Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса
1.1. Теплотехнологические схемы мазутных хозяйств ТЭС 8
1.2. Конструкции и основные технические характеристики стационарных серийных подогревателей мазута 12
1.3. Методы моделирования и расчета процессов циркуляционного подогрева мазута в резервуарах 21
1.4. Выводы 27
Глава 2. Моделирование и исследование режимов работы серийных стационарных подогревателей мазута
2.1. Постановка задач исследования 29
2.2. Исследование режимов работы серийных стационарных гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ 31
2.3. Результаты численных исследований режимов работы серийных стационарных гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ 40
2.4. Исследование режимов работы серийных стационарных оребренных подогревателей мазута серии ПМР 53
2.5. Результаты численных исследований режимов работы серийных стационарных оребренных подогревателей мазута серии ПМР 59
Глава 3. Математическая модель циркуляционного совмещенного и раздельного подогрева мазута комплексами из произвольного числа параллельно соединенных подогревателей
3.1. Постановка задачи 71
3.2. Математическая модель теплогидравлических процессов, происходящих в резервуаре при циркуляционном подогреве мазута 75
3.3. Математическая модель циркуляционного совмещенного и раздельного подогрева мазута с помощью М, параллельно соединенных, подогревателей 80
3.4. Математическая модель циркуляционного совмещенного и раздельного подогрева мазута с помощью одного подогревателя (частный случай модели) 91
3.5. Математическая модель циркуляционного совмещенного и раздельного подогрева мазута с помощью двух параллельно подключенных подогревателей (частный случай модели) 92
3.6. Решение задачи о нахождении зависимостей температур мазута в резервуаре от времени циркуляционного подогрева при заданных расходах потоков мазута 94
4. Результаты численных исследований теплогидравлических режимов работы систем циркуляционного подогрева мазута комплексами параллельно подключенных подогревателей
4.1. Объекты и методики исследования 97
4.2. Результаты численных исследований циркуляционного совмещенного подогрева мазута при помощи одного подогревателя 98
4.3. Результаты численных исследований совмещенного циркуляционного подогрева мазута комплексом из двух параллельно соединенных подогревателей 101
4.4. Результаты численных исследований совмещенного циркуляционного подогрева мазута в резервуаре 4-мя, параллельно подключенными, подогревателями 105
4.5. Результаты численных исследований раздельного циркуляционного подогрева комплексами параллельно подключенных подогревателей 109
4.6. Результаты численных исследований совмещенного циркуляционного подогрева мазута комплексами параллельно подключенных подогревателей 118
4.7. Результаты численных исследований раздельного циркуляционного подогрева мазута при помощи восьми параллельно подключенных подогревателей различных марок 126
4.8. Практическая значимость разработанной математической модели и результатов ее анализа 129
Заключение 131
Список литературы
- Конструкции и основные технические характеристики стационарных серийных подогревателей мазута
- Исследование режимов работы серийных стационарных гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ
- Математическая модель теплогидравлических процессов, происходящих в резервуаре при циркуляционном подогреве мазута
- Результаты численных исследований циркуляционного совмещенного подогрева мазута при помощи одного подогревателя
Введение к работе
Начавшееся в 70-х годах масштабное строительство тепловых электростанций и котельных, работающих на газе, а также, сопровождающий это направление развития, перевод действующих электростанций и котельных на газовое топливо, затормозил процесс исследования методов расчета и проектирования мазутных хозяйств.
Исходя из требований надежности, предъявляемых к электростанции, которые не допускают даже кратковременного их останова, вытекают повышенные требования к топливоподаче котлов и необходимости резервного или аварийного мазутного хозяйства.
Основное назначение мазутного хозяйства - это обеспечение бесперебойной подачи к котлам подогретого и отфильтрованного мазута в необходимом количестве и с соответствующим давлением и вязкостью.
Поскольку мазутное хозяйство ТЭС - это целый комплекс сооружений, аппаратов и трубопроводов, требующий значительных капиталовложений при строительстве и потребляющий основную долю тепловой энергии из собственных нужд станции, то мазутное хозяйство должно рассматриваться наравне с основными системами и оборудованием.
Для хранения и подогрева мазута в мазутных хозяйствах наиболее широко используется циркуляционный подогрев с помощью стационарных серийных подогревателей мазута.
Одним из направлений повышения эффективности теплотехнологических схем мазутных хозяйств является моделирование и исследование систем циркуляционного подогрева мазута, исследование режимов работы подогревателей и способов компоновочных решений по их обвязке.
Существующие на сегодняшний день математические модели и методы расчета циркуляционного подогрева мазута в резервуарных парках мазутных хозяйств ТЭС, к сожалению, не учитывают эти направления. Для расчета схем в них предлагается использовать приближенные значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, не учитываются режимы работы мазутных хозяйств
и взаимное расположение оборудования. В свою очередь, это приводит к большим
щ погрешностям при расчете затрат энергии на содержание мазутного хозяйства.
Выше сказанное позволяет сделать вывод о необходимости разработки математических моделей и методов расчета систем и оборудования циркуляционного подогрева мазута, позволяющих выбирать эффективный набор и режимы работы оборудования и избегать излишних затрат энергии на содержание мазутного хозяйства.
* Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-
исследовательских работ Министерства образования Российской Федерации
(per. № 1.2.02) и поддерживается грантом " Моделирование и оптимизация
режимов подогрева мазута в резервуарах хранения " (ТОО -1.2- 3222).
Цель работы состоит в создании математических моделей, описывающих теплогидравлические режимы работы серийных стационарных подогревателей мазута марок ПМ и ПМР и систем циркуляционного раздельного и совмещенного подогрева мазута комплексами с произвольным количеством параллельно подключенных подогревателей; их численном исследовании; а так же в разработке рекомендаций по модернизации существующих и проектированию новых теплотехнологических схем мазутных хозяйств ТЭС.
Научная новизна выполненных исследований:
1. разработана математическая модель для систем раздельного и
щ совмещенного циркуляционного подогрева мазута в резервуарных парках
мазутных хозяйств ТЭС комплексами из произвольного числа параллельно подключенных подогревателей;
проведены численные исследования математической модели для конкретных теплотехнологических схем мазутных хозяйств ТЭС с различным набором параллельно подключенных подогревателей мазута;
проведены численные исследования теплогидравлических режимов работы серийных стационарных подогревателей мазута марок ПМ и ПМР;
4. получены регрессионные уравнения, описывающие теплогидравлические
характеристики серийных стационарных подогревателей мазута марок ПМ и
* ПМР, зависящие от режимов работы и условий их эксплуатации;
7 Практическая ценность работы заключается в том, что математические модели теплогидравлических режимов работы серийных стационарных подогревателей мазута и систем циркуляционного раздельного и совмещенного подогрева, на базе комплексов с произвольным числом параллельно подключенных подогревателей мазута, позволяют:
1. определять затраты энергии и времени на поддержание заданного
температурного режима хранения мазута в резервуаре;
2. рассчитывать необходимые расходы потоков мазута в узлах
теплотехнологических схем мазутных хозяйств ТЭС;
3. рассчитывать теплогидравлические характеристики серийных
стационарных подогревателей мазута для конкретных условий эксплуатации;
4. разрабатывать рекомендации для модернизации существующих и
проектирования новых теплотехнологических схем мазутных хозяйств;
5. использовать разработанные математические модели и результаты их
анализа при курсовом и дипломном проектировании, чтении лекционных курсов
«Тепловые электрические станции» и «Вспомогательное оборудование ТЭС».
Автор защищает:
Математическую модель и результаты численных исследований систем раздельного и совмещенного циркуляционного подогрева мазута комплексами, параллельно подключенных, серийных стационарных подогревателей мазута, а также результаты численных исследований их теплогидравлических режимов.
Личное участие. Основные результаты получены лично автором под руководством член-корреспондента РАН Назмеева Ю.Г.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на аспирантско-магистерских семинарах КГЭУ в 2001-2003 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения. Работа содержит 63 рисунка и 10 таблиц. Список использованной литературы содержит 95 наименований.
Конструкции и основные технические характеристики стационарных серийных подогревателей мазута
Основное назначение стационарных подогревателей мазута в теплотехнологических схемах мазутных хозяйств - уменьшение значений вязкости топлива перед его подачей к форсункам котлов методом подогрева мазута до требуемой температуры, а также поддержание необходимого температурного режима по всему топливному тракту, начиная от резервуаров хранения мазута до форсунок котлов [1,22,23]. Подогреватели мазута относятся к рекуперативным поверхностным теплообменным аппаратам. Выпускаемые промышленностью, серийные стационарные подогреватели мазута, по своей конструкции, можно разделить на следующие основные группы: -кожухотрубные подогреватели с прямыми гладкими трубами; -кожухотрубные подогреватели с оребренными трубами. Конструктивные особенности гладкотрубных подогревателей подразделяют их на аппараты горизонтального исполнения и аппараты вертикального исполнения [5,24 - 28]. Кожухотрубные подогреватели мазута с оребренными трубами могут иметь продольное оребрение или поперечную накатку на трубах [29]. В рассмотренную классификацию (рис. 1.3) вошли только тештообменные аппараты специально предназначенные для подогрева мазута на электростанциях и в котельных [6, 30-32].
Рассмотрим подробно интересующие нас кожухотрубные подогреватели с прямыми гладкими трубами и кожухотрубные подогреватели с оребренными трубами [22,33 - 42]. Подогреватели мазута горизонтального исполнения с v гладкими трубами конструктивно выполнены одинаково. Они представляют собой теплообменники горизонтального типа и применяются в одноступенчатых (ПМ-25-6, ПМ-40-15 и ПМ-40-30) и двухступенчатых (ПМ 10-60,и ПМ-10-120) схемах мазутоподготовки.
Вертикальные гладкотрубные подогреватели мазута типа ПМ включают в себя две модификации аппаратов ПМ-40-15 и ПМ-40-30. Конструкция вертикальных подогревателей мазута типа ПМ аналогична конструкции аппаратов горизонтального исполнения. Подогреватели типа ПМ предназначены для подогрева мазута марки Ml00, рассчитаны для установки на открытых площадках. Вертикальные гладкотрубные подогреватели мазута типа НП-бОм применяются на электростанциях средней мощности и в промышленных котельных.
Подогреватели типа НП-60М применяются на электростанциях средней мощности. Они имеют шесть ходов по мазуту. Площадь поверхности нагрева равна 60 м , производительность по мазуту до 8 кг/с (28 т/ч), гидравлическое сопротивление - 0,16 - 0,2 МПа.
В кожухотрубных подогревателях с оребренными трубами типа ПМР используется схема с двусторонним обогревом рабочей среды. В кольцевых каналах нагревательных элементов, образуемых коаксиальными трубами диаметром 16 - 48 и 45 - 80 мм с толщиной стенки 1,5 - 4,5 мм, протекает топливо.
Все аппараты этой серии имеют горизонтальное исполнение и фланцевый разъем на корпусе, что обеспечивает выемку пучка внутренних труб для очистки и ремонта. На поверхности внутренней трубы установлены продольные пластинчатые ребра, которые обеспечивают интенсивную теплопередачу.
Сухой вес аппарата, кг 1930 4770 Подогреватели ПМР предназначены для подогрева высоковязкого топочного мазута конденсирующимся паром или горячей водой. Они выпускаются на два рабочих давления по мазуту 1,3 и 6,4 МПа с температурой мазута на выходе из аппарата до 150 С [29]. Для подогрева любых вязких жидкостей, включая нефтепродукты, могут использоваться аппараты типа ПМР. Греющей средой для них является водяной пар из отборов паровых турбин или котельной давлением до 2,5 МПа и температурой до 300 С. Для подогревателей серии ПМР-13 максимальное давление пара составляет 1,6 МПа и они, обычно, используются в двухступенчатых схемах мазутоподготовки. В одноступенчатую схему могут включаться подогреватели серии ПМР-64 с давлением мазута после насосов до 6,4 МПа.
Рассмотрим подробнее устройство и работу мазутоподогревателей типа ПМР. Основными узлами аппаратов ТТМР являются: блок-корпус, трубный пучок из нагревательных элементов, паровая и мазутная камеры, которые образуются трубными досками и эллиптическими днищами. Двусторонний подогрев мазута конденсирующимся паром осуществляется кольцевыми нагревательными каналами, которые образуются при введении пучка нагревательных элементов внутрь труб блока-корпуса. В мазутную камеру, разделенную перегородками на восемь секций (соответственно числу ходов мазута в аппарате), подается нагреваемая среда. Кольцевые каналы образуются трубами с наружным диаметром 89 и 38 мм. Толщина стенки наружной трубы равна 3,5 мм для давления мазута 1,3 МПа и 4,5 мм для давления мазута 6,4 МГТа. Внутренние трубы элементов имеют приварное пластинчатое оребрение. Ребра изготавливаются путем автоматизированной приварки U-образных предварительно согнутых из ленты желобов к стенке трубы электроконтактной импульсной сваркой.
Наружные трубы, которые закреплены в трубных досках корпуса, образуют блок-корпус, трубы которого обогреваются паром, поступающим в межтрубное пространство. В нагревательные элементы пар подводится по дополнительным трубам, закрепленным в промежуточной трубной доске, которая, в свою очередь, является отсеком для сбора конденсата, поступающего из нагревательных элементов.
Оси отверстий перфорации, которыми снабжена дополнительная труба на нижней образующей, наклонена и выходящий из отверстий пар воздействует на поток конденсата в направлении его стекания.
Подогреваемая вязкая жидкость поступает в теплообменник через входную камеру, а из нее в кольцевые каналы нагревательных элементов первого хода. Далее мазут, пройдя секцию поворотной камеры, поступает во второй ход и проходит последовательно через элементы остальных шести ходов аппарата.
Исследование режимов работы серийных стационарных гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ
В целом методика теплового поверочного расчета подогревателей мазута известна и подробно изложена в [1, 6, 76 - 82]. Тем не менее, основные положения этих расчетов изложим по ходу проводимых выкладок. Так как поверхность подогревателя имеет температуру выше, чем температура окружающей среды tox, то в окружающую среду передается некоторое количество теплоты QnoT.n5 которое может быть определено по формуле: QnoT.rf=aKFKAt, (2.6) где ак - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности аппарата (кожуха) в окружающую среду: FK=TIDKHK, (2.7) где FK - площадь наружной поверхности аппарата; DK - диаметр корпуса аппарата; Нк - высота корпуса аппарата; At - разность температур поверхности корпуса tKopi, и окружающей среды toc. При наличии изоляции на корпусе мазутоподогревателя для вычисления QuoT.n рекомендуется формула: Qn0T, = (8-4 + 0.06(tH3 - toc.))FKAt, (2.8) где tHJ - температура поверхности изоляции; FK и At определяется с учетом наличия изоляции. На практике часто учитываются потери теплоты в окружающую среду с помощью введения величины г\п - коэффициента потерь теплоты в окружающую среду. Тогда: 2м=ЛпОп; 2пОТ.п=(1-лп)Оп- (2.9) На практике рекомендуется использовать значения т\п « 0.96 -т- 0.98, но для более точных расчетов следует использовать формулы (2.6) или (2.8). Составим уравнение теплового баланса для подогревателя: м Ц-вх.іи вых.п? п? мі/ чем \ч»х.пэ ївьіх.п? параэ п/ Чспот.п \Двх.п? выхлъ Jn? ІпЛ где - тепловая нагрузка подогревателя или количество теплоты, отдаваемое паром в подогревателе в единицу времени; Gnapa - массовый расход пара через подогреватель; h,„ hK — энтальпии пара, поступающего в подогреватель и конденсата на выходе из подогревателя.
Для определения неизвестных значений tcx2 и tBbIxn необходимо использовать следующие уравнения: - равенство количества теплоты, переданной от пара к мазуту через теплопередающую поверхность подогревателя и количества теплоты, полученной мазутом в процессе подогрева в мазутоподогревателе: КміЛвх.п? Івьіх.п? П) Їст2? І /г ЦгЛївх.ш Івьіх.п/ МмІЛвх.гн Івьіх.п? пЛ \ -3) где F - площадь поверхности теплообмена в подогревателе, определяемая как: F=rcdBHLn; (2.33) - равенство количества теплоты, переданной от подогревателя к мазуту через теплопередающую поверхность подогревателя и количества теплоты, отданной от стенки теплообменных труб в подогревателе к мазуту.
Очевидно, что для заданных значений tBX п, Gri и Rz корень уравнения (2.42) tBLIX.„ ищется на интервале tBxn tBbIxn t„, например, с помощью итерационного метода деления отрезка пополам или, при использовании математической программы "Mathcad", с помощью встроенной функции "root". В случае, когда величина термического сопротивления слоя загрязнений Rz заранее неизвестна, ее определяют из экспериментальных данных, измеряя величину tBbix.n для какого-либо одного значения tBxn и вычисляя затем Rz из (2.42) каким-либо итерационным методом.
Для получения конкретных зависимостей 1вых.п = f(tBx.n) Для подогревателей мазута серии ПМ, рассмотрим в качестве примера подогреватель ПМ-25-6 с номинальным значением расхода мазута через подогреватель GnMax= 1.667 кг/с, температурой насыщенного пара t„ = 191.6 С и диапазоном изменения tBxn от 20 С до tn. На рис. 2.3. представлены расчетные зависимости разности температур мазута на выходе и входе в подогреватель Atn= tBblxn - tDX„ также от температуры мазута на входе t1)xn. Как видно из рис. 2.2 и 2.3 зависимости имеют линейный характер и для описания режимов работы подогревателей мазута целесообразно построить уравнения линий регрессии [85-89,92] в виде:
Для исследования характера этих зависимостей были построены зависимости а и b от расхода мазута через подогреватель Gn для конкретных значений Rz и t„. В результате расчетов зависимости a(Gn) по линейной, квадратичной и логарифмической аппроксимации было получено, что наиболее точной аппроксимацией является квадратичная зависимость для a(Gn): a(Gn) = aa(Gn/GnMax)2 + ab(Gn/GriMax) + ac. (2.47)
Из результатов расчетов зависимости b(Gn), было получено, что коэффициент b практически не зависит от расхода мазута через подогреватель и приблизительно равен 1: b(Gn)=l. (2.48) Таким образом, была получено аппроксимационное уравнение (2.46) с коэффициентами (2.47) и (2.48). Уравнение, связывающее температуру мазута на выходе из подогревателя с температурой на входе в подогреватель в этом случае примет вид: tBb.x.n-h(Gn)tBX.n+p(Gn), (2.49) где h(Gn)=l-a(Gn), p(Gn)=a(Gn)b(Gn)tn, (2.50) a(GM), b(Gn) - коэффициенты регрессионной модели (2.46). Расчетные зависимости коэффициентов теплоотдачи от пара к стенке осп в подогревателе ПМ-25-6 от температуры мазута на входе tBxn. . для номинального (паспортного) значения расхода мазута 1,667 кг/с; - для 1,25 кг/с; для 0,833 кг/с; ---0,417 кг/с. Также были построены расчетные зависимости среднелогарифмического температурного напора At„(tBx.n), частных температурных напоров пар - стенка Ati(tBX.n) и стенка - мазут At2(tBX.n).
Математическая модель теплогидравлических процессов, происходящих в резервуаре при циркуляционном подогреве мазута
Для вывода основного уравнения, описывающего теплогидравлические процессы в резервуаре при циркуляционном подогреве мазута в рассматриваемой системе, выделим резервуар и изобразим его на рис.3.6. JnocT? 1пост J , , , ч \ W tebixW _ л.._ЛіЛ I GQ ,t(T) Сдр, t Рис.3.6. Схема обвязки резервуара хранения и подготовки мазута с указанием входящих и выходящих потоков мазута и их температур. Примем следующие допущения: 1. вследствие быстрого перемешивания процесс теплообмена квазистационарный и температура мазута в резервуаре является функцией времени т и не меняется по его объему (модель идеального перемешивания); 2. теплофизические свойства мазута в ходе подогрева меняются незначительно. Как видно из рис 3.6 в резервуар поступает основной циркуляционный поток мазута с расходом GBX = Gn0CT+GUbX и температурой tBX (т) и отводится на циркуляцию поток мазута с расходом Go и температурой t(x). В резервуар также может поступать поток мазута Gn0CT с температурой tjioe, (например, с НПЗ или с эстакады) и отводится поток G;ip с температурой t на другие нужды (например, отпуск другому потребителю). Температура потока мазута, поступающего в резервуар может быть как постоянной tnocT = const, так и заданной или неизвестной функцией времени т и других известных или неизвестных функций и параметров рассматриваемой системы циркуляционного подогрева мазута.
Будем считать, что в начальный момент времени т =0 в резервуаре находилась масса мазута М0 = const с температурой tx = const. Масса мазута в резервуаре является функцией времени т и может быть представлена в виде: М(т)= Mo + (GBX - Go - Одр )-x, (3.1) где расход GBX состоит (см. 3.3) из расхода мазута GBblx, поступающего в резервуар с выходов подогревателей и расхода мазута G„0CT, поступающего с посторонних источников (например, с НПЗ или сливной эстакады). Кроме того, часто для подогрева мазута в резервуарах могут использоваться дополнительные источники теплоты (стационарные, встроенные и т.д.) с тепловой мощностью qHCT= const. Будем считать, что мазут является идеальной несжимаемой жидкостью с внутренней энергией, определяемой как: U=m-cpM, (3.2) где U-внутренняя энергия мазута массой т; срм- удельная теплоемкость мазута. М (т)+ Мвх = М (т+ dx)+ Мотв. (3.3) Очевидно, что согласно закону сохранения масс: Мотв =(Go(x)+Gflp)-dT, (3.4) где М (т+ с1т)-масса мазута в резервуаре в момент времени т+ dx; Мотв -масса мазута, отведенная из резервуара за период времени от т до x+dx, равная: MBX = GBXdx, (3.5) МГІХ - масса мазута, поступившая в резервуар за период времени от т до х+ dx. Тогда для замкнутой системы, состоящей из массы мазута М(х), находящейся в резервуаре в момент времени х и массы мазута Мвх, 77 поступившей в резервуар за период времени от т до т +dx, можно записать первый закон термодинамики в интегральной форме: UK-UH=Q. (3.6) В (3.6) UK=U(T+dx) - внутренняя энергия системы в момент времени x+dx; U„ = U(x) - внутренняя энергия системы в момент времени х; Q - количество теплоты, подведенное к системе за период времени от х до х + dx . При записи уравнения изменения тепловой энергии в форме (3.6) предполагалось, что над системой не производилась работа, а диссипативные тепловыделения пренебрежимо малы. Согласно (3.2) UK , UH можно записать в виде: т+di U„(T) = М(х) срм t(x) + GBX срм- jtBX(х) dx, (3.7) т т+dx UK(x +dx) = M(x + dx) срм t(x+dx) + ( G0 + Gap ) cpM Jt(x) dx. (3.8) і Выражение для Q можно записать в виде: Q=QHCT + Qnox, (3.9) где QHCT = qHCT dx - (ЗЛО) - количество теплоты, подведенной к системе за период времени от х до x+dx за счет дополнительных источников (например, стационарные подогреватели и т.д.) с мощностью qHCT; Qn0T=k-F-(t(x)0C)-dx - (3.11) т - потери теплоты от мазута в резервуаре в окружающую среду. В (3.11) к - коэффициент теплопередачи от мазута в резервуаре в окружающую среду; F - площадь поверхности резервуара; toc - температура окружающей среды.
На вход каждого j-ro подогревателя поступает поток мазута с расходом G,, j (j=l,..., М) и температурой tBxnj, который складывается из следующих потоков: потока мазута с расходом GOJ и температурой t, поступающий из резервуара) и потоков мазута с расходами G mj и температурами t„1)lx.,, m, поступающими с выходаm-го подогревателя (т=1,...,М).
На выходе из j-го подогревателя поток мазута с расходом Gr,j и температурой tBblxll j делится на следующие потоки: поток мазута с расходом GB1,,xj и температурой tBb(xnj, поступающий в узел смешения потоков «У2М+2» и далее к резервуару; потоки мазута с расходами Gjj (j = 1,..., М) и температурами tBb[x.ii j, поступающими на вход j-ых подогревателей и поток мазута с расходом GKJ, идущего к узлу смешения «угм+3» и далее к другим видам оборудования.
Результаты численных исследований циркуляционного совмещенного подогрева мазута при помощи одного подогревателя
Для получения зависимостей температуры мазута в резервуаре вместимостью 2000 м от времени циркуляционного совмещенного подогрева одним подогревателем марки ГТМ-25-6 (рис. 3.2), при номинальном расходе мазута через подогреватель (Gn=l,667 кг/с) были приняты следующие условия: - температура окружающей среды toc= -30С (зимний период хранения); - температура насыщенного пара, используемого в подогревателе tn=180C; - температура холодного хранения мазута в резервуаре tx=30 С.
Расчетные зависимости температуры t мазута в резервуаре объёмом v =2000 мот времени т, ч при подогреве мазута по совмещённой схеме; с различными значениями расхода потоков мазута подогревателем ПМ-25-6 при номинальном расходе мазута через него. Температура окружающей среды t„.c = - 30 С; температура хранения мазута в резервуаре tx=30 С; температура насыщенного пара, используемого в подогревателе t, = 180 С. для G=0, GK=0; для G=0, GK=0,834 кг/с; - для G=0,167 кг/с, GK=0 кг; - для G=0,167 кг/с, GK=0,75 кг/с; для G=0,5 кг/с, GK=0; — — - для G=0,5 кг/с, GK=0,583 кг/с; — - для G=0,834 кг/с, GK=0; — для G=0,834 кг/с, GK=0,417 кг/с; а, б - для т = 100 ч, в, г - для т = 300 ч. времени т, ч, при подогреве мазута по совмещенной схеме при теплогидравлических режимах системы где: - отсутствуют потоки мазута, поступающие в резервуар и отводимые из 100 Hero(GnOcT=0;GAp=0); - различные значения расхода потока мазута с выхода подогревателя на его вход (включение линии рециркуляции (G)) при расходах потоков мазута на котел GK в следующих массовых долях (соотношениях): G=0 кг/с, GK=0; G=0, GK=0,834 кг/с; G=0,167 кг/с, GK=0; G=0,167 кг/с, GK=0,75 кг/с; G=0,5 кг/с, GK=0; G=0,5Kr/c GK=0,583 кг/с; G=0,834 кг/с, GK=0; G=0,834, кг/с GK=0,417 кг/с.
Из приведенных графиков видно, что при включенной линии рециркуляции (наличие потока мазута с выхода подогревателя на его вход) возможно поддерживать необходимую температуру мазута в резервуаре, обеспечивая достаточное, для работы мазутного хозяйства, количество мазута, поступающего на сжигание в котельную.
Остальные условия согласно рис. 4.1. а - для т. =100 ч; б - для т =300 ч. циркуляционного совмещенного подогрева мазута в трехмерной проекции координат, где вводится, кроме значений зависимостей температуры t мазута от времени т, ч, еще различные значения расхода потоков мазута идущих через подогреватель G„: при отсутствии потока мазута с выхода подофевателя на его вход (G=0), при отсутствии потоков мазута поступающих в резервуар и отводимых от него (GnocT=0, ОдР=0), при отсутствии подачи потока мазут на котел (GK=0).
Рассматривая приведенные зависимости можем сделать выводы: - максимально быстрое достижение температуры мазута в резервуаре зависит от объема циркулирующего потока мазута через подогреватель. Чем больше поток мазута, тем выше температура мазута в системе, как следствие, меньше период времени требуемый для достижения требуемого температурного режима хранения мазута в резервуаре.
Приведем результаты численных исследований в виде фафических зависимостей температуры мазута в резервуаре от времени циркуляционного подофева по совмещенной теплотехнологической схеме, состоящей из резервуара объемом 5000 м и двух параллельно подключенных подофевателей мазута (см. схему на рис. 3.3), при следующих заданных условиях и режимах работы: марки подофевателей системы ПМ-10-60 и ПМ-40-15; у подофевателя ПМ-10-60 имеется расход потока мазута поступающего с выхода подофевателя на его вход (включена линия рециркуляции) с расходом G=l кг/с; у подофевателя ПМ-40-15 — G=0.
Зависимости температуры t мазута в резервуаре объёмом v =5000 м3от времени т,ч при подогреве мазута по совмещённой схеме (GK 0, GKi=0,5GK при отсутствии смешения потоков мазута на выходе из подогревателей) при наличии потока мазута с выхода подогревателей на их входы (G=l, кг/с, Gn=G, G22=0); при отсутствии потоков мазута, поступающих в резервуар и отводимых из него (GnoCT-0; Сдр =0) с помощью двух параллельно соединенных подогревателей ПМ-10-60 и ПМ-40-30 с номинальными расходами мазута через подогреватели, для различных значений температуры окружающей среды t0iC и различных значений начальной температуры хранения мазута в резервуаре tx, температуре насыщенного пара, используемого в подогревателях tn=180 С.
Зависимости температуры t мазута в резервуаре объёмом v =5000 м от времени т,ч при подогреве мазута по совмещённой схеме (GK Ф 0, при полном смешения потоков мазута на выходе из подогревателей); при наличии потока мазута с выхода подогревателя на их входы (G=5, кг/с, Gn=G, G22=0); при отсутствии потоков мазута, поступающих в резервуар и отводимых из него (GIIOCT=0; Gap =0), с помощью двух параллельно соединенных подогревателей ПМ-10-60 и ПМ-40-30; для различных значений расхода потоков мазута через подогреватели; для различных значений температуры окружающей среды toc и различных значений начальной температуры мазута в резервуаре tx, температуре насыщенного пара, используемого в подогревателях tn=l 80 С.
Численные исследования производились при различных заданных расходах мазута на котел и различных начальных температурах хранения мазута в резервуарах tx. Из приведенных зависимостей видно, что с увеличением расхода потока на котел GK, кг/с, происходит увеличение интервала времени, необходимого на подогрев мазута до требуемой
Зависимость температуры мазута от времени т, ч и от расхода потока мазута, идущего к котлам GK, кг/с при подогреве мазута по совмещенной схеме с помощью четырех параллельно соединенных подогревателей ТТМ-10-120 в условиях отсутствия смешения потоков мазута на выходе из подогревательного блока, зимнего режима эксплуатации и разных расходов мазута, подаваемого с выхода первого подогревателя на его вход. а) для G=Gn=l кг/с; б) для G=Gu=5 кг/с; в) для G=Gi i=10 кг/с; г) для G=Gi i=20 кг/с. температуры сжигания в котлах, и связано это с малыми потоками мазута, поступающими в резервуар, которые способны только поддерживать заданную температуру хранения tx (рис. 4.7). В случаях, когда расходы потоков мазута поступающего на котел относительно малы 26,6 GK 80 кг/с (см рис 4.7 а, 4.7 б, 4.7 в), а температуры хранения задаются равными 30, 50, 70, 90 С, графики сходятся в одной точке, только при различных интервалах времени. Таким образом видно, что нет необходимости в поддержании высокой температуры хранения при малых расходах потоков мазута на котел и, наоборот, только горячее хранение мазута в резервуаре обеспечит повышение температуры хранения tx на интервале времени свыше 55 часов до температуры сжигания в котлах ТЭС. На графиках прослеживается прямо пропорциональная зависимость повышения температуры мазута в системе, состоящей из резервуара и четырех параллельно подключенных подогревателей мазута, от расхода GK.
