Розробка та дослідження потужних подових щілинних пальників для водогрійних баштових котлів - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукЗахист відбудеться 26 квітня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.255.01 в Інституті газу НАН України за адресою: 03113, м. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту газу НАН України (03113, м. Під час роботи були створені лабораторні установки для дослідження стабілізації полумя турбулентних струменів природного газу та дослідження горіння природного газу на поверхні щілини. Визначено вихід оксиду вуглецю (CO) при спалюванні газу в щілинних пальниках, концентрації оксидів азоту (NOX) при одностадійному та двостадійному спалюванні природного газу в модернізованих баштових котлах. При ударе аэрированной струи газа о стенку под углом атаки a, струя массой Мх растекается по поверхности, причем часть массы струи направлена вверх, а часть массы двигается вдоль стенки сверху вниз.Особливістю теплоенергетичної галузі України і країн СНД, є наявність значної кількості потужних водогрійних котлів баштової компоновки ПТВМ-50, ПТВМ-100, що працюють на природному газі в районних котельнях, ТЕЦ і опалюють житлові масиви великих міст (Київ, Москва, Харків, Дніпропетровськ та ін.), а також використовуються на потужних підприємствах. Запроектовані для спалювання мазуту водогрійні котли типу ПТВМ-50, ПТВМ-100, майже всі вичерпали строк свого ресурсу експлуатації та внаслідок конструктивних особливостей мають низькі теплотехнічні та екологічні показники при спалюванні природного газу. Дисертаційна робота виконувалась за відомчою тематикою Інституту газу НАН України в рамках науково-дослідної роботи - "Розробка методів підвищення ефективності спалювання природного газу стосовно до потужних водогрійних котлів з метою зниження витрат палива, викидів в атмосферу та продовження їх ресурсу" (№ держреестрації 0102U002957). Для реалізації мети поставлені такі задачі: - створення експериментальної установки для дослідження стабілізації полумя турбулентних струменів природного газу та дослідження горіння природного газу на поверхні щілини; · визначено вихід оксиду вуглецю (CO) при спалюванні газу в щілинних подових пальниках, концентрації оксидів азоту (NOX) при одностадійному та двостадійному спалюванні природного газу в баштових котлах ПТВМ-50, ПТВМ-100.Газ підведено колектором діаметром ?76 мм, колектор має симетричні отвори обладнані профільованими соплами (при дослідженні одиничного струменя угвинчується одне сопло, а інші заглушені) змінного діаметру (?1; ?1,6; ?2; ?2,5; ?3; ?3,5 мм) рис.1а під кутом a = 15°, 30°, 45°, 60°, 90°, ащ =100...180 мм. Взагалі можуть бути такі випадки зіткнення газового струменя масою Мх зі стінкою рис.1б-д: б) дотик передньої межі струменя до стінки каналу. в) удар передньої межі і меншої частини маси струменя об стінку каналу (удар 1-го роду). г) удар передньої межі і більшої частини маси струменя об стінку каналу (удар 2-го роду). д) повний удар маси струменя об стінку каналу (удар 3-го роду). При ударі аерованого струменя газу об стінку під кутом атаки a струмінь масою Мх розтікається по поверхні, причому частина маси струменя спрямована вгору, а частина маси рухається вздовж стінки зверху вниз. Коли знизу подається повітря з певною швидкістю, то загальмований потік газоповітряної суміші, що рухається уздовж стінки вниз, залучається потоком повітря, контури фронту горіння деформуються і зміщуються вверх. Типовий вигляд теплового сліду (відбитку) від горіння газового струменя на стінці: Встановлено, що площа на стінці, яку займає еліптичний слід газоповітряної суміші до горіння, слабо залежить від кута, під яким турбулентний струмінь зустрічається з вертикальною стінкою.Для забезпечення маловитратної модернізації баштових водогрійних котлів з покращенням їх екологічних та теплотехнічних показників, продовження ресурсу їх експлуатації можуть бути використані потужні подові щілинні пальники. Встановлено, що стійка робота потужного подового щілинного пальника досягається при ударі газового струменя об стінку. На підставі лабораторних досліджень удару та стабілізації окремого газового струменя або ряду газових струменів на поверхні щілини припущено, що стабілізація горіння відбувається за рахунок урівноваження швидкості руху газово-повітряної суміші та швидкості турбулентного горіння. В щілинних пальниках температурний рівень в зоні горіння значно менше в звязку з тим, що полумя стабілізоване на поверхні, температура якої не перевищує 1100 °С, що значно нижче характерної температури горіння. Розроблено, випробувано та впроваджено щілинні подові пальники потужністю 26 МВТ та 12 МВТ і малозатратні методи модернізації потужних баштових котлів водогрійних котлів ПТВМ-50, ПТВМ-100, шляхом встановлення пальників в холодній воронці котлів.

Основний зміст роботи