Русский   Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров



Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Запасы угля на Донбассе достаточны для обеспечения развития энергетики на несколько столетий. Однако вследствие особенностей развития энергетики бывшего СССР и в Украине в частности, за последние 15–25 лет упор был сделан на развитие атомной энергетики, а в тепловой – на использование газа и мазута. Что касается каменных углей, то основные мощности на этом топливе вводились 40–50 лет тому назад и их технический уровень сохранился практически без изменений до настоящего времени.

Единственным типом топочных устройств, практически применяемых на энергетических котлах электростанций Украины, являются камерные топки с жидким шлакоудалением. Распространение в Украине топок с жидким шлакоудалением обусловлено тем, что послевоенное развитие энергетики было связано со строительством электростанций на низко реакционных топливах, таких как тощие угли и АШ.

1. Актуальность темы

При сжигании угля ухудшенного качества в котлах ТП-100 блоков 200 МВт возникает проблема снижения тепловых потерь и повышения КПД котла при производстве тепла и электрической энергии. Решения этой проблемы позволит снизить удельный расход топлива и повысит эффективность работы основного оборудования блока.

При сжигании топлива в вихревых газовых горелках для снижения механического уноса необходимо разработать мероприятия, направленные на улучшение смесеобразования.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является анализ энергоблока №5 котлоагрегата ТП-100 Старобешевской ТЭС и совершенствование горелочных устройств с целью уменьшения расхода топлива

Основные задачи исследования:

  1. Анализ работы горелочных устройств.
  2. Произвести анализ эксперементальных данных по выявлению оптимального параметра крутки для горелочных устройств.
  3. Улучшить техноко-экономические показатели работы котла.

Объект исследования: горелочное устройство.

Предмет исследования: исследование модернизации горелочного устройства, улучшение смесеобразования при сжигании углей ухудшенного качества

3. Обзор исследований и разработок

В топке котла ТП-100 установлены пылегазовые малоэмиссионные горелки с улиточным завихрителем первичного воздуха и лопаточным завихрителем вторичного воздуха, в количестве 12 штук, тепловой мощностью 50 МВт. Продольный разрез горелки приведен на рис. 1.


1 – труба для установки мазутной форсунки Ø89×4,5мм; 2 – коллектор дополнительной подачи природного газа; 3 – улитка первичного воздуха; 4 – центральная труба; 5 – коллектор основной подачи природного газа; 6 – подвод вторичного воздуха во внутренний канал; 7 – подвод вторичного воздуха в периферийный канал; 8 – газоподающие трубы Ø28×3 мм; 9 – крепежный лист; 10 - аксиальный завихритель внутреннего канала из лопаток с плавным входом; 11 – жаропрочные насадки; 12 – аксиальный завихритель центрального канала с прямыми лопатками; 13 – аксиальный завихритель периферийного канала из лопаток с плавным входом; 14 – промежуточная труба вторичного воздуха; 15 - труба первичного воздуха.

Интенсивность завихрения воздушного потока характеризует параметр крутки потока. В двухканальных улиточно-лопаточных вихревых горелках пылевоздушной смеси и вторичному воздуху сообщается закрученное движение с одинаковым направлением вращения.

Параметр крутки выбирается из условий обеспечения подсоса к корню факела необходимо для стабилизации процесса количества топочных газов. Вводит в топку через завихрители-лопатки, то есть параметр крутки способ завихрения потока.

На рис. 2 представлен аксиальный лопаточный завихритель, установленный в горелке.


Рисунок 2 – 1 – обод; 2 – втулка; 3 – лопатка

Закрутка воздушного потока интенсифицирует процессы перемешивания топлива с воздухом, стабилизирует фронт горения за счет подсоса горячих газов из топки, способствует более равномерной выдаче воздуха по окружности, уменьшает дальнобойность факела и облегчает работу на пониженных нагрузках.

Гидравлическое сопротивление, структура и скоростная неравномерность воздушного потока, находятся в сильной зависимости от интенсивности крутки, которая при сравнении указанных характеристик для всех горелок утановленых в топке, интенсивность крутки потока должна быть одинакова при изменении тепловой мощности горелочных устройств. При этом относительная длина горловины горелки и форма амбразуры также должны быть одинаковыми.

Закрученный поток воздуха в вихревой горелке характеризуется аксиальной (Wa), тангенциальной (Wt) и радиальной (Wr) составляющими скорости. Первая – параллельна оси цилиндрического канала, вторая – лежит в плоскости попереч¬ного сечения и направлена перпендикулярно радиусам, третья – параллельна радиусам.

Аксиальная и тангенциальная составляющие соизмеримы друг с другом и могут быть как равными, так и различными, в зависимости от интенсивности крутки воздушного потока. Радиальная составляющая настолько мала, что ею пренебрегают в практических расчетах.

Д. Н. Ляховский предложил все закрученные струи разделить на два класса [1]:

  1. слабо закрученные струи, в любом сечении которых аксиальная скорость на оси положительна;
  2. сильно закрученные струи, имеющие обратный ток в осевой области.

Воздушный поток в большинстве вихревых горелок относится ко второму классу.

Степень крутки воздушного потока тангенциальным и улиточным:

Где а - ширина входного патрубка (размер поперек оси цилиндрического канала);

b - длина входного патрубка (размер вдоль оси цилиндрического канала)

d - диаметр цилиндрического канала горелки.

Р.Б. Ахмедов, исходя из определения интенсивности крутки:

М- приложенный момент количества движения относительно оси закрученного потока; К– количество движения воздушного потока; г– радиус цилиндрической канала, вывел значение интенсивности крутки потока при улиточном подводе воздуха:

Здесь с – наименьшее расстояние между продолжением внутренней стенки подводящего патрубка и цилиндрическим каналом горелки (зависит от положения языкового шибера)

Распределение давления и другие параметры определяются безразмерным интегральным параметром крутки, которые сохраняются постоянным вдоль струи. Наряду с геометрией горелки соотношением скоростей и расходов первичного и вторичного воздуха, параметр крутки оказывает существенное влияние на форму факела, угол его раскрытия интенсивности тепло и массопереноса.

Воздействие на процесс горения можно на начальном участке формирования факела. Речь идет об аэродинамике топочных газов, его турбулизации зависящей как от конструкции горелки и взаимного расположения горелок в топочной камере.

В канале пылевоздушной смеси при сжигании антрацитного штыба с Vг=12,1% устанавливают аксиальный лопаточный завихритель. Для закрутки вторичного воздуха устанавливают лопаточные завихрители.

Аксиальный лопаточный завихритель рассчитывается по формуле:

Каждая горелка в заданных пределах обеспечивает устойчивое сжигание и стабилизацию фронта воспламенения (без погасаний, пульсации, отрыва от горелок).

Документальный анализ экспериментальных данных по выявлению оптимального параметра крутки, для каждой из 12 установленных горелочных устройств, показал диапазон угла поворота лопаток во внутреннем и периферийном каналах, обеспечивающих оптимальные параметры крутки.

Так, угол лопаток в каналах горелок нижнего яруса имеет значительное различие, что свидетельствует о низком качестве их изготовления. Проведенные режимно-наладочные испытания данных горелок позволили определить оптимальные параметры поворота лопаток, завихрителя обеспечивающие достаточную турбулизацию потока и стабилизацию факела. Во внутреннем канале горелки № 1 угол составляет 53°, а в горелке № 4 – 63°, при этом параметр крутки соответственно равен 4,32 и 6,39. В периферийных каналах горелок нижнего яруса: углы в горелке № 1 составляют 56°, в горелке № 3 – 64°, а параметры крутки соответственно – 4,48 и 6,19.

В горелках верхнего яруса углы между выходной частью лопаток завихрителей и осью горелок находятся в пределах: по внутренним каналам – 59-63°, по периферийным каналам – 60-64°.

В таблице 1 даны оптимальные размеры углов между выходной частью лопаток завихрителей и осью горелок, а так же расчета параметров крутки потоков воздуха соответствующих каналов.

Выводы

Таким образом, обеспечивающий расчет, полученный в результате эксперимента, угол поворота лопаток на каждой горелке мы получили оптимальный параметр крутки и как результат – повышение качества смесеобразования в центре факела.

Потери тепла с механическим недожогом снизились на 3,47% и составляет 7,26%, КПД котла вырос 4,1% и достиг 86,22%. Стабилизация факела

Список источников

  1. Д.Н.Ляховский, Влияние конструктивных параметров круглых горелок на их сопротивление и аэродинамику факела. Кн. 2, вып. I.Машгиз, 1947.
  2. Р.Б. АХМЕДОВ. Интенсивность крутки воздушного потока в вихревых горелках, "Теплоэнергетика", №6, 1962
  3. <Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения/СПб., 2011 - 84 с.
  4. Бойко Е.А. Тепловые электрические станции (расчет и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов ТЭС): Учебное пособие. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 92 с.
  5. Ю.В. Иванов, Газогорелочные устройства , 1971- 165 с.