар мөлшері өсіп аса қыздыру ыстықтығының өсуіне алып келеді.

         Оттықтарды төмен немесе жоғары қарай бұру, оттықтар қабатын ажыратып қосу арқылы ошақтың биіктігі бойынша алау орнын  өзгертуге болады. Алауды жоғарлату ошақтың жоғарғы  жағындағы ыстықтық деңгейін өсіреді, бұл аса қыздыру ыстықтығын арттырады.

         Булық реттеу. Оның екі нұсқасы (вариант) бар: беттік буды салқындатқышта (жылуалмастырғышта) буды қоректік сумен салқындату (16.3а-сурет) және аса қызған бу ағынына таза шықты  (конденсат) бүрку (бүркігіш буды  салқындатқыш) (16.3б-сурет). Бұл екі тәсіл жаңа  (біріншілік) бу ыстықтығын реттеуге  қолданылады.

         Буды екінші рет қыздырғанда  оның  ыстықтығын реттеу бубулық жылуалмастырғышта жүргізіледі (16.4-сурет). Онда жаңа будың  артық жылуы екінші рет (аралық) қыздырылған буға  беріледі .

         Бүркігіш буды  салқындатқыштар тура ағынды қазандарда  кеңінен қолданылады. Оларда  қоректік су  бүркіледі. Тура ағынды  қазандардың қоректік  су сапасы жоғары болады. Ал дағыралы қазандарда қоректік су сапасы төмен болғандықтан қазан буынан шық алып соны бүркиді.

                         

 

16.1 сурет - Газдық реттеу сүлбесі

 

 

 

                16.3 сурет - Буды салқындатқыштардың құрылмалық сүлбесі: а-беттіктің; б-бүркігіштің; 1-шашыратушы бүркігіш; 2-қорғаныс қаптауы

 

16.4 сурет - Бу-булық жылуалмастырғыштың құрылмалық сүлбесі

              

 

                                   Әдебиеттер тізімі

 

       1. Нұрекен Е. Жылу электр стансалардың қазандық қондырғылары: Оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2007 – 270 б.  

       2. Нұрекен Е. Жылу электр стансалардың қазандық қондырғылары: Мысалдар мен есептер. – Алматы: АЭжБИ, 2008 – 113 б.

       3. Нұрекен Е. Қазандық қондырғылары және бу өндіргіштер. Пәндік жобаға әдістемелік  нұсқаулар. І –бөлім.- Алматы: АЭжБИ, 1999.-32 б.

       4. Нұрекен Е. Қазандық   қондырғылар  және бу  өндіргіштер. Пәндік жобаға әдістемелік  нұсқаулар. ІІ –бөлім.- Алматы: АЭжБИ,2004.-50 б.

       5. Энергетикалық қазандық қондырғылардың сипаттамалары мен сызбалары. Пәндік жобаға әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: АЭЖБИ. 2004-24б.

       6. Жылу электр  стансалардың қазандық қондырғылары.Зерттеулік жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар.- Алматы: АЭЖБИ, 2005.-26 б.

       7. Резников  М.И.,  Липов  Ю.М.    Паровые    котлы   тепловых электростанций:  Учебник  для  вузов.-М.: Энергоиздат,1981.-240с.

       8.  Ковалев  А.П и др. Парогенераторы.-М.: Энергоатомиздат,1985.-376с.

       9. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных  предприятий.-М.: Энергоатомиздат, 1988.-528 с.

      10. Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. Котельные установки и парогенераторы.-Москва-Ижевск: НИЦ “Регулярная и хаотическая динамика”, 2003, 592 стр.

      11. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/Под. общ. ред.   В.А.Григорьева, В.М.Зорина.-2-е изд.перераб.-М.:Энергоатомиздат, 1989.-608 с.

      12. Теплотехнический справочник / Под общ. ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. В 2 – х т. Т2 – М: Энергия, 1976 – 896 с .

      13. Основы современной энергетики. Часть 1. Современная теплоэнергетика:-М.: Изд-во МЭИ, 2002.-368 с.

      14. Дукенбаев К.Д., Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). Алматы, 2001. -312 с.

      15. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод).-М.:Энергия,1973.-296 с.

      16. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла.-М.:Энергоатомиздат, 1988.-208 с.

      17. Безгрешнов А.Н. и др. Расчет паровых котлов в примерах и задачах. –М: Энергоатомиздат, 1991.-240 с.

      18. Липов Ю.М. Тепловой расчет парового котла.-Ижевск: НИЦ: “Регулярная и хаотичекая динамика” 2001.

      19. Тепловые схемы котлов/А.А. Паршин и др.-М.: Машиностроение, 1987.-224с.

      20. Проектирование топок с твердым шлакоудалением/Под ред. Ю.Л. Маршака и В.В.Митора.-М.-Л.:ВТИ-ЦКТИ, 1981.-115 с.

      21. Назмеев Ю.Г., Мингалева Г.Р. Системы топливоподачи  и пылеприготовления ТЭС. Справочное пособие. – М.:МЭИ, 480с.

 

 

Мазмұны

 

№1 дәріс

1.1 Бу қазандары туралы жалпы мәліметтер.........................................................3

№2 дәріс

2.1 Бу қазандарын жіктеу........................................................................................6

2.2 Қазандық қондырғы. Бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі...............................8

2.3 Бу қазандарының негізгі сипаттамалары......................................................11

№3 дәріс. Энергетикалық отын және оның техникалық сипаттамалары. Бу қазанының заттық және жылулық теңестігі. Пайдалы әрекет еселеуіші (ПӘЕ)

3.1 Отынның түрлері.............................................................................................12

3.2 Отынның құрама бөліктері.............................................................................13

3.3 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары......................................15

3.4 Көмірлерді өнеркәсіптік жіктеу (классификация).......................................17

3.5 Отынның жану жылуы және келтірілген сипаттамалары...........................18

№4 дәріс

4.1 Қазан ошақтарында  қатты отынды жағу тәсілдері......................................19

4.2 Қатты отынды жағуға дайындау....................................................................21

4.3 Көмір тозаңының сипаттамалары. Ұнтақтаудың тиімді майдалығы.........22

№5 дәріс

5.1 Ауа шығысы және  жану өнімдерінің  көлемі..............................................24

5.2 Бу қазанының жылулық теңестігі..................................................................26

№6 дәріс

6.1 Бу қазанының қыздыру беттері......................................................................28

6.2 Үнемдегіштер (экономайзерлер)....................................................................28

6.3 Бу түзетін қыздыру беттері.............................................................................30

№7 дәріс

7.1 Буды аса қыздырғыштар.................................................................................32

7.2 Ауа қыздырғыштар..........................................................................................36

№8 дәріс

8.1 Көміртозаңдық бу қазандарының ошақ құтылары.......................................39

8.2 Көміртозаң оттықтары және олардың орналасуы........................................41

8.3 Газ бен мазутты жағу үшін ошақ және оттық құрылғылары......................43

№9 дәріс. Бу қазанының қыздыру беттеріндегі жылуалмасу

9.1 Ошақ құтыларының геометриялық және оптикалық сипаттамалары........44

9.2 Ошақ құтысындағы сәулелік жылуламасудың негізгі тәуелділіктері........46

№10 дәріс

10.1Ошақтағы сәулелік жылуламасуды ұқсастық теория негізінде есептеу...48

10.2 Жартылай сәулелік қыздыру беттеріндегі жылуламасу............................49

№11 дәріс

11.1 Ағындық қыздыру беттеріндегі жылуалмасу.............................................50

№12 дәріс. Бу қазанын жылулық есептеу және үйлестіру (компоновка)

12.1 Қазанның жылулық сүлбесі..........................................................................53

12.2 Қазанның жылулық сүлбесін есептеу..........................................................56

№13 дәріс

13.1 Бу қазандарының  жылулық есептеулері....................................................57

13.2 Қазанды құрылмалық есептеу......................................................................57

13.3 Қазанды тексерулік есептеу.........................................................................59

№14 дәріс

14.1 Бу қазанын үйлестіру....................................................................................62

14.2 Ошақ құтысын үйлестіру..............................................................................63

14.3 Бу қазанының қаңқасы (каркас) және қаптауы (обмуровка), металы......64

№15 дәріс

15.1 Бу тазалығына қойылатын талаптар............................................................67

15.2 Будан қоспаларды аластау әдістері..............................................................67

№16 дәріс

16.1 Аса қызған будың ыстықтығын реттеу.......................................................71

Әдебиеттер тізімі...................................................................................................74