Повышение эффективности водогрейных котлов малой мощности путем установки промежуточных излучателей

• Автор: Ракитин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.03, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 175 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ СтР

Введение

Глава 1. Современные методы интенсификации теплообмена и

снижения выхода оксидов азота из теплогенерирующих установок при сжигании природного газа и их анализ

1.1 Теоретическое обоснование влияния промежуточного

излучателя на топочный теплообмен и генерацию оксидов азота

1.2. Оксиды азота, как источник загрязнения атмосферы.

1.3. Механизм образования оксидов азота при сжигании

газообразного топлива

1.3.1. Источники оксидов азота и их классификация.

1.3.2. Условия образования термических оксидов азота

1.4. Существующие технологические методы снижения выхода
оксидов азота в топках котлов
1.4.1. Рециркуляция продуктов сгорания в зону горения.
1.4.2. Двухступенчатое сжигание топлива.
1.4.3. Ввод влаги в зону горения
1.4.4. Применение различных горелочных устройств с
пониженным выходом оксидов азота.
1.4.5. Химические методы очистки дымовых газов от оксидов
1.4.6. Применение промежуточных излучателей.
1.5. Сравнительный анализ существующих методов по
снижению выхода оксидов азота при сжигании природного газа.
1.6. Изучение топочных процессов при исследовании
промежуточного излучателя
1.7. Численные методы решения задач оптимизации.
1.8. Рекомендуемые параметры оптимизации.
1.9. Обоснование цели и задач исследования.
Глава 2. Разработка методики расчета физических характеристик
теплообмена в топке
2.1. Определение физических характеристик топочного
теплообмена без промежуточного излучателя на основе нормативного метода теплового расчета котельных
агрегатов
2.2. Определение основных физических характеристик
топочного теплообмена с промежуточным излучателем на основе нормативного метода теплового расчета котельных
агрегатов
Выводы по главе 2
Глава 3. Разработка математической модели процессов теплообмена
и генерации оксидов азота
3.1. Математическая модель процессов теплообмена и генерации оксидов азота в топочном объеме котельного агрегата при использовании промежуточного излучателя.
3.2. Исследование теплообменных процессов в топке с
промежуточным излучателем на математической модели на примере котла РаготаТгрех УШББМАЫЫ мощностью
Выводы по главе 3
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований по влиянию промежуточного излучателя на топочный теплообмен и образование оксидов азота.
4.1. Описание экспериментальной установки.
Объект исследований и методика проведения испытаний
4.3. Анализ и обобщение результатов экспериментальных
исследований по влиянию промежуточного излучателя на топочный теплообмен и образование оксидов азота
4.3.1. Численные методы обработки результатов измерений
4.3.2. Анализ результатов экспериментальных исследований
4.3.3. Оптимизация технологических параметров, характеризующих промежуточный излучатель.
4.3.4. Обобщение результатов экспериментов по влиянию
промежуточного излучателя на топочный теплообмен и образование оксидов азота.
4.4. Экономический эффект, учитывающий предотвращенный экологический ущерб от загрязнения атмосферы оксидами
азота.
Выводы по главе 4.
Заключение
Литература


Автор приносит свою благодарность научному руководителю кандидату технических наук, доценту, заведующему кафедрой Гришковой. Глава 1. Увеличить теплоотвод от факела в топочных камерах котлов можно с помощью применения ПИ, которыми служат неэкранированные участки топки, а также амбразуры горелок, участвующие в процессе теплообмена. В современных топках котлов с полным экранированием стенок и сравнительно малой излучающей поверхностью амбразур и участков футеровки при работе на газе с точки зрения интенсификации теплообмена и надежной стабилизации факела целесообразна установка специальных промежуточных излучателей, вводимых непосредственно в зону горения , , , , , . Роль ПИ, которые изготавливаются из огнеупорных материалов, заключается в том, что они воспринимают тепло селективным излучением и конвекцией от продуктов сгорания и передают его полным спектром излучения водоохлаждаемым радиационным поверхностям топки. Находясь в стационарном состоянии при неизменной температуре, ПИ переихзучают весь падающий на них тепловой поток на поверхности экранов в виде отраженного тепла и собственного излучения. Преимущество метода снижения концентрации оксидов азота за счет интенсификации теплообмена между факелом и тепловоспринимающей поверхностью при введении в зону реакции горения ПИ заключается в том, что он не требует реконструкции топочного устройства и не вызывает негативных последствий экологического характера . Выход оксидов азота, при сжигании природного газа, находится в экспоненциальной зависимости от характерной температуры Тмах, которая, в свою очередь, зависит от интенсивности теплоотвода. Влияние промежуточного излучателя на теплообмен в топочном объеме котельного агрегата. ПИ , 8. Для того чтобы проанализировать влияние отдельных факторов, рассматривается влияние промежуточного излучающего тела на теплообмен излучением в полностью экранированной топке. При внесении в топку ПИ поверхность нагрева остается неизменной, но при этом увеличивается видимый коэффициент лучеиспускания топки. СОф излэ 1Сф1э 1. ПИ и экрана еф и с, соответственно степени черноты факела и экрана. Из уравнения 1. ПИ видимый коэффициент лучеиспускания топки, а как следствие, и теплоотдача в ней возрастают с увеличением отношения поверхности ПИ к поверхности нагрева и с уменьшением степени черноты факела. Из этого следует, что по условиям интенсификации теплообмена особенно целесообразно устанавливать промежуточные излучатели при несветяшемся газовом пламени и малой степени черноты топки, то есть в малых котлах , , . Определение степени черноты топки с промежуточным излучателем. Для того чтобы определить тепловосприятие поверхности топки при размещении в ней ПИ необходимо установить степень ее черноты. При этом, используя нормативный метод теплового расчета котельных агрегатов, определим теплоотдачу излучением в топке котла. Ч
1. Т4, И, 1. СТО Бф Ки рф ри фэ и СО 1 и Аи 1 8И Ки Кэ Р Ф Ри Рэ фэ и фи Э 1. Ки 1 рф Ри фи и 1. К, 1 Рф рэ фэ э, 1. Ац Кэ Рф Рэ фи Э С0 К5 1 Рф фи и Р ф Рэ фэ и фи э
Рф 1 Бф Ри 1 Си, Рэ 1 1. Влияние промежуточного излучателя на величину излучающего слоя топки. При выполнении теплового расчета топки необходимо отметить, что вследствие установки ПИ толщина излучающего слоя в топке уменьшается, так как объем топки при этом уменьшается на величину объема ПИ, а поверхность, ограждающая излучающий объем, увеличивается на величину поверхности ПИ. УТУИРТГИ,
где Ут и Уи соответственно объемы топки и ПИ, м3 Ит и Ри поверхности топки и ПИ, м . Формула 1. Определение условной температуры промежуточного излучателя. Для того чтобы выбрать материал ПИ, необходимо знать его рабочую температуру. Однако определение локальной температуры ПИ в каждой точке его поверхности представляет затруднения, поэтому ограничимся определением средней температуры ПИ, принимая ее условно при стационарном режиме в топке постоянной и одинаковой по всей поверхности ПИ. Ц ф 1 ф у ,
где Б, Е, Ри 1 1 со
Он пог Оконв Оизл. Условная температура Тиал. ПИ. Анализируя выражение 1.