Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЙ 7
-
ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МУНИЦИПАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ РОССИИ 7
-
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ 10
1.2.1 СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ 13
1.2.2. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВИХРЕВАЯ ТОПКА ЛЕНИНГРАДСКОГО
ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА 14
-
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ КОТЛОВ РЕКОНСТРУИРОВАННЫХ НА НТВ - ТЕХНОЛОГИЮ 14
-
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВИХРЕВЫЕ ТОПКИ В КОТЛАХ МАЛОЙ МОЩНОСТИ 16
1.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ТОПОК С НОВЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА 17
1.3.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОПОК С ОСТРЫМ ДУТЬЕМ 17
-
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ОСТРОГО ДУТЬЯ 17
-
МЕТОДИКА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ОСТРОГО ДУТЬЯ... 19
-
ТОПКИ СО ВСТРЕЧНО-СМЕЩЕННОЙ СХЕМОЙ ОСТРОГО ДУТЬЯ 22
-
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА В ТЕПЛОГЕНЕРАТОРАХ МАЛОЙ МОЩНОСТИ ...25
1.4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ГОРОДА ИРКУТСКА 28
1.5 ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2. ВИХРЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА В КОТЛАХ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ 35
-
ВИХРЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ПРИ СЛОЕВОМ ГОРЕНИИ 35
-
ОРГАНИЗАЦИЯ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 40
-
ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ В КОТЛАХ С РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ТОПОК 42
-
ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ В КОТЛАХ СО СЛОЕВЫМ СЖИГАНИЕМ 44
2.3. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВДДГ 47
-
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ВДДГ 49
-
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ДАЛЬНОБОЙНОСТИ СТРУЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 50
-
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ И ВЕЛИЧИНЫ СЕЧЕНИЯ СОПЛА НА ДАЛЬНОБОЙНОСТЬ СТРУЙ 51
-
ВЫБОР ШАГА МЕЖДУ ОСЯМИ СОПЕЛ 53
-
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СРЕДНЕЙ ОСЕВОЙ СКОРОСТИ ВОЗДУХА В
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОМ КОЛЛЕКТОРЕ 53
2.3.6 МЕТОДИКА АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ВДДГ ПРИ СЛОЕВОМ
СЖИГАНИИ ТОПЛИВА 54
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ СЛОЕВОМ СЖИГАНИИ И ВИХРЕВОМ
ДВИЖЕНИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 57
3.1. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СЛОЕВОГО ГОРЕНИЯ 57
3.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В
ТОПКАХ КОТЛОВ СО СЛОЕВЫМ СЖИГАНИЕМ ТОПЛИВА И ВИХРЕВЫМ
ДВИЖЕНИЕМ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 58
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ
ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ СЛОЕВОМ ГОРЕНИИ И ВИХРЕВОМ ДВИЖЕНИИ
ДЫМОВЫХ ГАЗОВ бб
4.1. ОБЪЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 66
4.2 ОРГАНИЗАЦИЯ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ (ВДДГ) В ТОПКЕ
КОТЛА НРС-18 67
-
ОПИСАНИЕ КОТЛА НРС-18 67
-
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА 68
-
РАСЧЕТ ДУТЬЯ 69
-
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 72
-
ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 73
-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ СЛОЕВЫМИ ТЕПЛОИСТОЧНИКАМИ С ВИХРЕВЫМ ДВИЖЕНИЕМ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 79
-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ 79
-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ КПД СЛОЕВЫХ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ НАД СЛОЕМ ТОПЛИВА 81
4.6. ОРГАНИЗАЦИЯ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ (ВДДГ) В ТОПКЕ
КОТЛА КЕ-6,5-14С 86
4.6.1. ОПИСАНИЕ КОТЛА 86
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ НОВОЙ
ТЕХНОЛОГИИ СЛОЕВОГО СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КОТЛАХ С
ВИХРЕВЫМ ДВИЖЕНИЕМ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 91
5.1. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА В КОТЕЛЬНЫХ СО СЛОЕВЫМ
СЖИГАНИЕМ 91
5.1.1. ОБЪЕКТЫ ДЛЯ ВНЕДРЕНИЯ ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СЖИГАНИЯ
ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА 92
5Л.2. ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА В МУНИЦИПАЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
ГОРОДА ИРКУТСКА 93
5.2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ТОПЛИВА НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ 94
5.2.1. ПОКАЗАТЕЛИ ВРЕДНОСТИ 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
Введение к работе
Эффективное использование твердого топлива в последние годы приобретает все большую актуальность. Вместе с тем решение этой задачи существенно осложняется из-за снижения качества углей, а также морального и физического износа оборудования систем теплоснабжения. Все это делает закономерным попытки научных коллективов и специалистов разработать новые методы сжигания твердых топлив и новые топочные устройства, реализующие их.
Основу систем теплоснабжения городов России составляют предприятия АО-Энерго, муниципальные и ведомственные котельные, степень воздействия которых на атмосферу не одинакова и зависит от типа и мощности теплоисточника, характеристик топлива, наличия или отсутствия установок для очистки дымовых газов и других факторов. В России в общей сложности крупными теплофикационными системами вырабатывается около 1500 млн. Гкал в год, из них 47,5% на твёрдом топливе, 40,7% на газе и 11,8% на жидком топливе. Около 600 млн. Гкал тепла в год производят 68 тыс. коммунальных котельных [1]. Недостаток внимания со стороны отечественной науки к проблемам мелких теплоисточников привел к тому, что до сих пор в них используются старые технологии сжигания. Основное оборудование котельных имеет высокую степень износа, значительная доля котельных не оснащена в достаточной степени приборами учёта потребляемых ресурсов, произведенных и отпущенных тепловой энергии и теплоносителей, средствами автоматического управления технологическими процессами и режимом отпуска продукции. Кроме того, основными загрязнителями воздушного пространства являются предприятия энергетики [2,3]. Это возникает вследствие того, что большая часть энергетических установок находится в городах. В настоящее время человеческая цивилизация столкнулась с рядом глобальных экологических проблем, которые угрожают самому ее существованию. Одной из важнейших задач, стоящих перед учеными и специалистами является решение проблемы загрязнения городов, в которых проживает основная часть населения [4,5]. При сжигании органических топлив на электростанциях, в промышленных и коммунальных котельных в атмосферу городов выбрасывается большое количество вредных ингридиентов. Известно, что сжигание топлива в котельных, особенно мелких, производится с низким КПД, а выбросы вредных веществ являются завышенными сравнительно с обычными ТЭС.
Особенно сильное влияние на экологическую обстановку оказывают объекты энергетики в регионах, с преобладающим потреблением угля. [б]. К числу таких регионов относятся Восточная Сибирь, в том числе Иркутская область и г. Иркутск. [7].
По ориентировочным подсчетам экспертов запасов всех твердых топлив в России должно хватить приблизительно на 500 лет, что предопределяет долговременную перспективу их применения в отечественной энергетике [3]. Учитывая тенденцию увеличения экспорта энергоносителей за рубеж (газа, нефти, электроэнергии) [8,9], следует ожидать роста доли электростанций и котельных сжигающих твердое топливо. Следовательно, повышение энергетических и экономических показателей котельных на твердом топливе является важной и актуальной задачей на ближайшую перспективу.
Диссертация состоит из введения пяти глав и заключения.
В первой главе проанализировано техническое состояние источников тепловой энергии в муниципальных системах теплоснабжения России и в г. Иркутске, выполнен анализ технико-экономических и экологических исследований технологий сжигания твердых топлив, описаны существующие методики проектирования топок в котлах со слоевым сжиганием, описана экологическая характеристика системы теплоснабжения г. Иркутска. Сформулирована цель исследований, приведен перечень основных задач, которые необходимы для ее достижения.
Во второй главе описывается предлагаемая автором технология сжигания топлива в котлах со слоевой топкой. Рассматриваются схемы организации вихревого движения дымовых газов над слоем топлива для различных видов топок. Разрабатываются основы проектирования вихревого движения дымовых газов в котлах со слоевым сжиганием, приводится методика аэродинамических расчетов ВДДГ при сжигании топлива в слое.
В третьей главе рассмотрены вопросы моделирования процессов горения топлива при слоевом сжигании и вихревом движении дымовых газов.
В четвертой главе выполнены экспериментальные исследования образования вредных веществ при слоевом сжигании топлива с вихревым движением дымовых газов на примере котла НРС-18 котельной ОАО «Ассоль», и представлены результаты исследований на котлах КЕ-6,5-14С.
В пятой главе на примере города Иркутска рассматривается возможность использования новой технологии сжигания топлива в котлах со слоевым сжиганием муниципального предприятия МПТП «Иркутсктеплоэнерго», и как внедрение этого мероприятия отразится при формировании тарифов на тепловую энергию для населения.
В заключении приведены основные результаты работы. Часть материала, имеющего вспомогательный или иллюстрационный характер, приводится в приложении.
Результаты диссертации отражены в 13 печатных работах.
