Совершенствование циклонно-вихревой технологии сжигания топлива

• Автор: Штым, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 318 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные обозначения
Введение
Глава 1. Вихревое сжигание топлива
1.1. Аэродинамические принципы организации топочного
процесса
1.2. Опыт освоения вихревого сжигания топлива
1.3. Исследования вихревого сжигания топлива на энергетических предприятиях Дальнего Востока России
Г лава 2. Особенности аэродинамики циклонно-вихревых камер
2.1. Основные закономерности вращательного движения
газа в идеальной камере
2.2. Опытные данные по распределению параметров по-
тока на моделях циклонно-вихревых камер
2.3. Методики аэродинамического расчета циклонно-вихревых камер
Глава 3. Аэродинамический расчет циклонных предтопков
3.1. Оценка протяженности, особенности структуры и расчет пристенного течения
3.2. Расчет турбулентного ядра закрученного потока в
вихревой камере предтопка
3.3. Аэродинамика камеры с комбинированной генерацией вихря
Глава 4. Исследование и наладка головного образца котла с цик-
лонно- вихревым предтопком

4.1. Огневой промышленный стенд
4.2. Ввод жидкого топлива в камеру сгорания ЦВП
4.3. Воздушное охлаждение и футеровка предтопка
4.4. Развитие факела в предтопке и камере дожигания
4.5. Анализ параметров в ЦВП при математическом моделировании
Глава 5. Модернизация паровых котлов с установкой циклонных
предтопков
5.1. Первые промышленные парогенераторы с циклонными предтопками ДВ ПИ
5.2. Модернизация котла ДЕ-25-24/
5.3. Модернизация котла БКЗ-75-39 ФБ
5.4. Модернизация котла БКЗ 120-100ГМ
Г лава 6. Модернизация водогрейных котлов с установкой циклонных предтопков
6.1. Модернизация котла ЭЧМ 25/
6.2. Модернизация котлов КВГМ-20 и ПТВМ-
6.3. Модернизация котла КВГМ-
6.4. Модернизация котлов ПТВМ-100 и ПТВМ-
Глава 7. Теплообмен в топках котельных установок с циклонновихревыми предтопками
7.1. Исследования внутритопочного теплообмена на котлах с ЦВП
7.2. Расчет теплообмена в топках котлов с

Глава 8. Условия выбора и расчет конструктивных параметров и
элементов циклонного предтопка
8.1. Анализ характеристик топок котлов с циклонными
предтопками

8.2. Выбор конструктивных параметров циклонного
предтопка
8.3. Методы снижения окислов азота в циклонных пред-
топках
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
<р,г, X Тангенциальная, радиальная и осевая координаты
р Плотность газа ('^/ 3 ]
со Угловая скорость (1/с)
ГУ, радиальная скорость (м/с)
ГУх осевая скорость (м/с)
¥(р тангенциальная скорость, (м/с)
С Концентрация (мг/м3)
Я, И Радиус и диаметр камеры сгорания предтопка (м)
1’~Ь = Ъ Длина и калибр камеры сгорания
Площадь тангенциального ввода в камеру сгорания (м2)
^ = Х/ “■ г тгШ Относительная площадь тангенциального ввода воздуха в камеру сгорания
Т,АР,Н Температура (К), перепад статического давления (кг/м2), полный напор потока (кг/м2).
Вт Расход топлива на предтопок (кг/с)
Уп Объем камеры сгорания предтопка (м3)

тая в дальнейшем в основу вихревой ВИР-технологии ООО «Политехэнерго» г.Санкт-Петербург. ДВПИ получены патенты на топку при угловом тангенциальном расположении горелок и «пропеллерным» устройством нижнего дутья, улучшающие ее аэродинамику.
На ВИР-технологии с 2002 г. переведены восемь котлов БКЗ-210 Влади-востокской ТЭЦ-2, но эксплуатация показала их низкую надежность и снижение экономичности, поэтому было принято решение о возвращении их на факельное сжигание топлива.
В целом опыт работы кафедры «ТОТ» по внедрению вихревого сжигания углей показал перспективность метода для решения только некоторых проблем в работе котлов, таких как предупреждение шлакования поверхностей нагрева, повышение устойчивости воспламенения высоковлажных углей, снижение износа мельниц и увеличение их моторесурса, повышение производительности котлов и возможное снижение выбросов оксидов азота [108].
Однако, работа по совершенствованию конструкции -вихревых топок при реализации разомкнутой вихревой схемы для сжигания топлива не завершена, так как не обеспечена надежная и экономичная работа реконструированных котлов в широком диапазоне изменения их нагрузок. В первую очередь необходимо искать пути повышения надежности устройств нижнего дутья и стремиться к снижению величины механического недожога топлива. Попытка локализации и создания интенсивного вихревого движения, как правило, в нижней части топки, приводит к быстрому износу поверхностей нагрева и другим проблемам в этой зоне топки [49,109].
Разомкнутые вихревые схемы организации топочного процесса не используют в полной мере все достоинства закрученного потока, так как в крупномасштабном вихре слабое центробежное поле, а с изменением расхода газовой среды нарушается автомодельность в потоке, что ограничивает управляемость вихрем и возможный диапазон экономичной работы котлов при переменных нагрузках.