Совершенствование режимов и систем магнитной очистки технологических сред для предупреждения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации энергетического оборудования

• Автор: Сандуляк, Анна Александровна
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГЛАВА 1. Обзор и анализ данных о магнитных аппаратах для очистки

технологических сред от железосодержащих примесей, влияющих на

работу энергетического оборудования. Задачи исследования

1.1. Железосодержащие примеси как дестабилизирующий фактор работы * энергетического оборудования (о сфере применения магнитных очистных устройств)
1.2. Факторы «короткой» рабочей зоны фильтров соленоидного типа, применяемых в энергетике

1.2.1. Основные параметры соленоидных фильтров

1.2.2. Фактор «короткой» катушки

1.2.3. Фактор «короткой» насадки

1.3. Гранулированная намагничиваемая фильтр-матрица как структура «элементарных» ячеек

1.3.1. Ячеечная модель упорядоченных шариковых матриц

1.3.2. Неупорядоченная шариковая матрица (засыпка шаров).

Нешариковые .1 штрицы
1.4. О применимости физических моделей экспоненциального поглощающего экрана и модели самоотключающихся ячеек к фильтр-матрице магнитного фильтра
1.4.1. Модель моноэкспоненциального поглощающего экрана
1.4.2. Отклонения от моноэкспоненциальной модели поглощающего
экрана. Двухэкспоненциальная модель
1.4.3. Модель нестационарного режима работы
1.4.4. Преимущества и недостатки методов определения магнитной
фракции примесей и коэффициента поглощения
ГЛАВА 2. Исследования параметров магнитных фильтров, используемых
в тепловой энергетике, с позиций относительного габарита рабочей зоны
2.1. О влиянии железоокисных образований на температуру парогенерирующих труб (степенной вид временных зависимостей)
2.2. Удельная электрическая мощность фильтров соленоидного типа. Плотность упаковки и пористость фильтр-матрицы (по эксплуатационным данным)
2.3. Относительная напряженность поля в коротком соленоиде магнитного фильтра: средняя в приосевой зоне
2.4. Неоднозначная роль относительного габарита гранулированной фильтр-матрицы, как рабочего органа магнитного фильтра, при определении уровня ее намагничивания
ГЛАВА 3. Изучение фильтр-матрицы магнитного фильтра как поглощающего экрана экспоненциального типа
3.1. Экспериментальное исследование влияния длины фильтр-матрицы на эффективность МФ-очистки воды теплосети. Уточнение характера моно- и двухэкспоненцильного поглощающего экрана
3.2. Анализ экспериментальных данных с позиций трехэкспоненциалыюго поглощающего экрана
3.3. Обобщающие зависимости экспериментальных и опытнопромышленных данных в рамках моно- и двухэкспоненциального поглощающего экрана
3.4. Обобщающие зависимости экспериментальных и опытнопромышленных данных в рамках модели самоотключающихся постаккумулированных ячеек
ГЛАВА 4. Разработка режимов и систем магнитной очистки: модифицированные уравнения, расчетные зависимости, номограммы, очистные аппараты
4.1. Усовершенствованные методы определения доли активной фракции примесей и коэффициента (обобщающего параметра) их поглощения
4.2. Экспериментальные исследования влияния температуры среды на эффективность МФ-очистки. Модифицированные уравнения очистки
4.3. Уточнение критического числа Рейнольдса в фильтр-матрице.
Скоростные (докризисные) условия реализации МФ-очистки
4.4. Усовершенствованные и новые магнитные фильтры-сепараторы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность работы. В энергетике и других отраслях промышленности многие технологические среды загрязнены примесями, среди которых практически всегда присутствуют частицы железа и его соединений, зачастую - как доминирующая фракция. При этом постоянными и весьма активными «источниками» таких примесей являются состояние оборудования, его коррозия и износ (особенно в условиях исчерпывающегося ресурса работы, после вынужденного простоя, в процессе размола и дробления сырьевых компонентов), последствия механической и термической обработки, ремонта и обслуживания оборудования и т.д. Снижая качество сред, эти примеси к тому же являются серьезным дестабилизирующим фактором производства, так как уменьшают надежность и долговечность работы оборудования, в том числе энергетического, и нередко приводят к чрезвычайным ситуациям.
В частности, отложения железосодержащих примесей на трубах газомазутных и пылеугольных парогенераторов обусловливают ухудшение теплопередачи и увеличение температуры труб сверх допустимой (как установлено - согласно временной зависимости, близкой к кубической), что приводит к частым пережогам, разрывам труб, аварийным остановкам оборудования. Столь же опасны железосодержащие (металломагнитные) примеси, присутствующие в сырьевых компонентах производств пищевых продуктов, керамических, пластмассовых изделий, так как они приводят к частым, в том числе аварийным, остановкам энергетического оборудования этих производств. Кроме того, наличие таких примесей именно в пищевых продуктах, создавая угрозу здоровью человека, способствует искрообразованию в элементах энергетического оборудования (в частности при размоле муки), что сопряжено с возможностью взрыва большой мощности.
Для удаления подобного рода примесей, обладающих способностью к магнитному осаждению (захвату), используют магнитные очистные аппараты: сепараторы, фильтры, ловушки и пр., потребность в которых для оснащения и переоснащения различных производств неуклонно возрастает. Однако

концепции “односортности” частиц . Между тем реальные примесные частицы в рамках той же активной фракции могут существенно отличаться друг от друга, в частности размерами, магнитной восприимчивостью.
Для выяснения, например истинной роли ширины спектра размеров частиц на вид зависимости £ от А , авторами [14,85,90,98,99] анализируются опыты с использованием сначала суспензии магнетита, в которой исходные размеры дисперсных частиц составляли от десятых долей микрометра до десятков микрометров (рис. 1.22, линия 1). Эти опыты показывают, что при таком весьма широком спектре крупности частиц в области малых значений А действительно имеет место характерный, весьма заметный начальный “скачок” зависимости £ от А, после которого наблюдается умеренный рост £ в виде линейной зависимости (с фиктивной стартовой ординатой с0 ). Путем предварительного извлечения из этой суспензии сравнительно крупных частиц спектр крупности осаждающихся частиц сужался [14,85,90] и далее использовались суспензии с частицами сначала размерами менее 8 .и/сп (рис. 1.22, линия 2), а затем менее 2-4 мкм (рис. 1.22, линия 3). Вследствие этого “скачок” зависимости £ от А (и соответствующее значение <Зо) заметно понизился, а сама зависимость ( от I приблизилась к прямой пропорциональной.
Все это говорит о том, что истинной причиной “скачка” зависимости £ от А является в данном случае широкий спектр крупности частиц, а сам механизм процесса МФ-очистки сводится к следующему [14,90,98,99]. При попадании магнитно-восприимчивых частиц в фильтр-матрицу сразу начинается, конечно же, осаждение всех этих частиц. Но при малых значениях А, т.е. в интервале первоначального “скачка” зависимости £ от А, осаждаются преимущественно более крупные частицы (ввиду более высокого значения коэффициента поглощения а), а далее, т.е. уже почти в отсутствие крупных частиц (после “скачка”), продолжается осаждение преимущественно мелких частиц (рис. 1.22, хвостовые участки 1 и 2).