WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

3100

30-31

6,5

5

4 верхнихдополнительных сопла закрыты, 4 нижних открыты,диаметр дросселя D=108 мм

273/ 232

370/ 362

348/ 339

307/ 240

226/ 192

1380

21,6

0,5

648

3500

30,5

11,4

6

4 верхнихдополнительных сопла закрыты, 4 нижних открыты,диаметр дросселя D=104мм

360/ 303

346/ 325

310/ 246

220/ 210

175/ 174

1420

24,0

0,.6

645

3500

30,5

7,1

Таблица 2

Сравнениехарактеристики горелок ГГТ и ГВП

Типгорелки

Характеристикагорелки

Температура факела, оС

Коэффициент расхода воздуха

Удельный расход природного газа,

м3 /чт

ПМПП, %

ГВП

1480

1,08-1,10

215,0-220,0

6-8

ГГТ

1560

1,02-1,03

200,0-205.0

5-6

В период с 1 по 28 февраля2003 года были собраны данные по дефектаммакроструктуры произведенныхнепрерывнолитых заготовок. Былпроанализирован марочный сортаментпродукции кислородно-конвертерного цехаОАО «ММК» с указанием количестваотобранных темплетов (всего в количестве 614штук), марок сталей и общего количестваиспытанных образцов на каждую марку и вцелом по группе марок. Он был сопоставлен срезультатами анализа качества извести заэтот же период. После статистическойобработки были получены таблицызависимости средних баллов дефекта осеваяхимическая неоднородность (ОХН) отсодержания СаО и от величины ПМПП. Иханализ показал, что изменение содержанияСаО в извести в рекомендуемомтехнологической инструкцией интервале 87– 91 %практически не сказывается на изменениибалла ОХН и на содержании серы в металле(рис. 3, а). Однако снижение ПМПП с 10 % до 5 %ведет к снижению содержания серы почти вдва раза (рис. 3, б, в).

  1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕВЫСКОСКОРОСТНЫХ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ МЕТОДАМИМОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВГАЗОДИНАМИКИ

Движение газовой среды,истекающей из конического сопламоделировалось с помощьюпакета прикладных программ «PHOENICS», результатыкоторогодалее были подтверждены результатамимоделирования движения газовой среды на базечисленного решения конечно-разностнойаппроксимации системы уравнений движенияНавье-Стокса и неразрывности, а такжерезультатами физического моделирования.

Для дальнейшегосовершенствования горелочного устройстваГГТ использовался пакет прикладныхпрограмм «PHOENICS». Геометрия моделированиягорелки ГГТ показана на рис. 4.

а

бв

Рис. 3. Влияние величиныПМПП в извести на среднее значение баллаОХН (а), содержание серы (б) для качественныхконструкционных сталей и содержание серы(в) для сталей обыкновенногокачества

Полученные поляскоростей газового потока в аксиальном ирадиальном направлениях свидетельствуют,что распространение газового потока имеетциклический характер, а максимальнаяаксиальная скорость (вдоль оси горелки)составляет около 171 м/с. Радиальныесоставляющие скорости газового потока висследуемой области незначительны инаходятся в пределах от -24 до +17 м/с, чтоговорит о незначительномвихреобразовании.

Наличиезнакопеременных областей радиальнойсоставляющей скорости потока газасвидетельствует о зонах развитойрециркуляции. Это являетсядостоинством горелки, поскольку вфакеле серийных горелках,используемых на заводах стран СНГ, отсутствуют внутренние зоны рециркуляциипродуктов сгорания. Циклический характер полейскоростей газового потока обеспечиваетхорошее смешение потоков газа иподаваемого воздуха и, кроме того, сдвигает точкувоспламенения топлива ближе к соплугорелки. Это также представляет собойпреимущество по сравнению с серийнымигорелками, при использовании которых наблюдаетсябольшая удаленность точки воспламенения топлива от сопла– от 1 до 4м.

Моделированиегазодинамики турбулентной горелки типаГГТ выявило определенный резервувеличения скорости и турбулизациигазового потока. Поэтому была поставленацель: разработать новую конструкцию горелки. Дляэтого,прежде всего, необходимо сформулировать научно-обоснованные требования кэффективной газовой горелке для вращающихсяобжиговых печей.

По мнению многихисследователей, как у нас в России, так и зарубежом, такая совершенная газовая горелкадолжна обладать следующими качествами.Во-первых, горелка должна создавать наилучшеесмешение газового потока со спутнымпотоком воздуха, обеспечивая сгораниетоплива с минимальным коэффициентомрасхода воздуха. Во-вторых, зона горениядолжна иметь хорошую рециркуляцию продуктовсгорания и располагаться внепосредственной близости за горелкой.В-третьих, горелка должна быть достаточнопростой в изготовлении, обеспечиватьконцентрированный и яркий факел снеобходимой для обжига температурой илегкость регулированияпламени горелки во время работы от«жесткого» до «мягкого» факела.

Качество смешениятоплива с воздухом напрямую зависит откинетической энергии струи, которая в своюочередь определяется скоростью истечения газовогопотока. Для обеспечениямаксимального смешенияприродногогаза с потоком воздуха, поступающим из охладителя известивращающейся печи, необходимо создатьмаксимально возможнуюэнергию газового потока, что достигается за счет сверхкритических скоростейгазового потока. Основным средством получениясверхкритических скоростей являются соплаЛаваля и сопла с центральным телом.

Автором разработанновый класс горелок с использованием соплас центральным телом (горелки типа ГЦТ),отвечающих перечисленным требованиям.Схема сопла нового горелочного устройстваГЦТ, предложенного автором, приведена нарис. 5. В таком сопле газ истекает изкольцевого канала между центральным телом1 и обечайкой 2. Его особенностью являетсято, что на срезе сопла горелки происходитповорот газового потока на угол около вершинытупого угла центрального тела и связанноес этим чисто внешнее расширение газа(уменьшение давления), за счет чегодостигаются сверхкритические скоростипотока (М > 1). Критическое сечение можетрегулироваться продольным перемещениемцентрального тела. Разработаннаяорганизация истечения потока газа черезсопло с центральным телом с образованиемна поверхности центрального тела тонкогопограничного слоя обеспечиваетмногократное вовлечение окружающей средыв струю за соплом.

Рис. 5. Схема сопла сцентральным телом: 1 – центральное тело, 2 – обечайка

Исчерпывающий анализработы и пригодности спроектированнойгорелки с центральным телом ГЦТ длявращающихся печей по обжигу известняка получен с помощью CDF (Computational fluid dynamics)-модели пакета «PHOENICS». Полученныеполя скоростей газового потока в аксиальном и радиальномнаправлениях свидетельствуют, что максимальная аксиальная скоростьпотока, создаваемого горелкой ГЦТ, равна 220 м/с,т.е. больше, чем в горелкеГГТ. Длина факела увеличивается, чтоособенно важно дляповышения эффективности работы длинных вращающихся печей.

Анализ полученныхрезультатов моделирования показал, что приизменении расхода газараспределение скоростей по исследуемойобластипрактически не меняется. Это выгодноотличает горелку ГЦТ от горелкиГГТ. При изменении положения центральноготела в горелке ГЦТдавление насрезе горелки может существенноуменьшаться, особенно прибольших смещениях. Полученные значения скоростей в этомслучае меньше по сравнениюс расчетным режимом, что соответствует более «мягкому» факелу, т. е. изменяяположение центрального тела, можно легко управлять «жесткостью»факела.

Распределениерадиальных скоростей показало, чтонаибольшие радиальные составляющие скорости потокадостигаются при нейтральном положении центрального тела вгорелке ГЦТ, обеспечивая наибольшую турбулизациюпотока инаилучшее перемешивание.

Картины распределениядавления свидетельствуют, что, посравнению с горелкой ГГТ,горелка ГЦТ может создать большее давлениегазового потока. Это весьмасущественно при эксплуатации горелочныхустройств, поскольку для стабильностиработы производственники заинтересованы в поддержаниивысокогодавления на горелке. При этом изменение расхода газанезначительно сказывается на изменении давления за горелочным устройством.

Достоверностьполученных результатов была подтвержденаи физическим моделированием процессовистечения газового потока из сопла сцентральным телом, используя критерииподобия. Исследования на модели позволилиустановить, что длина факела прииспользовании газового потока,закрученного с помощью завихрителя,составляет всего около десятиотносительных расстояний x/d0, т. е. около десятикалибров (под калибромпонимаетсясредний диаметр проходного сечениясопла d0). Для получения длинного факела изконструкции удалялся завихритель потока.Длина газовой струи при этом увеличиласьпримерно в 6 раз (рис. 6).

На рис. 6 приведеныраспределения скоростей газового потокана различных расстояниях от среза соплагорелочного устройства (для относительныхрасстояний x/d0,равных 1,0; 2,0; 3,0; 10,0; 14,0; 19,0; 22,0; = 8 о– половинаугла раскрытия струи). Анализ эпюрскоростей показывает, что на расстоянии отсреза сопла горелки примерно до 20 калибровструя представляет собой тонкостенныйтороид, внутри которого существуетразвитая зона турбулентной рециркуляции.Зона турбулентной рециркуляции свозрастанием длины струи увеличивается ипри расстоянии до 22 калибров полностьюзаполняет внутреннюю полость струи. Засчет этого осуществляется эффективноеперемешивание истекающего потока иокружающей среды. На расстоянии 22 калиброви более характер истечения меняется,тороидальная форма потока исчезает.

Результатыисследования на модели показали, что прииспользовании разработанного горелочногоустройства длина струи достигает 60 и болеекалибров, при этом угол раскрытия струифакела при работе без закручивания потокалежит в пределах 15-160. Результаты моделированияподтверждены натурным испытаниемразработанного горелочного устройства(рис. 7).

Таким образом, можносделать вывод, что горелка ГЦТобеспечивает стабильностьхарактеристик газового потока, высокиескорости потока, создаетнаилучшиеусловия перемешивания газовой среды засчет увеличения турбулизации потокаприродного газа. При этом обеспечиваетсялегкое регулирование «жесткости» факела засчет смещения центрального тела.

Рис. 6. Эпюры скоростейW0, м/систечения газового потока на различныхрасстояниях X от среза сопла, калибры,x/d0

Рис. 7. Устойчивое горениедлинного факела при натурных испытанияхгорелки с центральным телом ГЦТ

  1. ТЕОРИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ СОПЛА СЦЕНТРАЛЬНЫМ ТЕЛОМ

Разработанные авторомэнергосберегающие высокоскоростныегорелочные устройства нашли широкоеприменение в металлургических печахразличного назначения. На основематематического моделированиягазодинамики истечения высокоскоростныхпотоков была найдена рациональнаяконфигурация сопла горелочногоустройства, названного соплом сцентральным телом. Однако теория,рассматривающая высокоэффективныеусловия горения высокоскоростных потоковгаза, отсутствует. Подобная теорияпозволила бы создать методику расчетаэнергосберегающих высокоскоростныхгорелочных устройств на базе сопла сцентральным телом

Сопла с центральнымтелом (или «тарельчатые» сопла, сопла спрямолинейной верхней стенкой) находят, восновном, применение в авиапромышленностипри изготовлении турбореактивныхдвигателей (ТРД). Автором предложена ещеодна область практического применениятаких сопел в качестве элементfконструкции горелочных устройств внагревательных, обжиговых и термическихпечах различного назначения.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»