Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Осипаускас Вальдемарас Антанович. Разработка топочного устройства для газомазутных парогенераторов и водогрейных котлов с целью повышения надежности их работы и снижения токсичных выбросов : ил РГБ ОД 61:85-5/4810

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА И СОСТОЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

КОТЛОВ ТИПАПТВМ 10

І.І.Количественная характеристика водогрейных котлов

ПТВМ и его конструкция 10

1.2. Характеристика условий работы котлов ПВТМ 13

  1. Подача воздуха 13

  2. Подача мазута 16

  3. Характеристика нагрузки котлов 17

  1. Работы по увеличению надежности и экономичности котлов ,„......: 22

  2. Образование вредных выбросов ..в водогрейных котлах 23

  3. Образование серного ангидрида и сернокислотная коррозия 27

  4. Принцип низкотемпературного сжигания 31

  5. Выводы 34

2. РАБОТЫ ПО УЛУЧШЕНИЮ ОРГАНИЗАЦИИ СЖИГАНИЯ МАЗУТА
В КОТЛАХ ПТВМ-50 и ПТВМ-100 В СИСТЕМЕ ЛИТОВГЛАВ-
ЭНЕРГО 36

2.1. Общая характеристика установленного оборудования

и его работы в системе Литовглавэнерго 36

  1. Работы по улучшению организации сжигания жидкого топлива и конструктивное совершенствование котлов ПТВМ-І00 и ПТВМ-50 40

  2. Обмуровка 53

  3. Условия очистки поверхностей нагрева 57

  4. Выводы 59

3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ ВЫСОКОШРСИРОВАННОЙ
ТОПОЧНОЙ КАМЕРЫ ПРИ ВИХРЕВОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА... 61

  1. Описание модельной установки 61

  2. Методика проведения экспериментов 66

  3. Анализ результатов модельных экспериментов 73

  4. Выводы 87

4. РЕЮНСТРУКВДЯ, НАЛАДКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЧНОГО УСТРОЙ
СТВА ПРИ ВИХРЕВОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ 88

  1. Описание проекта реконструкции топки 88

  2. Холодные продувки котла, растопка и наладка режима.. 93

  3. Исследования влияния количеств и импульсов движения., верхнего и нижнего дутья на процесс горения 95

  4. Результаты испытаний и специальных измерений 112

5. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 122

Приложения 123

Литература 131

Г" І

Введение к работе:

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года" указано: "Обеспечить дальнейшее развитие централизованного теплоснабжения потребителей путем строительства теплоэлектроцентралей и крупных районных котельных, снижение удельных расходов топлива и себестоимости тепловой энергии... , а также усиление охраны окружающей среды"

Основной ввод мощностей на теплоэлектроцентралях и крупных котельных в 11-ой пятилетке будет осуществляться энергетическими котлами высокого давления совместно с теплофикационными турбинами и водогрейными котлами единичной мощностью 50, 100 и 180 Гкал/ч (58, 116 и 209 МВт) [1] . Увеличение выпуска промышленной продукции на реконструируемых и вновь строящихся предприятиях требует дополнительного снабжения их как горячей водой, так и паром низкого давления. Теплоснабжение промышленных предприятий, сельскохозяйственных комплексов, поселков и небольших городов должно осуществляться только от теплоцентралей с паровыми и водогрейными котлами, работающими на газе и мазуте [2] .

При современных способах сжигания, основанных на тщательном предварительном смесеобразовании, в зоне горения возникают высокие температуры и большие значения локальных тепловых потоков, вызывающих высокотемпературную коррозию, окалинообразо-вание экранных труб парогенераторов, а также вскипание воды в водогрейных котлах. Высокие температуры в зоне горения приво-; дит к генерации значительных количеств высокотоксичных окислов

Пазота и серного ангидрида, который соединяясь с парами воды, приводит к повышенной сернокислотной коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева. В результате этого срок службы поверхностей нагрева водогрейных котлов, например, составляет всего 3-5 лет и для замены их только на одном котле ПТВМ--100 требуется до 100 т металла. Поэтому возникает необходимость изучения вопросов организации процесса сжигания жидких и газообразных топлив и разработки топочного устройства, позволяющих решать комплексную задачу - повышения надежности работы поверхностей нагрева и снижения токсичных выбросов паровых и водогрейных котлов. Охрана окружающей среды особенно актуальна, поскольку ТЭЦ и отопительные котельные чаще всего располагаются в районах массовой жилой застройки.

Следует отметить, что конструкция водогрейных котлов обеспечивает относительную легкость реконструкции, исследований и отладки конструкции топочного устройства и организации топочных процессов. Зто объясняется отсутствием необходимости поддержания строго определенной температуры перегрева пара (особенно при наличии промежуточного перегрева). Температура горячей воды полностью определяется только подачей топлива. В связи с этим в качестве объекта исследования был выбран водогрейный котел типа ПТВМ-І00.

Задача повышения надежности работы водогрейных котлов сама по себе является весьма актуальной. В то же время, результаты разработки надежно и экономично работающего топочного устройства могут служить основой для создания новых и реконструкции действующих парогенераторовЦ4,9].

В первом разделе приводится анализ состояния эксплуатации и количественная оценка водогрейных котлов типа ПТВМ. 0т-шечается, что по условиям работы и по конструкции водогрейные

їїсотльї довольно резко отличаются от паровых котлов. В связи с относительно малым числом часов работы в году (3000-4000 час), определяющую роль при их создании играла не столько экономичность, сколько снижение металлоемкости, повышение маневренности, облегчение пусков. Поэтому отсутствует подогрев воздуха, котлы оборудуются большим количеством горелок небольшой производительности, снабженных индивидуальными вентиляторами, выбраны большие тепловые напряжения топочного объема, составляющие 580* 600 КВт/м3 вместо 3804 450 КВт/и у паровых котлов. В результате масса металла на I МВт/ч водогрейных котлов составляет 1,37...1,71 т, а у паровых котлов 5,3...6,4 т [ 9] .

В то же время;, вопросы организации эффективного сжигания топлив стоят значительно острее, чем в топках парогенераторов. Это вызвано тем, что отношение высоты топки к глубине ее, определяющее длину факела на водогрейных котлах составляет Нт/в= = 1,2...1,4, а у газомазутных парогенераторов - Нт/в=3,2...4,0, что облегчает достижение более полного выгорания топлива. Поэтому решение вопросов эффективного сжигания топлив в относительно низких топках весьма актуальна при создании малогабаритных топочных устройств парогенераторов.

Применяемые в них методы сжигания газа,мазута не в состоянии обеспечить полное выгорание топлива в пределах топочной камеры. Образовавшиеся зольно-сажистые соединения оседают на поверхностях нагрева и интенсивно адсорбируют серный ангидрид, который соединяясь с парами воды, вызывает сернокислотную коррозию поверхностей нагрева. По данным исследований максимум коррозии при температуре стенки 380 К не превышает 0,4 г/м »ч, а скорость коррозии труб экранов примерно в два раза меньше. Однако практически невозможно вести процесс сжигания топлива L без прогрессирующего заноса конвективной части. Основным мето-

^ом очистки является водяная обмывка, при наличии которой скорость коррозии при температуре стенки 390 К превышает скорость коррозии без обмывки в 1,5 раза, а при более низких температурах скорость коррозии возрастает во много раз. В связи с этим конвективная часть требует замены через 2-3 года, а экранные поверхности - через 5-6 лет.

В данном разделе приведен анализ опубликованных работ по совершенствованию методов сжигания жидких и газообразных топ-лив в паровых и водогрейных котлах.

Работы по улучшению организации сжигания мазута в котлах ПТВМ-50 и ПТВМ-І00 в системе Литовглавэнерго приведены во втором разделе диссертации. Несмотря на большую работу эксплуатационного персонала и при участии автора диссертации выявлено, что при существующей конструкции котлов и применяемых методах сжигания нельзя обеспечить длительную номинальную тепло-производительность, а также достаточно надежную и бесперебойную работу котлов на пониженных нагрузках без заноса конвек -тивной части. Только для замены поверхностей нагрева котлов ПТВМ-І00 в системе Литовглавэнерго ежегодно требуется до 500 т, металла и затрачивается около 600 тыс.руб. 150000.человеко-часов на ремонтные работы.

Для резкого увеличения надежности водогрейных котлов, уменьшения затрат на ремонты и повышения теплопроизводитель-ности до номинальной необходимо применение новых принципов сжигания. Одним из них может быть низкотемпературный вихревой метод сжигания, применение которого на мощном мазутном котле ТГМП-ІІ4 позволило повысить надежность поверхностей нагрева и снизить токсичность уходящих газов. Показано, что топка котла ПТВМ-І00 резко отличается от топки котла ТГМП-ІІ4 по высоте. иЭто приводит к необходимости проведения исследований аэроди-

%амики вихревой высокофорсированной топки для сжигания мазута и газа.

В третьем разделе приведены результаты моделирования аэродинамики относительно низкой и широкой топки при вихревом сжигании мазута и газа. Для наглядности развития процессов взаимодействия струй внутри топки и процессов смесеобразования была изготовлена водяная модель. Движение среды в модели исследовалось с помощью фото- и киносъемок. Из результатов исследований на модели были получены данные о необходимом соотношении количеств верхнего и нижнего дутья, кратности циркуляции и положения форсунок в топочной камере.

В четвертом разделе приведено описание реконструкции топочного устройства котла ПТВМ-І00, его наладки и исследования топочного процесса. На котле исследовались процессы смешения и горения топлива, распределение температур в объеме топки, образование окислов азота и серного ангидрида. На их основании разработаны рекомендации по конструированию высокофорсированной вихревой топки.

Научная новизна заключается в определении условий организации многоступенчатого сжигания жидких и газообразных топлив при вихревой организации топочного процесса, выявлены основные конструктивные соотношения для обеспечения устойчивого процесса сжигания топлив.

Практическая ценность работы состоит в выработке рекомендаций по применению многоступенчатого сжигания топлив в высокофорсированных топочных устройств, в уменьшении токсичности выбросов, снижении образования серного ангидрида, а также в создании условий, предотвращающих возникновение высоко и низкотемпературной коррозии.

Основные результаты внедрены на котлах ПТВМ-І00 Каунасской ТЭЦ, котле ПТВМ-50 Гражданской котельной гЛенинграда, котле ПТВМ-І00 Саранской ТЭЦ-2 и котле ПТВМ-І80 Харьковской ТЭЦ-5, а также использованы при проектировании реконструкции котла ПК-19 Саранской ТЭЦ-2.

Ответственным за эти направления работ является к.т.н. В.М.Соболев, которому автор выражает благодарность за большую помощь на всех этапах работы над диссертацией.

Подобные работы
Новиков Лев Анатольевич
Снижение токсичности и вредных выбросов дизелей при работе на переходных режимах
Дыбок Максим Васильевич
Комбинированная система снижения вредных выбросов двигателей внутреннего сгорания специальной техники, применяемой для работы в условиях ограниченных объёмов
Кульчицкий Алексей Рэмович
Исследование процессов образования и разработка методов снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей внедорожных машин
Бебнев Владимир Александрович
Разработка и исследование сепараторов со свободновращающимися осевыми рабочими колесами с целью повышения эффективности и надежности паротурбинных установок
Минько Александр Артёмович
Повышение надежности работы топливных насосов высокого давления судовых дизелей с прецизионными торцевыми уплотнениями
Павлов Денис Александрович
Снижение выбросов углеводородов на режимах пуска и прогрева бензинового двигателя добавкой водорода в топливовоздушную смесь
Худяков Владимир Николаевич
Снижение выброса сажи при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей
Султанов Тимур Фаритович
Повышение эффективности снижения вредных выбросов поршневых ДВС с каталитическим нейтрализатором за счет стабилизации температуры отработавших газов
Новоселов Алексей Александрович
Снижение вредных выбросов транспортных дизелей методами каталитической нейтрализации отработавших газов в пористых СВС-блоках
Хосе Луис Гальдос Гомез
Применение сжиженного нефтяного газа в дизеле для снижения токсичности и дымности выбросов в условиях высокогорья

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net