Горячкін Андрій Володимирович. Підвищення ефективності суднових котлів при спалюванні водопаливних емульсій

Краткое описание

Горячкін Андрій Володимирович. Підвищення ефективності суднових котлів при спалюванні водопаливних емульсій. : Дис... канд. наук: 05.08.05 2007

Горячкін А.В. Підвищення ефективності суднових котлів при спалюванні водопаливних емульсій. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05 суднові енергетичні установки. Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2007.
Дослідження, проведені на основі запропонованої моделі теплотехнічних і термохімічних процесів, показують, що спалювання ВПЕ з водовмістом Wrблизько 30 % надає можливість одночасно вирішувати задачі підвищення надійності роботи суднових котлів, захисту навколишнього середовища, забезпечення енергозбереження при спалюванні важких залишкових палив, що підтверджується результатами експериментальних та аналітичних досліджень. Збільшення частки NO2в NOxдо 33 % при спалюванні ВПЕ сприяє зростанню розчинності оксидів азоту в конденсаті сірчаної кислоти на поверхні, що приводить до зниження інтенсивності НТК. Експериментально отримані залежності збитку металу від вмісту сірки DG=f(Sr), надлишку повітря DG=f(a), водовмісту емульсії DG=f(Wr), а також залежності швидкості корозії від температури стінкиK=f(tст) і вмісту води у ВПЕK=f(Wr). В області температур стінки 70...150 С при спалюванні ВПЕ з водовмістом Wr= 30 % за різних режимів (a= 1,151,45) і вмісту сірки Srдо 2,0 % швидкість корозії нижча, ніж при спалюванні необводненого палива навіть при низьких a та практично відсутньому «кислотному піку» корозії.
На основі отриманих результатів побудовано номограму, яка надає можливість визначення надійності і довговічності (ресурсу) НТП,
максимальних значень ККД суднових котлів і мінімальних витрат палива, вмісту шкідливих речовин у газах та їх токсичності. Вона може бути покладена в основу розробки режимних карт для організації оптимальних режимів експлуатації котлів і використана при проектуванні котлів.
Зниження інтенсивності НТК при спалюванні ВПЕ дозволяє підвищити ККД ДК до 93 %, глибину утилізації до 65 %, забезпечити роботу ДК танкерів протягом рейсу за рахунок власних енергоресурсів судна.

1. Отримано рішення важливої для суднової енергетики науково-прикладної задачі підвищення надійності і довговічності суднових котлів при спалюванні ВПЕ за рахунок зниження інтенсивності низькотемпературної корозії (НТК) до економічно прийнятного рівня (0,20,3 мм/рік) при температурах поверхонь нагріву, нижчих за ТТР (до 70...80 С), що забезпечує комплексне використання палив і вторинних енергоресурсів.
2. Уперше одержані залежності збитку металу НТП суднових котлів унаслідок корозії від вмісту сірки в паливі DG=f(Sr), надлишку повітря DG=f(a) і водовмісту емульсії DG=f(Wr) при спалюванні ВПЕ, які можуть бути використані у вигляді порівняльних характеристик інтенсивності низькотемпературної корозії на відповідних режимах роботи котлів, а також для прогнозування довговічності суднових котлів.
3. Уперше виявлені закономірності перебігу процесів низькотемпературної корозії в області температур стінкиtст= 70...150 С при спалюванні ВПЕ з водовмістомWrдо 30 % при різних режимах: коефіцієнтах надлишку повітря a = 1,15...1,45 і вмісту сіркиSrв паливі до 2,0 %, які показують, що швидкість корозії майже в 5 разів нижча, ніж при спалюванні необводненого палива навіть при низьких надлишках повітря, при практично відсутньому "кислотному піку" корозії.
4. Отримані залежності швидкості корозії від температури стінкиK=f(tст) при t = 100 год практично характеризують реальну інтенсивність корозійних процесів при експлуатації котлів між періодами очищеннями, а отже і термін служби суднових котлів. Установлено, що середнє значення швидкості корозіїKсерпри спалюванні ВПЕ з водовмістом Wr= 30 % і підвищеному значенні a (1,45) в 1,5 разу нижче відKсерпри a = 1,01 у разі спалювання необводненого палива.
5. При спалюванні ВПЕ зWrблизько 30 % навіть з підвищеними при зниженні температури стінки до 7080 С досягаються зменшенням рівня забруднення навколишнього середовища, підвищення надійності роботи котлів, збільшення міжремонтного періоду, зниження витрат на ремонт низькотемпературних поверхонь нагріву, зниження вимог до регулювання величини в автоматиці горіння.
6. Побудована на підставі узагальнення результатів експериментальних иа аналітичних досліджень номограма, яка пов’язує швидкість корозії при використанні ВПЕ та екологічні й економічні показники, спрямована на розробку режимних карт для організації оптимальних режимів експлуатації суднових котлів, а також на використання при їх проектуванні.
7. Розроблено раціональні схемні рішення УК і ВК. Установлено, що спалювання обводненого палива необхідно проводити в спеціально
проектованих під його використання котлах з урахуванням зниження швидкості НТК, зменшення температури вихідних газів Jвихі a, посилення інтенсивності теплообміну, що розширює можливості збереження і навіть збільшення ККД (до 93 % при вмісті води у ВПЕ до 40 %).
8. Розроблені наукові основи методики оцінки надійності НТП за результатами досліджень інтенсивності НТК, які дають можливість установлення ресурсу роботи металу, значення температури вихідних газів і ККД котлів.
9. Використання нафтозалишків і відходів підготовки палива у вигляді ВПЕ, економія палива при спалюванні ВПЕ у ГД і ДК, можливість зменшення Jвихвнаслідок зниження інтенсивності НТК і відповідно істотне підвищення ККД ДК, збільшення глибини утилізації вихлопних газів до 65 % дозволяють практично повністю забезпечити роботу ДК танкерів протягом рейсу за рахунок власних енергоресурсів.
10. Отримані результати можуть бути використані також і в стаціонарній енергетиці при спалюванні всіх видів органічного палива, нафтовмісних вод тощо.