3tom054

p

110

2. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Do regulacji temperatury pary są stosowane najczęściej wtryskowe wodne schladzacze pary, a również: recyrkulacja spalin, kanały obejściowe spalin, palniki ze zmiennym kątem nachylenia, specjalne palniki temperaturowe na mazut, umieszczone w górze komory paleniskowej.

Sprawność chwilowa kotła jest zdefiniowana następująco:

W„ D_t(io - i*z)+D,,_w(i_pw - ij +    (i*, - i J

% = —=-—----    (2.49) przy czym entalpie oznaczono jak na rys. 2.10; W_r — strumień energii cieplnej przekazanej parze; W_d — strumień energii chemicznej doprowadzonego paliwa; D_k, D_pw — strumień masy przepływowej pary świeżej i wtórnie przegrzanej; D^, i_(X, — strumień masy oraz entalpia odsolin i odmulin.

W praktyce najdokładniej można wyznaczyć sprawność metodą pośrednią, poprzez pomiar strat energii i wykorzystując zależność

l-s_t

(2.50)

gdzie: W_a — strumień strat energii w kotle; s_k — względne straty energii, odniesione do strumienia energii doprowadzanej w paliwie.

Względne straty energii stanowią sumę następujących strat cząstkowych:

— ^sw+^sco+^sn+V*" ^st    (2.51)

przy oznaczeniach strat: s„. — wylotowe; s_co — niezupełnego spalania, s„ — niecałkowitego spalania, s_pr — na promieniowanie do otoczenia, s_{ — w gorącym żużlu. Największe znaczenie mają straty wylotowe (8-=-10%), które można określić z empirycznego wzoru Siegcrta

(2.52)

w którym: a — współczynnik wynoszący 0,65 dla węgla kamiennego, 0,75-h-0,8 dla brunatnego i 0,55 + 0,6 dla mazutu; 7^_p, T_a — temperatura spalin wylotowych i otoczenia: V_C02 — procentowa zawartość C0₂ w spalinach wylotowych.

Rys. 2.27. Zależność strat energii w kotle od współczynnika nadmiaru powietrza

Strata niezupełnego spalania wynika z obecności tlenku węgla w spalinach wylotowych. Można ją oszacować ze wzoru

Sco — P

kto+

(2.53)

przy czym [I — współczynnik wynoszący 0,6 dla węgla kamiennego i 0,7 dla brunatnego.

Strata niecałkowitego spalania wynika z obecności cząstek pierwiastka węgla w żużlu i popiele odprowadzanym z kotła. Można ją określić z analiz tych odpadów i pomiaru ilości. Zależy ona od jakości przemiału pyłu i ilości doprowadzanego powietrza.

Na rysunku 2.27 przedstawiono zależność trzech wymienionych strat od nadmiaru doprowadzonego powietrza /. Minimum tych strat można osiągnąć utrzymując optymalny współczynnik nadmiaru powietrza, co jest podstawowym warunkiem ekonomicznej eksploatacji kotłów.

Straty na promieniowanie ciepła do otoczenia w prawidłowo izolowanym kotle są niewielkie (do 0,5%), zaś straty ciepła w gorącym żużlu występują tylko w kotłach z płynnym odprowadzaniem żużla i wynoszą 1 h-4%.

Sprawność kotłów wykazuje charakterystyczną zależność od wydajności, z maksimum sprawności określającym tzw. obciążenie ekonomiczne (rys. 2.28a). Na rysunku 2.28b przedstawiono typowy kształt charakterystyki energetycznej kotła i jej pochodnej, czyli tzw. charakterystyki przyrostów względnych.

Rys. 2.28. Typowy kształt charakterystyki sprawności kotła (a) i charakterystyki energetycznej kotła oraz jej pochodnej (b)

I strata wylotowa, 2 — pozostałe straty

2.2.4. Turbiny parowe

Przetwarzanie energii cieplnej pary na energię mechaniczną odbywa się w wielostopniowych turbinach parowych. Rozróżnia się dwa zasadnicze typy stopni: akcyjne ¹ reakcyjne.

W stopniach akcyjnych para rozprężając się w dyszach uzyskuje dużą prędkość, następnie przepływa przez symetryczne łopatki zamocowane na wale. W wyniku zmiany lerunku przepływu pary powstaje siła obwodowa (F_a na rys. 2.29a). Przy wysokich parametrach pary dolotowej osiągnięcie synchronicznej prędkości obrotowej wirnika ^a'bo stopniowego spadku ciśnienia w kilku dyszach, przedzielonych rzędami ł p ^te£ wirujących, albo stopniowego zmniejszania prędkości pary w kolejnych rzędach patek wirujących przedzielonych nieruchomymi kierownicami.