Интенсификация приготовления котельного эмульсионного водомазутного топлива методом кавитации в ротационном реакторе

• Автор: Савин, Никита Георгиевич
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ И

СЖИГАНИЯ КОТЕЛЬНОГ О ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ

ВОДОМАЗУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ.

1.1. Приготовление и использование водотопливных эмульсий.

1.2. Сжиг ание водомазутных эмульсий в топках котлов путь создания бессточных мазутных хозяйств тепловых электростанций.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИИ

2.1. Стендовая установка для исследования влияния кавитации на приготовление ВМЭ

2.2. Методика проведения экспериментов.

2.3. Методика обработки результатов исследований при разных режимах кавитации
2.4. Методика испытаний кавитирующего воздействия решеток возбудителей кавитации.
2.5. Модернизированная ротационная установка для ускоренных испытаний материалов на эрозию.
2.6. Опытная установка приготовления водомазутной эмульсии
2.7. Сжигание ВМЭ в промышленных условиях
2.8. Оценка размеров капель воды в ВМЭ.
2.9. Стабильность и реологические свойства ВМЭ.
3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДОМАЗУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ КАВИТАЦИОННЫМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ РОТАЦИОННОГО РЕАКТОРА
3.1. Определение оптимальных геометрических размеров рабочих элементов ротационного реактора.
3.2. Исследование эмульгирующей способности решетки возбудителей кавитации в поле центробежных сил и оптимизация проточной части арматуры
3.3. Изучение реологических и седиментационных свойств водомазутной эмульсии.,.
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВОДОМАЗУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ.
4.1. Нахождение начального диаметра капель топлива.
4.2. Определение диаметра капель топлива для зоны рециркуляции
4.3. Динамика полета капли топлива.
4.4. Процесс испарения одиночной капли водомазутной эмульсии
4.5. Структура пламени группового горения распыленного
топлива
4.6. Матемагическая модель горения жидкого топлива, распыленного форсункой
4.7. Уравнения для газовой фазы зоны 0.
4.8. Критерии микровзрыва капли водомазутной эмульсии
4.9. Аэродинамика газовой закрученной струи
4 Уравнения для газовой фазы
4 Расчет выгорания коксового остатка
5. СЖИГАНИЕ ВОДОМАЗУТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НА ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВКАХ.
5.1. Опытнопромышленные испытания по сжиганию ВМЭ в
котлах ТП0, ТМБ и БКЗ
5.2. Экономическая оценка эффективности перевода энергетического котла средней мощности на сжигание водомазутной эмульсии
ЛИТЕРАТУРА


К числу наиболее перспективных относят системы: вода-мазут, вода-бензин, вода дизельное топливо [9]. Наибольший интерес исследователей и эксплуатационников вызывают водомазутные эмульсии (ВМЭ). Это связано с тем, что, как правило, используемый мазут всегда обводнен и приходится либо его обезвоживать, либо превращать обводненный мазут в водомазутную эмульсию. Затраты на сооружение и эксплуатацию устройств по обезвоживанию приводят к увеличению себестоимости электроэнергии по сравнению с использованием эмульгированного мазута. Вместе с тем, к. XV р = -%, остается на том же уровне, что и при работе на мазу гах с Wp = 3-4%, за счет понижения коэффициента избытка воздуха до ав = 1,-1, [-]. Развитие работ по производству водотопливных эмульсий осуществляется, в основном, в 2-х направлениях: это, во-первых, разработка различных диспергирующих устройств для получения эмульсии заданной дисперсности и, во-вторых, введение добавок типа ПАВ, улучшающих реологические свойства и обеспечивающие их стабильность [-]. Существующие в настоящее время методы гомогенизации и диспергирующие устройства можно объединить в четыре группы [-, , ]: механические (коллоидные мельницы-диспергаторы или гомогенизаторы и механические мешалки); пневматические и паровые барбатеры; ультразвуковые устройства; кавитационные устройства. В отечественной практике наибольшее распространение получили механические машины: коллоидные мельницы и механические мешалки. Конструкции мешалок, используемых для приготовления ВМЭ, довольно разнообразны. В зависимости от устройств лопастей это мешалки с плоскими лопастями, трубчатые, пропеллерные и др. Коллоидная мельница - один из самых распространенных видов дис-пергаторов - дает возможность получать ДТС с регулируемой дисперсностью. В [] приводится описание большого количества коллоидных мельниц разной производительности для приготовления эмульсий из различных жидкостей. Изменяя зазор между статором ротором, скорость вращения ротора можно получать эмульсии различной дисперсности. Примером такого устройства является высокоскоростной, многоступенчатый диспергатор системы Хотунцсва- Пушкина [], имеющий расчетную производительность т/ч и обеспечивающий дисперсность водомазутной эмульсии 2- мкм. Производительность дискового диспергато-ра может быть повышена при питании диспергатора насосом. Метод перемешивания является наиболее простым с точки зрения аппаратурного обеспечения, вместе с тем качество получаемого продукта зачастую не соответствует требованиям к котельному топливу по дисперсности. Диспергирование и дросселирование, используемые в таких устройствах, как клапаны, форсунки, капилляры, шайбы, заслонки, сопла, оценивается более высокими удельными энергозатратами на диспергирование. Например, в Германии разработаны и выпускаются гомогенизаторы фирмы (ЗаиНп Согрогабоп, основанные на принципе поршневого действия под высоким давлением ( МПа) []. Гомогенизаторы этой фирмы выпускаются производительностью , и т/ч. Преимуществами гомогенизаторов фирма считает получение ВМЭ постоянной дисперсности (~2 мкм). Однако широкому их внедрению также препятствуют высокие удельные энергозатраты и применение специального оборудования для обеспечения давления - МПа. Способ приготовления ВМЭ методом барботажа широкого распространения не получил [7], т. В последнее время часто применяется акустический метод приготовления ВМЭ с помощью улыразвукового реактора, где процесс эмульгирования смеси в ультразвуковом поле происходит иод действием кавитации и турбулентного режима, возникающего под действием сильных ультразвуковых волн [-]. Ультразвуковые диспергаторы разделяют на два типа в зависимости от излучателя ультразвука []. К первому типу относятся аппараты, в которых используют магнитофрикционные или пьезоэлектрические преобразователи. Питание их осуществляется от ламповых генераторов типа УЗГ или преобразователи типа ВИЧ. Однако такие аппараты дороги, обладают низкой производительностью и их используют в основном для лабораторных исследований [] (табл. Таблица 1. Резонансная частота.