Власюк Анатолій Васильович. Підвищення ефективності використання палива в опалювальних котлах малої теплопродуктивності та бітумоплавильних агрегатах

brief description

Власюк Анатолій Васильович. Підвищення ефективності використання палива в опалювальних котлах малої теплопродуктивності та бітумоплавильних агрегатах: Дис... канд. техн. наук: 05.14.06 / ВАТ "Проектний та науково-дослідний ін-т по газопостачанню, теплопостачанню та комплексному благоустрою міст і селищ України". - К., 2002. - 184арк. - Бібліогр.: арк. 115-125

Власюк А.В.Підвищення ефективності використання палива в опалювальних котлах малої теплопродуктивності та бітумоплавильних агрегатах. Рукопис.Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика.Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2002 р.
Дисертація присвячена дослідженню теплообміну в опалювальних котлах малої теплопродуктивності та бітумоплавильних агрегатах з метою підвищення їх ефективності. На основі числових експериментів визначено вплив випромінюючого поду, теплопоглинаючого покриття та додаткових конвективних поверхонь на теплообмін, розподіл температур і к.к.д. котла НИИСТУ-5. На базі отриманих результатів запропоновані малозатратні заходи для підвищення ефективності теплообміну в топці та конвективній частині котла. Розроблено нові конструкції ефективних газових пальників. Досліджено ефективність антикорозійного поглинаючого покриття і вивчено його властивості. Досліджено теплообмін між газоповітряною сумішшю і бітумом через стінку. Результати досліджень широко впроваджені в народному господарстві України.

1. Розроблено алгоритм і комп’ютерну програму B0ILER” та проведені числові дослідження основних факторів, які впливають на ефективність роботи опалювального котла. Розглянуто теоретичні передумови інтенсифікації конвективного та променистого теплообміну в топці за допомогою використання випромінюючого поду, збільшення поглинаючої здатності поверхні екранних труб за рахунок теплопоглинаючого покриття, а також обладнання котла додатковими конвективними поверхнями. Числові дослідження показали, що випромінюючий під із температурою 1000С підвищує к.к.д. котла на 2,8 %, покриття з товщиною 0,3-0,4 мм на 1,6 %, а додаткові конвективні поверхні на 3,8 5%. Проте найбільший ефект може бути досягнутий шляхом одночасного впровадженням усіх трьох вище згаданих заходів.
2 Проведено теоретичні дослідження взаємного впливу променистої та конвективної складових на ефективність теплообміну в опалювальному котлі. Показано, що ефект від підвищення променистої складової в топці котла та від збільшення конвективної складової в конвективній частині котла не підпорядковується закону адитивності.
3. Вперше проведено експериментальні дослідження основних термічних і фізико-хімічних показників теплопоглинаючого антикорозійного покриття, розробленого на основі кремнійорганічного лаку КО-075. Дослідження показали, що покриття підвищує теплопередачу на 2,3% і відповідає експлуатаційним умовам щодо термічних показників міцності та корозійної стійкості, а саме, теплостійкість покриття дорівнює 400С, а адгезія при відриві складає 0,69-2,12 МПа.
4. На основі вогневих експериментальних досліджень розроблено нові ефективні газопальникові пристрої повного та неповного змішування газу з повітрям тепловою потужністю 0,54, 0,74 і 3 МВт, які захищені патентами України 24445А, 38417А, 14795А, пройшли приймальні державні іспити і рекомендовані для широкого впровадження.
5. На базі результатів п. 4 вперше створено випромінюючий під з дисперсним середовищем в топці котла. Проведені експериментальні дослідження спалювання заздалегідь підготовленої суміші природного газу з повітрям в струменях факелу, що витікають у вузькі канали дисперсного середовища. На базі експериментальних досліджень встановлено, що температура поду досягає 1120 - 1250С, променистий тепловий потік у топці зростає на 3,5 5,0%, а концентрація оксидів азоту знижується з 150 160 мг/м3до 17 50 мг/м3.
6. З урахуванням отриманих даних щодо ефективності застосування теплопоглинаючих покриттів, результатів аналітичних досліджень ефективності застосування додаткових конвективних поверхонь в котлах типу НИИСТУ та розроблених газопальникових пристроїв проведено реконструкцію котлів (патенти України 36402 А, 30902 А) теплопостачальних підприємств Черкаситеплокомуненерго”, Чернігівтеплокомуненерго”, Житомиртеплокомуненерго”, Вінницятеплокомуненерго”, Лубнитеплокомуненерго”, Луганськтеплокомуненерго” та інш. Всього реконструйовано близько 100 котлів. Коефіцієнт корисної дії котлів після реконструкції становить 91-92%. Викиди оксидів азоту зменшились із 140--200 мг/м3до 40-115 мг/м3. Економія газу складає 2,2 млн. м3/рік, що дозволило підприємствам, які провели реконструкцію, зекономити близько 0,8 млн. грн. на рік.
7. Проведено експериментальні дослідження теплообміну між газоповітряною сумішшю і бітумом через стінку. Вперше виконані вимірювання густини теплового потоку та визначені коефіцієнти тепловіддачі і теплопередачі від газоповітряної суміші до бітуму через стінку. Встановлено, що при температурі суміші 310-460С зростання її середньої швидкості від 1,69 до 15 м/сек збільшує густину теплового потоку від 1,06 кВт/м2до 3,69 кВт/м2, а лімітуючою ланкою в теплопередачі системи газоповітряна суміш - стінка - бітум є тепловіддача від газоповітряної суміші до стінки. Результати дослідження впроваджені на Київському заводі залізобетонних виробів і дорожньо-будівельних матеріалів, де проведена реконструкція секції бітумосховища з переведенням її з парового на газоповітряний теплоносій. Отримано річний економічний ефект 131,7 тис. грн., а термін окупності складає 0,7 року.