Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и средней мощности

Август 22, 2022

Главная
Разное
Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и средней мощности

Содержание

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и средней мощности, работающих на водоугольном
3. РЕШЕННЫЕ ЗАДАЧИ Проведен термодинамический анализ процессов воспламенения и горения водоугольного топлива в вихревой адиабатической камере сгорания;
4. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ установлено, что зольность и выход летучих веществ ВУТ оказывает влияние на
5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ установлена взаимосвязь конструктивных параметров топки, теплопроизводительности и характеристик топлива; конструкции теплогенераторов
6. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА СЖИГАНИЯ ВУТ Проанализированы существующие физико-математические модели процессов распыления, воспламенения и горения водоугольного топлива
7. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАСПЫЛЕНИЯ ТОПЛИВА 7
8. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Предложена физико-химическая модель горения ВУТ и на её основе
9. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Рассматривая химические реакции (1-5), протекание которых возможно в зоне
10. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Константы равновесия реакций, протекающих при горении топлива 10
11. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Коэффициенты диффузии компонентов газовой смеси 11
12. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Количество необходимого воздуха и образующихся газов при сжигании 1
13. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Зависимость содержания кислорода и водяного пара в газовой фазе
14. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Изменение температуры угольной частицы (particle 1) и капли ВУТ
15. Траектории частиц топлива На рисунке представлены вычисленные траектории частиц топлива. Анализ траекторий частиц показывает, что они
16. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Концентрация O2 в сечении горелки Концентрация O2 у задней
17. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ Ось струи распыленного топлива должна быть касательной к услов- ной окружности топки. Диаметр
18. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ Длина распыленной струи ВУТ в вихревой камере определяется из соотношения: где Lх –
19. РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ Вихревые адиабатические камеры сжигания различаются по расположению оси
20. Характеристика теплогенераторов с горизонтальной вихревой камерой 20
21. Созданные теплогенераторы с горизонтальной вихревой камерой Стендовая установка СибГИУ Технологический комплекс шахта «Заречная» Теплогенератор для сушки
22. 28-29.03.2017г. Институт Химической Переработки Угля, совместно с компанией «НПЦ СИБЭКОТЕХНИКА» провел успешные испытания сжигания водоугольного топлива
23. Характеристика теплогенераторов с вертикальной вихревой камерой 23
24. Форсуночный узел на котле ДКВР-10-13 Схема реконструкции котла ДКВР-10-13 КВр-0,63ВУТ Созданные теплогенераторы с вертикальной вихревой камерой
25. Состав и количество вредных выбросов в дымовых газах при сжигании опытных образцов топлива в котле КВр-0,63ВУТ
26. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Разработан бизнес-плана создания ПТК ВУТ для внедрения теплогенераторов малой и средней мощности производительностью 1,6
27. Основные технико-экономические показатели проекта 27
28. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ На основании выполненных анализов модели горения, а также численных расчетов процессов воспламенения
29. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ Экспериментальные исследования, испытания в опытно-промышленных и промышленных условиях теплогенераторов, работающих на ВУТ,
31. Скачать презентацию

Слайд 2

ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и

средней мощности, работающих на водоугольном топливе, на основе угольных шламов и тонкодисперсных отходов углеобогащения.

Слайд 3

РЕШЕННЫЕ ЗАДАЧИ
Проведен термодинамический анализ процессов воспламенения и горения водоугольного топлива в

вихревой адиабатической камере сгорания;
Выполнено численное моделирование процесса сжигания распыленного водоугольного топлива в адиабатической вихревой топке;
Определена взаимосвязь теплопроизводительности вихревой топки с её размерами и диаметром газовыпускного окна при сжигании ВУТ различного качества;
Созданы конструкции теплогенераторов малой и средней мощности: с вертикальной и горизонтальной осью вихре-
вой топки;
Определена технико-экономическая эффективность применения теплогенераторов малой и средней мощности, работающих на ВУТ различного качества, в разных отраслях промышленности.

Слайд 4

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
установлено, что зольность и выход летучих

веществ ВУТ оказывает влияние на состав газовой фазы в атмосфере топки и на процессы горения частиц;
установлено, что механизм горения различных по структуре частиц (распыленные капли и чисто угольные частицы) в вихревой топке становится идентичным уже по истечении нескольких долей секунды, при этом температурный режим стабильного горения ВУТ устанавливается в границах 850 – 1100°С в зависимости от выхода летучих веществ.
Время нахождения в топке капель ВУТ и образующихся при распылении ВУТ угольных частиц должно быть не менее 3 – 5 секунд.

Слайд 5

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
установлена взаимосвязь конструктивных параметров топки, теплопроизводительности и

характеристик топлива;
конструкции теплогенераторов малой и средней мощности.

Слайд 6

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА СЖИГАНИЯ ВУТ
Проанализированы существующие физико-математические модели процессов распыления, воспламенения

и горения водоугольного топлива в высокотемпературном газовом потоке. Рассмотрены существующие способы сжигания ВУТ и конструкции котельных агрегатов малой и средней мощности. Установлено, что наиболее эффективное и стабильное горение водоугольного топлива, забалластированного влагой и минеральными компонентами, осуществляется при применении вихревых адиабатических топок.

Слайд 7

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАСПЫЛЕНИЯ ТОПЛИВА
7

Слайд 8

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ

Предложена физико-химическая модель горения

ВУТ и на её
основе проведен термодинамический анализ.

Расположение зон в модели горения диспергированных капель ВУТ (а) и угольных частиц (б).

а б

Слайд 9

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ

Рассматривая химические реакции (1-5),

протекание которых возможно в зоне 3 и на границе зон 3 и 2 (то есть на поверхности частицы или высохшей капли), следует отметить, что первые три – гетерогенные и могут протекать на поверхности частиц, а реакции (4) и (5) – гомогенные. Протекание реакций (4) и (5) возможно в зоне 3 или ещё дальше от поверхности частиц.

Слайд 10

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Константы равновесия реакций, протекающих при

горении топлива

Слайд 11

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Коэффициенты диффузии компонентов газовой смеси

Слайд 12

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Количество необходимого воздуха и образующихся

газов при сжигании 1 м3 ВУТ

Слайд 13

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Зависимость содержания кислорода и водяного

пара в газовой фазе топки от зольности топлива

Слайд 14

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Изменение температуры угольной частицы (particle

1) и капли ВУТ (particle 2) в зависимости от длины пути частицы и капли.

Изменение содержания летучих веществ в угольной частице (particle 1) и капле ВУТ (particle 2) в зависи-
мости от длины пути частицы и капли.

Слайд 15

Траектории частиц топлива
На рисунке представлены вычисленные траектории частиц топлива.
Анализ

траекторий частиц показывает, что они имеют форму спиралей.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В
ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ

Слайд 16

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ
Концентрация O2 в сечении горелки

Концентрация O2 у задней
стенки топки

Слайд 17

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ
Ось струи распыленного топлива должна быть касательной к услов-
ной

окружности топки. Диаметр условной окружности
(рисунок) определяется из соотношения:

(6)

Поперечное сечение внутренней поверхности вихревой топки.

Слайд 18

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ
Длина распыленной струи ВУТ в вихревой камере определяется
из соотношения:
где

Lх – длина хорды поперечного сечения вихревой топки на расстоянии h
от оси топки, определяемая из соотношений:

где dпо – диаметр пережимного окна,
D - внутренний диаметр вихревой топки.
Ширина топки выбирается из условия:

где αф – угол распыления распыленной струи ВУТ.

(9)

(8)

(7)

Слайд 19

РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
Вихревые адиабатические камеры

сжигания различаются по расположению оси вихревого движения газов в топочном пространстве (горизонтально и вертикально).
В зависимости от условий на объекте реконструкции котла вихревая камера располагается либо рядом с котлом (котел является котлом-утилизатором), либо встраивается в топочное пространство котла.

Слайд 20

Характеристика теплогенераторов с горизонтальной вихревой камерой
20

Слайд 21

Созданные теплогенераторы
с горизонтальной вихревой камерой
Стендовая установка
СибГИУ
Технологический комплекс
шахта «Заречная»
Теплогенератор

для
сушки зерна, пос. Краснообск

Патент на ПМ RU 105417

Патент на ПМ RU 147336

Слайд 22

28-29.03.2017г.
Институт Химической Переработки Угля, совместно с компанией «НПЦ СИБЭКОТЕХНИКА» провел

успешные испытания сжигания водоугольного топлива на пилотной установке мощностью 0,5 МВт в г. Забже

Технологический комплекс
по сжиганию водоугольного
топлива в г.Черепаново (Новосибирская обл.)

Созданные теплогенераторы
с горизонтальной вихревой камерой

Слайд 23

Характеристика теплогенераторов с вертикальной
вихревой камерой
23

Слайд 24

Форсуночный узел на котле ДКВР-10-13
Схема реконструкции котла ДКВР-10-13
КВр-0,63ВУТ
Созданные
теплогенераторы
с вертикальной

вихревой
камерой

Патент на ПМ RU 93032

Патент на ПМ RU 177021

Слайд 25

Состав и количество вредных выбросов в дымовых газах при сжигании опытных

образцов топлива в котле КВр-0,63ВУТ (на базе котла «Теплотрон»).

*– нормативы удельных выбросов в атмосферу твердых частиц,
окиси углерода, оксидов азота и серы, бенз(а)пирена

Слайд 26

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Разработан бизнес-плана создания ПТК ВУТ для внедрения теплогенераторов малой и

средней мощности производительностью 1,6 (1,4) МВт (Гкал/ч) и 11,6 (10) МВт (Гкал/ч). В таблице приведены основные технико-экономические показатели проекта.

Слайд 27

Основные технико-экономические показатели проекта
27

Слайд 28

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
На основании выполненных анализов модели горения, а

также численных расчетов процессов воспламенения и горения водоугольного топлива в вихревой адиабатической камере сгорания, установлено, что по истечении малого промежутка времени (доли секунды) горение капель и угольных частиц становится идентичным;
Разработана методика расчета геометрических размеров вихревых адиабатических камер сгорания малой и средней мощности с учетом их теплопроизводительности и качества ВУТ;
Разработаны конструкции теплогенераторов малой и средней мощности с горизонтальной и вертикальной вихревыми топочными камерами;

Слайд 29

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
Экспериментальные исследования, испытания в опытно-промышленных и промышленных условиях

теплогенераторов, работающих на ВУТ, показали их высокую техническую эффективность (мехнедожог составил не более 5%, к.п.д. котлов не менее 86%), а количество вредных выбросов в уходящих газах существенно меньше предельно допустимых значений (в 2,1÷3,0 раза).
Разработан бизнес-плана создания ПТК ВУТ на основе теплогенераторов малой и средней мощности производительностью 1,6 (1,4) МВт (Гкал/ч) и 11,6 (10) МВт (Гкал/ч). Экономический эффект при замене угля на ВУТ составляет от 2,56 до 18,21 млн. руб./сезон.

Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и средней мощности

Содержание

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Совершенствование технологии сжигания водоугольного топлива в теплогенераторах малой и

РЕШЕННЫЕ ЗАДАЧИПроведен термодинамический анализ процессов воспламенения и горения водоугольного топлива в

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ установлено, что зольность и выход летучих

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУустановлена взаимосвязь конструктивных параметров топки, теплопроизводительности и

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА СЖИГАНИЯ ВУТПроанализированы существующие физико-математические модели процессов распыления, воспламенения

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАСПЫЛЕНИЯ ТОПЛИВА7

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Предложена физико-химическая модель горения

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕ Рассматривая химические реакции (1-5),

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕКонстанты равновесия реакций, протекающих при

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕКоэффициенты диффузии компонентов газовой смеси

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕКоличество необходимого воздуха и образующихся

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕЗависимость содержания кислорода и водяного

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕИзменение температуры угольной частицы (particle

Траектории частиц топлива На рисунке представлены вычисленные траектории частиц топлива. Анализ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ВУТ В ВИХРЕВОЙ ТОПКЕКонцентрация O2 в сечении горелки

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВОсь струи распыленного топлива должна быть касательной к услов- ной

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВДлина распыленной струи ВУТ в вихревой камере определяется из соотношения:где

РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ Вихревые адиабатические камеры

Характеристика теплогенераторов с горизонтальной вихревой камерой20

Созданные теплогенераторы с горизонтальной вихревой камеройСтендовая установка СибГИУТехнологический комплекс шахта «Заречная»Теплогенератор

28-29.03.2017г. Институт Химической Переработки Угля, совместно с компанией «НПЦ СИБЭКОТЕХНИКА» провел

Характеристика теплогенераторов с вертикальной вихревой камерой23

Форсуночный узел на котле ДКВР-10-13Схема реконструкции котла ДКВР-10-13КВр-0,63ВУТСозданные теплогенераторы с вертикальной