Экспериментальное исследование радиационных свойств факела в топках барабанных котлов ТЭС при сжигании природного газа

• Автор: Максимов, Евгений Германович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Интенсивность излучения факела при сжигании в котлах

различных топлив

1.2. Излучение трехатомных газов в составе продуктов сгорания

1.3. Излучение сажистого факела

1.4. Концентрация сажи и расчет излучения сажистых пламен

1.5. Степень черноты газовых потоков, содержащих золовые и

коксовые частицы

1.6. Тепловосприятие топок энергетических котлов
1.7. Тепловое напряжение в высоконапорных камерах сгорания
Выводы
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ОБОРУДОВАНИЯ
2.1. Определение геометрии и расположения факела в
топочном объеме
2.2. Определение теплонапряженности топочного объема по
режимным условиям процесса горения в топке котла
2.3. Определение температуры газов на выходе из топки
2.4. Коэффициент тепловой эффективности экранов
2.5. Определение степени черноты топки
2.6. Определение эффективной температуры экранной поверхности
2.7. Разработка методики практического применения
результатов измерений падающих тепловых потоков
2.8. Разработка оборудования для измерения температуры
внутритопочного объема
2.9. Разработка оборудования для измерения
интегральной плотности падающего излучения
2 Анализ погрешностей экспериментов
Выводы
з
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В ТОПКАХ КОТЛОВ ТГМА, Б 13 КТЭЦ3
3.1. Краткое описание конструкции котла ТГМА
3.2. Идентификация схем расположения лючков, горелок
и конструкции обмуровки
3.3. Распределение температур внутри топочных объемов
3.4. Результаты исследования интегральных плотностей падающего
излучения котла ТГМ
Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ФАКЕЛА В
ТОПКЕ КОТЛА ТПЕ9
4.1. Конструктивные характеристики котла ТПЕ9
4.2. Основные результаты исследования распределения плотности
падающих потоков излучения и температуры в топке котла ТПЕ9
Выводы
5. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ФАКЕЛА В ТОПКЕ
КОТЛА БКЗ00
5.1. Конструктивные особенности котла БКЗ00
5.2. Результаты исследования распределения плотности
потоков излучения и температуры в топке котла БКЗ00
Выводы
6. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИАЦИОННОГО
ТЕПЛООБМЕНА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛАХ
6.1. Влияние паровой нагрузки котлов на плотность падающих потоков
6.2. Тепловосприятие экранных поверхностей
6.3. Степень черноты факела и топки
Выводы
Заключение
Литература


В заключение необходимо отметить, что температура факела и его степень черноты являются взаимосвязанными величинами и определяются тепловыделением и теплоотдачей пламени, а в конечном итоге определяют теплонапряженность топочного объема котла. Излучение трехатомных газов связано с колебательно-вращательными движениями атомов в молекуле; при этом не все виды колебаний или возбуждений молекул дают одинаковое количество излучаемой энергии. Молекулы газов, состоящие из атомов одного и того же рода, не имеют зарядов свободного электричества, а потому не имеют элетронно-дипольного момента и при своем возбуждении практически не излучают тепловой энергии. К таким газам относятся двухатомные газы: водород, кислород, азот и др. Излучение трех- и многоатомных газов селективно, т. Излучение в топках паровых котлов определяется излучением углекислого газа и водяных паров, так как содержание других многоатомных газов в продуктах сгорания практически ничтожно. Углекислый газ и водяной пар имеют наибольшее излучение в области небольшого числа полос спектра, т. Эти полосы расположены в следующих интервалах длин волн (табл. Как углекислый газ, так и водяной пар излучают не только в указанных полосах поглощения, но и в других диапазонах спектра. Таблица 1. В настоящее время для расчётов излучения продуктов сгорания используются опытные лабораторные данные об эмиссионной способности С и водяных паров, полученные путем изучения суммарного эффекта излучения и поглощения энергии, без разделения на полосы поглощения. Очевидно, что и для расчетов излучения в топках паровых котлов важно знать общее излучение трехатомных газов, а не излучение в пределах спектральных полос. В основу расчетов излучения продуктов сгорания положено допущение о применимости законов Кирхгофа и Стефана-Больцмана. Однако излучение углекислого газа и водяных паров не подчиняется строго закону Стефана-Больцмана, так как степени черноты С и Н зависят также и от температуры. Все же для технических расчетов уточнение вводить нецелесообразно, так как нарушается удобство закона четвертых степеней. Излучение углекислого газа подчиняется правилу Бера, согласно которому на силу излучения в одинаковой мере влияют парциальное давление и длина луча в полупрозрачной среде. Излучение водяных паров не подчиняется правилу Бера. Степень черноты водяных паров при постоянном значении произведения парциального давления на длину луча убывает с уменьшением парциального давления Н. Расчет степеней черноты трехатомных продуктов сгорания может быть построен на основе эмпирических формул или расчетных графиков. Первая попытка создания метода расчета степеней черноты СО2 и Н принадлежала Шаку, использовавшему закон поглощения Бугера для определения величин поглощения в пределах спектральных полос []. Выведенные Шаком расчетные формулы оказались очень громоздкими и практически неприемлемыми для расчетов. В дальнейшем Шак получил эмпирические формулы для расчета степеней черноты углекислого газа и водяного пара; однако и эти формулы мало пригодны для расчетов и ими практически не пользуются. Трудности построения аналитического расчета степеней черноты углекислого газа и водяного пара заставили многих исследователей идти по пути построения графических методов расчета. Первая попытка построения расчетных номограмм также принадлежит Шаку; однако эти номограммы не имеют практического значения, так как построены на основании уже устаревших в настоящее время опытных данных. Широкое распространение получили расчетные графики Хоттэля и Эгберта [], использовавших как свои исследования, так и опытные данные других исследователей. Расчетные графики представлены в виде двух основных диаграмм, связывающих в полулогарифмических координатах степени черноты углекислого газа и водяного пара с температурой и силой поглощения. Помимо основных графиков даны два вспомогательных, по которым определяются поправки, учитывающие отклонение излучения водяных паров от правила Бера и снижение степени черноты газовой смеси за счёт взаимного наложения полос поглощения С и Н. Опытный материал, положенный в основу разработки расчетных номограмм, не во всей расчетной области имеет одинаковую степень точности.