Підвищення ефективності технологічних процесів очищення газів для енергозберігаючих технологій - Автореферат

Головне науково-технічне протиріччя, яке вирішується в дисертації, визначається недостатніми теоретичними та експериментальними даними щодо аеродинамічних та конструктивних параметрів електрофільтрів пиловугільних енергоблоків ТЕС, які визначають оптимальні режими роботи апаратів за критерієм мінімальних витрат електроенергії на регенерацію електродів, що безпосередньо повязано з конфігурацією неактивних зон ЕФ. Науковою задачею дисертаційного дослідження є визначення ефективності роботи електрофільтру з урахуванням аеродинамічних й конструктивно-технологічних характеристик потоку, що впливають на формування і розвиток неактивних зон очищення газів в проточній частині апарату й визначають витрати енергії на весь технологічний процес. Для рішення цієї проблеми необхідно розробити науково-обґрунтовані рекомендації, які базуються на теоретичних та експериментальних дослідженнях на діючих газоочисних апаратах пиловугільних енергоблоків ТЕС, спрямованих на вдосконалення роботи електрофільтрів ТЕС на енергозберігаючих засадах. Аналіз залежності коефіцієнта очищення ? від конструктивних особливостей ЕФ кз та параметра кількості руху Мк, що враховує ступінь нерівномірності поля швидкостей w (2), показує, що, наприклад, двократне зменшення швидкості руху потоку димових газів призводить до збільшення продуктивності ЕФ в 1,6 рази, а двократне збільшення ступеня рівномірності розподілу витрати газів по перетину апарату підвищує ефективність ЕФ теж в 1,6 рази: де: q - заряд, придбаний частинкою, Кл; Еос - напруженість електричного поля, В/м; Ак - постійна, враховуюча властивості поверхні частинки; Lm - вільна довжина пробігу частинок, м; rф - радіус еквівалентної сфери частинки, м; кф - коефіцієнт форми еквівалентної сфери частинки; ? - вязкість газової фази, м2/с. Але, зниження якості очищення в активній зоні, де швидкість потоку вище середньої величини, не компенсується зростанням ступеня очищення в неактивній зоні, де швидкість нижче середнього значення, що пояснюється нелінійною залежністю ступеня очищення ? димових газів від швидкості.Основні результати та висновки дисертаційної роботи полягають у тому, що вирішено науково-технічне протиріччя, одержані теоретичні дані щодо аеродинамічних та конструктивних параметрів електрофільтрів пиловугільних енергоблоків ТЕС, які підтверджені експериментально, й визначені оптимальні режими роботи апаратів за критерієм мінімальних витрат електроенергії на регенерацію електродів, а саме: 1. На основі виконаних теоретичних досліджень течії димових газів в електрофільтрах пиловугільних енергоблоків ТЕС шляхом математичного моделювання встановлені аеродинамічні та конструктивні чинники, які впливають на конфігурацію неактивних зон апарату й спричиняють надлишкову витрату енергії (в 7…10 разів більше) на регенерацію електродів ЕФ. Збільшення в 2 рази ступеня рівномірності розподілу димових газів по перетину ЕФ призводить до збільшення його ефективності в 1,6 разів та до зростання сумарної економії (на очищення та на регенерацію) електроенергії в 1,7 разів. Шляхом математичного моделювання встановлені умови рівномірного розподілу по газоочисним апаратам енергоблоку за рахунок змін в геометрії колекторної системи збору і роздачі потоку, та уточнено значення коефіцієнту втрат енергії для умов течії зі змінною вздовж потоку масою. Шляхом експериментальних досліджень встановлено, що зменшення відносної нерівномірності швидкості течії у межах 1,0…1,5 призводить до відповідного зменшення середньої швидкості потоку до 0,6…1,6 м/с, довжин неактивних зон ЕФ - до 0,5 м, що, в свою чергу, дає можливість знизити витрату технічної води на видалення золи вдвічі, більш ефективно використовувати систему пневмозоловидалення та досягти загального покращення екологічних показників ЕФ пиловугільного енергоблоку ТЕС на 1…2 % за інших рівних умов його роботи.

енергозберігаючий аеродинамічний електрофільтр пиловугільний

Основні результати та висновки дисертаційної роботи полягають у тому, що вирішено науково-технічне протиріччя, одержані теоретичні дані щодо аеродинамічних та конструктивних параметрів електрофільтрів пиловугільних енергоблоків ТЕС, які підтверджені експериментально, й визначені оптимальні режими роботи апаратів за критерієм мінімальних витрат електроенергії на регенерацію електродів, а саме: 1. На основі аналізу відомих методів очищення газів для пиловугільних енергоблоків ТЕС, встановлені шляхи і методи їх вдосконалення з урахуванням сучасних вимог, щодо економії енергії та захисту довкілля.

2. На основі виконаних теоретичних досліджень течії димових газів в електрофільтрах пиловугільних енергоблоків ТЕС шляхом математичного моделювання встановлені аеродинамічні та конструктивні чинники, які впливають на конфігурацію неактивних зон апарату й спричиняють надлишкову витрату енергії (в 7…10 разів більше) на регенерацію електродів ЕФ. Збільшення в 2 рази ступеня рівномірності розподілу димових газів по перетину ЕФ призводить до збільшення його ефективності в 1,6 разів та до зростання сумарної економії (на очищення та на регенерацію) електроенергії в 1,7 разів.

Обґрунтовано, що протяжність неактивних зон ЕФ можна зменшити за рахунок збільшення ступеня рівномірності розподілу витрати потоку по перетину апарату, що призводить до позитивного екологічного ефекту, який досягається шляхом конструктивних змін системи газорозподілу.

Шляхом математичного моделювання встановлені умови рівномірного розподілу по газоочисним апаратам енергоблоку за рахунок змін в геометрії колекторної системи збору і роздачі потоку, та уточнено значення коефіцієнту втрат енергії для умов течії зі змінною вздовж потоку масою. При цьому діаметр збираючого колектору від ЕФ повинен бути більше роздаючого колектору, що, по-перше, поставить всі газоочисні апарати енергоблоку у рівні умови експлуатації, по-друге зменшить коефіцієнт втрат на 8 %.

3. На підставі виконаних експериментальних досліджень на дослідно-промисловому газоочисному обладнання пиловугільних енергоблоків Криворізької ТЕС підтверджена адекватність математичної моделі течії газопилового потоку в проточній частині ЕФ.

Шляхом експериментальних досліджень встановлено, що зменшення відносної нерівномірності швидкості течії у межах 1,0…1,5 призводить до відповідного зменшення середньої швидкості потоку до 0,6…1,6 м/с, довжин неактивних зон ЕФ - до 0,5 м, що, в свою чергу, дає можливість знизити витрату технічної води на видалення золи вдвічі, більш ефективно використовувати систему пневмозоловидалення та досягти загального покращення екологічних показників ЕФ пиловугільного енергоблоку ТЕС на 1…2 % за інших рівних умов його роботи.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблена режимна карта ЕФ, яка забезпечує оптимальні режими роботи за критерієм мінімальних витрат енергії на регенерацію електродів та вдосконалює роботу системи золовидалення при мінімальних витратах технічної води, що забезпечує більш високий рівень роботи ЕФ пиловугільних енергоблоків на енергозберігаючих засадах і, як наслідок, високу ефективність та надійність роботи ТЕС.

4. Розроблена методика розрахунку й прогнозування параметрів стаціонарних режимів роботи газоочисних систем пиловугільних енергоблоків ТЕС, що дозволяє вести розрахунки еколого-економічних характеристик на основі узагальненої математичної моделі, яка базується на декомпозиції системи газоочищення на основні структурні елементи задля визначення обємів викидів шкідливих речовин в довкілля.

5. На основі розробленої математичної моделі встановлена екологічна ефективність використання енергоресурсів на ТЕС, що підтверджена результатами незалежного екологічного аудиту. Реалізація енергозберігаючих заходів на всіх пиловугільних енергоблоках Криворізької ТЕС дозволяє одержати річний дохід 296250 € від продажу квот на шкідливі викиди. Запропонована методика оцінки техніко-економічних характеристик газоочисних апаратів ТЕС дозволяє визначати умови їх ефективної експлуатації. Так, за рахунок вдосконалення аеродинамічних характеристик електрофільтру величина витрат енергії на очистку димових газів, зменшується з 2…4 до 1,2 КВТ/м3, а річний економічний ефект для одного пиловугільного енергоблоку становить 96,3 млн. грн.

1. Татарчук В.А. Повышение эффективности очистки дымовых газов энергетических установок, работающих на твердом топливе / В.А. Татарчук, А.Е. Денисова // V міжвузівська студентська науково-технічна конференція. Еколого-енергетичні проблеми початку ХХІ століття. - Одеса. - 2005. - С. 55-56.

2. Татарчук В.А. Пути повышения эффективности золоулавливания на энергетических блоках Криворожской ТЕС / В.А. Татарчук, А.Е. Денисова // Х Forum of Power Engineers International Scientific and Technical Conference GRE’2006. - Zeszyty Naukowe Politechnika Opolska. Seria Elektryka, z. 56, № 315/2006, Tom.1, P. 657 -664.

3. Татарчук В.А. Повышение степени улавливания летучей золы продуктов сгорания донецкого тощего угля в электрофильтрах / В.А. Татарчук, А.Е. Денисова // Энергосберегающие технологии в муниципальной промышленной теплоэнергетике. - Научно-технический сборник. - Одесса. - С. 3-4.

4. Татарчук В.О. Шляхи підвищення ефективності золоуловлювання на енергоблоках ТЕС / В.О. Татарчук // Труды Одесского политехнического университета. - Одесса. - 2006, вып. 2(26) - С.76-78.

5. Татарчук В.А. Эффективность работы электрофильтров при различных способах распределения потока по аппарату / В.А. Татарчук // Труды Одесского политехнического университета. - Одесса. - 2007, вып. 1(27) - С. 94-97.

6. Татарчук В.А. Особенности распределение скоростей запыленного потока и концентрации примесей в газоочистных аппаратах при отсутствии центробежных сил / В.А. Татарчук // Труды Одесского политехнического университета. - Одесса. - 2007, вып. 2(28) - С. 216-218.

Размещено на .ru