Авторизация
Авторизируйтесь
X
  • Email*
  • Пароль *
или зарегистрируйтесь
Регистрация
X
  • Email*
  • Пароль
    (6-15 символов)
    *
  • Подтвердите пароль *
Сообщение администратору
X

Исследование топочных процессов и разработка котлов для низкотемпературного сжигания горючих отходов и местных топлив

 

Пузырёв Евгений Михайлович

Исследование топочных процессов и разработка котлов для низкотемпературного сжигания горючих отходов и местных топлив

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Барнаул - 2003

Диссертация | 2003 | Россия | docx/pdf | 47.19 Мб

Для получения возможности доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Специальность: 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника.
Актуальность темы. Повсеместно в России проблемы энергетики и экологии стали жизненно важными. Энергетический кризис стимулирует развитие промышленной и малой энергетики на основе дешевых местных топлив и горючих отходов, горы которых быстро растут и представляют серьёзную угрозу нашего времени. Использование дешевых углей, торфа, утилизация отходов обогащения угля, переработки зерна, древесины и других отходов, зачастую имеющих «отрицательную» стоимость, позволит значительно снизить себестоимость энергии, решить экономические вопросы жилищно-коммунальных и промышленных предприятий.
Кроме того, огневое обезвреживание горючих отходов — это наиболее дешевый, простой и эффективный способ кардинального решения проблемы защиты окружающей среды от загрязнения.
Сжигание низкосортных топлив сдерживается из-за сложности организации устойчивого топочного процесса. Они, как правило, не горят на колосниковых решетках и в других типовых топках. Более того, в коммунальной энергетике с большим количеством низкоэффективных слоевых котлов накапливаются горы шлака, также являющегося фактически горючим отходом.
Переориентация топливного баланса на использование местных топлив и горючих отходов сегодня важна для многих предприятий России и требует разработки высокоэффективных технологий организации топочных процессов пригодных для создания нового и/или модернизации существующего ко-тельно-топочного оборудования.
Актуальной теме, разработке высокоэффективных топочных процессов и, прежде всего, низкотемпературных, традиционно уделялось и уделяется большое внимание как зарубежными, так и отечественными учеными и институтами. Её важность отражена принятием ряда программ РФ по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники. 
Цель данной работы заключается в разработке научных основ организации высокоэффективных технологий сжигания низкосортных топлив и отходов на базе исследования низкотемпературных топочных процессов, пригодных для создания нового и модернизации существующего котельно- топочного оборудования.
В связи с этим решались задачи:
- анализ и рассмотрение характеристик топлив, горючих отходов, топливного баланса предприятий, имеющейся котельно-топочной техники, тенденций её развития и перспективности разработки низкотемпературных топочных процессов, адаптированных к топливам ухудшенного качества и отходам и пригодных для создания нового и модернизации имеющегося ко-тельно-топочного оборудования;
- разработка схем термоконтактной сушки и переработки топлив с теоретическим и экспериментальным изучением процессов сушки и обоснованием методиками расчета термоконтактных сушилок;
- разработка технологических схем и оптимизация вихревых топочных устройств (ВНТ), пригодных для встраивания в топочный объём котлов, путем их аэродинамического и численного моделирования;
- внедрение, промышленное исследование и анализ проблем ис-пользования ВНТ в энергетике при сжигании лузги (в том числе, изучение формирования мощных отложений из возгонов золы лузги), древесных и других измельченных отходов при их огневом обезвреживании;
- разработка теоретических основ и опытное изучение процессов переноса массы, выгорания топлив, формирования механического недожога в низкотемпературном форсированном кипящем слое (НТКС), моделирование аэродинамической обстановки надслоевом объеме с разработкой на этой основе технологических схем и их обоснование путем огневого моделирования и методикой инженерного расчета котлов с топками НТКС;
- разработка конструкций элементов НТКС с их обоснованием: о встроенных уловителей циркулирующих частиц, 
о аэромеханических клапанов питателей циркулирующих частиц, о воздухораспределительных колпачков и решеток,
о технологии растопки котлов;
- внедрение, анализ проблем и обобщение практического опыта использования НТКС в энергетике с рассмотрением особенностей реконструкций имеющихся и создания новых котлов НТКС различных типов.
Научная новизна работы заключается в создании и обосновании кон-цептуального, комплексного подхода к вовлечению местных топлив и горючих отходов в топливный баланс предприятийна базе низкотемпературных топочных процессов, основанных на вихревых ВНТ и кипящего слоя НТКС технологиях, в том числе с получением из них унифицированной массы.
Комплексный подход оптимально объединяет три технологии: термо-контактную сушку топлив, низкотемпературное сжигание в вихревых топках и низкотемпературный форсированный кипящий слой. При этом для всего разнообразия топлив и отходов получаем универсальную схему: влияние влаги исключается разомкнутой схемой термоконтактной сушки, а низкотемпературные технологии, особенно кипящий слой, не чувствительны к зольности. Влияние качества топлива нивелируется и топки, разработанные на его основе, становятся универсальными, могут применяться ко всем отходам и топливам: .от высокореакционных сухих легких парусных частиц лузги . до переувлажненных, липких, типа илов и . до низкореакционных углей. Для легких частиц предпочтительно вихревое сжигание, для углей и тяжелых отходов - кипящий слой.
Комплексный подход включает следующие обладающие новизной научные положения, защищаемые в диссертации:
■ Разомкнутые взрывобезопасные схемы термоконтактной сушки и переработки топлив повышенной эффективности, использующие теплоту конденсации паров влаги топлива и обеспечивающие подготовку унифицированной сжигаемой массы за счет теплоты потоков циркулирующих частиц. 
■ Методики расчета термоконтактных сушилок, разработанные на основе экспериментов, теоретических моделей и закономерностей этих процессов в КС (термическое дробление, режим термически тонкого тела и др.).
■ Оптимизированные моделированием, включая численное, конструкции вихревых топок (с рекомендациями по проектированию для более чем 20 конкретных котлов), пригодные для встраивания в топочные объёмы котлов, обеспечивающие удержание легких частиц и увеличение в десятки раз кри-тической загруженности частицами;
■ Наличие существенных превращений золы в топочном процессе (из-за несоблюдения низкотемпературного режима) сопровождающихся формиро-ванием в топке и котельных пучках мощных отложений из возгонов золы, преимущественно соединений калия; разработанные режимные мероприятия и методы удаления золы, гарантирующие стабильную работу всех введенных котлов с топками ВНТ.
■ Теоретические модели НТКС (гидродинамики, коалесценции, выгорания и уноса частиц топлива), методику расчета распределения концентраций угля, кислорода и других параметров для кипящего слоя, механизмы формирования механического недожога и технологические схемы организации топочного процесса НТКС, обоснованные огневым моделированием.
■ Выявленные путем численного и опытного моделирования особенности аэродинамической обстановки над НТКС и разработанную на этой основе схему организации аэродинамики в надслоевом объёме подачей вторичного дутья, усиливающей индуцированное частицами вихревое течение.
Практическая ценность. На основе комплексного, концептуального подхода, исследованы и научно обоснованы низкотемпературные технологии сжигания, адаптированные к местным топливам ухудшенного качества и горючим отходам и пригодные для модернизации котельно-топочной техники. Разработаны способы модернизации различных топок и котлов, включая энергетические, с переводом их на НТКС и ВНТ сжигание. Топочные про
цессы были реализованы в различных вариантах исполнения, преимущественно при реконструкциях, на более чем 60 объектах.
По опыту промышленного применения ВНТ топки являютсяпримером высокоэффективной разработки. Только для сжигания лузги поставлено и реконструировано более 20 котлов и освоено производство новых котлов, которые обеспечивают глубокое выжигание горючих. ВНТ эффективны для сжигания сырых древесных отходов (на примере новых котлов КВ-1,86) и для утилизации сухих опилок и пыли шлифования (на примере модернизации котла ДКВр-10, годовой экономический эффект 2,32 мил.руб.). ВНТ применены для стабилизации пылеугольного сжигания (на примере реконструкции котлов ЭЧМ-60, годовой экономический эффект 52,3 мил. руб.), для использования водоугольного топлива (на примерах реконструкции котлов ДКВр- 6,5-13, Е-1/9, ДКВр-10-13) и перспективны для сжигания бытовых отходов.
В настоящее время ВНТ топки применены для сжигания лузги, древесных отходов, угля и водоугольного топлива в 34 котлах различных типов мощностью до 25 т/ч, установленных в 24 действующих котельных. Их ис-' пользование расширяется и считается одним из основных направлений деятельности ЗАО ПО «Бийсэнергомаш», ОАО БиКЗ, НИЦ ПО БЭМ и других. )
НТКС топки также являются примером эффективной разработкой. Они нашли применение и широко используются по проектам НИЦ ПО БЭМ для сжигания низкосортных углей, древесных отходов и шлака слоевых котлов. Годовой экономический эффект от использования шлака в котле КВТС-20, ПКТС МУП ОСП ЖКХ г. Лесосибирск, составил 3,025 мил.руб. Опыт промышленного применения топок НТКС, разработанных и обоснованных моделированием, включая численное, и освоенных в производстве, включает более 35 новых и реконструированных котлов, с мощностью до 42т/ч, в том числе энергетических. Котлы спроектированы по разработанной методике инженерного расчета НТКС.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: IV Международной конференции по тепломассобмену, 
Минск, 1974 г., V Международной конференции по тепломассобмену, Минск, 1976 г., Всесоюзном совещании секции ГКНТ на тему «Надежность поверхностей нагрева», г. Барнаул, 1983 г., V Всесоюзной конференции «Горение органического топлива», г. Новосибирск, 1984г, научно-технической конференции «Сжигание и газификация твердых топлив в кипящем слое», г. Свердловск, 1986 г, Всесоюзной конференции «Теплообмен в парогенераторах», г. Новосибирск, 1988 г., Всесоюзной научно-технической конференции «Техника псевдоожижения (кипящего слоя) и перспективы ее развития», г. Луга, 1988 г., на региональном семинаре «Очистка и обезвреживание дымовых газов из установок, сжигающих отходы и мусор», г. Новосибирск, 1997 г, на международной научно-практической конференции и школе-се.минаре ЮНЕСКО «Химия угля на рубеже тысячелетий», г. Клязьма, - 2000, 4й Международной выставке-конгрессе «Энергосбережение-2001» — Томск, 2001, международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности». - Кемерово, 2000 г и 2001 г., международной научно-практической конференции «Проблемы качества в XXI веке» - Барнаул, 2001 г., традиционной ежегодной научно-практической конференции «Теплоисточники в коммунальной энергетике: Проблемы эксплуатации и применение новых технологий при реконструкции». - Иркутск, 2002 и 2003 г., на международной конференции «Технологии эффективного и экологически чистого сжигания угля для модернизации российских электростанций» - Новосибирск, 2003 г., на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и энергобезопасности в Сибири» - Барнаул, 2003 г., на 3-м семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике - Барнаул, 2003 г.
Личный вклад автора заключается в разработке теоретических моделей и методик расчета топочных процессов, постановке научных задач, в разработке методик и проведении экспериментов, разработке технологических схем и эскизных проектов новых котлов и реконструкции котельных ус-
тановок, авторском надзоре и участии в пусконаладочных испытаниях установок, руководстве сотрудниками, выполнявшими работы по данной теме.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 48 статей и 41 изобретение.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и списка литературы. Объём диссертационной работы: 214 страниц основного текста, 202 рисунка, 21 таблицы и список литературы из 151 наименований. Общий объём диссертации 315 страниц.
Содержание работы.
Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель диссертационной работы, включая решаемые задачи, обладающие новизной научные положения и практические результаты, защищаемые в диссертации.
В первой главе приведен обзор состояния топливного баланса отечественных предприятий, с использованием треугольника Таннера проанализированы свойства различных отходов и местных топлив, рассмотрено состояние и характеристики котельно-топочного оборудования, показана эффективность и перспективность низкотемпературных технологий.
Для вовлечения топлив и отходов в топливный баланс предприятий предложено использовать комплексный, концептуальный подход, основанный на низкотемпературных вихревых (ВНТ) и кипящего слоя (НТКС) технологиях, которые используют для стабилизации горения загруженные частицами внутритопочные потоки.
Комплексный подход объединяет в себе самостоятельные технологии: низкотемпературную технологию сжигания в вихревых топках, низкотемпе-ратурный форсированный кипящий слой и при необходимости термоконтактную переработку (сушку) топлив. Например, для углей оптимален НТКС, для измельченных топлив оптимальны ВНТ топки, имеющие выраженный циклонный эффект.
Во второй главе предложены и обоснованы теоретически и экспериментально разомкнутые взрывобезопасные технологические схемы термо
контактной сушки и переработки топлив, использующие теплоту конденсации паров влаги топлива и обеспечивающие подготовку унифицированной сжигаемой массы за счет теплоты потоков циркулирующих частиц. Их применение устраняет балластирование дымовых газов парами влаги, позволяет с высокой эффективностью сжигать низкосортные топлива и отходы, использовать теплоту и эффективность сжигания сухого топлива.
Получены экспериментально и обобщены степенными зависимостями времена сушки, выхода летучих и воспламенения коксового остатка и изучены закономерности протекания этих процессов в кипящем слое (термическое дробление, режим термически тонкого тела).
На основе моделей, теоретического анализа и экспериментальных зави-симостей разработаны методики расчета изотермических и проточных схем термоконтактных сушилок с кипящим слоем. Для полифракционного состава топлива динамика сушки описывается интегральным уравнением.
В третьей главе рассмотрены и оценены расчетами предложенные схемы реализации изложенной в главе 1 концепции ВНТ:
- для сухих растительных отходов и лузги - с газификацией, с рециркуляцией дымовых газов, радиальные (в том числе с рециркуляцией частиц), многокамерные и комбинированные;
- для влажных топлив с организацией слоевых топочных процессов на наклонном колоснике и организацией двухстороннего воспламенения;
- для стабилизации факельного и слоевого горения с тангенциальной подачей дутья и формированием вихря в топочном объёме или в зоне газо-выпускного окна топки.
Моделированием показана возможность удержания легких парусных частиц не только в циклонах классической формы, но и в вихревых камерах, пригодных для встраивания в топочный объём котлов: многоугольных призматических, сообщающихся призматических, неправильноугольных радиальных, с вертикальными и горизонтальными осями вихрей, с наклонным дном и др., причем без сложного в изготовлении отбойного конуса. 
Аэродинамика вихревых камер характеризуется сложной структурой течения, наряду с вращательным движением и радиальным потоком присутствует мощная осевая циркуляция, собирающая частицы во вращающийся двухфазный поток и потенциально обеспечивающая изотермичность топок, например; в вихревых камерах за счет дутья можно формировать и устанавливать вращающиеся структуры, заполненные частицами.
При критической загруженности частицами, меняется аэродинамика: поток неустойчив и расслаивается, вихрь исчезает, частицы не удерживаются в топке. В котельной практике это наиболее опасные режимы крупномасштабных пульсаций и хлопков с пожароопасным выбросом потоков пламени и искр, задымлением помещения и остановом котла по срабатыванию защит.
Моделирование подтвердило, что при выполнении выявленного принципа «выделения нижней точки и подачи в неё дутья» (путем секционирования, применением радиальных топок и др.), критическая загруженность может быть увеличена в десятки раз, по сравнению равномерным распределением дутья.
На моделях для конкретных объектов изучены поля скоростей, формирование потоков выноса частиц, оптимизированы: геометрии камер ВНТ, распределение дутья, форма и положение сопел, геометрия газовыпускного окна, коэффициенты сопротивления и др. характеристики топок.
Постановка задач и численные расчеты вихревых течений показали, что оптимизация топочного процесса (выбор геометрии топки, схемы подачи дутья и др.) с высокой эффективностью может проводиться так же путем численного моделирования. Выявлено, что данный круг задач не может быть корректно поставлен в плоской, двухмерной постановке, трехмерная постановка необходима из-за наличия в потоке выраженных струйных течений и более интенсивного радиального поперечного переноса в зоне их действия.
Полученные данные являлись основой по выбору профиля и геометрии топок и составления рекомендаций на проектирование вихревых топочных
устройств котлов, более 20, конкретных объектов, включая выполнение эскизных проектов ВНТ и котельных установок.
В четвертой главе исследовано промышленное применение ВНТ. На сегодня ВНТ топки применены для сжигания лузги, древесных отходов, угля и водоугольного топлива в 34 котлах различных типов, мощностью до 25 т/ч, установленных в 24 действующих котельных. Их использование расширяется и считается одним из основных направлений деятельности ЗАО ПО «Бийс- эпергомаш», ОАО БиКЗ, НИЦ ПО БЭМ и ряда других фирм.
Создание вихревых топочных устройств для сжигания лузги явилось примером новой удачной разработки. При реконструкции наиболее эффективны топки радиального типа. Они использованы в котлах: КЕ-25-14-250, КЕ-10-14, КЕ-6,5-14, ДКВр-10-13, ДКВр-4-13, ДКВр-2,5-13 и др. Предложенные топки по выжиганию горючих высокоэффективны. Благодаря тщательному моделированию, удержание и глубокое выгорание лузги обеспечено во всех предложенных ВНТ. Для сжигания лузги, пыли шлифования и опилок поставлено и реконструировано более 20 котлов различных типов, мощностью до 25 т/ч, освоено производство новых котлов Е-16-21-350 ГМДВ, КЕ- 10-14 ОГВ и УСШ-1-1,4 ГМДВ. Выполняются и другие проекты.
Зольность растительных отходов мала, но из-за возможности формирования прочных отложений золы, её наличие является серьёзным препятствием при эксплуатации котлов. Выявлено, что состав и характеристики отложений золы по ходу дымовых газов закономерно и существенно изменяются, образование отложений имеет конденсационный механизм формирования в холодных зонах (на трубах) из возгонов, преимущественно соединений калия, выделяющихся в зонах локального перегрева золы.
Разработанные режимные мероприятия и методы очистки топок и трубных пучков (установка лючков, обдувка паром и сжатым воздухом, применение генератора ударных волн и др.) на сегодня обеспечили и гарантируют стабильную работу, на подсолнечной лузге всех введенных котлов. 
На основе ВНТ с двухсторонним воспламенением слоя, в ЗАО ПО «Бийскэнергомаш» освоено производство котлов КВ-1,86 ВД (поставлено 8 шт.), работающих на древесных отходах, разработаны проекты котлов Е-6,5-1,4 ОГВ и Е-10-1,4 ОГВ с механизированной слоевой топкой ТШП-2,0.
Реконструкция котла ДКВр-10, «Энергия РК», г. Бердск, показала, что для сжигания сухих опилок и пыли шлифования вихревые топки нс имеют альтернативы. Годовой экономический эффект 2320 тыс. руб.
Реконструкция котлов ЭЧМ-60 с применением технология ВНТ в районной котельной г. Междуреченска с отопительного сезона 1998/99 г. обеспечивает работу котлов без применения мазута, существенно снизила себестоимость тепла и стабилизировала ситуацию с теплоснабжением города. Котлы имеют устойчивый, высокоэффективный топочный процесс и используют местный Ольжерасский СС уголь. Реальная мощность котельной возросла ориентировочно в 1,5-1,8 раз, годовая экономия мазута до 5-7 тыс.т., подтвержденный экономический эффект 52,3 мил. руб/год.
Применение ВНТ для реконструкции котлов ДКВр-6,5-13, Е-1/9,' ДКВр-10-13 и др. позволяет эффективно использовать водоугольное топливо.
В пятой главе рассмотрены теоретические модели и технологические/ схемы организации НТКС, дано их обоснование огневым моделированием.
Разработана модель, которая описала причину формирования потоков частиц и форму пузырей в НТКС с характерной кильватерной зоной, дополнительный приток газа в пузырь и его рост. Модель так же позволяет рассчитывать коэффициенты эффективной теплопроводности и диффузии в КС. Кроме того построена модель парной коалесценции, позволяющая детально рассчитать этот механизм роста пузырей, объяснить увеличение в 1,5 . 1,8 раз газообмена пузырей и ряд других экспериментальных фактов. Эти теоретические модели дополняют и расширяют модели кипящего слоя.
Получены теоретические соотношения для расчета долей кокса, сгорающего и уносимого из НТКС. На основе обобщения решений уравнений теплопроводности и диффузии разработан метод расчета распределения кон
центраций угля, кислорода, уноса, тепловыделения и др. в НТКС, с учетом фракционного состава и возраста частиц топлива, тепловых и др. эффектов.
Исследовано образование уноса при сгорании углей в НТКС, показавшее наличие двух механизмов формирования механического недожога: первоначально из угля, осколков термического дробления и выплавлений витрена образуется крупная фракция; далее унос образуется за счет истирания горящей поверхности кокса, это неизбежный мелкофракционный унос с плотностью потока (0,4-400)104 кг/м2хс в зависимости от типа угля.
Разработаны и обоснованы огневыми испытаниями технологические схемы НТКС с использованием для организации циркуляции частиц инерционного, гравитационного и типа «Торнадо» уловителей. Все схемы работоспособны. Близкой к идеальной является схема «Торнадо» со встроенными циклонами. В сравнении другими она обеспечивает понижение механического недожога в 8-12 раз: для угля 1СС недожог снижается до 3-6%, а на буром угле достигнуты его значения 0,8-1,5% при объёмном теплонапряжении 1- 3 МВт/м3, т.е. на порядок большем, чем в топках камерных котлов.
В шестой главе путем опытного и численного моделирования изучены особенности аэродинамической обстановки в надслоевом объёме и элементах' топок НТКС. Выявлены следующие важные особенности аэродинамики:
- увеличение заполнения топки циркулирующими частицами приводит к качественному отличию аэродинамической обстановки НТКС от аэродинамики пылеугольных и слоевых топок;
- частицы интенсивно взаимодействуют, мелкие, уносимые газом, передают кинетическую энергию крупным и увлекают их, циркулирующие частицы, индуцируют вихревые течения особенно над наклонными стенками;
- рециркуляция улучшает перемешивание в НТКС, значительно улучшает дожигание горючих из возврата уноса, снижает средний размер частиц в плотном слое и повышает диапазон устойчивого псевдоожижения слоя. 
Разработана схема организации аэродинамики в надслоевом объёме подачей вторичного дутья из участхов набегания через сопла, в сторону застойных зон, усиливающая индуцированное частицами вихревое течение.
Разработаны, обоснованные путем моделирования, включая численное и освоены в производстве конструкции:
- встроенных уловителей циркулирующих частиц,
- аэромеханических клапанов питателей циркулирующих частиц,
- воздухораспределительных колпачков и решеток,
- технология растопки котлов;
На основе нормативного метода разработана методика инженерного расчета котлов с топками НТКС.
В седьмой главе исследовано промышленное применение НТКС. Топки НТКС, включая технологические схемы и их элементы, являются наиболее эффективной разработкой НИЦ ПО БЭМ. Они установленные более чем в 35 новых и реконструированных котлах с мощностью до 42т/ч, спроектированных с использованием разработанной методики инженерного расчета.
При участии автора по проектам НИЦ ПО БЭМ, ОАО БиКЗ и ЗОА ПО «Бийскэнергомаш» организовано промышленное производство нового ко-тельно-топочного оборудования на ОАО БиКЗ и ОАО «Сибэнергомаш».
На основе НТКС были успешно проведены реконструкции котлов на сжигание бурых местных углей:
- КЕ-25-24 ПС в котельной Хорского гидролизного завода;
- ДКВр-16-13-250 ПС и ДКВр-10-13 ПС (2 шт.) Лесосибирского КЭЗ;
- КЕ-10-14 ПС АО «Стройзаказчик», г. Чита и МЖКХ, пос. Чегдомын;
- ДКВр-10-13 ПС Благовещенского завода строительных материалов;
- КВ-ТС-20-150 ПС МЖКХ, г. Лесосибирск с использованием схемы организации вихревого движения подачей вторичного дутья.
Неохлаждаемые топки НТКС применены в утилизационных котельных. В ООО «Ванино-Тайрику» установлено два новых водогрейных котла КЕВ- 4-115 ПС. Новый котел Е-10-14 Ф установлен в котельной ОАО «Тернейлес»,
пос. Пластун, Приморского края и два водогрейных КЕВ-6,5-115 ПС спроек-тированы для завода клееной древесины г. Томска.
Реконструкции котла ДКВр-10-13 ПС в котельной г. Дальнегорска, Амурской области и котла КЕ-20-16-320 ОГВ в котельной Пермского фанерного завода особенно эффективны, древесными отходами замещается мазут.
С использованием концепции в НИЦ ПО БЭМ в 1990-95 г выполнены проекты перевода на НТКС для П-образных котлов:
— БКЗ-220-100, Райчихинская ГРЭС, Райчихинский Б2;
- БКЗ-160-100, Павлодарская ГРЭС-2, Экибастузсский СС;
- БКЗ-75-40-440, Братская ТЭЦ-7, Канско-Ачинский Б2;
- БКЗ-50-40-440, Экибастузсская ТЭЦ-1, Экибастузсский СС.
По выполненным проектам для Экибастузсской ТЭЦ-1 и Павлодарской ГРЭС-2 ПО «Сибэнергомаш» изготовил и отгрузил элементы реконструкции.
Сейчас работы по реконструкции П-образных котлов возобновлены. В котельной «Теплоозерского» цементного завода реконструированы на НТКС котлы ТП-35У-40-440, и ТП-30-40-440. Для П-образных котлов особенно эф-фективна схема с организацией вихревого движения подачей вторичного дутья. Реконструированные котлы ТС-42-40-440 ст.№7 и ст.№8 Читинской ТЭЦ-2 обеспечивают повышение мощности на 20% и высокие техникоэкономические показатели. Планируется реконструкция остальных котлов Читинской ТЭЦ-2 и котлов Первомайской ГРЭС.
С применением НТКС освоено производство котлов КВ-1,6-95 КС, КЕ-25-14 ПС и КЕ-10-14 ПС. На основе двухэтажной компоновки выполнены проекты котлов НТКС повышенной мощности, до 16,6 кг/с (60 т/ч).
В заключении кратко обобщены, приведенные выше основные результаты диссертационной работы.
За полезные обсуждения и возможность плодотворной совместной работы по исследованию и практическому внедрению разработок, за помощь и сотрудничество автор выражает глубокую благодарность:
- доктору технических наук, профессору Баскакову А.П.; 
- младшему научному сотруднику, Щуренко В.П., научному со-труднику, Лейкаму А.Э., директору, Сидорову А.М., зам. директора по науке, Скрябину А.А., и всему коллективу НИЦ ПО «Бийскэнергомаш»;
- доктору технических наук, профессору Сеначину П.К.;
- главному конструктору, Шарапову М.А. и коллективу ЗАО ПО БЭМ;
- директору, Мурко В.И., главному инженеру Федяеву В.И. и коллективу ГУП НІ ІП «Экотехника».

Содержание

СОКРАЩЕНИЯ 6
ИНДЕКСЫ 6
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 24
1.1 Проблемы и тенденции топливного баланса 24
1.2 Горючие отходы и местные топлива 27
1.2.1 Автогенное горение 27
1.2.2 Сухие растительные отходы 27
1.2.3 Древесные отходы 29
1.2.4 Местные топлива 32
1.2.5 Отходы углеобогащения и котельный шлак 34
1.2.6 Бытовые отходы и шламы очистных сооружений 35
1.2.7 Водоугольное топливо 35
1.2.8 Влияние влаги на свойства топлив 36
1.2.9 Унификация свойств топлив и их использование 37
1.3 Котельное оборудование и его модернизация 38
1.4 Низкотемпературные топочные процессы 40
1.4.1 Традиционные топочные процессы 41
1.4.2 Топочные процессы с использованием КС и ЦКС 41
1.4.3 Циклонные и вихревые топочные процессы 44
1.5 Преимущества низкотемпературного сжигания 46
1.6 Отечественный опыт применения КС и ЦКС 50
1.7 Принципы и обоснование концепции 52
1.7.1 Принципы модернизации котельно-топочной техники 52
1.7.2 Универсализация топочных процессов 52
1.7.3 Усовершенствование низкотемпературных топок 55
1.7.4 Термоконтактные процессы 57
1.7.5 Комплексный подход к организации топочного процесса 58
1.8 Выводы к главе 1 61
2 ТЕРМОКОНТАКТНАЯ ТОПЛИВ ОПОДГОТОВ КА 63
2.1 Общие положения 63
2.2 Схемы подготовки топлива 65
2.2.1 Схемы с термоконтактной сушкой 65
2.2.2 Гранулирование топлив 68
2.2.3 Схемы термоконтактной переработки топлив 69
2.3 Исследования термоконтактной обработки топлив 73
2.3.1 Исследования поточной схемы 73
2.3.2 Стендовые исследования 78
2.3.3 Исследования термоконтактной обработки топлив в НТКС 79
2.4 Теоретические основы термоконтактной сушки 83
2.4.1 Процессы и обобщающие соотношения для КС 83
2.4.2 Расчет процесса сушки в изотермическом КС 85
2.4.3 Расчет поточных термоконтактных сушилок 91
2.5 Выводы к главе 2 94
3 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ВИХРЕВЫХ ТОПОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ (ВНТ) 95
3.1 Принципы организации низкотемпературного сжигания 95
3.1.1 Организация сжигания растительных отходов 95
3.1.2 Организация низкотемпературного топочного процесса в ВНТ 96
3.1.3 Применение ВНТ для стабилизации горения 98
3.2 Технологические схемы ВНТ 98
3.2.1 Схемы для сухих растительных отходов 98
3.2.2 Схемы ВНТ с колосниками для влажных топлив 105
3.2.3 ВНТ схемы для стабилизации факельного горения 106
3.2.4 ВНТ схемы для слоевых топок 107
3.3 Моделирование и обоснование применения ВНТ 111
3.3.1 Общие положения 111
3.3.2 Стендовые установки для моделирования ВНТ 113
3.3.3 Моделирование и обоснование конфигурации ВНТ методом
визуализации течения 114
3.3.4 Исследование аэродинамических характеристик ВНТ 121
3.3.5 Исследование секционирования ВНТ 123
3.3.6 Моделирование колосниковых ВНТ с вертикальной осью 124
3.3.7 Сообщающиеся многокамерные ВНТ 128
3.3.8 Топки радиального типа 132
3.3.9 Прогноз эффективности ВНТ на основе моделирования 133
3.4 Численное моделирование вихревых топок 136
3.5 Методика и проведение инженерных расчетов 139
3.6 Выводы к главе 3 140
4 ПРОМЫШЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНТ 143
4.1 Анализ работы котлов сжигающих лузгу 143
4.2 Поведение золы лузги при её сжигании 148
4.3 Использование ВНТ для сжигания древесных отходов 157
4.4 Использование ВНТ для стабилизации горения 161
4.5 Использование ВНТ для сжигания ВУТ 163
4.6 Возможность применение ВНТ для других отходов 168
4.7 Выводы к главе 4 169
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И РАЗРАБОТКА НТКС 171
5.1 Модель кипящего слоя 171
5.2 Модель коалесценции 177
5.3 Модель выгорания кокса в НТКС 179
5.4 Модель распределения параметров и выгорания в НТКС 184
5.5 Изучение выгорания углей в НТКС 188
5.6 Технологические схемы организации НТКС 200
5.7 Огневое моделирование схем организации НТКС 204 
5.8 Выводы к главе 5 213
6 РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ НТКС 215
6.1 Исследование аэродинамической обстановки в НТКС 215
6.2 Численное моделирование схем НТКС 225
6.3 Подача вторичного дутья 228
6.4 Разработка и исследование уловителей частиц 230
6.4.1 Жалюзийные уловители частиц 230
6.4.2 Золоулавающие пучки 231
6.4.3 Уловители лабиринтного типа 237
6.4.4 Батарейные циклоны 238
6.4.5 Движение потоков частиц в отводящих элементах 241
6.5 Разработка и исследование систем возврата уноса 242
6.6 Организация работы и элементы топок НТКС 244
6.6.1 Общие положения 244
6.6.2 Исследование решеток направленного дутья 245
6.6.3 Разработка конструкции и профилирование колпачков 250
6.6.4 Выбор и обоснование схемы растопки 251
6.6.5 Воздухораспределительная решетка 252
6.6.6 Подача топлива и дутья 253
6.7 Разработка методики расчета 256
6.7.1 Методика инженерного расчета НТКС 256
6.7.2 Сравнение расчетных и экспериментальных данных 262
6.8 Выводы к главе 6 263
7 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ НТКС 265
7.1 Котлы малой и средней мощности 265
7.1.1 Котлы НТКС для сжигания бурых местных углей 265
7.1.2 Реконструкция котла КЕ-25-24 на НТКС 265
7.1.3 Реконструкция котлов Лесосибирского КЭЗ 266
7.1.4 Реконструкция котлов КЕ-10-14 и ДКВр-10-13 274
7.1.5 Реконструкция котла КВ-ТС-20-150 ПС 274
7.2 Сжигание древесных отходов в НТКС 279
7.3 Реконструкция котлов П-образного типа 283
7.4 Новые котлы НТКС 292
7.5 Выводы к главе 7 298
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 300
ЛИТЕРАТУРА 302

Диссертация | 2003 | Россия | docx/pdf | 47.19 Мб

Для получения возможности доступа к источнику авторизируйтесь или зарегистрируйтесь.

Исследование топочных процессов и разработка котлов для низкотемпературного сжигания горючих отходов и местных топлив

релевантные научные источники:

Другие источники по дисциплине Теплофизика и теоретическая теплотехника:

  1. Интенсификация процессов тепломассообмена при слоевой газификации угля с использованием обратного дутья
    Гроо Александр Александрович | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск - 2007 | Диссертация | 2007 | Россия | docx/pdf | 9.6 Мб
  2. Влияние воды на поведение теплофизических свойств трансформаторного масла в зависимости от температуры
    Косимое Улугбек Умриевич | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Душанбе - 2006 | Диссертация | 2006 | Таджикистан | docx/pdf | 4.04 Мб
  3. Исследование топочных процессов и разработка котлов для низкотемпературного сжигания горючих отходов и местных топлив
    Пузырёв Евгений Михайлович | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Барнаул - 2003 | Диссертация | 2003 | Россия | docx/pdf | 12.52 Мб