Совершенствование теплогенерирующих установок малой мощности путем управления аэродинамическими процессами в топке

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі висвітлено актуальність досліджень, відображено зв’язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами, сформульовано мету і задачі досліджень, наведено основні наукові результати, їх практичне значення для теплоенергетичної галузі, наведено відомості про впровадження та апробацію результатів.  

У першому розділі розглянуто особливості роботи сучасних жаротрубних теплогенеруючих установок, вплив конструктивних та аеродинамічних властивостей на їх ефективність при змінних режимах роботи впродовж опалювального періоду.

Використання сучасних способів інтенсифікації теплообмінних процесів в жаротрубних котлах досліджувалось у роботах відомих вчених:   Джалурія Й, Гупта Л., Сайред М, Ахмедова А.А., Халатова А.А., Найденова Г.Ф., Сабурова Э.М., Штима О.М., Тодорцева Ю.К., Редько О.Ф., Лук’янова О.В., Накорчевського О.І., Басок Б.І., Возняка О.Т. та інших, але ці методи використовувались при роботі котлів з номінальним навантаженням, тобто з максимальним ККД. Однак більшу частину часу через особливості підбору обладнання теплогенеруючі установки працюють в інтервалі потужності 10-70 % з ККД, нижчим за номінальний і більшість перерахованих вище способів неможливі через конструктивні параметри пальників і характеристики факелу. Аналіз численних досліджень Карпова С.В., Осташева С.І., Ключникова А.Д., Кузьміна В.М., Попова С.К. та інших показав, що найпростіші засоби (наприклад, збільшення швидкості витікання) роблять лише дуже незначний вплив на довжину полум'я в необмеженому просторі. Поліпшення процесу змішування можна досягти, якщо потоки палива і повітря подаються в топку не паралельно, а під кутом один до одного. Також виявлено, що позиційне регулювання відпуску споживачам потрібної кількості теплової енергії при режимі експлуатації пальника «включено-виключено» суттєво скорочує ресурс роботи котла, враховуючи циклову втому металу. Однак і використання модульованих пальників, особливо в реверсивних топках, може на знижених навантаженнях викликати передчасний розворот факела поблизу пальника, а, отже, перегрівання окремих ділянок топки і фронтової трубної дошки. Також у жаротрубних котлах незалежно від їх устрою максимум температур знаходиться на осі факела, що збігається з віссю топки котла. Тому необхідно впливати на аеродинаміку топкового простору і характеристики факела, щоб змінити положення максимуму / мінімуму температур у топковому просторі для інтенсифікації теплообміну. Крім того, тепловий розрахунок котельного агрегату проводиться для одного значення М (залежить від відносної висоти положення максимальної температурної зони топкових газів і форми температурного поля) і не враховує зміну положення максимуму температур в топковому просторі. Тобто існуюча методика потребує подальшого вдосконалення при спалюванні газу у взаємодіючих закручених потоках у топках жаротрубних котлів малої потужності. На підставі аналізу існуючих конструкцій топок жаротрубних опалювальних котлів малої потужності та існуючіх методів розрахунку сформульовано мету та задачі досліджень.