Обоснование приоритетных направлений совершенствования теплоисточников небольшой мощности со слоевым сжиганием бурых углей

• Автор: Ермаков, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ, СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
1.1. Роль слоевых котлов небольшой мощности в системах теплоснабжения Иркутской области.

1.2. Технические проблемы угольных теплоисточников малой мощности.

1.3. Экономические проблемы угольных теплоисточников малой мощности.

1.4. Экологические проблемы угольных теплоисточников малой мощности.

1.5. Анализ тенденций в развитии котлов со слоевым сжиганием низкокачественных углей

1.6. Постановка задач

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОБОСНОВАНИЮ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

2.1. Базовые положения.

2.2. Общая схема исследований

2.3. Математическая модель слоевого котла и вычислительная система на ее основе.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИСОСОВ ВОЗДУХА НА ЭКОНОМИЧНОСТЬ И МАКСИМАЛЬНУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЛОЕВЫХ КОТЛОВ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
3.1. Исходные предпосылки
3.2. Влияние присосов воздуха на КПД котла.
3.3. Влияние присосов воздуха на максимальную мощность котла при отсутствии ограничений на производительность и напор дымососа.
3.4. Влияние присосов воздуха на максимальную мощность котла при ограничении производительности дымососа.
3.5. Техникоэкономические оценки
3.6. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАРУЖНОГО И ВНУТРЕННЕГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА СЛОЕВЫХ КОТЛОВ НА ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ
4.1. Исходные положения
4.2. Влияния наружного загрязнения поверхностей нагрева на КПД и производительность котла
4.3. Влияния внутреннего загрязнения поверхностей нагрева на техникоэкономические характеристики теплоисточников
5. ВЫБОР ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СЛОЕВЫХ КОТЛОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ.
5.1. Базовые физикотехнические принципы создания высокоэффективных слоевых водотрубных котлов малой мощности на низкокачественных углях.
5.2. Выбор оптимальной температуры уходящих газов
5.2.1 КПД котла и площадь конвективных поверхностей нагрева
5.2.2 Металлоемкость конвективной части котла
5.2.3 Приведенные затраты в конвективную часть котла
5.2.4 Окупаемость капвложений в конвективную часть котла .
5.3. Разработка конструкций слоевых котлов малой мощности для различных условий применения.
5.3.1 Механизированные котлы с цепной решеткой прямого хода
5.3.2 Механизированные котлы с шурующей планкой.
5.4. Практические результаты внедрения разработанных котлов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Получены новые количественные результаты при исследовании зависимостей производительности и экономичности слоевых котлов от характера и величины избытков воздуха в газовом тракте котлов, а также от состояния поверхностей нагрева внутреннего и внешнего загрязнения. Впервые сформирована взаимосогласованная система базовых физикотехнических и конструкционнокомпоновочных принципов разработки высокоэффективных теплоисточников на основе водогрейных котлов теплопроизводительностыо 0. МВт со слоевыми топками, предназначенных для сжигания низкокачественных углей Восточной Сибири. Практическая значимость работы. Результаты работы легли в основу разработанной в ИСЭМ СО РАН при непосредственном участии автора серии водогрейных котлов тепловой мощностью 0. МВт. Котлы этой серии введены в эксплуатацию в Иркутской области. Кроме того, результаты работы использовались при подготовке Программы энергосбережения Иркутской области на период до года, Программы реконструкции жилищнокоммунального хозяйства Иркутской области на гг. Методы исследований, использованные в работе методология системных исследований в энергетике, методы техникоэкономического анализа энергоустановок, методы термодинамического и кинетического анализа многокомпонентных гетерогенных физикохимических систем, методы математического моделирования сложных теплоэнергетических установок методы теплового, аэродинамического и гидродинамического расчетов котельных агрегатов, методы расчета на прочность элементов конструкций. Положения, выносимые на защиту. Методологический подход к обоснованию приоритетных направлений совершенствования угольных теплоисточников с котлами со слоевым сжиганием низкокачественных углей для систем теплоснабжения небольшой мощности. Результаты исследования влияния избытков воздуха на экономичность и максимальную производительность котлов небольшой мощности со слоевыми топками для различной структуры присосов воздуха и разных ограничений на параметры тягодугьевых машин. Результаты исследования воздействия наружного и внутреннего загрязнения поверхностей нагрева слоевых котлов на техникоэкономические характеристики теплоисточников. Взаимосогласованная система базовых физикотехнических, конструкционнокомпоновочных и техникоэкономических принципов разработки высокоэффективных теплоисточников на основе водогрейных котлов небольшой мощности 0. МВт для слоевого сжигания низкокачественных углей Восточной Сибири. Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена данными стендовых испытаний разработанных котлов, выполненных на Братском котельном заводе ЗАО СТО, г. Братск, а также результатами многолетней эксплуатации большого количества котлов, изготовленных разными производителями и установленных в различных коммунальных и промышленных котельных Иркутской области. Апробация работы. Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири Иркутск, ИрГТУ, г. Энергосберегающие технологии и окружающая среда Иркутск, ИрГУПС, г. Иркутск, г. Теплоисточник в коммунальной энергетике Иркутск, , , гг. Совета РАН по проблемам развития энергетики России и Научного совета РАН по комплексным проблемам энергетики по теме Проблемы теплоснабжения России Москва, г. Ученого совета и секции Ученого совета ИСЭМ СО РАН Иркутск, ИСЭМ СО РАН, гг. Котлы конструкции ИСЭМ, при разработке которых использованы результаты настоящей работы, и автор работы отмечены премией губернатора Иркутской области по науке и технике за г. На физикотехнические принципы и конструкционнокомпоновочные решения, применяющиеся при разработке котлов, коллективу разработчиков, включая автора работы, выдан патент Российской Федерации 0 с приоритетом от г. Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в печатных работах. Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена в Институте систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН и является частью исследований, проводимых в отделе научнотехнического прогресса в энергетике. Все исследования по теме диссертации выполнены лично автором, либо при его непосредственном участии.