Прядко Наталія Сергіївна. Удосконалення топки киплячого шару з метою газодинамічного транспортування матеріалу

brief description

Прядко Наталія Сергіївна. Удосконалення топки киплячого шару з метою газодинамічного транспортування матеріалу : Дис... канд. наук: 05.14.06 2005

Прядко Наталія Сергіївна. Удосконалення топки киплячого шару з метою газодинамічного транспортування матеріалу.Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2004.
Дисертація присвячена розробці потокового методу спалювання вугілля низького гатунку у киплячому шарі. На підставі проведеного аналізу існуючих подових решіток встановлено, що для створення киплячого потокового шару необхідно використовувати лопатно-щілинну решітку. Проведено удосконалення нової подової решітки лопатно-щілинного типу, завдяки якому процес кипіння проходить стійко, без коливань і зміни напрямку переміщення часток у струмені, що підвищує ефективність киплячого шару. Розроблено спосіб спалювання вугілля низького гатунку в киплячому потоковому шарі з газодинамічною вигрузкою золошлакових відходів. Визначено основні гідродинамічні параметри шару і виведено залежність зміни порозності у вертикальному шарі від геометричних параметрів решітки. Розроблено математичну модель киплячого потокового шару на основі застосування рівняння Колмогорова-Фоккера-Планка відносно пальної складової часток вугілля, показано можливість проведення чисельно-аналітичного моделювання процесу зменшення концентрації пальної складової у частках виділеного робочого тіла. Виконана перевірка на адекватність отриманого теоретичного рішення дозволяє зробити висновок про те, що розроблена модель рекомендується як базова при розрахунку процесів у киплячому потоковому шарі.
Розроблена лопатно-щілинна подова решітка має наступні дослідно - установлені переваги в порівнянні з відомими решітками: поворотні газодинамічні лопатки, що обтікаються, встановлені в подовжніх щілинах решітки, дозволяють управляти процесами засипання, рівномірно розподіляти тверде паливо вздовж решітки при засипанні і зливати тверді продукти спалювання; на решітці відсутні застійні зони і, отже, зони шлакування; решітка має малий гідравлічний опір у порівнянні з відомими решітками і дозволяє значно зменшити перепад тиску в початковий момент формування киплячого шару шляхом подачі твердого палива у повітряний потік, що підіймається; дає можливість створювати киплячий потоковий шар; лопатно-щілинна решітка дозволяє реалізувати будь-який різновид псевдоожиженного шару: киплячий, зважений та фонтануючий, що істотно полегшує запуск топки котла з киплячим шаром. Режим киплячого потокового шару стійкий у широких діапазонах зміни швидкості повітря і маси твердого палива. Розроблено розрахунково-експериментальну методику визначення основних гідродинамічних параметрів киплячого потокового щару і виведено коефіцієнти подібності для розрахунків моделі системи «решітка та киплячий шар», що дозволили виробити рекомендації щодо реконструкції технологічного устаткування з метою переводу його на режим спалювання низькосортного вугілля в киплячому шарі. У результаті досліджень елементів технологічного устаткування запропоновано технологічну схему спалювання низькосортного вугілля в КПШ, що включає безпосереднє спалювання часток вугілля у топці з їх прямування над спеціально створеною газорозподільною решіткою, уловлювання часток, що не згоріли, циклоном шнекового типу, і повернення їх на остаточне спалювання у топку, та очищення димових газів після циклона за допомогою емульгатора.
Ключові слова: решітка, паливо, вугілля низького гатунку, киплячий шар, потокови шар, циклон, емульгатор, технологічна схема.

1. Розроблено новий спосіб організації киплячого шару з газодинамічним транспортуванням золошлакових відходів і удосконалено подову решітку лопатно-щілинного типу, що забезпечує стійкий киплячий шар.
2. У результаті досліджень удосконаленої подової решітки отримані нові дані відносно:
робочих процесів дуттєвих пристроїв і подової решітки;
параметрів КШ при різних режимах дуття і положеннях направляючих лопаток;
впливу параметрів і пристрою решітки на рівномірність і усталеність КШ, гідродинамічний опір решітки і КШ, початковий період формування КШ і ін.
Показано, що стійкий КШ реалізується при рівномірній подачі повітря у топку як через вертикально встановлені лопатки решітки, так і нахилені убік розвантаження шлаків. При цьому можливо одночасно робити завантаження нових порцій палива і розвантаження золошлакових відходів.
3. Проведені експериментальні дослідження гідродинамічних параметрів удосконалених подових решіток і утворюваного над ними КПШ підтвердили високі технологічні характеристики решітки:
відсутність застійних зон і зон шлакування;
усталеність і рівномірність КШ;
можливість керування подовжнім рухом КШ над решіткою;
можливість створення киплячого потокового шару над решіткою;
порівняно малий гідравлічний опір решітки (=0,12-0,22);
4. У киплячому шарі над сопловою і лопатно-щілинною решіткою при частковому завантаженні палива (до 10%) експериментально встановлено існування диффузорного ефекту, що веде до нестійкості КШ, і запропоновано рішення щодо його усунення.
5. Вперше експериментально для киплячого шару в обмеженому обсязі над лопатно-щілинною решіткою із нахиленими на кут() лопатками і зміні швидкості повітря, що вдувається скрізь решітку, в діапазонім/c виявлено подовжнє переміщення шару над решіткою. Експериментально доведена можливість створення киплячого потокового шару
6. Розроблений комплекс методик розрахунку параметрів лопатно-щілинної подової решітки нового типу дозволяє розрахунковим шляхом визначати проектні гідродинамічні параметри решітки і потоку в топці над подовою решіткою.
7. На основі статистичних методів і аналітичного рішення рівняння Колмогорова-Фоккера-Планка створено математичну модель КПШ і методику визначення його гідродинамічних параметрів. Показана можливість проведення чисельно-аналітичного моделювання процесу зменшення концентрації пальної складової в частках виділеного робочого тіла. Розв’язано задачу масштабування і виведено коефіцієнти подоби, що дозволяють використовувати результати іспитів, одержані на холодній моделі, для обчислення параметрів шару на натурних устроях для спалювання вугілля в КПШ.
8. Отримано результати про залежність ефективності уловлювання виносу з киплячого шару апаратами шнекового типу від геометричних параметрів корпусу та шнеку, розташування і форми вікон, що виводять золу. Запропоновано методику визначення газодинамічних і геометричних параметрів шнекового циклона, що базується на узагальненні дослідних даних, отриманих у процесі відпрацьовування циклона в модельних умовах на стенді «Циклон».
7. На підставі аналізу результатів експериментальних досліджень моделей емульгаторів, проведених на стенді ІТМ «Емульгатор», відзначено доцільність застосування пристроїв у технологічному процесі спалювання вугілля для очищення димових газів.
8. На основі узагальнення результатів досліджень удосконаленої подової решітки, циклона шнекового типу, емульгатора для очищення димових газів розроблено новий спосіб спалювання вугілля у киплячому потоковому шарі. Запропоновано основні ланки і положення нової технологічної схеми спалювання низькосортного вугілля в КПШ, що включає безпосереднє спалюваня часток вугілля у топці в КПШ із їх рухом над спеціально створеною подовою решіткою, уловлювання часток, що не згоріли, циклоном шнекового типу і остаточне спалювання їх і застосування емульгатора для очищення димових газів після циклона.