5/22/2018 lab solid (1)

1/4

LUCRAREA NR. 4

DETERMINAREA RANDAMENTULUI UNUI FOCAR EXPERIMENTAL CU

COMBUSTIBIL SOLID PULVERZAT1.Descrierea instalaiei

Instalaia de focar experimental pentru crbune pulverizat, existentn cadrul catedrei ETCN esteprezentatn figura 4.1. Principalele circuite ale instalaiei sunt:

Fig. 4.1. Schema focarului experimental cu combustibil solid: 1 buncare de crbune brut; 2 bandtransportoare; concasor; 4 elevator; 5 buncr de crbune concasat; 6 dozator; 7 turn de preuscare; 8 moarventilator; 9 separa

inerial; 10 cicloane desprfuitoare; 11 ventilator de gaze; 12 ventilator de aer; 13 arztor;14 focar;15 prenclz

de aer tubular;16 grtar postardere; 17 circuit de rcire; 18 ochi de observaie; 19 buncr de cenuantrenat; C

clapetde reglare; GV gurde vizitare; Pp prizde prelevare a prafului de crbune.

- circuitul de combustibil compus din: instalaia de depozitare, transportare i concasare; instalaia de pregtire a prafului de crbune;

focarul propriu-zis.- circuitul gazelor de ardere;- circuitul apei de rcire;- circiutul de aer.

Circuitul de combustibil

Crbunele brun lemnos (lignitul), aa cum este adus din min, este descrcat n trei buncre amplasate n exteriorul cldirii subteran. Ele sunt acoperite de capace mobile care permit ncrcarea

5/22/2018 lab solid (1)

2/4

protecia combustibilului fade condiiile atmosferice. Pe la partea inferioara buncrelor crbunele caprin nite clapete reglabile, pe banda transportoare (2) care direcioneazcombustibilul n concasorul (n concasor urmeazo premcinare. Prin zdrobire ntre volurile mainii bucile de crbune sunt adusedimensiuni de 30-40 mm. Crbunele concasat este prelevat la ieirea din concasor de un elevator (4) cridic crbunele la partea superioar a focarului, la cota 7,4 m. De aici, printr-un transportor tip n

cbunele este depozitat ntr-un buncr de crbune concasat (5). Din acest buncr, prin intermeddozatorului (6) crbunele este introdus n turnul de preuscare (7). De menionat cdozatorul are o clapde reglare care permite modificarea debitului de crbune funcie de cerinele temelor studiate. O datintrarea crbunelui n turn, tot pe la partea superioarsunt introduse printr-un canal de legturi gazeleardere fierbini de la finele focarului (850-9000C). Admisia gazelor de ardere se face pe baza difereneipresiune (mai precis de depresiune ) dintre depresiunea din focar i cea creeatde moara ventilator. Debide gaze se regleazcu o clapet. Rolul turnului de preuscare este acela de a elimina o parte din umiditade mbibaie a crbunelui (40-60%) transformnd-o n vapori. Turnul de preuscare este o componentschemei de preparare a prafului de crbune specificcrbunilor cu coninut mare de umiditate (ligniiloLa partea inferioara turnului amestecul de crbune, gaze de ardere i vapori de ap, este intodus n moventilator (8). Pentru protecia morii, temperatura fazei gazoase la intrarea n moar trebuie s fie s

450

0

C. Acest nivel termic este controlat prin injecia de aer rece n canalul de lagturdintre focar i tun moar are loc prelucrarea final, mcinarea propriu-zis a crbunelui. Mcinarea este fcut pzdrobirea i lovirea crbunelui de ctre paletele unui rotor n micare (5000 rot/min).

mpreuncu amestecul mai sus menionat, n moar, intri o parte din aerul necesar arderii, numaer primar, care are rolul de a transporta praful de crbune de la moarla arztor.

Aerul primar suplimenteazefectul de ventilaie al morii i reduce i temperatura amestecului prfazgazoaspentru a preveni aprinderea pe conducta de transport. Deasupra morii ventilator se gsete separator inerial (9) care are rolul de a introduce n moarparticulele de crbune mcinate necorespunz(a se vedea lucrarea nr.1). Pe conducta de legtur dintre separatorul morii i arztor exist o prizprelevare a prafului de crbune care permite luarea probelor i efectuarea n laborator a curgranulometrice a prafului i a fineii de mcinare. n arztor (13) este introdus, radial i restul aeru

necesar arderii, numit aer secundar. De asemenea pentru o reglare eficienta procesului de ardere i penreducerea concentraiei de NOxexisti o a treia treaptde injecie de aer, numitaer teriar. De menioc, dac, combustibilul solid achiziionat este deja concasat, alimentarea instalaiei se poate face directbuncrul de crbune concasat (5).

Circuitul de gaze de ardere

Acest circuit ncepe cu focarul, care este locul n care are loc procesul de ardere. Este o construcetan, din perei membran, rcii cu ap. Este prevzut i cu un arztor de gaz natural pentru pornirepentru stabilitatea flcrii. n zona arztoarelor de jur mprejurul perimetrului focarului existo nzidire crmizi refractare numitbru de aprindere, care are rolul de a crete stabilitatea procesului de ardere.

Din focar fazele de ardere trec prin prenclzitorul de aer tubular (15) apoi prin trei canale su

dirijate ctre trei cicloane desprfuitoare (10) unde aproximativ 40-50% din cenua antrenateste reini colectat ntr-un buncr de cenu (19). n final ventilatorul de gaze (11) preia gazele de ardere ievacueaz la co. Pe traseul lor gazele de ardere sunt rcite prin dou injecii de aer rece: una nainte PAT i una nainte de VG, astfel nct la evacuare temperatura gazelor de ardere este de 160-180 0C.

La partea inferioarfocarul se ngusteazpe doulaturi formnd plnia care are rolul, prin sistemde evacuare, de a elimina cenuna czut(acz10%). Ulterior construciei iniiale la jumtatea plniei montat un grtar postardere fix (16), care are rolul de a reduce pierderea procentualde cldurdator

5/22/2018 lab solid (1)

3/4

nearselor din punct de vedere mecanic, qm. Pereii focarului au prevzute numeroase ochiuri de observ(18) i o gurde vizitare (G.V).Circuitul apei de rcire

Dintr-un distribuitor de apde rcire intrn evile ecran ai pereilor membran(17) preia o padin cldura gazelor de ardere, se nclzete la o temperaturde 70-800C este colectati trimisspre sta

de rcire i recirculare. Intrarea i ieirea apei din evile de rcire sunt asistate de ventile nchidere/deschidere.Fiecare circuit este prevzut cu robinete cu cep de aerisire i robinete de golire.

Circuitul de aer

Aerul este preluat de un ventilator de aer (12) i printr-un distribuitor este dirijat astfel:

injecie de aer rece naite de VG; spre prenclzitorul de aer tubular, ca aer necesar arderii; injecie de aer rece nainte de PAT; injecie de aer rece n conducta de legtur dintre finele focarului i turnul de preusc

pentru controlul temperaturii fazei gazoase la intrarea n moara ventilator. Duprenclzirea aerului acesta urmeazdoudirecii:

a) spre moar(aer primar) pentru transportul prafului de crbune;b) direct spre arztor (ca aer secundar i/sau teriar).

Prenclzirea aerului conduce la creterea temperaturii teoretice de ardere, la reducerea timpuluiardere, la reducerea pierderii de cldurla evacuare dar i la creterea concentraiei de NOa. Pentru fieccombustibil existo valoare optima temperaturii de prenclzire a aerului (n cazul acestui focar, tp

222500C).

2.Determinarea randamentului pe cale indirect

Randamentul pe cale indirectal unei instalaii care funcioneazcu crbune se determincu relaia:

)(100 rfexchmev qqqqq ++++= ; % (4.1)n care evq - este pierderea de cldurcu gazele de ardere la evacuare (este calculatde softul analizorulu

de gaze); mq - pierderea de cldurprin arderea incompletmecanic, %; chq - pierderea de cldurprin

arderea incompletchimic, %; exq - pierderea de cldurprin perei n exterior, %; rfq - pierderea de

cldurcu rezidurile din focar. Dacanalizorul de gaze afieazrandamentul)100(' evq= , % atunci relaia 4.1 devine

)(' rfexchm qqqq +++= ; % (4.2)

Pierderea mq se calculeazcu relaia:

)100100(32700antr

antrantr

cz

czcz

ii

i

mA

AaA

AaAQ

q

+

= , % (4.3)

unde iiQ este puterea calorificinferioara crbunelui, kJ/kg; se calculeazcu relaia lui Mendeleev:i

t

ii

c

iii

i WOSHCQ ++= 1,25)(1091030339 , kJ/kg (4.4)

cza - fracia de cenuczutn plnie, cza =0,05...0,1; antra - fracia de cenuantrenat, antra =0,9..0,95;

5/22/2018 lab solid (1)

4/4

czA - coninutul de cenu n materialul czut n plnie, %; se determin n lucrarea 2 sau penacest focar se poate aproxima %9695 =czA ;

antrA - coninutul de cenual materialului antrenat de gazele de ardere, %; se determinn lucra2 sau se aproximeaz: %9998 =antrA .

Dac se consider urmtoarea analiz la starea iniial a crbunel23,2%; 1,9%; 10,8%; 1,3%; 0,4%; 36,5%; 25,9%;i i i i i i ic tC H O S N A W = = = = = = = rezult pute

calorifica crbunelui:

339 23, 2 1030 1,9 109(1,3 10,8) 25,1 25,9 8136, 21 / iiQ kJ kg= + + =

i pierderea mecanic: %95,1)99

991009,0

96

961001,0(5,36

21,8136

32700=

+

=mq .

Pierderea chimic chq se determincu relaia:

i

i

gu

mchQ

VCOqq = 2644,1)01,01( , % (4,5)

unde CO se introduce n ppm; Vguse calculeazcu relaia:

kgmCOCO

CV N

i

gu /,)10(536,03

42 +

=

(4.6)

n care CO2se introduce n % iar CO n ppm (1% = 104ppm).

Pierderea de cldurn exterior este:

0( )360 p pex ii

S t tq

B Q

=

, % (4.7)

unde Speste suprafaa exterioara pereilor, Sp= 70 m2 , coeficientul de transfer de cldurde la per

la mediul exterior, W/(m2K); pentru ncperi nchise 10 W/(m2 K); tp temperatura perete

focarului,0

C; se determincu pirometrul optic; B debitul de combustibil, kg/h; de regulB = 180 kg/h.Pierderea cu rezidurile din focar se determincu relaia:

i

icz

czcz

i

czrf

QA

tcAaq

= 100 , % (4.8)

unde n plus: ccz cldura specifica cenuii czute n plnie, kJ/(kgK); tcz- temperatura cenuii ce cadeplnie, 0C.Dacnu se poate msura temperatura tcz se impune astfel:

- la focarul experimental, tcz = 4000C rezultccz = 0,892 kJ/(kgK);- la focarele cazanelor energetice i industriale tcz = 6000C rezultccz = 0,942 kJ/(kgK);- la focarele cu evacuarea lichida cenuii tcz = tc+1000C unde tceste temperatura de curger

cenusii.Urmrind exemplul de la qm, pentru qrfse obine:

%162,021,813699

400892,05,361,0100 =

=rfq