Эффективность подготовительных процессов сжигания водотопливных смесей в топках малого объёма

• Автор: Кулагина, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 353 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Взаимодействие энергоустановок с компонентами окружающей среды

1.2. Продукты сгорания топлив

1.3. Теория образования сажи при сжигании мазута

1.4. Топливоподготовка и физика горения обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий

1.5. Водоугольные суспензии

1.6. Основные пути снижения выбросов загрязнителей с продуктами сгорания

1.7. Технология и оборудование производства асфальтобетона

1.8. Технологические аспекты гидродинамической кавитации

1.8.1. Физическая теория кавитирующей жидкости
1.8.2. Кинетика кавитационного воздействия
1.8.3. Разрушительные эффекты развитой кавитации
1.9. Развитие теоретических методов повышения эффективности кавитационных аппаратов
1 Применяемые типы эмульгаторов
Механические перемешивающие устройства
. Проточнокавитационные реакторы
. Суперкавитирующие СК насосы
1 Изменение физикохимических свойств воды под воздействием гидродинамической кавитации
1 Цели и задачи исследования
2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ КАВИТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
2.1. Феноменологическая модель механолиза воды
2.2. Гидродинамические воздействия на жидкости, золи, растворы, смеси и твердые границы потоков
2.2.1. Задача сопряжения для пузырька в жидкости
2.2.2. Разрушительные эффекты развитой кавитации
2.2.3. Диспергация твердой фазы
2.3. Моделирование и анализ обтекания тел ограниченным потоком сжимаемой жидкости
2.4. Определение гидродинамических характеристик тел в условиях частичной кавитации или суперкавитации в сжимаемом потоке
2.4.1. Исходные условия к выбору определяющих уравнений
2.4.2. Краевая задача и модифицированное правило подобия
2.4.3. Суперкавитирующие профили
2.4.4. Решетка суперкавитирующих профилей в пузырьковом потоке жидкости
2.4.5. Суперкавитирующие крылья конечного размаха в пузырьковом потоке
2.4.6. Расчет течения в прочном кавитационном реакторе
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Суперкавитационный миксер эмульгатор
3.1.1. Экспериментальный стенд для гидродинамических исследований
3.1.2. Лабораторный суперкавитационный стенд
3.2. Методика проведения измерений
3.3. Расчетнотеоретическое и экспериментальное исследование загрязнения атмосферы асфальтобетонной установкой
3.3.1. Методика оценки экологической обстановки
3.3.2. Термогравиметрический анализ образцов твердых частиц
3.3.3. Расчет валовых выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании топлива
3.3.4. Расчет валовых выбросов в атмосферу от складов инертных материалов и угля
3.3.5. Расчет выбросов углеводородов в атмосферу при производстве асфальтобетона
3.3.6. Расчет выбросов пятиокиси ванадия
3.3.7. Оценка загрязнения воздушного бассейна вредными выбросами
3.3.8. Хроматографический анализ отходящих газов
3.4. Оценка достоверности полученных результатов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Влияние вида, качества и подготовки топлива на загрязнение воздушного бассейна
4.2. Теплофизические особенности сжигания кавитационнообработаниых топливноводяных смесей
4.2.1. Влияние различных факторов на влажностнодисперсные характеристики обводненных топочных мазутов, ВМЭ и процесс их сжигания
4.2.2. Модель кавитационного диспергирования смеси водамазут
4.2.3. Особенности горения водотопливных эмульсий
4.2.4. Физическая модель сжигания мазута и ВМЭ
4.2.5. Термогравиметрический анализ образцов твердых частиц
4.2.6. Сравнительные результаты
4.2.7. Исследование эффективности кавитационной подготовки водоугольных суспензий в теплоэнергетике
4.2.8. Повышение экологической безопасности теплотехнологических установок при переходе на водоуголыюе топливо
4.2.9. Использование кавитационнообработаниых эмульсий на базе моторных топлив
4.3. Физикохимическое воздействие гидродинамической кавитации на водные системы
4.4. Разработка пылеулавливающего оборудования
4.5. Выбор критерия экологической эффективности
4.6. Методика оценки экоэффективности системы очистки атмосферных выбросов
4.6.1. Оценка эффективности природоохранных мероприятий на основе эксплуатационных показателей газоочистной установки
4.6.2. Критерий экоэффективности систем очистки атмосферных выбросов 6 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В Московском институте топлива доказано, что эмульсии из дизельного топлива или мазута с водой, приготовленные с помощью шестеренчатого насоса загораются значительно быстрее. В США изготавливают эмульсию не снижающую мощность двигателя. Ее состав дизельного топлива, воды, 6 химических добавок. Имеется положительный опыт применения бензиноводяных эмульсий с содержанием воды до в карбюраторных двигателях, в частности, на автотранспорте. В 2 описаны опыты по топливноводяной эмульсии, активированной в дезинтеграторе с семирядными пальцевыми роторами. Выявлен наиболее выгодный состав смеси дизельного топлива 0 ккалкг мазута 4 ккалкг воды содержание водорода 0,2 кгкг с калорийностью 0 ккалкг дает 0 ккалкг. Исходная калорийность топлива ккалкг. Для У0 6 мс при выигрыше в 3,8 0 ккалкг энергозатраты на активацию эмульсии составили кВтчтонну кВтчкг 0,3 ккалкг. Получаемый выигрыш авторы 9, 2 объясняют магнитолизом воды на водород и кислород. В США применяют установку постоянных магнитов на бензопроводе, что увеличивает ход автомобиля на ,5 кмлитр ж. Наука и жизнь, , 3, с. Анализируя результаты исследований по данному вопросу можно отметить отсутствие обобщенных данных и, в общем случае, недостаточность в изучении проблемы сжигания обводненных мазутов. Данные по использованию ВМЭ при сжигании в смесительных барабанных установках АБЗ вообще отсутствуют. В 1, 9, 2 данные по приготовлению водотопливных эмульсий не соотнесены с механизмом их образования. Интерпретация механизма механической активности смеси вода топливо в данном случае не соответствует действительности на самом деле имеет место механизм гидродинамической кавитации 4 и, следовательно, присутствует ошибочность феноменологической модели образования эмульсии. Таблица 1. Имеющиеся сведения, как правило относятся к областям применения таким, как ТЭС, крупные и малые котельные , , , 0, 1, 0, 6, 7, 8, 1 и др. Приводимые данные в этих работах порой противоречат друг другу. Так, например, в работах 4, 0, 7 фиксировалось как повышение, так и понижение дымности отработавших газов, содержания в них окиси углерода, полициклических углеводородов и т. В ряде работ уделяется основное внимание энергетике и экономике сжигания топлива и мало уделено места влиянию вредных выбросов на окружающую среду 5, 5, считая, что при эффективном горении топлива, интересы окружающей среды соблюдаются автоматически и не оценивают в данном случае экологическую эффективность как самостоятельный фактор. Некоторые работы трудно сопоставить, не имея данных о качественных характеристиках водотопливных эмульсий дисперсности, стабильности , , 7, 8 и др. ДКВР. СО, канцерогенных веществ, в частности, бензапирена, сажистых частиц и пыли. В отличие от мощных энергетических источников ТЭС, ТЭЦ АБЗ имеют характерные особенности кроме перечисленных выше отличие конструктивных и режимных параметров горелочных устройств и условий сжигания мазута, мазутных хозяйств, более низкий уровень эксплуатации и т. Сжигание тяжелых топочных мазутов сопровождается особенными трудностями, связанными с высокой вязкостью и обводнением топлива. Комплексным характером подавления вредных выбросов в атмосферу обладает метод сжигания жидкого топлива в виде водомазутиой эмульсии. Выводы о перспективности того или иного мероприятия по улу чшению сгорания мазута, по снижению вредных выбросов в атмосферу, сделанные на основе исследований крупных котельных агрегатов, отопительных котельных и т. В этой связи целесообразно проведение комплексного исследования проблемы сжигания топочного мазута в топках малого объема с учетом перечисленных замечаний и разработкой, в конечном итоге, технологии и оборудования, позволяющего увеличить их экологическую эффективность. Технология приготовления водомазутных эмульсий. Качество эмульсии традиционно характеризу гея двумя показателями дисперсностью и равномерностью распределения глобул в дисперсной среде мазуте. С повышением дисперсности и равномерности ВМЭ улучшается ее стабильность, а также надежность работы горелочных устройств.