Разработка уловителей и систем возврата уноса в котлах с низкотемпературным кипящим слоем

• Автор: Кисляк, Сергей Марксинович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 184 с. : ил.

1 ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ
1.1 Методы повышения эффективности использования твердого топлива на объектах теплоэнергетики
1.2 Способы снижения выбросов окислов серы 50г и окислов азота У0Х в котельных установках
1.3 Технологические схемы топок кипящего слоя и способы улавливания уноса. Перспективы реконструкции котельных установок
1.4 Выбор и обоснование основных направлений и задач диссертационной работы
1.5 Выводы по первой главе
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРИТОПОЧНОЙ ГРАВИТАЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ И АЭРОДИНАМИКИ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА
2.1 Выбор условий моделирования
2.2 Описание экспериментального стенда и методики проведения испытаний
2.3 Исследование гравитационной сепарации и рециркуляции частиц в модели топки НТКС
2.4 Исследование аэродинамики двухфазного потока в модели топки
2.5 Выводы по второй главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОЛОУЛАВЛИВАЮЩЕГО ПУЧКА И РАЗРАБОТКА ЕГО КОНСТРУКЦИИ
3.1 Сравнение золоуловителей с параллельным и последовательным включением улавливающих элементов
3.2 Выбор элементов золоулавливающего пучка (ЗУП) и описание экспериментальной установки
3.2 Результаты экспериментальных исследований модели ЗУП
3.3 Уменьшение вторичного уноса в элементах золоулавливающего пучка

3.4 Выводы по третьей главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ ЛАБИРИНТНОГО ТИПА И РАЗРАБОТКА ЕГО КОНСТРУКЦИИ
4.1 Обоснование выбора конструкции золоуловителя лабиринтного типа и принцип его действия
4.2 Экспериментальное исследование одиночного канала лабиринтного золоуловителя (ЛЗУ)
4.3 Исследование работы секции ЛЗУ в экспериментальном стенде с кипящим слоем
4.4 Исследование лабиринтного золоуловителя на плоской экспериментальной модели
4.4.1 Описание экспериментальной установки
4.4.2 Результаты исследований аэродинамических характеристик и эффективности улавливания тоской модели ЛЗУ
4.5 Выводы по четвертой главе
5 ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ И ЭФФЕКИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ ЛАБИРИНТНОГО ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
5.1. Математическое моделирование турбулентного движения газа и переноса частиц в извилистом канале
5.1.1 Способы описания турбулентных течений
5.1.2 Математическая модель турбулентного течения стошной среды
5.1.3 Метод численного решения
5.1А Движение частш{ в газовом потоке
5.2 Моделирование входного участка канала ЛЗУ
5.3 Моделирование канала ЛЗУ
5.4 Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Развитие теплоэнергетики в России за последние годы претерпело ряд существенных изменений. Стремление России в мировое экономическое сообщество выдвинуло в качестве одной из важнейших проблем отечественной теплоэнергетики улучшение экологических показателей теплогенерирующих установок. Одним из следствий таких требований появилась тенденция к массовой газификации объектов. С другой стороны новые экономические отношения, сложившиеся в России привели к резкому росту цен на топливо, в особенности на газ и высококачественное твердое топливо.
На сегодняшний день способ слоевого сжигания угля на колосниковых решетках является самым распространенным в промышленной и коммунальной теплоэнергетике и также самым простым по технологии. Для котельных с котлами малой и средней мощности это практически единственный способ сжигания твердого топлива. Однако, дешевые местные топлива, торф, древесные, растительные и другие твердые горючие отходы в таких топках, как правило, не горят из-за повышенной влажности, зольности и низкой реакционной способности. Практически в традиционных слоевых топках низка эффективность выгорания даже при использовании качественных рядовых углей.
В большой энергетике твердое топливо сжигается в основном в пылеугольных котлах. Горение угля при такой технологии характеризуется высокими температурами. При этом возникают проблемы с образованием окислов азота, а технологии их подавления достаточно дороги.
В связи с этим внедрение новых экологически чистых технологий сжигания твердых топлив, особенно низкого качества, является одной из актуальных задач не только малой, но и большой энергетики.
Наиболее перспективной на данном этапе по мнению автора является технология сжигания твердых топлив в низкотемпературном кипящем слое (НТКС). Низкотемпературный кипящий слой характеризуется высокоэффек-

Точка пересечения этих прямых соответствует значению скорости 4,5 м/с. Подставив эту величину в формулу (3), получим концентрацию (по массе) частиц твердой фазы, равную в = 6,38 кг/мЗ.
Для автоматизации измерений параметров двухфазного потока использовалась микро-ЭВМ МС 12.01.02 с вводом информации через контроллер ввода-вывода от аналого-цифрового преобразователя Ф-4223. Минимальное время выборки информации, которое удалось достичь, составило 30 мкс, длина выборки 28 килобайт. Была составлена программа обработки данных, с помощью которой анализировалась максимальная величина импульса и его длительность. Концентрация пересчитывалась через коэффициент масштабирования и отображалась на экране дисплея.
Результаты эксперимента показали, что динамический диапазон измерительной системы по концентрации частиц твердой фазы составляет от 0,1 до 50 кг/м3. В отличие от метода изокинетического отбора проб разработанный прибор позволяет регистрировать как восходящие, так и падающие потоки частиц независимо от вектора скорости газового потока. Трудоемкость и время проведения измерений с помощью пьезоэлектрического датчика значительно меньше, а диапазон скоростей, при которых удавалось измерить концентрацию частиц, существенно выше, чем у отсосного метода.
С помощью описанной аппаратуры были проведены измерения концентрации твердой фазы на модели котла с кипящим слоем. Удалось обнаружить восходящий и падающий потоки частиц в одной области измерительного объема датчика. Полученные результаты сравнивали с данными отсосного (изокинетического) метода. Практически во всех точках наблюдалась корреляция результатов, за исключением областей потока с низкой скоростью (меньше 3 м/с).