Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Клинов Александр Владимирович

Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота
<
Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Клинов Александр Владимирович. Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.04 : Череповец, 2004 133 c. РГБ ОД, 61:05-5/1923

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса. Постановка задачи исследования 8

1.1. Объект исследования 8

1.2. Схемы образования оксидов азота 11

1.3. Анализ основных технологических подходов к процессу снижения генерации оксидов азота в топках пылеугольных котельных агрегатов 22

1.4. Анализ методик расчета прогрева угля 32

1.4.1. Методика расчета прогрева одиночных кусков угля 33

1.4.2. Методика расчета прогрева частиц угольной пыли 34

1.4.3. Методика расчета прогрева частиц угольной пыли во взвешенном слое 36

1.5. Методика расчета термических и механических напряжений в одиночном

куске угля 37

1.6. Выводы по главе и постановка задачи исследования 45

Глава 2. Методика расчета прогрева кусков угля в плотном и во взвешенном слое 47

2.1. Математическая модель прогрева угля в плотном слое 47

2.2. Математическая модель прогрева угля во взвешенном слое 49

2.3. Выводы по главе 54

Глава 3. Экспериментальное исследование процесса нагрева угля в плотном слое 55

3.1. Экспериментальное исследование спекаемости угля в плотном слое 55

3.2. Экспериментальное исследование выхода летучих из угля 59

3.3. Экспериментальное исследование прочностных характеристик угля при различной термообработке 65

3.4. Анализ полученных данных 75

3.5. Выводы по главе 77

Глава 4. Исследование теплообмена кусков угля в плотном и взвешенном слоях топлива 78

4.1. Исследование теплообмена в плотном слое 78

4.2. Исследование теплообмена во взвешенном слое 84

Полученные в результате исследования зависимости позволяют спроектировать устройство для нагрева угольной пыли во взвешенном слое с заданными параметрами 88

4.3. Сравнение результатов 88

4.4. Выводы по главе 88

Глава 5. Разработка инженерной методики расчёта устройств пылеприготовительных систем, обеспечивающих снижение выбросов оксидов азота 90

5.1. Методика расчёта устройств нагрева угля в плотном слое 90

5.1.1. Расчет необходимого количества дымовых газов 90

5.1.2. Расчет гидравлического сопротивления плотного слоя 91

5.1.3. Подбор дымососа 92

5.2. Методика расчёта устройств нагрева пыли перед горелками 92

5.2.1. Определение расходов теплоты и дымовых газов 93

5.2.2. Определение диаметра частиц пыли , 94

5.2.3. Определение скорости витания частиц 94

5.2.4. Определение геометрии рабочей зоны 95

5.3. Пример расчёта устройства с плотным слоем 96

5.4. Пример расчёта устройства со взвешенным слоем 98

5.5. Схема и принцип действия системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота 101

5.6. Выводы по главе 103

Заключение 103

Литература

Введение к работе

Актуальность темы. Защита окружающей среды от загрязнения и рациональное использование природных ресурсов является одной из актуальных проблем современности.

Развитие энергетики и промышленности неизбежно сопровождается увеличением потребления топлива, обрабатываемых материалов и количества образующихся токсичных веществ [41, 65, 73, 82].

К настоящему времени достигнуты значительные успехи в борьбе за снижение содержания отдельных токсичных веществ в воздухе, поступающих главным образом с продуктами сгорания топлива.

Из более чем 200 загрязнителей атмосферного воздуха, на которые установлены нормы предельно допустимых концентраций, следует выделить пять основных: 1) твёрдые частицы (пыль, зола, сажа), 2) оксиды серы, 3) оксиды азота, 4) оксиды углерода, 5) углеводороды; определяющие на 90 - 98% валовой выброс вредных веществ в большинстве городов.

Как показали исследования [72, 74], содержание оксидов азота определяет токсичность продуктов сгорания угля и мазута на 40-50%, а природного газа на 90-95%. По токсичности N02 (ПДКмр= 0,085 мг/м3 по сравнению с 0,5 мг/м для S02 и 5 мг/м3 для СО) и ввиду активного участия в фотохимических реакциях в атмосфере оксиды азота не уступают по своему воздействию другим группам загрязнителей.

Основными задачами в деле защиты воздуха от вредных выбросов является: а) разработка и применение различных технологических процессов и, прежде всего, процессов сжигания топлива с пониженным выбросом токсичных веществ (в частности оксидов азота и серы) в атмосферу; б) разработка, исследование и внедрение методов и аппаратов для улавливания или уничтожения основных токсичных веществ.

При сжигании твердого топлива в окружающую среду выбрасывается большое количество оксидов азота, которые делятся на так называемые

5 "быстрые", "термические" и "топливные". Наибольший выброс приходится на "топливные" оксиды азота, поэтому разработка мероприятий, обеспечивающих снижение выбросов данных оксидов азота, является актуальной.

Кроме того, в бункерах сырого угля систем пылеприготовления происходит частое "зависание" топлива (особенно в зимний период). Это случается из-за того, что в бункер попадают влажные или смерзшиеся куски угля, так как они перед этим термически не подготавливаются. Вследствие этого устранение проблемы "зависания" угля в бункерах также представляется актуальным.

Целью работы является исследование теплообмена при прогреве угля в плотном и во взвешенном слоях и разработка методики расчета технических устройств, обеспечивающих снижение образования "топливных" оксидов азота, а также способа устранения зависания топлива в бункере сырого угля.

Научная новизна. Разработаны математические модели прогрева одиночных кусков угля в плотном слое с учетом испарения влаги и выхода летучих веществ; прогрева частиц угля во взвешенном слое с учетом испарения влаги и выхода топливного азота. Исследован процесс термомеханического разрушения частицы угля при различной термообработке. Предложены методики расчета устройств прогрева плотного и взвешенного слоев; а также методика расчета термических и механических напряжений в частице угля. Экспериментально определены зависимости спекаемости и выхода летучих веществ от температуры интинского каменного угля.

На основе полученных результатов проведена адаптация математической модели, при реализации которой с учетом экспериментальных исследований установлен характер влияния параметров слоя угля на продолжительность нагрева частиц различной величины. Получены зависимости времени прогрева от характеристик угля в прогреваемом плотном и взвешенном слоях. Практическая значимость. Создана универсальная экспериментальная установка, позволяющая исследовать прогрев частиц угля.

Определены диапазоны температур нагрева угля, необходимые для устранения зависания топлива в бункере сырого угля в плотном слое и необходимые для выхода связанного азота из угольной пыли во взвешенном слое.

Разработана опытно-промышленная установка для нагрева кусков угля в плотном слое.

Создана опытно-промышленная установка для нагрева угольной пыли во взвешенном слое.

Представлена инженерная методика расчета прогрева угля в устройствах плотного и взвешенного слоя.

Разработана система пылеприготовления, обеспечивающая снижение выбросов оксидов азота и устранение зависания топлива в бункере сырого угля.

Выработаны рекомендации по выполнению устройств системы пылеприготовления.

Методы исследований. Работа выполнена на основе комплексных лабораторных и теоретических исследований с использованием ЭВМ.

Реализация работы. Разработанные рекомендации по выполнению устройств системы пылеприготовления переданы специалистам Череповецкой ГРЭС ОАО "Вологдаэнерго".

На основе математической модели создается компьютерный тренажер для обучения студентов ВУЗов и производственного персонала.

Достоверность научных положений и выводов, подтверждена результатами проведенных экспериментов и опытными данными других авторов.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные положения докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции " Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI веке " (Санкт-Петербург, 2003 г.); IV Международной научно-технической конференции, посвященной 120-летию

7 академика И. П. Бардина " Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства " (Череповец, 2003 г.); IV Межвузовской конференции молодых ученых (Череповец, 2003 г.); научно-технической конференции молодых специалистов и инженеров "Северсталь - пути к совершенствованию" (Череповец 2003 г.); Международной научно-технической конференции "Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем" (Вологда, 2004 г.); IV Международной научно-технической конференции "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах: "ИНФОТЕХ -2004" (Череповец, 2004 г.). По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 102 наименований и приложений. Объем диссертации 135 страниц текста, включая 17 страниц приложений, 50 рисунков.

Анализ основных технологических подходов к процессу снижения генерации оксидов азота в топках пылеугольных котельных агрегатов

Результаты исследований, приведенные в первой части главы, показывают, что важнейшим фактором образования топливных NOx является концентрация кислорода в зоне сгорания летучих, а температура горения играет второстепенную роль. Для термических же оксидов азота согласно механизму Зельдовича температура факела является основным показателем интенсивности образования NOx, хотя и концентрация кислорода имеет важное значение.

Именно это обстоятельство определило две основные стратегии снижения концентрации оксидов азота в дымовых газах котельных агрегатов. При сжигании природного газа, не содержащего топливный азот, целесообразны технологические решения, ограничивающие образование термических NOx. Эти мероприятия эффективны и для котлов с жидким шлакоудалением, сжигающих высококачественный уголь.

В топках котлов с твердым шлакоудалением, сжигающих высокозольные угли, температура газов не превышает 1300 - 1350 С. Снижение температуры факела в таких топках малоэффективно, так как в котельных агрегатах этого класса практически все оксиды азота образуются из азота топлива, поэтому целесообразно снижать их образование изменением концентрации кислорода именно в той зоне факела, где происходит воспламенение и горение летучих.

К основным способам снижения концентрации оксидов азота в дымовых газах относятся:

1. Уменьшение избытка воздуха, подаваемого в топку. Минимальный выход NOx при номинальных нагрузках достигается при сжигании мазута с а=1,02 - 1,1 для камерного и с а-1,02 - 1,04 для вихревого метода сжигания. На пониженных нагрузках избытки воздуха в топке могут быть выше, что не повлечет существенного увеличения выхода NOx- Важное значение при этом имеет устранение неорганизованных присосов в топку, так как подсосанный воздух не только разбавляет топочные газы, но и участвует в дожигании факела с образованием дополнительного количества NOx.

Однако этот способ снижения концентрации оксидов азота эффективен только при сжигании жидкого или газообразного топлива.

2. Понижение температуры в зоне горения. Температура в зоне горения может быть понижена путем снижения температуры подогрева воздуха, подаваемого с топливом. Влияние подогрева воздуха на выход NOx при сжигании газа и мазута изучалось Баггвеллом [10, 91]. Обнаружено хорошее совпадение результатов, что видно из рис. 1.5, где выход NOx в зависимости от температуры подогрева воздуха представлен в величинах отношения выхода NOx при данной температуре воздуха к выходу NOx при tB=315C. Изменение температуры воздуха осуществлялось путем перепуска части его через байпас помимо воздухоподогревателя.

Необходимо отметить, что изменение температуры подогрева воздуха, подаваемого в горелки, влияет также на аэродинамику процесса смешения топлива и воздуха, а, следовательно, и на интенсивность горения в начальном участке факела. Поэтому выход NOx в этих условиях будет являться результатом ряда процессов, в том числе и взаимно противоположных с точки зрения генерации NOx- Так, например, при подогреве воздуха выше 315С вследствие возрастания крутки воздуха в горелках и улучшения смешения возрастет интенсивность горения в начальном участке факела, что приведет к генерации NOx в большем количестве, чем это должно быть, если исходить из роста температуры в зоне горения только в связи с возрастанием температуры подаваемого воздуха [10, 91].

Данный способ снижения выбросов оксидов азота применим только при сжигании жидкого или газообразного топлива.

3. Рециркуляция дымовых газов. Снижение температуры в зоне горения, а вместе с этим и концентрации кислорода достигается при балластировании зоны горения рециркулирующими относительно холодными дымовыми газами. Установлено, что наибольший эффект по снижению выхода NOx дает подача дымовых газов в смеси с дутьевым воздухом через горелку. Ввод дымовых газов через нижнюю и заднюю стенки топки на генерацию NOx не влияет. Аналогичные результаты были получены и в других работах.

По мнению ряда исследователей, эффект рециркуляции проявляется не столько благодаря низкой температуре вводимых дымовых газов, сколько в результате снижения температуры горения из-за изменения скоростей цепных реакций вследствие присутствия инертных веществ и уменьшения концентраций реагирующих веществ [93]. Так называемый отрицательный катализ весьма распространен в цепных реакциях. Его роль выполняют вещества, реагирующие с активными центрами и вызывающие обрыв цепей. К таким веществам, в частности, относится радикал метила, способный реагировать с окисью азота: CH3+NO- HCN+H20.

Математическая модель прогрева угля во взвешенном слое

Принимаем следующую схему тепломассообмена при движении пылинки угля на начальном участке прямоточного пылеугольного факела. После попадания из горелки в топку пылинка начинает прогреваться за счет лучистого и конвективного теплообмена, причем соотношение их меняется в процессе прогрева и движения частицы в объеме топки. Сначала идет прогрев частицы до температуры кипения воды, но как только температура достигнет температуры фазового перехода воды, резко интенсифицируется испарение влаги. После выхода влаги сухая частица продолжает прогреваться, и при достижении температуры 440 - 470 К начинается термическая деструкция органической массы топлива. Образовавшиеся органические вещества диффундируют через пограничный слой частицы в поток газа. Для мелких пылинок 5 200 мкм и Ві 0,1 градиент температуры по сечению частицы отсутствует.

Приняты следующие допущения: - сферическая частица обладает изотропными свойствами; - пренебрегаем изменением объема; - пренебрегаем тепловыделением и теплопоглощением при выделении летучих веществ; - пренебрегаем горением летучих веществ у поверхности частицы, т.к. лучистый поток и конвективные потоки на частицу намного больше потока, излучаемого при выделении и горении горючих до интенсивного выхода их из частицы.

Таким образом, для сферической изотропной частицы топлива процессы прогрева и сушки частицы с изменением агрегатного состояния воды и выхода летучих веществ можно описать следующими уравнениями.

Уравнение теплового баланса для частицы, двигающейся в потоке горячих газов [5], в предположении, что отсутствует градиент температуры по сечению частицы; рассматриваем период до интенсивного выхода летучих веществ: m :С1 Х к г-Т пов +акС1падРпов а08чТ4рпов; 2Л4 ак(Тг-Тч)РП0В +a4 FnoB -а0ЄчТчрпов =гисп Z ; (2Л5) т2с2 «к г-Тч пов +a4WnoB -а0чТч4рпов 2Л6 где m, ,111 ,С. ,С2 - соответственно масса и теплоемкость частицы до и после выхода влаги; Т - текущая температура частицы; т — время; а К конвективный коэффициент теплоотдачи; Т — температура потока газов; F — площадь поверхности частицы; а — коэффициент поглощающей способности частицы; q — падающий тепловой поток; Ол - коэффициент излучения абсолютно черного тела; є - степень черноты частицы; г теплота парообразования; М - масса частицы.

Выход летучих веществ определяется по уравнению [5]: - = k0exp (l-V), (2.17) -Е" RT где V - суммарное количество летучих, выделяющееся к моменту времени т; к 0 и Е - кинетические характеристики для данного вида топлива. Изменение массы с учетом выхода влаги и летучих определяем по уравнению [5, 59, 80]: dm dM dV л_ - =-+ . (2.18) dx dx dx В начальный момент времени Т = TQ .

Первое уравнение дает возможность получить изменение температуры частицы до выхода влаги; второе - изменение массы во время кипения воды; третье уравнение - прогрев сухой частицы до интенсивного выхода летучих. Для решения этой системы уравнений был использован метод Рунге-Кутта. Для определения коэффициентов теплоотдачи необходимо решение уравнений теплового и материального баланса и уравнение движения частицы переменной массы.

Экспериментальное исследование прочностных характеристик угля при различной термообработке

Серия опытов [80], проведенная для частиц интинского каменного угля со средними размерами 18,67-10"3 М и 26,51-Ю"3 М, масса частиц составляла, соответственно, 3,75-10"3 кг и 10,7-Ю"3 кг при температуре 988К, также показала (рис. 7 приложения), что термическая подготовка топлива уменьшает критическую скорость разрушения частиц сферической формы. Например, для разрушения куска образца интинского каменного угля размером 18,67-10" м при температуре 988К, масса которого равна 3,75-10" г, критическая скорость при комнатной температуре равна 23,9 м/с, а прогрев такого же образца в течение 10 секунд дает значение критической скорости 5 м/с, т.е. снижение скорости в 4,5 раза. Для частиц размером 26,51-10 и массой 10,7-10 г для получения критической скорости необходимо прогреть частицу в течение 10 секунд, т.е. на нагрев частиц в течение, например, 10 секунд, дает уменьшение критической скорости примерно в 4,5 раза.

Обработка данных [80], представленных на рис. 6 приложения позволила получить аппроксимирующие зависимости (с точностью ± 8%) для интинского каменного угля: для кривой I, Т = 633 К, VKp = 11,889-ехр(-0,0048 -с); для кривой 2, Т = 988 К, VKp = 13,5ехр(-0,028 т), для кривой 3, Т = 1173 К, VKp = 15,254-ехр(-0,066 т).

Обработка данных [80], представленных на рис. 7 приложения, позволила получить аппроксимирующие зависимости (с точностью ± 8%,): для кривой 1: VKp = 12,16-ехр(-0,07 т); для кривой 2: VKp = 8,483-ехр(-0,104 т). Обработка данных [80], представленных на рис. 6 и 7 приложения позволила получить аппроксимирующую зависимость критической скорости разрушения от температуры в камере, времени прогрева и диаметр частицы следующего вида (с точностью ±14%): V =13,682 + 4,4-1(Г8Т2 -265,8d-8,67-l(T5T2dx кр Г/ м (3.12) xexpf-4,4-10 4+9,l-10"15T4 19»l,48 10"12T4J8djT

Увеличение угла атаки (угол между вектором скорости и нормали к поверхности преграды) требует увеличения времени термической подготовки. Например, время термической подготовки увеличивается на 170% при скорости удара 9,8 м/с и а=30 по сравнению с ударом при а = 0 (рис.8 приложения). При критической скорости удара 5 м/с время термической подготовки увеличивается на 72% при а=30 по сравнению с ударом при а=0.

Обработка данных [80], представленных на рис. 8 приложения, позволила получить аппроксимирующие зависимости (с точностью ± 8%), при Т = 988К: для кривой I, а = 0, VKp = 13,54-ехр(-0,0279 т); для кривой 2, а = 30, VKp = 17,83ехр(-0,02887 т); для кривой 3, а = 45, VKp = 22,097-ехр(-0,02915 т); для кривой 4, а - 60, VKp = 28,727-ехр(-0,0276 т). Обобщенная зависимость с учетом угла атаки имеет вид для Т = 988К (с точностью ±11%): V =(12,595ехр(0,8157а))ехр(-(0,0278ехр(0,0745а))т), (3.13) где а - в радианах.

Аппроксимирующие зависимости получены [80] в диапазонах изменения скорости удара от 1,5 до 9,8 м/с; времени термической подготовки в пределах от 5 до 90 секунд. Угол удара изменяется в пределах от 0 до 60.

При исследовании термомеханического разрушения частиц твердого натурального топлива было установлено, что на частицах азейского и ирша-бородинского бурых и интинского каменного углей появлялась ажурная сетка мелких трещин, которая постепенно распространялась вглубь частицы. Для крупных кусков топлива при температурах в реакционной камере 988К и 1173К появление сетки на поверхности соответствует началу видимого горения летучих. При температуре 1373К сетка появлялась практически через 5 секунд выдержки частицы. При температуре в реакционной камере 63ЗК появление ажурной сетки на поверхности образцов размером 12-10"3м соответствует времени термической подготовки, равному 60-70с. Зависимость времени начала выхода летучих от размера образца и температуры в реакционной камере представлены на рис. 9 приложения.

Оценка роста толщины слоя трещин сетки показывает, что при температуре 13 73 К сетка на поверхности образцов появляется уже через 5 секунд, через 15 секунд толщина ее доходит до 1 мм, через 30 секунд - до 2 мм, дальнейший рост толщины слоя трещин замедляется. Во время удара частицы о преграду при таких условиях с поверхности образца скалываются частички в месте удара [60]. Обнаружено, что частицы могут разрушаться в период окончания горения летучих веществ и начала горения коксового остатка, что также отмечено и в работах [24, 52, 60, 97] при исследовании выгорания образцов из угля на экспериментальной установке.

Таким образом, процесс термомеханического разрушения частиц угля можно рассматривать в двух периодах выгорания крупного куска натурального твердого топлива. Первый: период до появления сетки трещин на поверхности образца, второй - после появления сетки трещин, которая начинает служить в качестве демпфера при ударе частицы о преграду.

Выявлено, что при температуре термической подготовки около 900-1000 К и времени выдержки 15-20 секунд скорость, необходимая для разрушения частицы топлива уменьшается до 3-5 м/с.

Опыты, проведенные при температурах 633 К, 988 К, 1173 К для интинского каменного угля показывают [80], что время прогрева не влияет на коэффициент восстановления только до определенного предела, характеризуемого временем прогрева верхних слоев частицы и сильно зависящим от температуры термической подготовки (рис. 10, 11 приложения).

Исследование теплообмена во взвешенном слое

Принцип действия системы: в бункер сырого угля 2 подается влажное топливо, где с помощью дымовых газов, отбираемых из верхней части котла 1 при температуре 900 С, происходит удаление поверхностной влаги в плотном слое угля; отбор дымовых газов производится с помощью вентилятора возврата уноса; затем уголь и дымовые газы попадают в мельницу 4, и далее - в устройство для нагрева пыли во взвешенном слое - трубу-сушилку 3; далее пылегазовая смесь подается к горелкам.

Результаты расчета концентраций топливных оксидов азота в зависимости от температуры прогрева угольной пыли во взвешенном слое и паровой нагрузки котельного агрегата ТЛЕ - 208 представлены нарис. 5.2.

Из рис. 5.2 видно, что чем выше температура подогрева угольной пыли и нагрузка котельного агрегата, тем меньше концентрация топливных оксидов азота в дымовых газах.

Таким образом, предложена схема разработанной системы пылеприготовления, описан принцип ее действия и представлена диаграмма для определения концентраций топливных оксидов азота в зависимости от температуры прогрева угольной пыли в трубе-сушилке при различных паровых нагрузках данного котельного агрегата.

Предложены инженерные методики расчета устройств для нагрева угля в плотном и во взвешенном слоях с учетом выхода влаги, летучих и топливного азота.

Представлены результаты расчета устройств для нагрева угля в плотном и во взвешенном слоях согласно предложенным методикам, а также результаты расчета концентраций топливных оксидов азота при различных температурах прогрева угольной пыли.

Разработана схема и принцип действия системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота.

Приведены результаты расчета концентраций топливных оксидов азота при использовании разработанной системы пылеприготовления в зависимости от температуры прогрева угольной пыли и паровой нагрузки котельного агрегата.

Заключение

1. На основании проведенных исследований разработано математическое описание следующих процессов: - тепломассообмена при нагреве одиночных крупных кусков натурального твердого топлива в плотном слое с учетом их прогрева, сушки и выхода летучих веществ и процесса термомеханического разрушения частиц угля; - тепломассообмена при движении частицы угля в газовом потоке с учетом прогрева, сушки и выхода летучих веществ и топливного азота;

2. Исследован процесс термомеханического разрушения угля в молотковой мельнице. Установлена связь между размером частицы, температурой и длительностью процесса термической подготовки, критической скоростью разрушения при ударе, коэффициентом восстановления скорости при ударе, углом удара о преграду в условиях молотковой мельницы. Установлена зависимость разрушающих эквивалентных напряжений от размера частицы, температуры поверхности, градиента температуры по сечению и относительной координаты фронта испарения влаги.

3. На основе реализации математических моделей, адаптированных по результатам лабораторных и натурных замеров, установлена связь траектории движения одиночных частиц с технологическими параметрами процессов, протекающих в нагревательных установках с плотным и со взвешенным слоем.

4. Установлена зависимость между фракционным составом твердого топлива и параметрами газового потока, обеспечивающими снижение механического недожога топлива и повышения эффективности его сжигания.

5. Разработаны инженерные методики расчета: - устройства нагрева одиночных кусков угля в плотном слое с учетом прогрева, сушки и выхода летучих веществ; - устройства нагрева угля во взвешенном слое с учетом прогрева, сушки, выхода летучих веществ и топливного азота;

6. На основе выполненных исследований разработана система пылеприготовления, обеспечивающая снижение выбросов оксидов азота при сжигании угля, а также представлены рекомендации по выполнению устройств разработанной системы пылеприготовления для устранения зависания топлива в бункере сырого угля.

Похожие диссертации на Исследование теплообмена в плотном и взвешенном слоях твердого топлива и разработка системы пылеприготовления, обеспечивающей снижение выбросов оксидов азота