Главная » 2014 » Июль » 18 » Скачать Разработка технологии зажигания и стабилизации горения пылевидных твердых топлив на основе устройства с вынесенной плазменной бесплатно
8:45 PM
Скачать Разработка технологии зажигания и стабилизации горения пылевидных твердых топлив на основе устройства с вынесенной плазменной бесплатно
Разработка технологии зажигания и стабилизации горения пылевидных твердых топлив на основе устройства с вынесенной плазменной дугой
Диссертация
Автор: Дробчик, Виталий Викторович
Название: Разработка технологии зажигания и стабилизации горения пылевидных твердых топлив на основе устройства с вынесенной плазменной дугой
Справка: Дробчик, Виталий Викторович. Разработка технологии зажигания и стабилизации горения пылевидных твердых топлив на основе устройства с вынесенной плазменной дугой : диссертация кандидата технических наук : 05.14.04 Томск, 2004 135 c. : 61 04-5/3077
Объем: 135 стр.
Информация: Томск, 2004
Содержание:
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ РОЗЖИГА НИЗКОСОРТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Ш
11 Элементарный состав и основные характеристики низкосортного топлива, П
12 Способы сжигания низкосортных топлив
13 Системы плазменного розжига для воспламенения низкосортных твердых топлив
14 Классификация плазменных устройств
15 Взаимодействие твердого топлива с электродуговой плазмой
16 Постановка задач исследования
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ ПЫЛЕВИДНЫХ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ ВЫНЕСЕННОЙ ПЛАЗМЕЬШОЙ ДУГОЙ
21 Экспериментальный стенд для зажигания пылевидных твердых топлив вынесенной плазменной дугой
22 Определение индукционных характеристик и теплового состояния элементов системы плазменного розжига при зажигании пылевидного твердого топлива, Ъ1_
23 Определение границы области устойчивого горения вынесенной плазменной дуги в кольцевом канале плазменного муфеля,
24 Исследование вольтамперной характеристики плазменного генератора \ \
25 Исследование зажигания и стабилизации горения пылевидного твердого топлива вынесенной плазменной дугой
26 Исследование плазменного сжигания топливных смесей
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА МНОГОСЛОЙНОГО ПЛАЗМЕННОГО МУФЕЛЯ-СТАБИЛИЗАТОРА
31 Численное моделирование теплообмена стенки канала муфеля-стабилизатора :
32 Методы определения температуры и методика обработки экспериментальных данных_
33 Автоматизированная система регистрации экспериментальных данных
34 Экспериментальное исследование теплового состояния стенки муфеля-стабилизатора_
35 Результаты численного расчета и сравнение их с экспериментальными данными
36 Применение математической модели для расчета теплообмена стенки центрального канала пылевихревой горелки
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА ВОЗДУХА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПРЯМОТОЧНОЙ И ЗАКРУЧЕННОЙ СТРУЙ
41 Экспериментальная установка для исследования взаимодействия прямоточной и закрученной струй
42 Исследование динамических и тепловых характеристик потока воздуха
5 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕНННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
51 Экологические аспекты плазменно энергетических технологий
52 Технико-экономическое обоснование внедрения системы плазменного розжига и поддержания стабильных условий горения твердого топлива
521 Экономическое обоснование внедрения СПВ на районной котельной
522 Экономическое обоснование внедрения СПВ на заводе ДСП для сушильной установки
Введение:
Актуальность темы. Одним из направлений развития теплоэнергетики является разработка новых технологий, позволяющих использовать низкосортные топлива и при этом обеспечить хорошие эколого-экономические показатели энергетического объекта.На практике предлагается множество конструктивных решений для эффективного сжигания низкосортного топлива. Отмечаются вихревые способы, способы сжигания ? в псевдоожиженном состоянии, широко распространено применение факельного способа сжигания, который доминирует при выборе технологии. Для обеспечения эффективного воспламенения и поддержания стабильного уровня горения таких топлив при факельном сжигании используется дополнительное высокореакционное топливо или применяются устройства электродугового розжига. Разработка технологий плазменного воспламенения низкореакционного топлива для решения проблем энергетических производств высокой мощности ведется коллективами ученых Института теплофизики и Института теоретической и прикладной механики СО РАН г. Новосибирска, Казахского НИИ энергетики; практическая реализация изучается и осваивается на Гусиноозерской ГРЭС и др.Преимущества применения устройств электродугового розжига заключаются в том, что они позволяют исключить дополнительное высококалорийное топливо на стадии розжига и поддержания стабильных условий горения и значительно снизить вредные выбросы оксидов серы, азота и ванадия в атмосферу.Плазменный розжиг основан на взаимодействии частиц топлива с высокотемпературным потоком электродуговой плазмы, при этом происходит первичная термохимическая подготовка топлива, осуществляется резкий прогрев частиц, подаваемых на горение, интенсифицируется выход летучих составляющих, обеспечивающих стабильно горящий факел В настоящее время ведется интенсивный поиск способов повышения эффективности воспламенения топлив на установках энергетических произ« I водств малой мощности, относящихся главным образом к системам промышленной теплоэнергетики. Это может быть реализовано на основе применения электрических устройств, генерирующих вынесенную плазменную дугу непосредственно в топливном потоке. При этом взаимодействие частиц топлива с ионами и электронами высокой концентрации электродуговой плазмы увеличивает интенсивность химического реагирования топлива. Отмеченное выше характеризует актуальность создания эффективных: электродуговых устройств, генерирующих вынесенную плазменную дугу в потоке аэросмеси, для решения проблем малой энергетики при детальном изучении зажигания и поддержания стабильного уровня горения низкосортных полидисперсных топлив высокотемпературным плазменным потоком., Таким образом, целью диссертационной работы являются исследование зажигания и стабилизации горения пылевидного твердого топлива электродуговым устройством с вынесенной плазменной дугой, горящей непосредственно в топливном потоке, и разработка технологии плазменного розжига и поддержания стабильного горения топлив для решения проблем энергетических производств малой мощности.Научная новизна работы: — экспериментально и теоретически обосновано применение электродугового устройства с вынесенной плазменной дугой для зажигания и стабилизации горения пылевидных топливных смесей; разработана конструкция плазменного модуля;; — экспериментально определена граница области устойчивого горения электродугового разряда в кольцевом канале муфеля термохимической подготовки топлива при динамическом воздействии на плазменный жгут потоком аэросмеси; зависимость расхода воздуха от мощности плазменного генератора имеет вид: F^=638,4-l-34,5-^^„-0,34-iV„^; — найдены условия эффективного зажигания топливовоздушного потока вынесенной плазменной дугой во внутренней области плазменного модуля, при которых обеспечивается рациональная термохимическая подготовка топлива к его факельному сжиганию в топочном пространстве; коэффициент избытка воздуха для эффективной подготовки топлива близок к 0,3; — экспериментально исследована зона возвратных течений на выходе пылевихревой горелки при взаимодействии прямоточной струи розжигового канала с закрученной струей основного потока аэросмеси.Основные пололсения, выносимые на защиту: — экспериментально определенная граница области устойчивого горения вынесенной плазменной дуги в кольцевом канале муфеля термохимической подготовки топлива при динамическом воздействии на неё потоком аэросмеси, подаваемым в область зажигания топлива; — результаты экспериментальных исследований зажигания топливовоздушного потока электродуговым устройством с вынесенной плазменной дугой; — результаты исследования поведения зоны возвратных течений на выходе вихревой пылеугольной горелки при взаимодействии прямоточной струи, истекающей из розжигового канала, с закрученной струёй основного потока аэросмеси, подаваемой на горение, позволяющие прогнозировать эффективность сгорания топлива в факеле в топочной камере.Практическая ценность работы: — результаты экспериментальных и теоретических теплофизических исследований при плазменном зажигании и стабилизации горения потока аэросмеси, полученные в работе, использованы при разработке системы плазменного розжига для котла ICBTK 100/150 районной котельной г. Прокопьевска Кемеровской области; — в результате экспериментального исследования поведения зоны возвратных течений на выходе вихревой пылеугольной горелки определено рациональное соотношение расходов воздуха через центральный и коаксиальный каналы при зажигании и стабилизации горения твердотопливной аэросмеси вынесенной плазменной дугой, обеспечивающее интенсивное взаимодействие потоков аэросмеси и полноту сгорания частиц топлива в топочном пространстве; - результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Томского государственного архитектурно-строительного университета для студентов специальности 291300 "Механизация и автоматизация строительства".Достоверность полученных результатов определяется использованием надежных методов диагностики, обеспечивающих возможность получения результатов измерений с погрешностью не более ± 10%; статистической обработкой результатов экспериментальных измерений, которая осуществлялась в относительных единицах для повышения достоверности полученных данных.Теоретические исследования проводились на основе математических моделей с использованием аналитических и численных методов расчета с допущениями, не вступающими в противоречие с общепринятыми. Приведенные в работе результаты находятся в согласии с данными, полз^енными для других устройств воспламенения и стабилизации горения пылевидных топлив.Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Решетневские чтения» (Красноярск, 1998); III международной конференции «Физика плазмы и плазменные технологии» (Минск, Беларусь, 2000); II международном научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, 2001); II и III семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Томск, 2001, Барнаул, 2003); научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, 2002), а также на ряде научно-технических совещаний и семинаров..Публикации. Основные научные результаты работы изложены в 8 публикациях.Структура диссертации. Первая глава посвящена рассмотрению вопросов развития технологий для сжигания низкосортного твердого топлива, анализу применения систем безмазутного плазменного воспламенения пылевидных топлив и используемых плазменных устройств. Во второй главе приведены результаты экспериментального исследования зажигания и стабилизации горения низкосортного пылевидного твердого топлива электродуговым устройством с вынесенной плазменной дугой. В третьей главе представлено численное моделирование теплообмена многослойной стенки плазменного муфеля, применяемого для пассивного метода стабилизации процесса горения пылевидных твердых топлив, который осуществляется за счет аккумуляции тепла стенками, нагреваемыми до температуры, необходимой для стабильного самовоспламенения топлива. В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования поведения зоны возвратных течений на выходе пылевихревой горелки в процессе взаимодействия прямоточной струи розжигового канала с закрученным основным потоком, позволяющие найти условия эффективного воспламенения потока аэросмеси и полного сгорания частиц топлива в топочном пространстве. В пятой главе рассмотрены экологические аспекты плазменно-энергетических технологий сжигания твердого топлива и приведено экономическое обоснование внедрения системы безмазутного плазменного розжига.Автор выражает глубокую признательность за поддержку и обсуждение результатов работы заведующему кафедрой «Прикладная механика и материаловедение» ТГАСУ, заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., профессору Г.Г. Волокитину, заведующему лабораторией «Плазменные процессы и аппараты» НИИ СМ при ТГАСУ, к.ф.-м.н., доценту A.M. Шиляеву.
