WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В 3-х рабочих каналах предусмотрена установка регулирующих стержней поз.5, позволяющих частично или полностью перекрывать сечение канала и изменять величину общего проходного сечения кавитатора.

Рис. 3 Конструкция кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23

1 канал проточной части кавитатора; 2 пластина; 3-турбулизирующие

цилиндры (первого ряда); 4-турбулизирующие цилиндры с насечкой (второго ряда); 5 регулирующие стержни; 6 переход; 7 штуцер для ввода добавочной влаги;

8- штуцер для продувки и очистки кавитатора, 9 корпус, 10 крышка; 11- вход мазута; 12 выход ВМЭ; 13-крепежные детали, 14 профилирующие вставки

Для регулирующих стержней предусмотрено мерное устройство - ограничитель, в целях соблюдения техники безопасности его эксплуатации. Все детали проточной части кавитатора крепятся в прямоугольном корпусе поз.9, сверху и снизу который ограничивают крышки поз.10. На входе и выходе кавитатора установлены переходы с прямоугольного сечения корпуса на круглое сечение трубопровода мазута поз.1. Переходы крепятся к трубопроводу мазута на фланцах. В кавитаторе предусмотрен специальный входной штуцер, через который в поток исходного мазута подается добавочная влага (чистая вода или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами рис.2). На втором переходе так же предусмотрен еще один выходной штуцер, на случай вывода в ремонт прибора и проведения его очистки паром или горячей водой поз.8. Вес кавитатора составляет 80 кг, что не требует установки под ним специальных опорных конструкций. Одной из положительных конструктивных особенностей кавитатора - компактность (640 мм), не требующая больших прямых участков мазутопровода.

Прибор изготовлен из стали марки Ст20. Соединение деталей выполнялось сваркой, корпус самого прибора изготовлен из цельной стальной поковки методом фрезеровки, что делает его более надежным рис.4, рис.5 и рис.6.

Направляющий аппарат Турбулизирующие цилиндры

Рис.4 Проточная часть кавитатора Рис.5 Корпус и крышка кавитатора

Сальниковые уплотнения стержней

Рис.6 Кавитатор МЭИ-ТЭЦ-23 в сборе

Для повышения надежности при изменении расхода ВМЭ каждый стержень был оснащен индивидуальным сальниковым уплотнением, специально сконструированным под параметры рабочей среды рис.6.

Прибор работает по принципу образования зон кавитации. Необходимым условием возникновения кавитации является наличие такого режима движения жидкости, при котором давление в определенной области (за турбулизирующими стержнями) будет ниже давления насыщенных паров жидкости при данной температуре. При этом в объеме жидкости наблюдается образование и рост кавитационных пузырьков, которые объединяются в «кавитационное облако». За местным гидравлическим сопротивлением в рабочем канале происходит повышение давления, что вызывает схлопывание пузырьков с образованием турбулентных течений, приводящих к интенсивному массообмену в жидкости. Возможность такого режима течения была подтверждена расчетом модели гидродинамического процесса возникновения зон кавитации, с определением физических параметров (скорости и давления), путем применения современного программного пакета CosmosFloWorks рис.7,8.

Рис.7 Процесс изменения давления проточной части кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23

режим 1 для гладких цилиндров, режим 2 для цилиндров 2-ого ряда, выполненных с насечкой, Рнас - граница давления насыщения паров жидкости при t=110 оС

Рис.8 Процесс получения ВМЭ в проточной части кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23

1-цилиндры 1-го ряда, 2- цилиндры с насечкой 2-го ряда

Далее в главе идет описание вариантов установки кавитатора в схему мазутных хозяйств ТЭС, основные факторы, влияющие на выбор количества ступеней эмульгирования. Преимущества и недостатки центральной, индивидуальной и комбинированной схем установки приборов. При разработке схемы следует соблюсти все параметры надежности работы оборудования, т.к. эмульгаторы обладают достаточным гидродинамическим сопротивлением. Важным фактором является наличие свободного места для монтажа и свободного обслуживания прибора эксплуатационным персоналом. Соблюдение этих требований должна объединить в себе схема приготовления ВМЭ.

В третьей главе описаны методы проведения лабораторных и промышленных испытаний. Экспериментальная часть работы была разбита на два этапа. На первом этапе осуществлялись испытания конструкции кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23, установленного на участке мазутного хозяйства после мазутного насоса первой ступени МН1-4. На данном этапе с марта 2006г. по апрель 2007г. было сделано 6 опытов с определением характеристик ВМЭ с изменением проходного сечения при постоянном расходе мазута. Из пробоотборных точек до и после кавитатора в 3-х режимах по ГОСТ 2517-85 отбирались пробы. Контролировались следующие параметры мазута и ВМЭ: влажность, дисперсность, вязкость, калорийность, серосодержание и зольность. Определение дисперсного состава проводилось с использованием электронного микроскопа по СО 34.44.208-96, вязкости по ГОСТ1929-87. Микрофильмирование проб ВМЭ осуществлялось с увеличением в 600 раз. Определение влажности, калорийности, серосодержания выполнялось в химической лаборатории ТЭЦ-23. Штатными приборами во всех режимах контролировались давление до и после кавитатора, температура, расход мазута и ВМЭ рис.2.

Второй этап испытаний включал широкомасштабные тепловые испытания котлов ТГМП-314 ст.№8 и ТГМ-96 ст.№4 в различных режимах сжигания топлива (ВМЭ) различной дисперсности, постоянной влажности. Испытания проводились по 2-ой категории сложности на разных паровых нагрузках котла, при разных значениях коэффициентов избытка воздуха, с анализом дымовых газов на содержание NOx, бенз(а)пирена, СО, H2S (в пристенных зонах топочной камеры). Концентрации NOx контролировались современным газоанализатором ТESTO-330. При этом осуществлялся непрерывный контроль всех рабочих параметров и показателей работы котлов.

В четвертой главе представлены результаты всех этапов экспериментальных исследований работы. Первый этап - испытания кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 без сжигания мазута (ВМЭ) в котлах. Отбор проб проводился для четырех режимов работы кавитатора: режим нулевой - все регулирующие стержни выведены, первый режим – введен один стержень; второй – введено два регулирующих стержня; третий – введено три регулирующих стержня. Всего было проведено шесть основных опытов. Было установлено, что кавитатор системы МЭИ-ТЭЦ-23 готовит эмульсию высокого качества рис.9. Определены характеристики получаемой ВМЭ в зависимости от скорости движения среды в проточной части кавитатора и получена зависимость дисперсности ВМЭ от скорости движения потока табл. 1, рис.10.

Микрофотографии получаемой ВМЭ наглядно иллюстрируют высокую эффективность работы кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23.

Дисперсный состав ВМЭ (опыт №6 от 19.04.2007 г.) Табл. 1

Диаметр капель воды, мкм

Проба

Режим 1

Режим 2

Режим 3

до

после

до

после

до

после

Содержание капель воды, %

1

до 1,27

65,7

66,6

60,81

66,0

65,67

79,43

2

1,27 – 2,78

27,0

31,3

10,13

21,48

26,87

16,7

3

2,78 – 6,95

6,3

1,8

28,38

11,98

4,48

3,52

4

6,95 – 13,9

0,7

0,2

0,63

0,44

2,23

0,25

5

13,9 – 25

0,15

0,1

0,05

0,1

-

0,1

6

свыше 25

0,15

следы

следы

следы

0,75

следы

а) б)

Рис.9 Капля ВМЭ WP=10,2%, режим 3

а режим до кавитатора, б режим после кавитатора

Рис.10. Зависимость max и min значений дисперсности ВМЭ от скорости движения среды в проточной части кавитатора при расходе 250т/ч

После математической обработки экспериментальных данных рис.10 путем линейной аппроксимации в программе EXCEL, была построена формула линейной зависимости распределения капель воды размером 1,27 мкм в приготавливаемой ВМЭ от скорости потока рабочей среды для данного типа устройств (1):

D1,27мкм = 2,7хV+24,4 (1)

На втором этапе экспериментальных исследований проведены комплексные испытания котлов ТГМП-314 и ТГМ-96 ТЭЦ-23 при сжигании высококачественной ВМЭ с переменной дисперсностью.

Комплексность испытаний заключалась в следующем, на котле сочетались различные режимные и конструктивные мероприятия, направленные на соблюдение жестких экологических нормативов по основным ингредиентам дымовых газов (применение малотоксичных горелок ТКЗ-ВТИ, ступенчатое сжигание топлива, рециркуляция дымовых газов в зону горения и сжигание ВМЭ различной дисперсности).

Комплексность испытаний определялась нацеленностью на показатели экологической безопасности, надежности и экономичности работы котлов. Сложность поставленной задачи заключалась в том, что при сжигании мазута трудно обеспечивать одновременно экологическую чистоту по нескольким компонентам, сохранив при этом эффективность остальных параметров работы мощного энергетического котла.

Во всех испытаниях сжигался мазут марки М-100 с низшей теплотой сгорания топлива 8350-8370 ккал/кг, влажностью до 13 % и содержанием серы 1,4-2 %. Температура подогрева мазута (ВМЭ) устанавливалась равной 118-122оС. Паропроизводительность котла была на уровне 800 т/ч. Степень рециркуляции дымовых газов от двух полностью загруженных ДРГ оценивается в 10-15 %. доля воздуха на сопла верхнего дутья при заданном 15 % открытии шиберов перед ними до 10 %, т.е. режим сжигания был ступенчатым.

В результате экспериментов была получена зависимость концентраций оксидов азота от скорости движения потока в проточной части кавитатора рис.11 и зависимость оптимальных величин коэффициента избытка воздуха от этой скорости (от режима работы кавитатора) рис.12.

Рис.11 Зависимость концентрации NOx в дымовых газах котла ТГМП-314 от избытка воздуха в трех режимах работы

кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23

(1 - в пересчете на Dп=1000т/ч, 2-при Dп=800 т/ч - экспериментальные точки)

Рис.12 Зависимость оптимального коэффициента воздуха в режимном сечении котла ТГМП-314 ст.№8 от скорости движения среды в кавитаторе МЭИ-ТЭЦ-23

Результаты экспериментов, представленные на рис.11 и 12 показывают, что в предложенном режиме сжигания мазута (ВМЭ) концентрации NOx составили 220 мг/нм3, при установленном нормативе - 250 мг/нм3. Предложенный и реализованный на котле ТГМП-314 метод сжигания топлива не приводит к заметному возрастанию концентраций СО и БП в дымовых газах. Эти концентрации не превышали 10 ррм и 110-115 нг/нм3 даже при коэффициенте избытка воздуха 'вэ =1,05. Это прямое следствие высокого качества эмульсии, полученной в кавитаторе МЭИ-ТЭЦ-23.

Pages:     | 1 || 3 |






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