Повышение энергоэкологической эффективности сжигания газообразного топлива в водогрейных газотрубных котлах

• Автор: Жданов, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ особенностей конструкции и режимов работы газотрубных котлов

1.2 Анализ существующих методов расчета теплообмена в котельных топках и камерах сгорания.

1.2.1 Особенности расчета теплообмена в топках котлов и камерах сгорания

1.2.2 Теплообмен в топках форсированных котлов.

1.3 Особенности расчета теплообмена в топках малых котлов и теоретические предпосылки его интенсификации

1.4 Анализ типовой тепловой схемы блочных автоматизированных котельных.

1.5 Основные выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛООБМЕНА В

ЦИЛИДРИЧЕСКОЙ ТОПКЕ.

2.1 Разработка математической модели теплообмена в цилиндрической топке с учетом конвективной составляющей и
влияния вторичного излучателя.
2.2 Определение средней температуры поверхности вторичного излучателя
2.3 Результаты численного моделирования тестовой задачи.
2.3.1 Результаты численного моделирования теплообмена в цилиндрической топке котла без установки вторичного излучателя
2.3.2 Результаты численного моделирования теплообмена в цилиндрической топке котла с установкой вторичного излучателя
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА УХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ
3.1 Выбор способа повышения надежности газоотводящего тракта котла .
3.2 Разработка методики определения коэффициента байпасирования горячих дымовых газов.
3.3 Особенности температурного режима дымовой трубы.
3.4 Разработка тепловых схем блочных автоматизированных котельных с утилизацией теплоты уходящих дымовых газов
3.5 Результаты численного моделирования режимов работы
конденсационного охладителя дымовых газов и дымовой трубы.
Выводы.
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РЕЖИМНОНАЛАДОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1 Программа режимноналадочных испытаний и оценка погрешностей измерений.
4.2 Методика обработки результатов испытаний.
Выводы.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ ПЭВМ.
5.1 Содержание программы теплового расчета котла и определения эффективности установки конденсационного охладителя дымовых
5.2 Методика работы с компьютерной программой
Выводы.
ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОГО И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ВНЕДРЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ.
6.1 Методика техникоэкономического обоснования применения конденсационного охладителя дымовых газов
6.2 Методика экологического обоснования установки вторичного
излучателя.
Выводы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Приложение 1 Таблицы технических характеристик жаротрубнодымогарных котлов зарубежных и отечественных производителей
Приложение 2 Окна графических форм программы для ПЭВМ
Приложение 3 Пример теплового расчета котла КВСА3 без установки вторичного излучателя
Приложение 4 Пример теплового расчета котла КВСА3 с установкой
вторичного излучателя
Приложение 5 Пример теплового расчета КОДГ, установленного за
котлом КВСА
Приложение 6 Акт передачи научнотехнической разработки
Приложение 7 Алгоритм теплового расчета трехходового газотрубного
Приложение 8 Патент 3 Котельная топка
Приложение 9 Фого типового ряда котлов типа КВСА производства
ООО ПФ Октан г. Омск.
Приложение Фото быстросборной водогрейной котельной с котлами КВСА производства ООО ПФ Октан г. Омск.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В этом случае продукты сгорания, покинув топку, разворачиваются на 0 в специально предусмотренной поворотной камере, откуда направляются в дымогарные трубы второго хода. Как правило, водогрейные ЖДК тепловой мощностью МВт и более имеют две жаровые трубы первого хода для обеспечения регулирования тенлопроизводительности. Современные ЖДК большинства зарубежных и отечественных производителей имеют небольшие габариты и применяются для комплектации блочных автоматизированных котельных БАК, поставляемых потребителю в полной заводской готовности. При установке БАК на месте необходимо лишь выполнить фундамент и подвести внешние сети коммуникаций. По сравнению с водотрубными котлами, особенностью гидравлического режима ЖДК является низкое гидравлическое сопротивление не более 0,
кгссм , за счет конструкции, имеющей относительно малую величину ли, нейных и местных сопротивлений. Это позволяет применять циркуляционные насосы меньшей мощности, что приводит к снижению стоимости ко, тельной и экономии электроэнергии при эксплуатации. Некоторые типы ЖДК могут нормально работать при изменении расхода воды через котел. Благодаря относительно большому водонаполнению объма котла нагрев воды осуществляется преимущественно за счет естественной циркуляции, а также обеспечивается увеличение длительности включенного состояния горелки, что позволяет снизить частоту коммутаций, и при этом, увеличить срок службы котла, уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. Иначе при температуре воды ниже Хр в дымогарных пучках труб котлов образуется конденсат и происходит их коррозия. Обычно производители котлов рекомендуют использовать все три способа защиты. Современные ЖДК имеют высокотеплонапряженную топку жаровую трубу, объемное теплонапряжение которой в раз выше, чем у водотрубных котлов гой же мощности, и составляет порядка И0 кВтм3 см. Именно за счет этого значительно снижены габаритные размеры и удельный вес таких котлов. В результате повышения объемного теплонапряжения в топке возрастает температура стенки жаровой трубы. Одновременно с естественной циркуляцией воды в котле, характеризующейся низкими скоростями движения теплоносителя 0,0, мс, это может привести к перегреву металла жаровой трубы, пристенному кипению воды и постепенному отложению накипи на поверхности нагрева изза неизбежных проскоков солей жесткости в реальных условиях эксплуатации 5. Низкие скорости теплоносителя в котле способствуют так же заносу шламом и оксидами железа застойных зон котла при непосредственной работе на старую тепловую сеть. Такие режимы эксплуатации неизбежно приводят к дополнительным термомеханическим напряжениям в сварных швах, металле жаровой трубы и трубной решетки, снижая надежность работы котла. Указанные технические решения приводят к увеличению коэффициента теплоотдачи с водяной стороны и снижению температуры теплопередающей поверхности ниже температуры кипения, повышая надежность работы котла. Для надежной и экономичной работы жаротрубных котлов обязательно требуется умягчение воды. Исходя из опыта эксплуатации ЖДК 5, 8, для обеспечения безнакипного режима работы предлагается ужесточить нормы воды для жаротрубных котлов. Вместо допустимой нормы для карбонатной жесткости в 0 мкгэквкг для водогрейных котлов, предлагается ввести нормативы, как для паровых котлов, с допустимой жесткостью мкгэквкг. Такие показатели жесткости воды можно получить только за счет применения двухступенчатой Какатионитной установки. Однако при поддержании давления воды в котле на уровне 0,6 МПа и выше, можно ограничиться требуемой карбонатной жесткостью 0К0 мкгэквкг. Данные показатели обеспечиваются при одноступенчатом Иакатионировании исходной воды. При большем давлении 0,,0 МПа нормы качества воды можно оставить на уровне карбонатной жесткости равной 0 мкгэквкг, и использовать более дешевые методы предварительной подготовки воды. Основные схемы водоподготовки 8 выбираются на этапе проектирования котельной и зависят от состава исходной воды, величины подпитки, конструкции и параметров работы котлов.