Совершенствование метода комплексной утилизации теплоты и адсорбционной очистки топочных газов теплогенерирующих установок

• Автор: Григорьев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ

ТЕПЛОТЫ И ОЧИСТКИ ТОПОЧНЫХ ГАЗОВ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК.

1.1 Существующие методы и аппараты для утилизации теплоты и очистки

топочных газов теплогенерирующих установок

1.2 Регулирование расхода и транспорт твердого зернистого теплоносителя

1.3 Зернистый теплоноситель и его свойства

1.4 Механика движения и физикомеханические свойства

движущегося плотного слоя зернистого теплоносителя

1.5 Теплообмен и аэродинамика в движущемся плотном

слое зернистого теплоносителя.

1.6 Выводы по первой главе
1.7 Цель и постановка задач исследования
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ПЕРЕКРЕСТНОПРОДУВАЕМОМ ДВИЖУЩЕМСЯ ПЛОТНОМ ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ.
2.1 Общая постановка задачи.
2.2 Основные дифференциальные уравнения, описывающие процесс
тепломассообмена в перекрестнопродуваемом плотном зернистом слое.
2.3 Теплофизические и адсорбционные свойства зернистых материалов.
Общие замечания о динамике процесса тепло и массопереноса.
2.4 Ограничения на скорости зернистого слоя и газового потока.
2.5 Интегрирование дифференциальных уравнений теплопереноса.
2.5.1 Аналитическое решение нестационарной задачи теплопередачи от дымовых газов к продуваемому неподвижному зернистому слою
2.5.2 Решение стационарной задачи теплопередачи.
2.6 Оценка периодичности процесса нагревохлаждение
зернистого теплоносителя
2.7 Интегрирование дифференциального уравнения адсорбции
2.8 Выводы по второй главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В
ПЕРЕКРЕСТНО ПРОДУВАЕМОМ ДВИЖУЩЕМСЯ ПЛОТНОМ ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ.
3.1 Экспериментальная установка.
3.2 Измерительная аппаратура и схема инструментальных гидродинамических и тепловых измерений.
3.2.1 Общая измерительная аппаратура
3.2.2 Специальная измерительная аппаратура
3.3 Методика проведения экспериментов.
3.3.1 Задачи и целевые функции экспериментов
3.3.2 Определяющие факторы и планирование эксперимента
3.3.3 Параллельные опыты. Исключение грубых ошибок. Погрешность измерений
3.3.4 Методика расчета эмпирических констант
3.4 Результаты экспериментов и их математическая обработка
3.4.1 Поле температур в движущемся плотном зернистом слое.
3.4.2 Исследование изменения температурных полей в экспериментальном теплоутилизатореадсорбере.
3.4.3 Потери давления.
3.4.4 Результаты эксперимента с тепловыми трубами.
3.4.5 Оценка адсорбционной способности цеолита
3.5 Выводы по третьей главе
4 ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
ЗЕРНИСТОГО ТЕПЛОУТИЛИЗ ААДСОРБЕРА.
4.1 Блоксхема и программа расчета температурных полей
и параметров адсорбции в теплоутилизатореадсорбере.
4.2 Методика инженерного расчта теплоутилизатораадсорбера
по осредннным параметрам.
4.3 Оценка основных характеристик опытнопромышленного модуля
зернистого теплоутилизатораадсорбера.
4.4 Описание конструкции, принципа действия и области применения
модуля зернистого теплоутилизатора теплоутилизатораадсорбера
4.5 Экономическая эффективность проекта модуля зернистого
теплоутилизатора.
4.5.1 Экономия тепловой энергии
4.5.2 Расчет чистого дисконтированного дохода
4.6 Промышленное внедрение модуля зернистого теплоутилизатора
за котельным агрегатом.
4.7 Выводы по четвертой главе
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В первом разделе рассмотрены конструктивные и теоретические особенности аппаратов для теплоутилизации и газоочистки. Проанализированы физикомеханические свойства зернистого теплоносителя. Выявлены особенности теплообмена и аэродинамики в движущемся плотном слое зернистого теплоносителя, перекрестно продуваемом дымовыми газами. Во втором разделе дано математическое моделирование процессов тепло и массопсреноса в перекрестнопродуваемом движущемся плотном зернистом слое. Представлены основные дифференциальные уравнения, описывающие процессы тепло и массопереноса и проведено их интегрирование. Изучены теплофизические и адсорбционные свойства зернистых материалов. В третьем разделе приведено описание экспериментальной установки, а также средств и приборов измерений. Разработана методика проведения и планирования экспериментальных исследований. Даны и обработаны экспериментальные и расчетные данные, полученные в результате серии различных экспериментов. В четвертом разделе разработана блоксхема, программа и методика инженерного расчта теплоутилизатора с зернистым теплоносителем по осредннным параметрам. Разработан модуль зернистого теплоутилизатораадсорбера ЗТУА универсальной конструкции. Приведены практические примеры использования предложенного аппарата и представлено экономическое обоснование его применения. Большое многообразие видов и конструкций газоочистных и теплоутилизационных устройств обусловлено широким спектром задач и областей их применения 3,8,,,,,. Множество методов и способов утилизации выбросной теплоты и очистки уходящих газов приводят к различным техническим и конструктивным решениям, рассмотренным, например, в работах ,, или справочнике . Каждый способ имеет свою область и специфику применения. Тепловые выбросы котельных, вентсистем, сушилок, металлургических печей и т. Для выравнивания колебаний тепловых потоков, вырабатываемых ТГУ, рекомендуется применение аккумуляторов тепла с зернистым теплоносителем ,,. К недостаткам тепловых аккумуляторов следует отнести периодичность работы и вследствие этого конструктивные и технологические трудности при компоновке их в качестве хвостовых поверхностей нагрева. Содержащиеся в дымовых газах котлов вредные примеси, как правило, хорошо растворимы в воде или водных растворах некоторых химических веществ. Поэтому для целей газоочистки широко используется мокрая очистка поглощение примесей при непрерывной промывке газовоздушной смеси жидкостью путем ее орошения абсорбции с последующей нейтрализацией получающегося элюата. При данном методе, кроме очистки выбросов, удается одновременно утилизировать их теплоту и также теплоту, выделяющуюся в процессе абсорбции
К числу наиболее распространенных способов утилизации теплоты с одновременной очисткой высокотемпературных выбросов относится обработка дымовых газов в контактных аппаратах, совмещающих функции теплообменников и абсорберов. Однако широкое использование таких аппаратов без проведения дополнительных мероприятий по поддержанию в контактной камере заданных температурных условий затруднено, поскольку известно, что наиболее эффективно процессы газоочистки абсорбционными методами протекают при вполне определенном значении этих параметров ,,,. Чтобы поддерживать заданную температуру в слое и получить изотермические условия в контактной камере, необходимы нагреваемые или охлаждаемые поверхности, размещенные непосредственно в слое насадки контактной камеры. Погружение труб в слой насадки является одним из возможных путей достижения цели. При этом контактноповерхностные аппараты с погруженными змеевиковыми трубчатыми поверхностями обеспечивают компактную конструкцию и большую гибкость в установке необходимой площади теплопередающей поверхности в объеме контактной камеры. Однако разработка таких аппаратов наталкивается на значительные трудности ввиду отсутствия обоснованных методов расчета процессов теплообмена и гидродинамики. Интенсификация теплообмена, а также решение вопросов о коррозии и загрязнениях могут быть достигнуты путем использования в теплообменниках движущегося твердого зернистого теплоносителя 1,5,.