Тематический план и содержание теоретического раздела

Содержание теоретического раздела Часть 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов (7 семестр) Тема 1. Котельная установка – основной объект тепловой электрической станции Определение котельной установки ТЭС; основное и вспомогательное оборудование котельной установки; топливный, воздушный и газовый тракты котельной установки; пароводяной тракт котла. Принципиальная схема компоновки и взаимодействия оборудования котельной установки. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 2. Оборудование и процессы: учеб. пособие / С.К. Карякин, Б.В. Лебедев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – C. 7–11.

Методические указания При изучении материала темы следует обратить особое внимание на состав котельной установки и взаимодействие её оборудования. При этом составить четкое представление о трактах, на которые разделяют котельную установку. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте определение котельной установки ТЭС
2. Что является основным оборудованием котельной установки? Перечислите его.
3. Какие установки называют вспомогательным оборудованием котельной установки?
4. Назовите состав топливного тракта котельной установки.

Тема 2. Паровые котлы – основное оборудование котельных установок Характеристики и классификация паровых котлов, состав и принцип работы котлов, котлы барабанные, котлы прямоточные. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 2. Оборудование и процессы: учеб. пособие / С.К. Карякин, Б.В. Лебедев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – C. 12–27.

Методические указания При изучении материала темы следует обратить внимание на характеристики паровых котлов и признаки, по которым производят их классификацию. Анализируя конструкции паровых котлов необходимо составить четкое представление о составе котла,  названии, компоновки  и взаимодействии его составных частей. Кроме того, следует обратить внимание на размеры различных котлов ТЭС, иллюстрации которых представлены в учебном пособии [1]. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Назовите основные характеристики паровых котлов.
2. По каким признакам классифицируются паровые котлы?
3. Назовите основные элементы, которые входят в состав барабанного и прямоточного паровых котлов.

Тема 3. Энергетическое топливо Общие сведения о топливах, их виды. Твердое топливо: общие сведения о твердом топливе; органическая часть твердого топлива; минеральная часть твердого топлива; влага твердого топлива; состояния твердого топлива; элементный состав твердого топлива; выход летучих веществ и коксовый остаток; теплота сгорания твердого топлива; условное топливо; приведенные характеристики твердого топлива; классификация и маркировка твердых топлив. Жидкое топливо: общие сведения о жидком топливе; элементный состав мазута; технические характеристики мазута. Газообразное топливо: общие сведения о газообразном топливе; элементный состав газообразного топлива; технические характеристики газообразных топлив. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 4–31.

Методические указания При изучении материала темы необходимо составить четкое представление о видах энергетического топлива, элементном составе и характеристиках твердого, жидкого и газообразного топлив. Наряду с этим, следует оценить влияние отдельных составляющих на работу котлов. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какое топливо называют энергетическим? Каковы его виды?
2. Назовите виды органического топлива. Какие топлива называют естественными, а какие – искусственными?
3. Охарактеризуйте твердое топливо. Каким образом представляют элементный состав применительно к его рабочему состоянию?
4. Что такое минеральная часть твердого топлива? Что называют зольностью твердого топлива?
5. Назовите температурные характеристики золы твердого топлива, как они определяются?
6. Сформулируйте понятие летучих веществ твердого топлива. Какой характеристикой оценивается их количество в топливе?
7. Дайте определение теплоты сгорания твердого топлива. Как она обозначается и в каких единицах выражается?
8. Каким образом представляется элементный состав мазута? Назовите технические характеристики мазута.
9. Что представляет собой газообразное топливо? Назовите его технические характеристики.

Тема 4. Горение топлива Общая характеристика процесса горения топлива; горение твердых топлив; принципиальные способы сжигания твердых топлив; горение газообразных топлив; горение жидкого топлива. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 32–45.

Методические указания При изучении материала темы следует понять, что горение твердых, жидких и газообразных  топлив происходит по различным механизмам. Исходя из этого, для успешного сжигания каждого конкретного топлива необходимо применять соответствующую этому топливу технологию, включая конструкцию топочного устройства. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Что называется горением топлива?
2. Назовите химические и физические факторы, влияющие на процесс горения топлива.
3. В виде какого процесса представляется горение твердого топлива?
4. Каким образом представляют механизм горения твердого топлива?
5. Какие процессы горения твердого топлива являются гетерогенными, а какие – гомогенными?
6. Назовите принципиальные способы сжигания твердого топлива.
7. Какова схема цепной реакции горения водорода, входящего в состав газообразного топлива?
8. Какова схема цепной реакции горения углеводородов, входящих в состав газообразного топлива?
9. Каков механизм горения капли мазута?

Тема 5. Воздух и продукты сгорания топлива Количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива; продукты сгорания топлива; энтальпии воздуха и продуктов сгорания; масса газообразных продуктов сгорания; твердые продукты сгорания топлива. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 46–60.

Методические указания При изучении материала темы следует обратить внимание на то, что сжигание топлива в топках котельных агрегатов является довольно сложным процессом. При этом различные топлива требуют для своего сжигания различное количество воздуха. Это количество воздуха рассчитывается исходя из элементного состава соответствующего топлива. Количество продуктов, образующихся при сгорании различных топлив, также различно и также определяется элементным составом топлива. При изучении материала данной темы необходимо четко усвоить все понятия, которые используются применительно к воздуху и продуктам сгорания топлива. Эти понятия выделены в учебном пособии [1] как наименования подразделов раздела 3. Необходимо также запомнить обозначения объемов воздуха и продуктов сгорания топлива, а также величин, входящих в формулы для их определения. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какое количество воздуха называют теоретически необходимым для полного сгорания топлива? Как обозначается эта величина?
2. Какова методика вывода формулы для расчета теоретически необходимого количества воздуха?
3. Что такое коэффициент избытка воздуха?
4. Назовите состав газообразных продуктов полного сгорания топлива.
5. Какой объем дымовых газов называют теоретическим, а какой – действительным?
6. Дайте определения энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Как подсчитываются эти энтальпии?
7. Какие твердые продукты образуются при сгорании топлива?

Тема 6. Слоевое сжигание твердого топлива Сжигание твердого топлива в плотном слое на неподвижных колосниковых решетках; сжигание твердого топлива в плотном слое на движущихся колосниковых решетках; факельно-слоевое сжигание твердого топлива; сжигание твердого топлива в кипящем слое. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 61–75.

Методические указания При изучении материала темы следует уяснить, что слоевое сжигание – это традиционный исторически сложившийся метод сжигания твердого топлива. Он обладает рядом достоинств, однако ограничен по количеству сжигания топлива и применим лишь для котлов малой производительности. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Каково математическое выражение аэродинамической характеристики плотного горящего слоя топлива?
2. Назовите основные стадии периода горения топлива в слое.
3. Какова структура горящего слоя топлива на неподвижной колосниковой решетке?
4. Какие химические реакции протекают в зоне горения кокса?
5. Какими факторами определяется необходимая толщина слоя топлива на колосниковой решетке?
6. Почему на неподвижных колосниковых решетках наиболее предпочтительно сжигать сортированные по размеру твердые топлива?
7. Какова необходимость в применении позонного дутья при сжигании топлива на движущейся цепной колосниковой решетке?
8. Какие средства применяются для механизации работы слоевых топок?
9. Каково назначение острого дутья в слоевых топках и места их ввода в топку?
10. Каково выражение аэродинамической характеристики для кипящего слоя топлива?
11. Каким образом осуществляется факельно-слоевое сжигание твердого топлива?
12. За счет чего обеспечивается поддержание слоя топлива в виде кипящего?
13. Назовите основные достоинства и недостатки сжигания твердого топлива в кипящем слое.

Тема 7. Подготовка твердого топлива к факельному сжиганию Предварительная подготовка топлива; свойства и характеристики угольной пыли: тонкость помола и дисперсность угольной пыли, оптимальная тонкость помола угольной пыли, плотность угольной пыли, удельная поверхность угольной пыли, влажность угольной пыли, транспортабельность угольной пыли, взрываемость угольной пыли. Системы пылеприготовления: замкнутые системы пылеприготовления с прямым вдуванием, индивидуальные замкнутые системы пылеприготовления с промежуточным бункером, индивидуальные разомкнутые системы пылеприготовления с промежуточным бункером, центральные системы пылеприготовления. Оборудование систем пылеприготовления: углеразмольные мельницы, сепараторы пыли, пылевые циклоны, питатели пыли. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 76–123.

Методические указания При изучении материала темы следует уяснить, что факельное сжигание твердого топлива широко применяется в топочных устройствах котлов ТЭС средней и большой производительности. Особое внимание следует обратить на то, что факельное сжигание твердого топлива требует его специальной подготовки, заключающейся в превращении исходного кускового топлива в сухую угольную пыль. Важно также понять, что применяемые технологии подготовки твердого топлива к факельному сжиганию (системы пылеприготовления) определяются свойствами конкретного топлива и существенно различаются между собой. Необходимо также внимательно рассмотреть различные системы пылеприготовления, изучить состав, взаимодействие и принцип работы их элементов, оценить их достоинства и недостатки. Следует также разобраться и в том, по каким критериям производится выбор той или иной пылесистемы. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Каков технологический процесс подготовки твердого топлива к факельному сжиганию?
2. Перечислите основные свойства угольной пыли. Какими показателями они характеризуются?
3. Охарактеризуйте центральные и индивидуальные системы пылеприготовления. Каковы их достоинства и недостатки?
4. В каких случаях и почему применяются замкнутые, разомкнутые и полуразомкнутые системы пылеприготовления?
5. Сравните системы пылеприготовления с прямым вдуванием и промежуточным бункером. Каковы их достоинства и недостатки?
6. Назовите оборудование и элементы системы пылеприготовления с промежуточным бункером.
7. Охарактеризуйте конструкцию шаровой барабанной мельницы. В каких случаях их применяют?
8. Охарактеризуйте конструкции молотковых мельниц. Каковы их достоинства и недостатки? В каких случаях они применяются?
9. Охарактеризуйте конструкции мельниц-вентиляторов. Каковы их достоинства и недостатки? В каких случаях они применяются?
10. Охарактеризуйте конструкции быстроходно-бильных мельниц. Каковы их достоинства и недостатки? В каких случаях они применяются?
11. Назовите типы и охарактеризуйте конструкции сепараторов пыли. Для чего они предназначены?
12. Отметьте достоинства и недостатки гравитационных, центробежных и инерционных сепараторов угольной пыли.
13. Каково назначение и конструктивное исполнение пылевых циклонов?
14. Каково назначение, конструктивное исполнение и принцип работы питателей пыли?
15. Каково назначение, устройство и каков принцип работы клапана-мигалки? В каких местах системы пылеприготовления они устанавливаются?

Тема 8. Факельное сжигание твердого топлива Особенности горения топливной пыли в факеле; пылеугольные горелки: прямоточные горелки, вихревые горелки; размещение пылеугольных горелок. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 124–142.

Методические указания При изучении материала темы необходимо сравнить условия сжигания угольной пыли в прямоточных и вихревых горелках и уяснить, в каких случаях применяются прямоточные горелки, а в каких – вихревые. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте характеристику факельного процесса горения топлива.
2. Какие химические реакции протекают в пылеугольном факеле?
3. Каково назначение пылеугольных горелок? Какого типа они бывают?
4. Каковы достоинства и недостатки прямоточных горелок? Для сжигания каких топлив наиболее целесообразно их применять?
5. Охарактеризуйте конструкции прямоточных горелок.
6. Каковы достоинства и недостатки вихревых горелок? Для сжигания каких топлив наиболее целесообразно их применять?
7. Охарактеризуйте конструкции вихревых горелок.
8. В каких местах топки размещают пылеугольные горелки?

Тема 9. Пылеугольные топки Общие сведения о пылеугольных топках, классификация пылеугольных топок, топки с твердым шлакоудалением: топки с прямым вдуванием, топки с промежуточным бункером, топки с жидким шлакоудалением. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 143–174.

Методические указания При изучении материала темы необходимо внимательно рассмотреть классификацию пылеугольных топок и уяснить, по каким критериям производится выбор типа топки для успешного сжигания того или иного твердого топлива. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Назовите характеристики пылеугольных топок.
2. По каким признакам классифицируют пылеугольные топки?
3. Охарактеризуйте пылеугольные топки с прямым вдуванием. Каковы их достоинства и недостатки?
4. Для сжигания каких топлив предназначены топки с промежуточным бункером?
5. Каким образом располагают горелки в пылеугольных топках с промежуточным бункером?
6. Чем вызвана необходимость применения топок с жидким шлакоудалением?
7. Каково конструктивное выполнение топок с жидким шлакоудалением?
8. Каковы особенности вихревых и циклонных топок?
9. Сравните топки с твердым и жидким шлакоудалением. Каковы их достоинства и недостатки?

Тема 10. Сжигание газа и мазута Подготовка газообразного топлива к сжиганию; методы сжигания газов: диффузионное сжигание газа, кинетическое сжигание газа, диффузионно-кинетическое сжигание газа; газовые горелки; подготовка мазута к сжиганию; мазутные форсунки; мазутные горелки; газомазутные горелки; пылегазовые горелки; газовые, мазутные и газомазутные топки. Рекомендуемая литература:

• Карякин С.К. Котельные установки и парогенераторы. Ч. 1. Сжигание энергетических топлив в топках паровых котлов: учеб. пособие / С.К. Карякин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С. 175–200.

Методические указания При изучении материала темы необходимо рассмотреть технологии подготовки газа к сжиганию и провести сравнительную оценку диффузионного, кинетического и диффузионно-кинетического методов сжигания газообразного топлива. При изучении технологии сжигания мазута следует обратить внимание на то, что мазут при сжигании необходимо очень тонко дробить, применяя мазутные форсунки с механическим и паровым распыливанием. Сравнивая способы распыливания мазута по их достоинствам и недостаткам, уяснить какой из них следует применять в каждом конкретном случае. Вопросы и задания для самоконтроля

1. В чем заключается подготовка газа и мазута к сжиганию?
2. Назовите стадии сжигания газа и мазута.
3. Назовите и охарактеризуйте методы сжигания газа.
4. Каков принцип работы мазутных форсунок с механическим и паровым распыливанием?
5. Охарактеризуйте устройство и принцип работы газомазутных горелок.
6. Каковы конструктивные особенности газомазутных топок?