Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Османов Виктор Викторович

Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока
<
Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Османов Виктор Викторович. Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока: диссертация ... кандидата технических наук: 05.14.14 / Османов Виктор Викторович;[Место защиты: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет].- Санкт-Петербург, 2015.- 158 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Методы топочной теплометрии 7

1.1 Обзор методов топочной теплометрии 7

1.2 Современные ДТП 12

1.3 Становление градиентной теплометрии 19

1.4 Градиентная теплометрия в промышленных условиях 25

1.5 Выводы по главе 1 и постановка задач исследований 32

Глава 2 Создание и исследование ГДТП для топочной теплометрии 33

2.1 Анализ топочных условий 33

2.2 Выбор материалов и технология изготовления ГДТП 37

2.3 Градуировка ГДТП 40

2.4 Выводы по главе 2 44

Глава 3 Создание и исследование зондов на основе ГДТП для топочной теплометрии 45

3.1 Требования к измерительному зонду 45

3.2 Конструкция зонда 45

3.3 Численное моделирование теплового состояния топочного экрана 49

3.4 Градуировка зонда 58

3.5 Ресурсные испытания зонда на многоцикловый нагрев-охлаждение и водяной термошок 62

3.6 Выводы по главе 3 64

Глава 4 Топочная теплометрии на основе ГДТП 65

4.1 Постановка задач промышленного эксперимента 65

4.2 Описание котла 66

4.3 Методика теплометрии на основе зондов с ГДТП 72

4.4 Система топочной теплометрии для котла П-49 75

4.5 Промышленные испытания 90

4.6 Технико-экономическая оценка промышленного внедрения системы топочной теплометрии на основе ГДТП 119

4.7 Выводы по главе 4 121

Заключение 122

Список использованных источников

Становление градиентной теплометрии

Теплометрия включает в себя широкий спектр различных методов: калориметрию, термометрию, резистометрию, оптикометрию, метод вспомогательной стенки, электротепловую аналогию и др. В топочной технике важное значение имеет измерение воспринятых тепловых потоков, для чего применяются калориметрические методы (стационарные калориметры), термометрия (переносные термозонды, температурные вставки) и метод вспомогательной стенки (датчик теплового потока) [1]. Эти методы определения тепловых потоков основаны на термометрии с использованием эмпирических коэффициентов и различных поправок [2…8, 128…130]. Применение стационарных средств измерения воспринятых тепловых потоков осложнено трудоемкими монтажными операциями и вынужденным внедрением в контур циркуляции котла. Переносные зонды отличаются громоздкостью контрольно-измерительных средств и оборудования. Рассмотрим наиболее распространенные методы теплометрии.

Стационарная калориметрия представляет собой замену нескольких циркуляционных труб калориметрическими с тем же диаметром и толщиной стенки. На рисунке 1.1 изображена схема установки калориметрических труб на котле ТМ-200-1 для исследования тепловосприятия экранов [64, 126]. воды осуществляется вентилями. Калориметрические трубы разбиты на участки, на границах которых установлены гильзовые термопары 4. Для определения приращения температуры воды по участкам измеряют разность температуры воды на входе и после каждого участка, при этом контролируется отсутствие закипания в верхней части калориметрических труб. Недостатком данного метода является высокая трудоёмкость, низкая динамическая чувствительность, косвенный способ расчета воспринятого количества теплоты, сложность градуировки и отличие коэффициентов теплоотдачи в калориметрических трубах и экранах.

Переносные термозонды. Для исследований локального теплообмена используются термозонды конструкций ВНИИМТ, ВТИ, НПО ЦКТИ, «Со-юзтехэнерго» и др. [9…11, 127]. Переносной термозонд ВНИИМТ (рисунок 1.2) представляет собой двусторонний радиометр, позволяющий производить раздельные измерения тепловых потоков, падающих на него с двух сторон. При его расположении вблизи экранной поверхности создается возможность измерения падающих на экран и излучаемых экраном тепловых потоков. Разность этих тепловых потоков характеризует тепловую нагрузку радиационной поверхности (воспринятый тепловой поток).

Основными элементами двустороннего термозонда являются чувствительный теплоприемник 1, крышка 2, корпус 3 и трубка 4 для вывода термопары. В сверления теплоприемника 1, выполненного из стали 12Х18Н10Т, закладывается изолированная дифференциальная термопара таким образом, чтобы горячие спаи находились на середине отверстий. К головке термозонда по стальным трубам (штангам) подводится и отводится охлаждающая вода.

Методика измерения тепловых потоков с помощью двусторонних термозондов достаточно спорная, т.к. на результаты измерения влияет множество факторов: оптические свойства топочной среды, относительное положение зонда и стен топочной камеры, степень черноты термоприемников и т.д.

Малогабаритный торцевой термозонд ВТИ (рисунок 1.3) предназначен для измерения только падающего теплового потока. Перепад температур по оси цилиндрического теплоприемника 1 лучистой энергии измеряется дифференциальной термопарой 4. Теплоприемник зажимается гайкой 2. Корпус 3 термозонда имеет водяное охлаждение. Падающие лучистые потоки определяются одновременно во всех лючках топки, в которых термозонды устанавливаются так, чтобы торцевая поверхность теплоприемника 1 находилась в плоскости топочных экранов. Применение термозондов ВТИ требует большого количества лючков. Падающий тепловой поток, как и при использовании зонда ВНИИМТ, рассчитывается по уравнению теплопроводности. Рисунок 1.2 – Двусторонний Рисунок 1.3 – Малогабаритный термозонд ВНИИМТ торцевой термозонд

Температурные вставки получили наибольшее распространение и зарекомендовали себя как наиболее надежное и представительное средство топочной теплометрии. Их принцип действия также основывается на термометрии. Температурная вставка представляет собой отрезок трубы, вваренной в экран топки. Сама вставка выполняется из такого же металла, что и экранные трубы. Исполнение вставок может быть различным (рисунки 1.4 и 1.5). Толщина стенки трубы 1 выбирается такой, чтобы в радиальном направлении можно было расположить две термопары 2 (рисунок 1.5) на разном расстоянии от наружной образующей. При этом для большей точности измерений сами термопары можно присоединить по дифференциальной схеме. Концы термопар выводятся наружу по кольцевым канавкам, зачеканенным проволокой 3, а через изоляцию – внутри трубки 6. Температура рабочего тела измеряется погружной термопарой 5. При выполнении вставок с дублирующими термопарами максимальная ошибка в определении воспринятого теплового потока, по мнению И.И. Беляков [12], не превышает 7 %. К недостаткам термовставок следует отнести: – неопределенность теплометрии, связанная с точностью определения базы между сверлениями, с растечками тепла в стенке (что может быть учтено с помощью установки дополнительных боковых термопар в тело вставки); – трудоемкость изготовления и монтажа; – необходимость длительного останова котла для их врезки в экранные трубы; – нарушение теплового состояния вставки по сравнению с экранными трубами ввиду различия поверхностных температур, угловых коэффициентов и интенсивности загрязнения.

Выбор материалов и технология изготовления ГДТП

Факел неизотермичен не только по высоте и ширине топки, но и вблизи экранов (до 1…1,5 м от поверхности нагрева). Снижение температуры и местной плотности теплового потока зависит от оптической плотности факела, степени турбулентности, а, следовательно, от технологических и режимных условий. Так, например, в сланцевых котлах падение температуры в пограничном (пристенном) слое может достигать 400…500 К [66, 67].

Температура экранной стенки определяется плотностью падающего теплового потока, термическим сопротивлением слоя натрубных золовых отложений и интенсивностью теплоотвода в пароводяную среду.

Плотность падающего теплового потока существенно изменяется по высоте и ширине топки, как уже отмечалось, вследствие неизотермичности факела. При этом температура факела изменяется от 0,2 до 0,9 от ее адиабатического значения, а плотность падающего теплового потока – от 20 до 600 кВт/м2 [53]. Колебания зависят от мощности энергоустановки, технологии сжигания, способа шлакоудаления, вида топлива и режимных условий. При среднем по топке коэффициенте тепловой эффективности экранов на уровне 0,35…0,65 [53, 54], средняя по топке воспринятая плотность теплового потока составляет 10…390 кВт/м2. Учитывая неравномерность тепловос-приятия в объеме топки, по нашим оценкам максимальные значения воспринятой плотности теплового потока могут достигать 500 кВт/м2.

При современной глубокой химической подготовке питательной воды практически не образуется внутритрубных отложений (накипи). При этом в испарительном контуре коэффициент теплоотдачи к пароводяной смеси на 3 порядка выше, чем коэффициент теплоотдачи на внешней границе золовых отложений. Это приводит к тому, что температура металла труб поверхностей нагрева определяется, главным образом, температурой рабочей среды и близка к температуре кипения при давлении в экранной системе. Как показывают эксперименты [68], для котлов с естественной циркуляцией при давлении в контуре менее 18 МПа температура металла труб топочных экранов превышает температуру рабочей среды не более чем на 60 К. Таким образом, для указанного типа котлов температура металла труб экранов обычно не превышает 600…670 К.

В прямоточных котлах сверхкритического давления (более 25 МПа) температура металла топочных экранов может достигать 720 К.

Разрабатываемые ГДТП предполагается устанавливать на газоплотной стенке топки. Их рабочие температурные условия будут соответствовать температуре наружной поверхности экранов, обращенной в топку. Необходимо учитывать, что в ходе эксплуатации котлов происходят многократные пуски и остановы оборудования с промежуточным расхолаживанием для осмотров и ремонта. При этом температура металла трубной системы изменяется в пределах 300…720 К. В течение года таких циклов может быть несколько десятков. В свою очередь колебания температуры металла трубной системы связаны с переходом с номинальной на частичные нагрузки, что также следует учитывать при разработке конструкции датчиков и способов их крепления на трубных поверхностях.

Значительные термические напряжения металла экранной системы могут вызвать водяные обмывки стен для удаления внутритопочных шлаковых отложений. При этом возникают термические напряжения в слое отложений; он раскалывается и осыпается. Не исключено попадание струи холодной воды на незашлакованный участок топочного экрана. Датчик теплового потока, оказавшийся в этой зоне, будет подвержен многократному термошоку. Это следует учесть при разработке конструкции и выборе материалов датчика.

Коррозионно-эрозионное воздействие топочной среды. Помимо образования на поверхностях нагрева золовых (шлаковых) отложений различного состава и структуры возможно коррозионное воздействие отложений и среды на металл. В связи с этим необходимо обеспечить защиту ГДТП от химического воздействия активных сред.

Интенсивные методы эксплуатационной очистки поверхностей нагрева от золовых отложений (паровая обдувка или водяная обмывка) могут существенно усилить коррозионно-эрозионное разрушение металла. Иногда в этих условиях износ труб достигает за 1000 часов работы 0,5…1 мм и даже больше. Многочисленными исследованиями установлено [69, 70], что такие компоненты золы, как оксиды кремния, кальция, магния, титана коррозионную активность не проявляют. Они обычно обладают склонностью к эрозионному разрушению металла. Высокой коррозионной активностью обладают хлориды щелочных металлов (калия, натрия, кальция), а также соли двойных сульфатов (натрия и калия в сочетании с алюминием). При удалении золовых отложений (вследствие применения очистки или эрозионного воздействия дисперсно-газового потока) происходит частичное или полное разрушение оксидной пленки. Это вновь открывает доступ коррозионных компонентов к металлу и скорость коррозионного износа возрастает. Такой механизм износа может, как уже отмечалось, достигать высокой интенсивности за счет эрозионного разрушения оксидной пленки. Таким образом, средство измерения теплового потока в промышленных котлах должно сохранять работоспособность в следующих условиях:

На первом этапе методом диффузионной сварки создается биметаллическая (никель + сталь 12Х18Н10Т) заготовка (рисунок 2.1). Заготовка набирается из 38 чередующихся пластин никеля и стали 12Х18Н10Т размером в плане 20x60 мм. Каждая пластина предварительно тщательно обезжирена и дефектована на наличие вмятин и царапин. Диффузионная сварка заготовки выполняется в соответствии с [71…73]: заготовка помещается в печь на 30 мин с глубоким вакуумом, давлением на заготовку 8 МПа и температурой 1580 К, равной 0,9 температуры плавления наиболее легкоплавкого из имеющихся компонентов (никеля). Для предотвращения приварки заготовки к оснастке печи свариваемая заготовка изолирована пленкой из тантала. После сварки пленка из тантала удаляется. После первого этапа сварки у заготовки обрезаются грани строго в заданный размер параллельно друг другу (см. рисунок 2.1). Резка осуществляется электроискровым методом.

Численное моделирование теплового состояния топочного экрана

Распределение плотности теплового потока на стенах (рисунок 4.30) свидетельствует о достаточно равномерном заполнении факелом вихревой ЗАГ: отклонение от средних по стенам топки значений не превышает ±15 % для фронтовой и боковой стен и ±5 % для задней стены. Профиль qi на фронтовой стене отражает влияние бокового экрана. Профили qi на боковой стене согласуются с представлениями о процессах в вихревой топке: например (см. рисунок 4.30, в), низкие значения qi в центре вихря (зонды 10 и 25) обусловлены вялой аэродинамикой и низкой концентрацией топлива, в то время как рост qi на периферии (зонды 7, 8, 12 и 13) можно отнести на счет резкой интенсификации конвективного теплообмена и повышенной концентрации горючего материала. Тепловой поток на задней стене существенно выше и более равномерно распределен по сравнению с фронтовой и боковой стенами; это обусловлено повышенной концентрацией топлива и сглаживанием влияния боковой стены за счет секционирования прилегающего объема внут-ритопочными ширмами.

Оценка амплитуды отклонения местного тепловосприятия qi представлена в таблице 4.8. Максимальные амплитуды отклонения qi на фронтовой стене отмечены ближе к центру топки (k4абс = ±11,5 кВт/м2); на боковой стене – по всей высоте (k2а1бс = k2а3бс = 12,5 кВт/м2, k2а2бс = ±16,5 кВт/м2); на задней стене – по всей ширине (k1а5б с = ±15,5 кВт/м2, k1а6б с = ±13,6 кВт/м2, k1а7б с = ±10,3 кВт/м2). Столь

большие амплитуды связаны, как отмечалось ранее, с перераспределением топлива по горелкам во время устранения зависания топлива в тракте топли-воподачи.

Опыт 3. Из серии опытов «набор-сброс» нагрузки был выбран период однократного повышения и снижения нагрузки в пределах (0,65…1,05)Dном. Все контрольные параметры котла (Qн.А, Qфр н.А, Qзад н.А, Qкотла и Тп.к.) адекватно реагировали на изменение нагрузки (D/Dном). Данный опыт интересен тем, что позволяет проследить изменение местной плотности теплового потока qi при переменной тепловой нагрузке НТВ-топки.

Сопоставление показаний зондов с контрольными параметрами котла приведено на рисунках 4.31…4.34.

На максимальных нагрузках показатели практически всех зондов были близки к показателям, зафиксированным в опыте 2, что свидетельствует о стабильной работе ГДТП.

Показания зондов в зависимости от нагрузки котла на разных стенах топки изменялись различно. Так, с ростом нагрузки значения qi на фронтовой стене повышаются (рисунок 4.31), на боковой – практически не меняются (рисунки 4.32 и 4.33), а на задней – снижаются (рисунок 4.34). Это можно объяснить влиянием конвекции и концентрации топлива на теплообмен в вихревой ЗАГ.

Усредненная за опыт плотность теплового потока, измеренная зондами, на фронтовой стене qфр = 48 кВт/м2 оказалась близкой к определенной по балансу qфр = 46 кВт/м2.

Усреднение по боковой стене дало qбок = 60 кВт/м2 в горизонтальном сечении и qбок = 63 кВт/м2 по высоте топки.

Для задней стены получено по данным измерений зондами qзад = 112 кВт/м2, а по балансовым расчетам – qзад = 130 кВт/м2.

Распределение тепловых потоков qi на стенах топки (см. рисунок 4.35) приведено для усредненных за время опыта величин. Средняя нагрузка котла составила приблизительно 0,85Dном. Профили тепловых потоков получились близкими к опыту 2.

Оценка амплитуды колебаний qi стенами топки в этом опыте не целесообразна по причине переменной нагрузки котла.

Обобщение результатов промышленных испытаний.

Наработка котла с новой системой топочной градиентной теплометрии с 16.06.2013 по 01.07.2014 г. составила более 1500 часов. Количество пусков-остановов – 35, в том числе из холодного состояния –28. За это время было заменено 2 зонда из 26.

Для опыта 1 в таблице 4.9 приведены данные при работе на мазуте на стационарной нагрузке 0,4Dном (с 10:39 до 13:19); для опытов 2 и 3 (работа на угле) данные усреднены за весь временной интервал.

Наибольший интерес (см. таблицу 4.9) представляют данные о распределение тепловосприятия по стенам на номинальной нагрузке (опыт 2): фр = 0,8, бок = 0,8 и зад = 1,4, которые в первом приближении можно использовать как коэффициенты неравномерности тепловосприятия стен НТВ-топки на номинальной нагрузке при работе на буром угле.

Опыт 1 не характерен для рабочего диапазона нагрузок НТВ-котла на твердом топливе, однако данные этого опыта можно учитывать, например, в расчетах циркуляции на пониженных нагрузках при работе на резервном топливе.

Расхождение данных по тепловосприятию стен, определенных по показаниям зондов и балансам, в опыте 1 составило до 50 %; это объясняется резкой неравномерностью заполнения факелом топочного объема и ограниченным (по высоте фронтового и заднего экранов) количеством датчиков.

Расхождение указанных выше величин в опытах 2 и 3 не превысило 12 %, что приемлемо.

Обработка данных из опытов 2 и 3 (рисунок 4.36) дала распределение коэффициентов неравномерности тепловосприятия по стенам топки в горизонтальном сечении на относительной высоте х = 0,21 при изменении нагрузки котла в пределах (0,6…1,05)Dном при сжигании угля.

Так, с ростом нагрузки котла коэффициент неравномерности тепловос-приятия фронтовой стеной фр увеличивается, задней зад – уменьшается, а боковой бок – практически не изменяется. Это можно объяснить, как уже отмечалось, влиянием конвекции и концентрации топлива на теплообмен в вихревой ЗАГ: с ростом тепловой мощности котла в вихревой ЗАГ повышается концентрация топлива и интенсифицируются процессы тепло- и массо-обмена; также путем визуального наблюдения за факелом с помощью оптических пирометров было отмечено смещение максимума температуры к фронтовой стене.

Зависимости (4.8)…(4.10) можно использовать в теплогидравлических расчетах вихревых топок и при оценке надежности поверхностей нагрева (в частности, при определении температуры металла стенки труб топочных экранов).

Результаты топочной градиентной теплометрии сопоставлены с экспериментальными данными СибВТИ (Красноярский филиал) (котел П-67) [121, 122] и В.В. Митора (котлы ТП-230-Б, ТП-230-З, 67-2СП, 200/35-2, МП-150/35 и БКЗ-75) [64]. Основные характеристики котлов представлены в таблице 4.10.

Уровни тепловых потоков (см. рисунок 4.37, а), измеренные с помощью ГДТП в НТВ-топке котла П-49 (при работе на назаровском буром угле) и температурных вставок в тангенциальной топке котла П-67 (при работе на березовском буром угле), оказались близки (для сопоставления тепловые потоки котла П-49 взяты по боковой стене с учетом коэффициента неравномерности тепловосприятия, равного 0,8).

Методика теплометрии на основе зондов с ГДТП

В России в настоящее время для оценки экономической эффективности инновационных проектов (технологий) используются методики [123], в соответствии с которыми проведен данный расчет, отраженный в работе [124].

Исходные данные. В основу расчета заложена стоимость изготовления, градуировки, монтажа на одном из двух корпусов котла П-49 ст. №7 Наза-ровской ГРЭС и наладки партии зондов в количестве 26 шт. Период использования системы топочной градиентной теплометрии принят 5 лет. Исходные данные (см. таблицу 4.11) получены по запросу на Назаровскую ГРЭС 01.02.2012 г. на основании эксплуатации котла П-49 до технического перевооружения на НТВ-технологию, из опыта изготовления зондов, а также из источника [125].

Методика расчета. При расчете капитальных затрат учтено приобретение цифровой преобразовательной аппаратуры, компенсационного кабеля и коммутирующего оборудования; изготовление, приварка сухарей и защитных труб на экранах топки; монтаж и наладка системы топочной теплометрии на основе ГДТП.

Переменные затраты отсутствуют (условно). При расчете постоянных затрат учтено количество расшлаковок в год без внедрения системы топочной градиентной теплометрии – 6, при внедрении – 3 (условно); затраты на содержание центрального пылезавода во время простоя из-за расшлаковки; упущенная выручка от недовыработки электроэнергии при останове из-за расшлаковки; ежегодные затраты на приобретение зондов.

При расчете денежных потоков учтена экономия на расшлаковке в количестве трех раз в год, содержании центрального пылезавода во время простоя из-за расшлаковки; выручка при реализации электроэнергии при сокращении расшлаковок с 6 до 3 раз в год.

Результаты расчета. Капитальные затраты составили 181000 руб. Постоянные затраты в 1-й год эксплуатации составили 141000 руб., в 5-й год (с учетом инфляции) – 159000 руб. Рассчитаны следующие показатели экономической эффективности: срок окупаемости – 1,3 мес., среднегодовая чистая прибыль NP = 8,37 млн. руб./год, внутренняя норма доходности IRR = 100000 %, средняя норма рентабельности ARR = 4623 %, чистая приведенная стоимость NPV = 177 млн. руб., индекс доходности PI = 1057.

Исходные данные для оценки экономической эффективности внедрения топочной градиентной теплометрии Наименование показателя Размерность Значение Эксплуатация котла П-49: себестоимость электроэнергии руб./(МВтч) 690 стоимость работ по расшлаковке при внеплановом останове руб. 1 000 000 среднее количество расшлаковок в год - 6 длительность одной расшлаковки ч 120 затраты на содержание центрального пылезавода во время простоя из-за расшлаковки руб. 1 000 000 планируемый коэффициент использования установленной мощности - 0,6 число часов работы котла в год ч 6500 отпускная (котловая) цена электроэнергии руб./(МВтч) 553,71 плата за заявленную мощность ежемесячная руб. /МВт 149114 номинальная (заявленная) электрическая мощность корпуса МВт 250 Топочная градиентная теплометрия: темп роста инфляции % 4 срок службы одного зонда тыс. час 2160 себестоимость изготовления одного зонда руб. 780 стоимость коммутирующего и регистрирующего оборудования: руб. 160000 стоимость монтажа и наладки системы теплометрии руб. 20000

Разработана система топочной градиентной теплометрии, включающая планирование и обоснование схемы установки зондов на топке; выбор типа сигнальных кабелей и прокладку кабельных трасс; выбор регистрирующей и архивирующей аппаратуры; архитектуру преобразования сигналов.

Система топочной градиентной теплометрии внедрена на котле П-49 Назаровской ГРЭС и успешно апробирована на различных видах топлива (мазут и уголь) и нагрузках котла в диапазоне (0,3…1,05)Dном. В ходе длительного промышленного эксперимента ГДТП и зонды на их основе доказали работоспособность, высокую информативность и пригодность для тепломет-рии топочных камер промышленных котлов.

Получены данные о неравномерности тепловосприятия стенами вихревой топки, которые можно использовать в теплогидравлических расчетах вихревых топок и при оценке надежности поверхностей нагрева (в частности, при определении температуры металла стенки труб топочных экранов).

Сравнение с известными литературными данными показано, что тепло-восприятие стенами вихревой топки более равномерно по сравнению с традиционными топками с прямоточным факелом. Относительная неопределенность топочной градиентной теплометрии не превысила 11,3 %. Технико-экономическая оценка показала, что использование топочной градиентной теплометрии оправдано и рентабельно. Ni + сталь 12Х18Н10Т с усовершенствованной технологией приварки отводящих проводов с помощью диффузионной сварки. Определена вольт ваттная чувствительность ГДТП (125 + 25 мкВ/Вт) в пределах изменения теплового потока ...75 кВт/м и температуры 373…673 К. Получена линейная зависимость термоЭДС ГДТП от теплового потока. Результаты градуировки показали, что ГДТП отвечают требованиям топочной теплометрии.

Разработаны конструкция, технология изготовления, методика градуировки и технология монтажа измерительных зондов на основе ГДТП, обеспечивающих выполнение топочной теплометрии. Опытами на огневом стенде подтверждена линейная зависимость термоЭДС зондов от воспринятой плотности теплового потока (в пределах 10…110 кВт/м ). Ресурсные испытания на многоцикловый нагрев-охлаждение подтвердили работоспособность и надежность показаний зондов в существенно нестационарных тепловых условиях.

Предложена новая система теплометрии на основе ГДТП в топках промышленных котлов, исключающая использование термовставок и нарушение герметичности водопарового тракта. Экспериментально доказана работоспособность измерительных зондов на основе ГДТП в эксплуатационных условиях.

Впервые топочная градиентная теплометрия успешно использована на котле П-49 (энергоблока 500 МВт сверхкритического давления), установленном на Назаровской ГРЭС (г. Назарово Красноярского края). Впервые для вихревой топки получены экспериментальные данные о неравномерности тепловосприятия поверхностями теплообмена в зоне активного горения (в сечении и по высоте) в диапазоне нагрузок (0,6… 1,05)Dном при сжигании назаровского бурого угля. Показано, что такая система может являться средством диагностики шлакования теплообменных поверхностей.

Похожие диссертации на Совершенствование топочной теплометрии на основе градиентных датчиков теплового потока