Введение к работе
Актуальность работы. Газовоздушный тракт (ГВТ) современного котла представляет собой систему сложных коммуникаций воздушных и газовых каналов различной геометрической формы и включает в себя тягодутьевые машины (ТДМ) и вращающиеся регенеративные воздухоподогреватели (РВП).
Все эти неизбежные элементы котлоагрегата в значительной степени влияют на его экономичность и надежность. Однако до последнего времени вопросам совершенствования ГВТ уделялось крайне мало внимания. В результате, при увеличении паропроизводительности котлов, конструкции дутьевых вентиляторов (ДВ), дымососов (ДС) и РВП практически остаются неизменными. Наиболее типичны в этом отношении РВП, где непрерывно растущие расходы газов и воздуха привели к неоправданному росту массогабаритных характеристик и снижению эксплуатационных показателей надежности.
В настоящее время со всей очевидностью вытекает необходимость существенных изменений всего ГВТ, так как ранее принятые решения уже не соответствуют современному уровню развития техники и нуждаются в серьезной корректировке. Именно это обстоятельство определяет актуальность проведенной работы.
Цель работы состоит в разработке общих принципов повышения надежности, экономичности и экологичности ГВТ котельных агрегатов, проектирования его основных элементов и создания принципиально нового оборудования, входящего в этот тракт.
При этом были поставлены и решались следующие задачи:
- анализ роли ГВТ котла с точки зрения экономичности и надежности его эксплуатации;
исследование путей совершенствования ТДМ;
исследование путей интенсификации теплообмена в РВП;
- создание новой теплопередаюшей поверхности для РВП с целью
резкого снижения массогабаритных показателей этого оборудования;
- создание принципиально нового двухпоточного РВП на основе новой
интенсифицированной набивки.
Научная новизна работы состоит в:
- теоретическом исследовании характера течения в центробежной
лопаточной решетке, разработке, создании и испытаниях новых ТДМ с S-
образными лопатками;
-проведенных исследованиях новой эффективной шаростержневой поверхности нагрева с целью получения зависимостей для расчета тепло обмена и аэродинамики воздухоподогревателя и решении проблемы интенсификации теплообмена при сохранении эксплуатационного сопротивления РВП;
разработке новой методики теплового и аэродинамического расчета РВП;
теоретическом и экспериментальном обосновании преимуществ двух-поточной конструкции РВП и их разработке;
оценке степени влияния входных полей скоростей на эффективность теплопередачи в РВП и решении проблемы ликвидации отрыва потока в заданных габаритах каналов ГВТ.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
На основе проведенных исследований создана новая шаростержневая набивка для модернизации энергетических РВП, позволяющая на 30-50% сократить массу ротора, резко уменьшить эксплуатационные расходы, в три-четыре раза увеличить межремонтный период, почти полностью исключить коррозионный износ и снизить общую стоимость. Новая поверхность нагрева установленная в холодном слое РВП-54 ТЭЦ-21 и в горячем слое РВП-98
ТЭЦ-26 АО МОСЭНЕРГО позволила серьезно снизить массогабаритные показатели регенераторов.
Разработана новая конструкция двухпоточного РВП, которая наряду с резким снижением массогабаритных характеристик, дает возможность уменьшения числа подогревателей на одну конвективную шахту, что значительно уменьшает капитальные и эксплуатационные затраты.
Впервые в России создан полупромышленный двухпогочный РВП, испытания которого полностью подтвердили все указанные выше преимущества двухпоточной конструкции.
Разработаны, испытаны и успешно эксплуатируются в газовоздушных магистралях котлов в течение более 10-ти лет новые рабочие колеса ТДМ, обладающие улучшенными энергетическими характеристиками на ТЭЦ-21, 23, 26 АО МОСЭНЕРГО, а также в трактах котлов с кипящем слоем в городе Сыктывкар. В настоящее время, разработанные новые аэродинамические схемы рабочих колёс рекомендованы для включения в технические задания на проектирование высоконапорного тягодутьевого оборудования ведущего завода отрасли "Сибэнергомаш".
Только частичная реализация результатов работы обеспечивает годовой экономический эффект на уровне четырнадцати миллионов рублей в ценах декабря 1999 года.
Достоверность и обоснованность результатов работы
подтверждается:
использованием современных средств и методов постановки и проведения исследований теплотехнического оборудования;
хорошей повторяемостью полученных результатов экспериментальных исследований и достаточной их сходимостью с результатами, полученными расчетным путем;
- результатами прямых промышленных испытаний и эксплуатацией
нового оборудования.
Личный вклад. Основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. На защиту выносятся:
новые шаростержневые поверхности нагрева для РВП;
новая конструкция двухпоточных РВП;
теоретический расчет РВП;
- новые конструкции колес ТДМ, обладающих повышенным напором и
кпд.
- метод ликвидации отрыва потока в заданных габаритах каналов ГВТ.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертацион
ной работы докладывались и обсуждались:
на международной конференции, 1МР-97,г.,Гданьск,(Польша),1997 г.;
на международном симпозиуме, " US, Penn State, Applied Research Laboratory", в Пенсильванском университете, (США), 1997 г.;
- на международной конференции по теплообмену, (РНКТ-2),. МЭИ
(Технический университет), Москва, 1998г.;
- на научно-практической конференции, "Проблемы энергетики", ИПК
Госслужбы, 1998г.;
на пятом международном совещании-семинаре в МГТУ им. Н.Э.Баумана, "Инженерно-физические проблемы новой техники", Москва, 1998 г.;
на "Sixth international congress on sound and vibration", Копенгаген, (Дания), 1999 г.;
на "Международном научно-техническом семинаре по проблемам частотнорегулируемого привода", Москва, (ВНИИЭ), 1999 г.;
на семинаре главных инженеров энергообъединений и энергопредприятий: "Диагностика, ремонт и восстановление энергооборудования -факторы повышения надежности его работы", г.Софрино, Московской области, 1999 г.;
- на техсовете Технопромэкспорта, Москва, 1998 г.;
Публикации. Основные результаты и положения диссертационной работы отражены в монографии (454с.) и 33 научных публикациях, в том числе 7 изобретениях, на одно из которых подана заявка на международный патент.
Структура и объем диссертации
Работа состоит из введения, 9-ти глав, заключения, списка использованной литературы из 145 наименований и приложения.
Работа изложена на 355-ти страницах машинописного текста, содержит 110 рисунков и 49 таблиц.
