автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Регулирование топочных процессов и повышение эффективности сжигания углеводородных газов переменного состава в горелках с нерегулируемыми параметрами

На правах рукописи

830

00460

Кулагин Алексей Юрьевич

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОПОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА В ГОРЕЛКАХ С НЕРЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

п 3 МАЯ 7010

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2010

004601830

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (г. Челябинск), ОАО «Орскнефтеоргсинтез» (г. Орск).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Торопов Евгений Васильевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Мунц Владимир Александрович - кандидат технических наук Винтовкин Анатолий Александрович

Ведущая организация ОАО «Инженерный центр энергетики Урала»

Защита состоится 28 мая 2010 года в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.285.07 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ им. первого Президента России Б.Н.Ельцина» по адресу: г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5, 8-й учебный корпус УПУ-УПИ, аудитория Т-703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ-УПИ.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 19, УГТУ-УПИ, ученому секретарю Совета университета; телефон (343) 375-45-67, факс (343) 375-95-70, E-mail: lta_ugtu@mail.ru

Автореферат разослан . Я0/?.<?.2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Использование в качестве топлива попутных газов нефтепереработки, состав и теплотехнические свойства которых меняются во времени, вносит значительные помехи в организацию экономичного и безопасного его сжигания с минимальным выходом токсичных продуктов сгорания и обеспечения соответствия характеристик факела требованиям технологических процессов. В этих условиях в настоящее время рекомендуется использовать горелочные устройства с регулируемыми параметрами. Используя такие горелки, можно обеспечить наивыгоднейший тепловой режим независимо от нагрузки или рода топлива. Однако, такое решение проблемы ведет к значительному удорожанию и усложнению тепловых агрегатов. Вместе с тем, регулирование топ очных процессов и повышение эффективности сжигания углеводородных газов переменного состава можно осуществить посредством изменения их температуры, что позволяет влиять на работу всех горелок одного или группы тепловых агрегатов не изменяя их конструкции.

Целью работы является изучение возможности регулирования топочных процессов и повышения эффективности использования углеводородных газов переменного состава посредством изменения их температуры при сжигании в горелках с нерегулируемыми параметрами.

Научная новизна основных положений работы заключается в том, что автором впервые:

- установлены зависимости энтальпии, теплоты сгорания, вязкости, удельных объемов газа, теоретически необходимого для горения воздуха, продуктов сгорания и других основных топливных характеристик от плотности углеводородных газов;

- разработан метод оценки воспламенения углеводородных газов сложного состава по плотности газовой смеси;

- разработан метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата, позволяющий свести все факторы, влияющие на распределение температуры в камере сгорания к одному параметру.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволяют корректировать топочные процессы посредством изменения температуры сжигаемого газа с целью повышения эффективности использования топлива, достижения

требуемых характеристик факела и снижения экологического ущерба от выбросов вредных веществ с продуктами сгорания. Отдельные результаты работы уже реализованы в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» и используются при эксплуатации промышленных паровых котлов.

Автор защищает:

- разработанные приемы регулирования топочных процессов и практические рекомендации по организации регулирования процесса сжигания углеводородных газов переменного состава;

- метод оценки воспламенения углеводородных газов сложного состава по плотности газовой смеси;

- метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата по одному параметру.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенных в диссертации, докладывались или были представлены на: Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых по энерго- и ресурсосбережению, нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии (6-9 декабря 2005 года, г. Екатеринбург); XXVI Российской школе по проблемам науки и технологий (27-29 июня 2006 года, г. Миасс); 7-й Всероссийской научно-технической конференции по актуальным проблемам состояния и развития нефтегазового комплекса России (29-30 января 2007 года, г. Москва); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам теплоэнергетики (17-19 апреля 2007 года, г. Челябинск); XXVII Российской школе по проблемам науки и технологий (26-28 июня 2007 года, г. Миасс); Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых по энерго- и ресурсосбережению, нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии (11-14 ноября 2008 года, г. Екатеринбург); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам теплоэнергетики (21-23 апреля 2009 года, г. Челябинск).

Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе в одном источнике, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 132 наименований, приложения. Она содержит 146 страниц, 39 рисунков и 2 таблицы по тексту.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены основные задачи исследований, показаны научная и практическая значимость полученных результатов, приведены главные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены аналитический обзор литературных источников, посвященных факельным процессам, способам управления ими, и основные задачи в области рациональной организации топочных процессов. Среди прочих средств осуществления регулирования топочных процессов выделены газогорелочные устройства и показано развитие их конструкций с целью повышения надежности и эффективности сжигания газа в котлах и печах.

На основе анализа литературных данных отмечено доминирующее направление в регулировании топочных процессов посредством горелок с регулируемыми параметрами и предложен способ повышения эффективности и надежности сжигания газов переменного состава посредством изменения их температуры. Определена цель работы - изучение возможности регулирования топочных процессов и повышения эффективности использования углеводородных газов переменного состава посредством изменения их температуры при сжигании в горелках с нерегулируемыми параметрами.

Во второй главе рассмотрено газообразное топливо нефтеперерабатывающих заводов и газодобывающих предприятий, его компонентный состав и определяющие этот состав факторы. Анализ качественного состава компонентов рассматриваемых газовых смесей показал, что при регулировании топочных процессов целесообразно перейти от расчета свойств и характеристик топлива по индивидуальным свойствам и характеристикам компонентов к расчету по одному свойству всей смеси - плотности.

С целью создания основы для упрощения методов управления работой газовых горелок и теплообменом в тепловых агрегатах выведены аппроксимирующие зависимости основных топливных характеристик от плотности углеводородных смесей при нормальных физических условиях. Эти зависимости получены в результате обработки данных по составу газовых смесей предельных углеводородов, непредельных углеводородов этиленового ряда,

смесей указанных углеводородов с водородом, а также реальных горючих газов - топливных газов российских нефтеперерабатывающих заводов и месторождений нефти и газа.

Теплота сгорания 01, кДж/м3, перечисленных выше незабалластированных смесей газов в диапазоне р =0,56...3,2 кг/м3 с точностью до 3 % выражается зависимостью

0РИ =44020- р + 4530. (1)

Удельный расход воздуха на 1 ГДж для реальных газовых смесей с точностью до 3 % можно принять равным 260 м3.

Удельный расход воздуха для сжигания смесей газов на 1 ГДж 01 У0", м3/ГДж, для предельных углеводородов, в диапазоне р =0,7.. .3,2 кг/м3 с точностью до 0,7 % выражается зависимостью

К" =-1,5*р + 265, (2)

для непредельных углеводородов этиленового ряда в диапазоне р =1,25.. .2,5 кг/м3 с точностью до 0,6 %

У0" = 8,3 • р + 232. (3)

Удельный расход газа на 1 ГДж 0РИ , м3/ГДж, для смесей предельных, непредельных углеводородов и их смесей с водородом в диапазоне плотностей 0,56...3,2 кг/м3 при содержании Нг до 25 % с точностью до 3 % выражается зависимостью

С = 20,3 • р;0'93. (4)

Энтальпия г, кДж/м3, реальных мало забалластированных смесей предельных, непредельных этиленовых углеводородов и водорода в диапазоне температур ^ = 0...500 °С при содержании Нг до 25 % выражается с точностью до 7 % зависимостью

/ = (о,00178-Г2 + 0,661-Г-31б)- р +0,32-Г-90. (5)

Кинематическая V, м2/с, и динамическая р, Пах, вязкость для реальных мало забалластированных смесей предельных, непредельных этиленовых углеводородов и водорода при содержании Нг до 25 % в диапазоне р = 0,72...3,22 кг/м3 выражаются с точностью до 10 % зависимостями

^ШО-р13'; /¿ = 1110-р2-31. (6)

Влияние состава сжигаемой газовой смеси на теплообмен в топке и конвективной части тепловых агрегатов рассмотрено с

привлечением конструктивных данных конкретного котельного агрегата - ДЕ 25-14-225ГМ. Анализ процессов теплообмена позволяет сделать выводы о том, что тепловосприятие в топке %, с ростом плотности сжигаемого газа р, кг/м3, увеличивается для смесей предельных углеводородов и уменьшается для непредельных, причем д,т(СпН2п+2)-<^т(С„Н2п) (рис. 1). Тепловосприятие в конвективной части котла %, с ростом плотности сжигаемого газа р, кг/м3, уменьшается для смесей предельных углеводородов и увеличивается для непредельных, причем ?,ДСпН2п+2)>-^(СпН2п). Добавление Н2 в эти смеси сближает зависимости <ук(СпН2п+2)= /(р) и ^к(СпН2п)= /(р). Значения qm и ^ для реальных газовых смесей с уменьшением доли балласта приближаются к <?от(С„Н2п+2) и

Исследование влияния переменного состава топлива на эффективность его использования при организации сжигания нефтепромысловых и попутных газов с постоянными коэффициентами избытка воздуха и потерь от химической неполноты сгорания показало, что КПД котельного агрегата с увеличением плотности увеличится для предельных углеводородов и уменьшается для непредельных, причем ^(СпН2п+2)ч^(СпН2п). Добавление Нг в эти смеси сближает зависимости ^(СпН2п+2) = /(/>) и Т}(СпН2п) = f{p). Значение т] для реальных газовых смесей с уменьшением доли балласта приближается к ц(СаН2п+2).

На рисунках 1, 2 приведены результаты анализа влияния переменного состава топлива на тепловосприятие в топке, qm, %, и безразмерную температуру газов на выходе из топки, вт по принятой нормативной методике. Данные анализа и производственных испытаний показывают влияние переменного состава топлива на процессы тепломассообмена и горения в топках, что вызвало необходимость более глубокого их исследования.

Анализ работы горелок с радиальной выдачей газа в поток воздуха показал, что требуемая по условиям смесеобразования

дальнобойность струй газа будет при Щ-\[~Рг /(Ув + ^-сош^ где Ув,

Уг - объемные расходы соответственно воздуха и газа при рабочих

условиях, м3/с, рг - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3 и м?г - среднерасходная скорость истечения газа, м/с.

44

Ят>

%

42

40

38

2

4°° г° 1

о <? о ч 5

0,75

е:

0,70

0,65

о В-0 „° 5 1

/ о °о / ✓ 4 \ 2

0,5

1,5

2,5 Р> ,3,5 кг/м

0,5

1,5

2,5 Р> 3,5 кг/м

Рис. 1 Зависимость тепловое- Рис. 2 Зависимость безразмерной

приятия в топке дт,%, от температуры продуктов сгорания

плотности сжигаемого газа р, на выходе из топки вт от

кг/м (1 - СпН2п+2> 2 - СпН2п, 3 - плотности сжигаемого газа р,

75% С„Н2п+2 + 25% Н2, 4 - 75% кг/м3 (1 - 5 на рис.1). СпН2п + 25% Н2, 5 - реальные газовые смеси РФ.

С учетом допустимости отклонения дальнобойности газовых

струй Дй = ±20% и термической неустойчивости углеводородов можно рекомендовать значение коэффициента отклонения от расчетного значения дальнобойности газовых струй

где - Р>-1 ~ скорость, м/с, плотность, кг/м3, и объемный

расход, м3/с, нагретого газа при рабочих условиях.

Для обеспечения требуемого значения Кгс «1,2 при эксплуатации рассматриваемого котельного агрегата предложена линейная зависимость температуры сжигаемого газа Тг, К, от его плотности р, кг/м3,

Тг = 142,8- р +190. (8)

В третьей главе разработаны методы оценки влияния переменного состава сжигаемого газа на процессы воспламенения топлива и теплообмена в топке котельного агрегата.

Приведение характеристик углеводородных газов к их плотности р, кг/м3, позволило произвести оценку условий воспламенения многокомпонентных углеводородных смесей в рабочем пространстве тепловых агрегатов. Изменение условий воспламенения топливно-воздушной смеси оценено по степени приближения безразмерной плотности отвода теплового потока <у к критическому значению. При условии неизменности объема и теплоемкости исходной газо-воздушной смеси и продуктов сгорания, и использовании результатов численных решений получено выражение, характеризующее зависимость допустимого теплоотвода из зоны начала горения от параметра вкр=Твост/Та, где Гвоспл -

температура воспламенения, К, Та - адиабатическая температура горения, К.

В результате обработки расчетных данных по адиабатической температуре горения и экспериментальных данных по температуре воспламенения смесей углеводородных газов в функции плотности получены выражения

Та =2120 + 127 -р -19,4- р2 (9)

Твкм = ~ 96,2 • р + 4,55 • р2 (10)

Расчеты с использованием зависимостей (9), (10) дали возможность определить вкр, которая изменяется в интервале

вкр = 0,3532...0,3065 для смесей газов при изменении их плотности р.

Из выражения

~~ = 4,539 • - 5,03 • В^ - 0,0124, (11)

Чкр

полученного в результате решения уравнения теплового баланса для единицы объема зоны горения с учетом радиационного теплообмена при наличии «антиподобия» безразмерных полей температур и концентраций для проточной камеры сгорания, выведена зависимость, которая характеризует влияние плотности газа р, кг/м3, а через этот параметр и влияние состава углеводородных газов, на условия воспламенения

— = 1,0121 - 0,0453 • р - 0,0038 • р2.

(12)

На основании соотношения (12) сделан вывод о том, что с увеличением плотности газа р температура в реальном топливном процессе удаляется от критических условий воспламенения, то есть, устойчивость процесса воспламенения возрастает.

Расчет размерного времени индукции реакции воспламенения для предельных углеводородов при увеличении плотности газовой смеси с 1 до 2 кг/м3 показал его сокращение с 6,96 с до 0,11-10"3 с. С одной стороны, это улучшает процесс воспламенения и выгорания газа, с другой стороны, необходимо учитывать, что приближение корня факела к горелочному устью может привести к разогреву и короблению металлических частей горелки.

Возрастание устойчивости воспламенения и снижение вероятности появления оксида углерода в продуктах сгорания с увеличением плотности газа позволило сделать вывод о возможности снижения величины корректирующего нагрева газа, рассчитанной из условий обеспечения качественного смесеобразования.

Метод оценки теплообмена в топочной камере котельного агрегата разработан с учетом влияния массообмена на теплообмен. Уравнением, позволившим в обобщенном уравнении комбинированного теплообмена в потоке топочной среды перейти от поля концентраций горючего компонента к полю температур, является уравнение подобия полей концентраций топлива и температуры.

При рассмотрении двухмерной задачи из уравнения энергии с1щх + с1щъ = 0 получено уравнение распределения

температуры в камере сгорания в виде одного линейного уравнения второго порядка

где 9=6х-ву - относительная температура, равная разности температуры топочной среды и средней температуры поверхности ограждения камеры горения, В - параметр тепломассообмена. Решения уравнения (13) методом Фурье найдены в виде

(13)

= йх ■ е'а • соэ^ -х-дх),

(14)

(15)

где £ = у2В, (0^=^/3-1/(4^), а>у3=-(&/В+1/(4&))\ фазовые дх, ду и амплитудные Dx, Dy константы определяются заданием условий

однозначности, которые включают в себя в общем случае краевые, геометрические и теплофизические условия; в систему (14), (15) также входит произвольная константа разделения к, которая может принимать любые значения, в том числе и мнимые.

При решении задачи (14), (15) рассматривалась стационарная двухмерная задача. Теплофизические характеристики потока среды в канале положили известными и независящими от температуры. В геометрическом отношении камера сгорания представлена плоским каналом с поперечным размером в отношении оси у 2 ■ 5, так что у изменяется от плоскости симметрии у = 0 до стенок ограждения y = ±S. В направлении оси z камера сгорания принята безграничной, что означает весьма слабый теплообмен в направлении г, либо удаление поверхностей ограждения на достаточно большое расстояние, так что температура потока газов в направлении z не изменяется дв/дг = 0. Ось х направлена горизонтально вдоль камеры сгорания от ее начального сечения (х = 0) к выходному окну. В направлении оси х камера сгорания безгранична, что означает весьма слабый теплообмен в направлении х. При дифференцировании функций в комплексной области решений (13), (14) соблюдается условие Коши-Римана, так как сох,<а ,gx,g являются функциями

постоянных В, к.

Посчитав задачу симметричной относительно оси*, д,9/ду= 0 при у = 0, получили

tggy = е/соу = (-4-к2-В-1)~"'5; qy = arctg(slcoy). (16)

Для плоскости y = S, где поток газов контактирует с поверхностью ограждения, приняты граничные условия III рода; интенсивность теплоотдачи на поверхность ограждения определена суммарным коэффициентом теплоотдачи а,=аК+ал, где ак, Вт/(м2-К), - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ал, Вт/(м2-К), -коэффициент теплоотдачи излучением; при этом

ddy

- -D • e • e~e S • cos(© • - f )-

dy

-Dy-(oy-e-eS -вт(б)у-3-ду) (17)

Переносные свойства среды в канале камеры сгорания определены суммарным коэффициентом теплопроводности Я, = Я + Ят + Ял, где Я - молекулярный коэффициент теплопроводности газовой среды, Вт/(м-К), Лт - турбулентный коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К), Ял = -Ь3 - лучистый коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К). С учетом равенства в пристенном слое среды у = 5 плотности теплового потока

q = (ак + ссп)-ву=г суммарного механизма теплопереноса ак + ад

d9

тепловому потоку теплопроводностью q = -Я,

dy

условия III рода записаны следующим образом

= а* • >

, граничные

у=5

. dOy

q = -Я, ■ - -

y=S

и далее

K-Dy\s- е~с5 • eos (ojy -3-ду)+Фу- e~eS • sin(^ • 5- gy)]= = a.Dy-e-eS-cos(a>yS-gy). (18)

Из уравнения (17) выведены соотношения для определения константы разделения k, которая входит в выражение для соу,

a.-SIÁ.=S-E + S-coy-tg[coy -8~ду). (19)

Уравнение (19) является характеристическим для рассматриваемой задачи; его решение позволило связать пространственные температурные поля для координат jchj», так как

к2 входит в выражение для сох и для сог

Левая часть уравнения (19) - обобщенное число Нуссельта, которое характеризует отношение термических сопротивлений переносу теплоты обобщенной теплопроводностью в потоке среды Sü*=S/(l+Xm+XJ к термическому сопротивлению комбинированной

теплоотдачей на поверхность стенки ограждения камеры сгорания l/a*=l/(aK+aJ; обозначив a>y-S = /j, привели уравнение (19) к виду

Nu. =е-8 + fi-tg{fi-gy) и далее

с%{р-ду)=р/(ш,-е-3). (20)

Трансцендентное уравнение (20) имеет бесконечный ряд корней с периодом л. Таким образом, корни характеристического уравнения составили сходящийся ряд ц2, /*,...//„, который соответствует ряду решений уравнения (14), а также связанного с ним константой разделения уравнения (15), что в силу обозначения в = вх-9у привело к ряду частных решений уравнения (13)

e,=D„- • cos(^ • x/S - íj- costa ' У^ ~ (21)

Сумма частных решений (20) также является решением уравнения (12)

в = ¿А, • е-*^ • costa -x/S-д,). costa -yJS-gy). (22)

Л=1

Таким образом, частные решения (21) удовлетворяют исходному уравнению (13) при любых значениях постоянных Dn=Dx-Dy, но при наложении бесконечного ряда решений (22) при

соответствующем выборе Ц, по отношению к заданному распределению температуры при х = 0 можно получить однозначное решение поставленной задачи. Задав исходное распределение температуры в начальном сечении камеры сгорания (лс=0) в виде постоянной температуры в,, получили

D„= 2 • 0, • cosf, • sin цп /(//„ + sin//„ • cos//„)=0, • An; (23)

Таким образом, общее решение задачи в безразмерном виде

© = 0/0j,X = х/8, Y = у/5

0 = fx -costa -X-fJx costa'Y-gy).e~'W (24)

n= 1

В уравнении (13) все факторы, влияющие на распределение температуры вдоль (х) и поперек (у) камеры сгорания сведены к одному параметру

5 = (б2+63)/61, (25)

где характеризует конвективный перенос энтальпии, Ь2 -турбулентное перемешивание потока в объеме камеры сгорания, при котором происходит перенос массы и тепловой энергии, Ьъ -радиационный перенос тепловой энергии.

Конвективный перенос отраженный коэффициентом

Ь^-Я-всКт.-ТЛ (26)

при первоначальном описании включал исходную энтальпию потока и>-р-с-Тх, но при переходе к дифференциальным операторам сохранилось только отрицательное значение , характеризующее изменение химической энергии топлива. В формуле (26) Та -адиабатическая теоретическая температура горения без недожога, К, Тш - начальная температура смеси, входящей в камеру сгорания, К, - скорость потока, м/с, д^ - содержание теплоты химической реакции в топливно-воздушной смеси, Дж/м3.

Параметр Ьх изменяется пропорционально изменению скорости среды в объеме камеры сгорания. Продольная составляющая скорости среды м?х на котельных агрегатах различного типа меняется в некотором диапазоне, связанным с допустимой объемной плотностью тепловыделения , МВт/м3. При определении параметра и связанного с ним параметра В для поперечного потока м>у будет значительно ниже, что скажется на основных показателях решения для

Параметр

ь2=от-осм/{та-тем)-ха (27)

характеризует интенсивность турбулентного тепломассообмена причем первая часть (26) характеризует массообмен, вторая часть Хп характеризует турбулентную теплопроводность, определяемую как Лт=ат-р-с, где ат - коэффициент турбулентной температуропроводности, м2/с. Можно полагать, что

Ал ~ат ~а'

где а - молекулярный коэффициент температуропроводности, определяемый теплофизическими характеристиками газовой среды в камере сгорания м2/с, 11е - число Рейнольдса.

Параметр Ь3 можно охарактеризовать как коэффициент лучистой теплопроводности Лл =5,3-ад -Т3/а где ег0 = 5,67-10~8

Вт/(м2-К4), а - средний дифференциальный коэффициент ослабления топочной среды, 1/м, Г - средняя температура в камере сгорания, К.

Аппроксимация теплофизических данных по характеристикам топочной среды и численных решений для коэффициентов Ъх, Ь2, Ь3 дает следующие их зависимости от плотности сжигаемого газа при коэффициенте избытка воздуха а = 1, тепловыделении в топке , Вт, её поперечным сечением Рт, м2, температуре в топке Тт, К, для предельных (метановых) углеводородов

Ьг = -б. !Рт • (- 0,219 • р2 + 2,28 • р +173,з)-10"8 • Тт, (28)

Ь2 = л/йГЩГ' ((- 2,198 • {Тт /100)2 + 0,4105 • Тт - 453,5)- р2 + (12,75 • (Тт /100)2 - 2,273 • Тт + 2572)- р + + 38,41-Г)Я -21450)-104', (29)

Ъг =1/

0,78 +1,6 • (- 4,31 • р3 + 33,65 • р1 - 92,8 • р + 251,8)-10'3 -Д-1,69-р3 + 13,18-р2 -36,35-р + 315)-10~3 •/

\

х

х-5,3 • сг0 • Г3 /д/(—1,69■ р3 +13,18-р2 -36,35-р + 315)-10~3

х 1/(1-0,37-7;-Ю-3), (30)

для непредельных (этиленовых) углеводородов

\ = 7,84 - р2 + 39,1 • р +133,3)- Ю-8 • Г„ . (31)

= ■ ((" 1442• Та + 643,4)-р1 + (7,113• Тт -3182)-р +

+ 34,21-Гт -18750)-10~6. (32)

Ъ3 = -5,3 • <х0 • 713 /((1,01 / л/7 - 0,052)- (1 - 0,37 • Тт • 10"3)). (33) Численный анализ показывает, что параметры Ъ{, Ъ2, Ъ3 имеют неодинаковое влияние на величину В. Параметры Ъх, Ъ2, Ь3 при изменении плотности сжигаемых предельных углеводородов в диапазоне р = 0,72...3,22 кг/м3 принимают значения -12200...-12650,

119... 128, -3656...-4251 соответственно. Параметры Ьх, Ъг, Ъъ при изменении плотности сжигаемых непредельных углеводородов в диапазоне р = 1,25...2,5 кг/м3 принимают значения -12250...-13160,

132...138, -4700...-4577 соответственно. Значит, основное значение для величины В имеют два параметра Ъх и Ь3, параметр Ъ2 практически не оказывает влияния на В. Это легко объяснимо с позиции влияния степени турбулентности на процесс теплообмена: известно, что по абсолютной величине процессы переноса в потоке газов конвективным перемещением вдоль оси х более чем на порядок больше процессов турбулентного переноса в этом же направлении. Соотношение средних значений параметров 6,: Ь2: Ь3 для метановых углеводородов составляет 23,9%:0,8%:75,3% при среднем 5=0,31, для этиленовых - 2б,5%:0,8%:72,7% при среднем 5=0,36, что полностью отвечает современным представлениям о вкладе каждого механизма в общий теплоперенос.

Расчет по приведенной методике позволил определить зависимость параметра В и температуры в топке котла от плотности и состава сжигаемого газа (рисунки 3 и 4).

Анализ характеристического уравнения обобщенного теплопереноса в топке (23), показывает, что оно аналогично характеристическому уравнению переноса теплоты теплопроводностью через плоскую стенку = ц! В1,

но определяющим числом подобия является обобщенное число Нуссельта №. =а,-61 Я,.

0,40 В 0,35

0,30

0,25

ч « 2_

✓""С 44 —

' \ \1_ А - /

0,5 1,5 2,5 3,5

1400

л Х=ж£ , л 0,0 0,5 1,0

Рис. 3 Зависимость параметра Рис. 4 Распределение расчетной

В от плотности сжигаемого температуры Т, К, по

газа, р, кг/м3 (1 - СпН2„+2, 2 - относительной длине топки X

СпНгп). (1 - СпН2п, 2 — СпН2п+г)-

Характеристическое уравнение обобщенного уравнения теплопереноса (20), как и характеристическое уравнение нестационарной теплопроводности в плоской стенке графически представляет собой пересечение кривой ^{¿1-ду) с прямой линией

р!{Ыи, -е5), только график котангенса сдвинут влево на величину

ду, а угол наклона прямой увеличен на значение е-8. Отнесение

характеристического уравнения обобщенного тепломассообмена к классу уравнений, в который входят многие уравнения теплофизики, а также численный анализ коэффициентов переноса, позволяют сделать вывод о достоверности полученных решений.

В четвертой главе проведена промышленная адаптация результатов работы.

Промышленное опробование рассматриваемого метода регулирования топочных процессов произведено на котлах ДЕ-25-14-225 ГМ производственно-отопительной котельной ОАО «Орскнефтеоргсинтез». В котлах, оснащенных вихревой газомазутной горелкой ГМП-16, сжигается смесь предельных углеводородов с 0,1 -35...140 МДж/м3 и р=0,7...3 кг/м3, полученная в результате перемешивания природного газа с попутными газами переработки нефти. Для поддержания постоянного коэффициента избытка воздуха котлы оборудованы стационарными анализаторами кислорода в продуктах сгорания.

При эксплуатации котлов на тяжелых газах без их предварительного подогрева происходило ухудшение смешения газа с воздухом, цвет факела изменялся с фиолетового на соломенный. При этом увеличивалась химическая длина факела, его затягивало в конвективную часть котла. В результате резкого охлаждения факела в продуктах сгорания появлялся монооксид углерода СО (сажа по прибору Бахараха отсутствовала), снижалась экономичность котельного агрегата и увеличивалось загрязнение атмосферы. При сжигании углеводородных газов без подогрева с увеличением их плотности объемное содержание СО, %, начиная с р «1,6... 1,7 кг/м3 превышало 0,05 % (рис. 5); потери тепла от химической неполноты сгорания q■¡, %, начиная с р«2,2...2,3 кг/м3 превышали 0,4 % и достигали 1,5 % (рис. 6). То есть значения указанных показателей превышали нормы, установленные ГОСТ 21204-97. При этом тепловой

КПД котельного агрегата уменьшался на 1,5 % (рис. 7). Содержание СО, %, в продуктах сгорания определялось с погрешностью до 25 %.

0,4 СО, % 0,3

0,2

0,1

0,0

1 х ■

! :

X X X V 2 /о

и з

0,5 1,5 2,57 З3,5 кг/м

1,5

д3, %

1,0

0,5 0,0

1 X

1 X X X 2

X* 0 ¿8&&Д4 Л—

0,5 1,5 2,5 Р> 3 3,5 кг/м

Рис. 5 Зависимость выхода Рис. 6 Зависимость потерь тепла

окиси углерода СО, % об., от с уходящими газами %, от

плотности сжигаемого газа р, плотности сжигаемого газа р,

кг/м, при его постоянной кг/мз? при ег0 постоянной

температуре: 1 - 40 °С; 2 - 90 хеМпературе: 1 - 40 °С; 2 - 90 °С;

°С; 3 - 140 °С. 3 _ 140 °с.

Качественное изменение параметров сжигаемого газа ведет к изменению условий тепломассообмена и горения, что, в свою очередь, влияет на поле температур в топочной камере. То есть параметр В меняется в зависимости от состава сжигаемого газа, что отвечает главе 3. Изменение параметра В в зависимости от состава сжигаемого газа подтверждается проведенными экспериментами, которые показали, что концентрация оксидов азота на выходе из котла меняется с изменением состава топлива, что, при постоянном коэффициенте избытка воздуха, подаваемого на горение, указывает на изменение поля температур в топочной камере.

Экспериментальные данные по необходимой температуре сжигаемого газа совпадают с предложенной во второй главе зависимостью (8) с учетом коррекции на сокращение времени индукции реакции воспламенения в соответствии с третьей главой настоящей работы. То есть, коэффициент при р может бьггь снижен

со 142,8 до 110, что дает зависимость температуры Тг, К, от плотности

сжигаемого газа р, кг/м3,

Тг =110-р + 190. (34)

Поддержание постоянно высокой температуры газа для обеспечения требуемых условий смесеобразования при наиболее неблагоприятных условиях вызывает неоправданное увеличение эмиссии оксидов азота Ж)х на 10...20 % при низких плотностях газа (рис. 8).

* X \з 9 о \2_

) и Л

0,5 1,5 2,5 р; ,3,5 кг/м

Рис. 7 Зависимость КПД котла г], %, от плотности сжигаемого газа р, кг/м3, при его постоянной температуре: 1-40 °С; 2 - 90 °С; 3 - 140 °С.

Рис. 8 Зависимость выхода оксидов азота >ЮХ, мг/м3, от плотности сжигаемого газа р, кг/м3, при его постоянной температуре: 1 - 40 °С; 2 - 90 °С; 3 -140 °С.

Обобщение материала, изложенного в главах 1...4, позволяет сделать следующие выводы. Увеличение плотности газа должно компенсироваться увеличением его температуры и наоборот. Углеводороды тяжелее пропана конденсируются при температуре, близкой к стандартным условиям, поэтому расчет горелки должен производиться для минимальной плотности газа при нормальных условиях - то есть для газов с низкой температурой кипения. Кроме того, нагрев в котельных установках и печных агрегатах осуществить проще, чем охлаждение до низких температур.

Практическая реализация рассматриваемого метода регулирования в промышленности возможна как при прямом определении плотности сжигаемого газа при помощи поточного

плотномера, так и по косвенным признакам - тепловой нагрузке и давлению газа в горелке.

Второй способ можно осуществить при одной установленной на котле горелке либо, при равнонагруженных нескольких горелках. Сущность второго способа заключается в следующем. Гидравлическое сопротивление газовой горелки складывается главным образом из местных сопротивлений ДРм, Па, которые определяются по широко известной формуле

APM=S-w'-pp/2, (35)

где £ - коэффициент местного сопротивления горелки, w -скорость газа, м/с, рр - плотность газа при рабочих условиях, кг/м3.

Массовая низшая теплота сгорания газов изменяется не более чем на 5 % от среднего значения. Скорость газа в горелке w, при постоянной тепловой мощности теплового агрегата, обратно пропорциональна плотности газа при рабочих условиях рр.

Плотность газа при постоянном давлении обратно пропорциональна температуре газа Тг. Из вышеизложенного следует, что нагревая сжигаемый газ до температуры, обеспечивающей давление газа в горелке, которое соответствует данным режимной карты при текущей тепловой нагрузке, можно добиться расчетной дальнобойности газовых струй. При этом коэффициент отклонения дальнобойности газовых струй от расчетного значения К,с будет стремиться к 1. В связи с термической неустойчивостью углеводородов при значительных изменениях состава газа необходимо стремиться к поддержанию коэффициента отклонения дальнобойности газовых струй Кгс «1,2. С учетом допустимости поддержания Кгс «1,2 давление газа на горелку при равной тепловой мощности может быть снижено на некоторую величину АР, Па, определяемую режимной наладкой.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Проведенный комплекс исследований позволяет сделать следующие основные выводы:

1. Установлены зависимости энтальпии, теплоты сгорания, вязкости, удельных объемов газа, теоретически необходимого для

горения воздуха, продуктов сгорания и других основных топливных характеристик от плотности углеводородных газов, что создает основу для упрощения методик расчета как горелочных устройств, так и теплообмена в котлах и печах за счет перехода от индивидуальных зависимостей компонентов сложных смесей к одной характеристике всей смеси - плотности.

2. Разработан метод оценки условий воспламенения топливо-воздушной смеси по степени приближения безразмерной плотности отвода теплового потока д к критическому значению цкр,

показывающий, что с увеличением плотности смеси предельных углеводородов р температура в реальном топливном процессе удаляется от критических условий воспламенения и время индукции реакций самовоспламенения уменьшается, то есть, устойчивость процесса воспламенения возрастает.

3. Разработан метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата позволяющий свести все факторы, влияющие на распределение температуры в топке к одному параметру В = (Ь2 + Ь3)/Ьх. Соотношение между средними значениями параметров конвективного переноса 6,, турбулентного перемешивания Ъг и лучистого переноса Ъъ Ьх:Ьг:Ь3 для предельных углеводородов составляет 23,9%:0,8%:75,3%, для непредельных - 26,5%:0,8%:72,7%, что полностью отвечает современным представлениям о вкладе каждого механизма в общий теплоперенос. Получены зависимости параметра В от плотности сжигаемого газа р, показывающие, что с увеличением плотности сжигаемого газа для предельных углеводородов температура топочной среды в реальном топочном процессе растет, для непредельных углеводородов этиленового ряда -падает.

4. Получены экспериментальные данные по регулированию топочных процессов посредством изменения температуры газа переменного состава, сжигаемого в горелках с нерегулируемыми параметрами, подтверждающие обоснованность изменения температуры топлива в зависимости от его плотности и указывающие на необходимость уменьшения температуры газа при уменьшении его плотности и наоборот.

5. Разработаны практические рекомендации по организации регулирования процесса сжигания углеводородных газов переменного

состава посредством изменения температуры газовой смеси. Полученные результаты позволяют корректировать топочные процессы с целью повышения эффективности использования топлива, достижения требуемых характеристик факела и снижения экологического ущерба от выбросов вредных веществ с продуктами сгорания. Отдельные результаты работы уже реализованы и используются при эксплуатации промышленных паровых котлов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Костюченко, В.П. Снижение расхода топлива на технологические нужды на ОАО «Орскнефтеоргсинтез» / В.П. Костюченко, АЛО. Кулагин // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых. 6-9 декабря 2005 г. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С. 290-292.

2. Кулагин, АЛО. Влияние состава газообразного топлива на тепловое напряжение камеры сгорания / А.Ю. Кулагин, Е.В. Торопов // Наука и технологии. Труды XXVI Российской школы. 27-29 июня 2006 года, г. Миасс. -М.: РАН, 2006. -Т1. - С. 147-155.

3. Кулагин, АЛО. Эмиссия токсичных веществ при сжигании попутных газов добычи и переработки нефти в вихревых горелках / А.Ю. Кулагин // Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 7-я Всероссийская научно-техническая конференция. 29-30 января 2007 г. Тезисы докладов. -М.: ООО «НЕВЕС», 2007. - С. 508-509.

4. Кулагин, А.Ю. Управление процессом смешения газа и воздуха в вихревых горелках / А.Ю. Кулагин // Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 7-я Всероссийская научно-техническая конференция. 29-30 января 2007 г. Тезисы докладов. - М.: ООО «НЕВЕС», 2007. - С. 329-330.

5. Кулагин, АЛО. Повышение эффективности газовых горелок и надежности теплоутилизационного оборудования трубчатых печей при сжигании газов переменного состава / А.Ю. Кулагин, Е.В. Торопов // Проблемы теплоэнергетики: материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых

ученых. 17-19 апреля 2007 года. - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2007.-С. 90-92.

6. Кулагин, АЛО. Повышение эффективности газовых горелок и надежности теплоутилизационного оборудования при сжигании газов переменного состава / А.Ю. Кулагин, Е.В. Торопов // Наука и технологии. Секция 2. Аэрогазодинамика и теплообмен. Краткие сообщения XXVII Российской школы, посвященной 150-летию К.Э. Циолковского, 100-летию С.П. Королева и 60-летию Государственного ракетного центра «КБ им. Академика В.П. Макеева». 26-28 июня 2007 г., г. Миасс. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - С. 66-68.

7. Кулагин, АЛО. Увеличение диапазона устойчивой работы газовых горелок с нерегулируемыми параметрами при сжигании газов переменного состава / А. Ю. Кулагин // Промышленная энергетика. - М.: НТФ Энергопрогресс, 2008. - №2. - С. 23-24.

8. Торопов, Е.В. Учет влияния переменного состава сжигаемого газа на термокинетические характеристики процессов воспламенения и горения топлива / Е.В. Торопов, АЛО. Кулагин // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых. 11-14 ноября 2008 г. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - С. 237-238.

9. Кулагин, АЛО. Влияние состава топлива на теплообмен в топке котельного агрегата / А.Ю. Кулагин, Е.В. Торопов // Проблемы теплоэнергетики: материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 21-23 апреля 2009 года. - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2009. - С. 84-86.

Подписано в печать 09.03.2010. Формат 60x84 1/16

Усл. печ. л. 1,0

Уч. - изд. л. 1,0 Тираж 100 Заказ Бесплатно

Типография ОАО «Орскнефтеоргсинтез» 462407, Оренбургская обл., г. Орск, ул. Гончарова, 1а

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Факельное сжигание топлива

1.2. Исследование топочных процессов и методов управления структурой факела

1.3. Газовые горелки

1.3.1. Назначение газовых горелок и основные предъявляемые к ним требования

1.3.2. Вредные выбросы при сжигании газообразных видов топлива

1.3.3. Повышение надежности и эффективности сжигания газа в котлах и печах

1.3.3.1. Совершенствование методов смесеобразования

1.3.3.2. Совершенствование конструкций горелочных амбразур и туннелей

1.3.3.3. Повышение надежности работы горелок при сжигании попутных газов переработки нефти

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

2. ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1. Компонентный состав

2.2. Свойства и характеристики

2.2.1. Объемная теплота сгорания

2.2.2. Удельные объемы воздуха и газа

2.2.3. Энтальпия

2.2.4. Вязкость

2.3. Влияние состава топлива на теплообменные процессы в тепловых агрегатах

2.3.1. Общие положения

2.3.2. Влияние состава сжигаемого газа на теплообмен в топке

2.3.3. Влияние состава сжигаемого газа на теплообмен в конвективных поверхностях нагрева

2.4. Эффективность использования нефтепромысловых и попутных газов в котельных агрегатах и трубчатых печах

2.4.1. Влияние состава сжигаемого газа на потери тепла от наружного охлаждения

2.4.2. Влияние состава сжигаемого газа на потери тепла с уходящими газами

2.4.3. Влияние состава сжигаемого газа на потери тепла от химической неполноты сгорания

2.5. Повышение эффективности сжигания газов переменного состава посредством изменения их температуры

2.6. Выводы 72 3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА

СЖИГАЕМОГО ГАЗА НА ПРОЦЕССЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА И ТЕПЛООБМЕНА В ТОПКЕ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

3.1. Воспламенение и горение углеводородных газов переменного состава

3.1.1. Подобие полей температуры и концентрации горючего компонента

3.1.2. Воспламенение углеводородных газов переменного состава

3.2. Метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата 82 3.2.1. Вывод обобщенного уравнения комбинированного теплообмена при горении в топке котельного агрегата

3.2.2. Анализ и адаптация полученного решения; исследование достоверности результатов

3.3. Выводы

4. ПРОМЫШЛЕННАЯ АДАПТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

4.1. Описание производственно-экспериментальной установки

4.2. Экологические характеристики факела при сжигании нефтезаводского газа

4.3. Эффективность использования нефтезаводских газов

Россия располагает значительными запасами энергетических ресурсов и мощным топливно-энергетическим комплексом, который является базой развития экономики. В настоящее время ТЭК определяющим образом влияет на состояние и перспективы развития национальной экономики, обеспечивая около 1/4 производства валового внутреннего продукта, 1/3 объема промышленного производства и доходов консолидированного бюджета России, примерно половину доходов федерального бюджета, экспорта и валютных поступлений.

На период до 2020 года в России разработана Энергетическая стратегия, среди приоритетных задач которой можно выделить снижение удельных затрат на производство и использование энергоресурсов и минимизацию техногенного воздействия энергетики на окружающую среду. На современном этапе экономика России характеризуется высокой энергоёмкостью, в 2-3 раза превышающей удельную энергоёмкость экономики развитых стран. Одной из причин такого положения является нарастающая технологическая отсталость энергоёмких отраслей промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Степень повышения энергетической эффективности предопределит долгосрочные перспективы развития не только энергетического сектора, но и экономики Российской Федерации в целом.

Существующий потенциал энергосбережения составляет 360.430 млн. тонн условного топлива, или около 40.45 % текущего потребления энергии. Из них: 33% сосредоточены в ТЭК, в том числе треть в электроэнергетике и теплоснабжении, 32% - в промышленности, 26% - в жилищно-коммунальном хозяйстве [9. 11,24, 91, 130].

Нефтеперерабатывающая промышленность является наиболее энергоемкой среди прочих отраслей ТЭК [92]. При простейших процессах нефтепереработки расход ТЭР на собственные нужды в виде топлива, тепла, электроэнергии соответствует 5.6 % от переработанной нефти; усложнение технологии вызывает повышение энергозатрат до 10 % и более. Главным показателем оптимальности технологических схем переработки нефти является энергоемкость, составляющая в среднем по НПЗ России 40.45 % себестоимости товарной продукции. Поэтому разработка мероприятий по снижению расхода топлива на технологические и энергетические нужды нефтеперерабатывающих предприятий весьма актуальна.

Основной особенностью отечественной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности является высокий уровень потребления топлива в сравнении с промышленно-развитыми странами, который связан как с использованием морально и физически устаревших печей, так и с уровнем применяемой технологии нефтепереработки.

Трубчатые печи являются основным оборудованием технологических установок нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, на их сооружение затрачивается около 25% капитальных вложений. Они являются крупными потребителями топлива.

Для современных НПЗ характерно стремление к выработке тепловой и, реже, электрической энергии в собственных котельных или ТЭЦ. Поэтому помимо печей, все более значительными потребителями топлива становятся котельные агрегаты.

При сжигании топлива особая роль отводится организации горения, так называемым факельным и пламенным процессам. Рациональная для данного вида конструкций и технологий организация факела во многом определяет проблемы экономии топлива, производительности, стойкости элементов топочного и печного пространства, эмиссии вредных веществ.

Использование в качестве топлива попутных газов нефтепереработки, состав и теплотехнические свойства которых меняются во времени, приносит значительные неудобства для организации экономичного и безопасного его сжигания с минимальным выходом токсичных продуктов сгорания.

Работа огнетехнических установок на переменных режимах или различных видах топлива заставляет особенно внимательно относиться к обеспечению соответствия характеристик факела требованиям технологических процессов. В этих условиях наиболее выгодное решение - выбор горелочных устройств с регулируемыми параметрами, как по воздушному, так и по газовому тракту. Используя такие горелки, можно обеспечить наивыгоднейший тепловой режим независимо от нагрузки или рода топлива. Это значительно повышает экономичность и надежность энергетических установок.

Печи нефтеперерабатывающих предприятий комплектуются большим количеством горелок. Изготовление горелочных устройств с регулируемыми параметрами ведет к их удорожанию.

Целью работы является изучение возможности регулирования топочных процессов и повышения эффективности использования углеводородных газов переменного состава посредством изменения их температуры при сжигании в горелках с нерегулируемыми газовыдающими узлами.

Научная новизна основных положений работы заключается в том, что автором впервые:

- установлены зависимости энтальпии, теплоты сгорания, вязкости, удельных объемов газа, теоретически необходимого для горения воздуха, продуктов сгорания и других основных топливных характеристик от плотности углеводородных газов;

- разработан метод оценки воспламенения углеводородных газов сложного состава по плотности газовой смеси;

- разработан метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата, позволяющий свести все факторы, влияющие на распределение температуры в камере сгорания к одному параметру.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволяют корректировать топочные процессы посредством изменения температуры сжигаемого газа с целью повышения эффективности использования топлива, достижения требуемых характеристик факела и снижения экологического ущерба от выбросов вредных веществ с продуктами сгорания. Отдельные результаты работы уже реализованы в ОАО

Орскнефтеоргсинтез» и используются при эксплуатации промышленных паровых котлов.

Автор защищает:

- разработанные приемы регулирования топочных процессов и практические рекомендации по организации регулирования процесса сжигания углеводородных газов переменного состава;

- метод оценки воспламенения углеводородных газов сложного состава по плотности газовой смеси;

- метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата по одному параметру.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенных в диссертации, докладывались или были представлены на: Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых по энерго- и ресурсосбережению, нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии (6-9 декабря 2005 года, г. Екатеринбург); XXVI Российской школе по проблемам науки и технологий (27-29 июня 2006 года, г. Миасс); 7-й Всероссийской научно-технической конференции по актуальным проблемам состояния и развития нефтегазового комплекса России (29-30 января 2007 года, г. Москва); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам теплоэнергетики (17-19 апреля 2007 года, г. Челябинск); XXVII Российской школе по проблемам науки и технологий (2628 июня 2007 года, г. Миасс); Всероссийской студенческой олимпиаде, научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых по энерго- и ресурсосбережению, нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии (11-14 ноября 2008 года, г. Екатеринбург); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам теплоэнергетики (21-23 апреля 2009 года, г. Челябинск).

Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе в одном источнике, рекомендованном ВАК.

4.5. Выводы

Таким образом, опыт промышленного использования метода регулирования топочных процессов посредством изменения температуры сжигаемого газа позволяет сделать следующие выводы, справедливые для горелок с радиальной выдачей газа в поток воздуха.

1. Предварительный нагрев газа увеличивает эмиссию оксидов азота NOx. Нагрев с 40 до 140 °С газов с разными плотностями увеличивает эмиссию NOx на различную величину. Максимум увеличения в 20 % соответствует минимальной плотности, то есть значению плотности наиболее приближенному к расчетному. Минимум увеличения в 10 % соответствует максимальной плотности. Снижение прироста эмиссии объясняется непропорциональным ухудшением условий смесеобразования при отклонении дальнобойности газовых струй.

2. Предварительный нагрев газа уменьшает эмиссию окиси углерода СО. Нагрев с 40 до 140 °С газов с разными плотностями уменьшает эмиссию СО на различную величину. При расчетных значениях плотности газа смешение топлива с воздухом происходит с требуемой интенсивностью и без подогрева газа, поэтому подогрев значительного влияния на эмиссию СО не оказывает. Максимум снижения соответствует максимальной плотности.

3. Из пунктов 1 и 2 следует, что поддержание постоянно высокой температуры газа, необходимой для обеспечения хороших условий перемешивания газа и воздуха при наиболее неблагоприятных условиях, то есть для наиболее тяжелых газов, ведет к неоправданному повышению эмиссии NOx (на 20 %) при низких значениях плотностей газа.

Таким образом, можно говорить о существовании оптимального значения температуры газа, подаваемого на горелку, соответствующего определенному значению его плотности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлены зависимости энтальпии, теплоты сгорания, вязкости, удельных объемов газа, теоретически необходимого для горения воздуха, продуктов сгорания и других важных топливных характеристик от плотности углеводородных газов, что создает основу для упрощения методик расчета как горелочных устройств, так и теплообмена в котлах и печах за счет перехода от индивидуальных зависимостей компонентов сложных смесей к одной характеристике всей смеси - плотности.

2. Разработан метод оценки условий воспламенения топливо-воздушной смеси по степени приближения безразмерной плотности отвода теплового потока q к критическому значению qKp, показывающий, что с увеличением плотности смеси предельных углеводородов р температура в реальном топливном процессе удаляется от критических условий воспламенения и время индукции реакций самовоспламенения уменьшается, то есть, устойчивость процесса воспламенения возрастает.

3. Разработан метод оценки теплообмена в топке котельного агрегата позволяющий свести все факторы, влияющие на распределение температуры в топке к одному параметру В = (b2 + Ъъ)/Ь{. Соотношение между средними значениями параметров конвективного переноса bv, турбулентного перемешивания Ъг и лучистого переноса Ъг bx:b2: Ьг для предельных углеводородов составляет 23,9%:0,8%:75,3%, для непредельных -26,5%:0,8%:72,7%, что полностью отвечает современным представлениям о вкладе каждого механизма в общий теплоперенос. Получены зависимости параметра В от плотности сжигаемого газа р, показывающие, что с увеличением плотности сжигаемого газа для предельных углеводородов температура топочной среды в реальном топочном процессе растет, для непредельных углеводородов этиленового ряда - падает.

4. Получены экспериментальные данные по регулированию топочных процессов посредством изменения температуры газа переменного состава, сжигаемого в горелках с нерегулируемыми параметрами, подтверждающие обоснованность изменения температуры топлива в зависимости от его плотности и указывающие на необходимость уменьшения температуры газа при уменьшении его плотности и наоборот.

5. Разработаны практические рекомендации по организации регулирования процесса сжигания углеводородных газов переменного состава посредством изменения температуры газовой смеси. Полученные результаты позволяют корректировать топочные процессы с целью повышения эффективности использования топлива, достижения требуемых характеристик факела и снижения экологического ущерба от выбросов вредных веществ с продуктами сгорания. Отдельные результаты работы уже реализованы и используются при эксплуатации промышленных паровых котлов.

1. Абрамович, Г.Н. Теория турбулентных струй / Г. Н. Абрамович. М.: Физматгиз, 1960. - 715 с.

2. Андрианов, В.Н. Исследование процесса сложного теплообмена в камере сгорания. Сб. «Конвективный и лучистый теплообмен» / В.Н. Андрианов, С.Н. Шорин. Изд-во АН СССР, ЭНИН, 1961.

3. Ахмедов, Р.Б. Повышение эффективности буферного сжигания природного газа в топках парогенераторов / Р.Б. Ахмедов, З.С. Талибджанов, А.В. Валиходжаев, A.M. Магдеев. М.: ВНИИЭГазпром, 1969. - 64 с.

4. Ахмедов, Р.Б. Основы регулирования топочных процессов / Р.Б. Ахмедов. М.: Энергия, 1977. - 280 с.

5. Ахмедов, Р.Б. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив / Р.Б. Ахмедов, JI.M. Цирульников. Л.: Недра, 1984. - 238 с.

6. Ахмедов, Р.Б. Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочное руководство / Р.Б. Ахмедов, О.Н. Брюханов, А.С. Иссерлин и др. Под ред. А.С. Иссерлина. Л.: Недра, 1990. - 423 с.

7. Ахмедов, Р.Б. Рациональное использование газа в промышленных установках. Справочное пособие / Р.Б. Ахмедов, О.Н. Брюханов, В.Г. Лисиенко и др. Под ред. А.С. Иссерлина. — СПб.: Недра, 1995. — 352 с.

8. Баскаков, А.П. Что мешает повышению энергетической эффективности газовых отопительных котельных / А.П. Баскаков, В.А. Мунц и др. Вестник УГТУ-УПИ, №46. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005 г.

9. Баскаков, А.П. Реальные возможности повышения эффективности газовых отопительных котельных / А.П. Баскаков, В.А. Мунц, Н.Ф.

10. Филипповский, Е.В. Черепанова // «Промышленная теплоэнергетика». М., 2005.-№9.-С. 22-26.

11. Блох, А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов / А.Г. Блох. — JL: Энергоатомиздат, 1984. 240 с.

12. Вильяме, Ф.А. Теория горения / Ф.А. Вильяме. М.: Наука, 1971.616 с.

13. Волков, Э.П. Основные научные достижения Энергетического института им. Г. М. Кржижановского в XI пятилетке / Э.П. Волков // Теплоэнергетика. М., 1987. - №5. - С. 14-19.

14. Волков, Э.П. Экологические проблемы в энергетике / Э. П. Волков, Е.И. Гаврилов, М.И. Сапоров // Энергетик. М., 1989. - №9. - С. 22-26.

15. Вулис, JI.A. Основы теории газового факела / JI.A. Вулис, Ш.А. Ершин, Л.П. Ярин. Л.: Энергия, 1968. - 204 с.

16. Глазунов, В.И., Образование и превращение окислов азота / В.И. Глазунов, З.А. Фатхутдинов // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2002. - №8. - С. 21-25.

17. ГОСТ 17356-89. Горелки на газообразном и жидком топливах. Термины и определения. М., 2000. - 65 с.

18. ГОСТ 21204-97. Межгосударственный стандарт. Горелки газовые промышленные. Общие технические требования. М.: ИПК издательство стандартов, 2002. — 16 с.

19. Грум-Гржимайло, В.Е. Пламенные печи / В.Е. Грум-Гржимайло. М.: ОНТИ НКТП СССР, 1937. - 428 с.

20. Гурвич, A.M. Тепловая эффективность радиационных поверхностей нагрева / A.M. Гурвич, В.В. Митор // Энергомашиностроение. М., 1957. - №2. -С. 15-19.

21. Гурвич, A.M. Теплообмен в топках паровых котлов / A.M. Гурвич. -JL: Госэнергоиздат, 1950. 272 с.

22. Гущин, С.Н. Теория и практика теплогенерации / С. Н. Гущин, М.Д. Казяев, Ю.В. Крюченков и др. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. - 379 с.

23. Данилов, O.JI. Использование вторичных энергетических ресурсов O.JI. Данилов, В.А. Мунц. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - 154 с.

24. Двойнишников, В.А. Некоторые закономерности развития струй в ограниченном пространстве / В.А. Двойнишников // Теплоэнергетика. — М., 1980. №9. - С. 53-55.

25. Дмитриев, Ю.В. Комплексные исследования работы факельных горелок трубчатых печей НПЗ / Ю.В. Дмитриев, Н.А. Кожин, В.Д. Катин, Б.М. Кривоногов // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. - №2. - С. 41-45.

26. Дмитриев, Ю.В. Исследование влияния конструкции топочных камер трубчатых печей на образование окислов азота /Ю.В. Дмитриев, Н.А. Кожин, В.Д. Катин, Б.М. Кривоногов // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. - №9. - С. 32-35.

27. Дьяченко, С.Н. Влияние состава нефтезаводских газов на образование оксидов азота в трубчатых печах / С.Н. Дьяченко, В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2000. - №9. -С. 50-53.

28. Журавлев, Ю.А. Применение зонального метода для расчета теплообмена в топке котла / Ю.А. Журавлев, Ф.К. Сидоров, М.Я. Процайло // Теплоэнергетика. М., 1980. - №11. - С. 35-39.

29. Иванов, Ю.В. Основы расчета и проектирования газовых горелок / Ю.В. Иванов. -М.: Гостоптехиздат, 1963. 151 с.

30. Изюмов, М.А. Методология принятия технических решений на стадии проектирования паровых котлов: Учебное пособие по курсу «Конструирование паровых котлов» / М.А. Изюмов. М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 108 с.

31. Ионин, А.А. Газоснабжение / А. А. Ионин. М.: Стройиздат, 1975. —439 с.

32. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. — М.: Энергоатомиздат, 1981. — 416 с.

33. Иссерлин, А.С. Основы сжигания газового топлива / А.С. Иссерлин. -Л.: Недра, 1987.-336 с.

34. Итман, Д.Л. Расчетная оценка эффективности применения двухсветных экранов в топочных камерах мощных паровых котлов / Д.Л. Итман, В .Д. Дуб // Теплоэнергетика. М., 1980. - №12. - С. 23-25.

35. Казанцев, Е.И. Промышленные печи: справочное руководство для расчетов и проектирования / Е.И. Казанцев. — М: Металлургия, 1964. 451с.

36. Карасина, Э.С. Алгоритм и программа зонального расчета теплообмена в топочных камерах паровых котлов / Э.С. Карасина, З.Х.Шраго, Т.С. Александрова, С.Е. Боревская // Теплоэнергетика. М., 1982. - №7. - С. 42-47.

37. Катин, В.Д. Повышение эффективности топливно-энергетических ресурсов / В.Д. Катин, Н.И. Фоминцева // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - №7. - С. 5-9.

38. Катин, В.Д. Применение газоанализаторов на нефтеперерабатывающем заводе / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - №7. - С. 8, 9.

39. Катин, В. Д. Содержание токсичных веществ в продуктах сгорания трубчатых печей / В. Д. Катин, Б. М. Кривоногое // Химия. М.: ХТТМ, 1986. -№8. - С. 43, 44.

40. Катин, В. Д. Исследование влияния технологического назначения трубчатых печей на выход оксидов азота в продуктах сгорания / В. Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. - №8. -С. 37-39.

41. Катин, В.Д. Исследование продуктов сгорания топлива газогорелочных устройств трубчатых печей НПЗ / В.Д. Катин, С.Г. Писаренко // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. №8. -- С. 40-42.

42. Катин, В.Д. Выбор рациональных конструкций газовых горелок для цилиндрических трубчатых печей методом математической статистики / В.Д. Катин, С.Г. Писаренко // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1992. - №3. - С. 38-41. ,

43. Катин, В.Д. Использование метода ступенчатого сжигания топлива в трубчатых печах и котлах для подавления выбросов оксидов азота / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1992. -№8.-С. 41-44.

44. Катин, В.Д. К вопросу влияния конструктивных параметров горелок на образование оксидов азота в продуктах сгорания трубчатых печей / В.Д. Катин, И.Г. Киселев // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993. №3. - С. 27-32.

45. Катин, В.Д. Защита от шума горелочных устройств при эксплуатации трубчатых печей НПЗ / В.Д. Катин, И.Г. Киселев, А.Р. Эйсмонт // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993. - №5. - С. 42-46.

46. Катин, В.Д. Влияние параметров газовых горелок технологических печей на уровень создаваемого шума / В.Д. Катин, И.Г. Киселев, А.Р. Эйсмонт // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993. -№11. -С. 41-44.

47. Катин, В.Д. Анализ состояния и перспективы совершенствования парка горелочных устройств для трубчатых печей / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. №4. -С. 41^5.

48. Катин, В.Д. К вопросу повышения безопасности эксплуатации газовых инжекционных горелок трубчатых печей и взаимозаменяемости различных нефтезаводских газов / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - №4. - С. 39-41.

49. Катин, В.Д. Проблемы проектирования трубчатых печей и вспомогательного оборудования и пути их решения / В.Д. Катин, А.Н. Колмогоров // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - №6. - С. 31-36.

50. Катин, ВД. Пути рационального использования топлива и вторичных энергетических ресурсов в технологических печах НПЗ / В.Д. Катин, А.Н. Колмогоров, Н.А Кожин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - №6. - С. 34-36.

51. Катин, В. Д. Проектные решения по сокращению вредных выбросов из технологических печей НПЗ / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - №9. - С. 16-20.

52. Катин, В.Д. К вопросу комплексного контроля процесса горения топлива с учетом токсичности продуктов сгорания / В. Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. -№10.-С. 18-20.I

53. Катин, В.Д. Конструктивно-технические решения по подавлению шума при эксплуатации горелочных устройств трубчатых печей / В.Д. Катин, А.Н. Колмогоров // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995. №1. - С. 28-31.

54. Катин, В.Д. Режимные методы повышения надежности эксплуатации воздухоподогревателей трубчатых печей и котлоагрегатов на НПЗ /В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995. -№2. - С. 35-39.

55. Катин, В.Д. Анализ источников шума при работе горелочных устройств и методов его снижения / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1997. - №4. - С. 30-33.

56. Катин, В.Д. Анализ методов оценки эко логичности работы горелочных устройств нефтезаводских печей / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1998. - №8. - С. 58-61.

57. Катин, В.Д. Результаты исследований эколого-технического уровня эксплуатации горелок котельно-печного парка Ачинского НПЗ / В.Д. Катин, И.Г. Киселев // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1999. -№2. -С. 31—41.

58. Катин, В.Д. Конструктивные решения по подавлению выбросов оксидов азота на стадии проектирования трубчатых печей / В.Д. Катин, В.А. Масюта // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1999.-№3.-С. 34-36.

59. Катин, В.Д. О способе повышения безопасности эксплуатации инжекционных газовых горелок трубчатых печей НПЗ / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003. -№11. -С. 49-50.

60. Катин, В. Д. Разработка комплексного подхода к решению проблемы повышения эффективности использования топлива в нефтезаводских трубчатых печах / В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. №12. - С. 46^17.

61. Катин, В.Д. К вопросу снижения и нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на НПЗ /В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. - №2. - С. 45-48.

62. Кнорре, Г.Ф. Теория топочных процессов / Г.Ф. Кнорре, К.М. Арефьев, А.Г. Блох, Е.А. Нахапетян, И.И. Палеев, В.Б. Штейнберг. М—JI.: Энергия, 1966.-421 с.

63. Кожин, Н.А. Анализ состояния печного парка и пути повышения его экономичности / Н.А. Кожин, В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. - №4. - С. 40-42.

64. Кожин, Н.А. Экспериментальные исследования локальных тепловых потоков в топке цилиндрической трубчатой печи / Н.А. Кожин, В.Д. Катин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. -№10.-С. 35-39.

65. Козлов, Ю. А. Аэродинамические исследования системы встречносмещенных струй. / Ю. А. Козлов // Научные труды МЭИ: Повышение эффективности и надежности работы парогенераторов. Межвузовский сборник. М., 1983. - вып. 15. - С. 39-44.

66. Кривоногов, Б. М. Повышение эффективности сжигания газа и охрана окружающей среды / Б. М. Кривоногов. JL: Недра, 1986. - 280 с.

67. Кропп, Л.И. Актуальные проблемы нормирования и сокращения выбросов ТЭС / Л.И. Кропп, Л.А. Мамрукова // Теплоэнергетика. М., 1989. -№3. — С. 2-8.

68. Кулагин, А.Ю. Влияние состава газообразного топлива на тепловое напряжение камеры сгорания / А.Ю. Кулагин, Е.В. Торопов // Наука и технологии. Труды XXVI Российской школы. 27-29 июня 2006 года, г. Миасс. -М.: РАН, 2006. Т1. - С. 147-155.

69. Российской школы, посвященной 150-летию К.Э. Циолковского, 100-летию С.П. Королева и 60-летию Государственного ракетного центра «КБ им. Академика В.П. Макеева». 26-28 июня 2007 г., г. Миасс. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - С. 66-68.

70. Кулагин, А.Ю. Увеличение диапазона устойчивой работы газовых горелок с нерегулируемыми параметрами при сжигании газов переменного состава / А. Ю. Кулагин // Промышленная энергетика. — М.: НТФ Энергопрогресс, 2008. №2. - С. 23-24.

71. Лавров, Н.В. Сжигание горючих газов в топочных устройствах / Н.В. Лавров, В.М. Попов, Л.И. Истомин, А.К. Шубников. М.-Л.: Энергия, 1966. -272 с.

72. Лисиенко, В.Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование: Справочное издание: В 3-х книгах / В.Г. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплотехник, 2004.

73. Литвак, Д.Б. Методы учета и пути снижения тепловых неравномерностей в конвективных перегревателях энергетических парогенераторов / Д.Б. Литвак, Л.М. Христич, Н.И. Резник // Энергомашиностроение. М., 1979. - №4. - С. 13-16.

74. Локшин, В. А. Исследование температурного режима и усовершенствование конструкций ширмовых пароперегревателей мощныхпаровых котлов / В.А. Локшин, В.В. Чебулаев, В.Г. Лисовой, В.Д. Бараненко // Теплоэнергетика. М., 1972. - №3. - С. 20-25.

75. Ляховский, Д.Н. Аэродинамика закрученных струй и её значение для факельного сжигания газа. В кн.: Теория и практика сжигания газа / Д.Н. Ляховский. Л.: Гостоптехиздат, 1958. - С. 7-24.

76. Малиновский, А.С. Снижение вредных выбросов при использовании горелок типа AIT на печных агрегатах пиролиза / А.С. Малиновский, Н.Р. Ентус, В.В. Шарихин // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1991. - №6. - С. 46-48.

77. Маршак, Ю.Л. Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками / Ю.Л. Маршак. М.: Энергия, 1966. - 320 с.

78. Митор, В.В. Проектирование котельных агрегатов на основе расчетного анализа горения и теплообмена в топочных камерах / В.В. Митор, В.И. Резник, С.Л. Шагалова // Энергетическое машиностроение. М., 1981. -№2.-С. 35.

79. Михеев, В.П. Сжигание природного газа / В.П. Михеев, Ю.П. Медников. Л.: Недра, 1975. - 391 с.

80. Мотин, Г.И. Исследование аэродинамики топочных устройств на гидромоделях / Г.И. Мотин, И.Л. Шрадер, А.Л. Шрадер // Теплоэнергетика. -М., 1978.-№4.-С. 17-21.

81. Мунц, В. А. Модернизация существующих производственных котельных мини-ТЭЦ / В.А. Мунц, Н.Ф. Филипповский, С.М. Степин и др. // «Новости теплоснабжения». — М., 2005. — №4. С. 28-30.

82. Назмеев, Ю.Г. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий: Учебное пособие для студентов вузов / Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина. М.: Издательство МЭИ, 2002. - 407 с.

83. Нормативная методика теплового расчета трубчатых печей РТМ-02-40-77. -М.: ВНИИнефтемаш, 1977. 680 с.

84. Овсянников, Ю.Б. Разработка принципов управления режимами горения в трубчатых печах. / Ю. Б.Овсянников, В.А. Тимофеев // Сб. научных трудов ВНИПИнефть. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. - С. 81-88.

85. Осинцев, В.В. Особенности процессов горения и теплообмена в камерных топках котлов с фронтовой компоновкой горелок / В. В. Осинцев, Е.В. Торопов, М.П. Сухарев, К.В. Осинцев. Челябинск: Рекпол, 2006. - 204 с.

86. Поляцкин, М.А., Оценка завершенности процессов смешения и горения в топке котла при сжигании природного газа / М.А. Поляцкин, А.А. Шатиль, В.Н. Афросимова // Газовая промышленность. М., 1965. - №2. - С. 24-27.

87. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения / В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др. Л.: Энергия, 1973. - 264 с.

88. Померанцев, В.В. Сборник задач по теории горения / В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др. Л.: Энергоатомиздат, 1983. — 152 с.

89. Резник, Н.И. Рециркуляция газов как метод уменьшения тепловой неравномерности / Н.И. Резник, Д.И. Парпаров // Теплоэнергетика. М., 1971. -№11.-С. 34-36.

90. Резник, Н.И. Расчетная оценка коэффициентов неравномерности тепловосприятия в конвективных пароперегревателях газомазутных парогенераторов / Н.И. Резник, Д.Б. Литвак // Теплоэнергетика. М., 1975. — №10.-С. 41-43.

91. Седелкин, В.М. Методика расчета теплового излучения в зоне действия открытых факелов / В.М. Седелкин, А.В. Паимовов, О.А. Толоконникова, О.Ю. Кулешов // Инженерно-физический журнал. Минск, 1993.-№3.-С. 297-300.

92. Седов, П.С. Анализ работы печи с подовым расположением форсунок / П.С. Седов, Г.Г. Валявин, Н.И. Ветошкин, Ш.Ф. Мулюков // Химия и технология топлив и масел. М., 1980. - №3. - С. 35-37.

93. Сигал, И .Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И.Я. Сигал. Л.: Недра, 1977. - 294 с.

94. Скуратов, Г. А. Опыт сжигания водород содержащего газа на ангарском НПЗ / Г.А. Скуратов, К.А. Симонов // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2005. - №6. - С. 12-13.

95. Сорока, Б.С. Интенсификация тепловых процессов в топливных печах / Б.С. Сорока. Киев: Наукова думка, 1992. - 416 с.

96. Сполдинг, Д.Б. Основы теории горения / Д.Б. Сполдинг. М—Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 319 с.

97. Сполдинг, Д.Б. Теория распространения закрытых турбулентных пламен предварительно перемешанных газов. Сб. «Вопросы горения» / Д.Б. Сполдинг. М.: Металлургиздат, 1963. - 247 с.

98. Сполдинг, Д.Б. Горение и массообмен / Д.Б. Сполдинг. М.: Машиностроение, 1985.-235 с.

99. Старк, С. Б. Труды Московского института стали / С. Б. Старк. М., 1953. - вып. XXXI. - С. 112-120.

100. Сухов, В.И. Влияние условий ввода горючей смеси на теплообмен в камере сгорания / В.И. Сухов, С.Н. Шорин // Газовая промышленность. — М., 1965.-№9. -С. 34-37.

101. Темирбаев, Д.Ж. Исследование слабых неизотермических моделей рециркуляции газов в верхнюю часть топочных камер мощных парогенераторов / Д.Ж. Темирбаев, Ю.Б. Беликовский // Теплоэнергетика. М., 1977.— №3. —С. 11-15.

102. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Изд. 3-е. СПб: НПО ЦКТИ, 1998.-256 с.

103. Трофимченко, С.И. Развитие одиночной струи и системы струй в сносящем потоке / С.И. Трофимченко, В.А. Двойнишников, А.Ф. Хритинин // Теплоэнергетика. М., 1980. - №12. - С. 63-65.

104. Устименко, Б.П. Численное и огневое моделирование топочных процессов парогенераторов. Всесоюзная конференция «Теплообмен в парогенераторах» / Б.П. Устименко. Новосибирск, 1988. - С. 63-65.

105. Хзмалян, Д. М. Теория горения и топочные устройства / Д. М. Хзмалян, Я. А. Каган. М.: Энергия, 1976. - 488 с.

106. Хитрин, JI.H. Физика горения и взрыва / Л.Н. Хитрин. М.: Издательство МГУ, 1957. - 442 с.

107. Хитрин, Л.Н. Основы горения углеводородных топлив / Л.Н. Хитрин, В.А. Попов. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. - 664 с.

108. Чокин, Ш.Ч. Об исследованиях Казахского научно-исследовательского института энергетики / Ш.Ч. Чокин, Б.П. Устименко // Теплоэнергетика. М., 1987. - №5. - С. 20-23.

109. Шварц, А.Л. Сотрудничество ВТИ с котлостроительными заводами в развитии отечественной энергетики / А.Л. ТИварц, Ю.П. Енякин, И.П. Надыров и др. // Тяжелое машиностроение. М., 2001. - №6. - С. 24-28.

110. Шорин, С.Н. Характеристики горения и радиации турбулентного газового факела / С.Н. Шорин, О.Н. Ермолаев // Теплоэнергетика. М., 1959. -№2.-С. 57-62.

111. Шорин, С.Н. Теплообмен в камерах сгорания. Теория и практика сжигания газа. Т. II. / С.Н. Шорин. Л.: Недра, 1964. - 438 с.

112. Шорин, С.Н. Теплопередача / С.Н. Шорин. — М.: Высшая школа, 1964.-490 с.

113. Шорин, С.Н. Исследование и разработка печей химической технологии. Разработка метода расчета теплопередачи в трубчатых печах / С.Н. Шорин, Н.М. Коновалова // Отчет по НИР гос. Per. №72006213. М.: МИНХ, 1973.-182 с.

114. Шульман, В.Л. Экологическое совершенствование тепловых электрических станций на основе комплексного решения нормативно-методических и технологических проблем / В.Л. Шульман Дис. . д-ра техн. наук: 05.14.14, Екатеринбург, 2003. 289 с.

115. Яновский, А.Б. Эффективность приоритет энергетической стратегии России / А. Б. Яновский // Новости теплоснабжения. — М., 2007. -№5. - С. 6-8.

116. Burke, S.P. Diffusion flame / S.P. Burke, Т.Е. Shumann. Ind. Chem., 1928.-№10.- v. 20

117. Hotel, H.C. Radiative transfer / H.C. Hotel, A.F. Sarofim. New York: Mc Graw Hill, 1967. - 520 p.