автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование элементов теплообменного и золоулавливающего оборудования для комплексного проектирования газового тракта котла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГГ 0 0.1

На правах рукописи

^ 1. 01!

УДК 621.938.37

СТАРОСТИНА Елена Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛООБМЕННОГО И 30Л0УЛАВЛИВАЮЩЕГ0 ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ТРАКТА КОТЛА

05.14.04 Промышленная теплоэнергетика 05.14.16 Технические средства защиты окружающей среды /промышленность/.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре "Теплотехника и котельные установки" Московского государственного строительного университета.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Б.А.Пермяков

кандидат технических наук, доцент

В.А.Шилов

Официальные оппоненты: доктор технических наук

B.И.Кормилицын

. кандидат технических наук

C.Д.Корнеев

Ведущая организация: ГипроНИИстройдормаш <

Защита диссертации состоится 1993 г.

в аудитории й в час. на заседании специализированного

Совета К.053.20.01 Московского государственного открытого университета.

Отзывы на автореферат в 2-" экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 129278, г .Москва, ул. П. Корчагина, 22. ■•

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " /5" УРАУ/гЯ, 1 р93 г> |

Учет* секретарь специализированного Совета кшшедат технических наук, доцент А.Я.Антонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБОШ.

Актуальность лайоти. Удовлетворение растущих потребностей в топливно-энергетических ресурсах во всё большей степени зависит от их рационального использования. Наиболее перспективным путём решения этой проблем сегодня является разработка и внедрение в производство экологически чистых энергосберегающих технологий.

Надёжность и тепловая эффективность работы котельной установки в целом во многом.определяется правильным выбором конвективных поверхностей нагрева, предназначенных для снжения потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, а также экологической эйфектив~,-> ностью применяемого газоочистного оборудования. В топках современных отечественных котлов сжигается более 200 марок различных видов топлива - твёрдого, жидкого, газообразного, отличающихся большим многообразием качественных характеристик, и, очевидно, что в зависимости от назначения, мощности котельной, параметров вырабатываемого теплоносителя, схемы компановки теплообменного и золо-улавливающега' оборудования могут быть самыми различными. Исследованию отдельных элементов теплообменного и золоулавливанцего оборудования применительно к котлам небольшой производительности, а тахте разработке рекомендация по их рациональной компановке и посвящена данная работа.

Цель работы. Основной целыэ диссертационной работы, является исследование элементов теплообменного и золоулавливанцего оборудования котельных малой п средней мощности для комплексного проектирования газового тракта котла, разработка рекомендаций для правильного выбора рациональных схем компановки теплообменного и золоулавливаотего оборудования производственно-отопительных котельных, обеспечивающих их элективную эксплуатацию.

Для достижения поставлешюй цели автором выполнены:

- анализ технического уровня отечественных котельных и элементов их оборудования /конвективные поверхности нагрева и газоочистные устройства/;

- анализ известны:: результатов исследований и промышленных внедрений, направленных на сокращение потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, а такке качества конвективных и внешних газоходов производственно-отопительных котельных, определение критериев их совершенства;

- экспериментальные исследования теплообмена и аэродинамики обращенного воздухоподогревателя из стальных труб в промышленных условиях при работе котла на твёрдом топливе:

- экспериментальные исследования модернизированной конструкции циклона с конусом-коагулятором и определены его оптимальные reo- •• метрические размеры:

- экспериментальные исследования специфических свойств тканей, рекомендуемых для рукавных фильтров котельных установок;

- проработка различных конструктивных схем компановки конвективных поверхностей нагрева и золоулавливающего оборудования для котлов малой и средней мощности;

- оценка рассмотренных схем по уровню экологического воздействия и экономической эффективности использования;

- на основании выполненного комплекса исследований разработаны рекомендации по созданию и внедрению элементов теплообменного и золоулавливающего оборудования, их взаимной рациональной компановке, выгодной как с экологической, так и с экономической точек зрения.

Научная новизна, Выполнены оригинальные промышленные исследо- 'г'-ч вания теплообмена, температурного разима и аэродинамических характеристик воздухоподогревателя обращенного типа при работе котла на твёрдом топливе, и впервые получены коэффициенты загрязнения ö и испсльзования для воздухоподогревателя данной конструкции;

- на основании проведенных исследований эффективности очистки газов в модифицированном циклоне а конусом-коагулятором предложены расчетные формулы для определения оптимальных режимов работы и рациональных геометрических параметров конуса-коагулятора;

- выполнены экспериментальные исследования hobi.ec тканних материалов, рекомендуемых к использованию в рукавных фильтрах, и определена область температур их рационального применения:

- разработаны рекомендации по рациональному выбору схемы компановки различных видов теплообменного и золоулавливавщего оборудования и технических решений, повышающих тепловую и экологическую эффективность котельных установок.

Практическая ценность. Представленные в диссертации результаты могут бить использованы при конструировании, проектирование и эксплуатации конвективных поверхностей нагрева и золоулавливагле-го оборудования произЕодстЕепяо-отопителышх котельных небольшой производительности.

Разработанные рекомендации по выбору типа: и наиболее эффектшз-' ' ных схем взаимного расположения теплообменного и золоулавливающего оборудования попользовались проектным институтом "Нечерноземагро-промте:спроект" Дверь/ при проектировании новых и реконструкции существующих котельных. «

Атшоблппя работы. Основные материалы и результаты работы докладывались на ХЬ УН научно-те:снической конференции Г.ШСИ /1591 г./, научно-техническом семинаре "Новые решения в конструировании, про-ектпровании и эксплуатации систем теплоснабжения" /г.Пенза, 1291 г./, научно-технической конференции Туркменского политехнического института /г.Ашхабад, 1592 г./, научно-методическом семинаре кафедры теплотехники Тверского политехнического института /1993 г./. На защиту выносятся:

- методика- и результаты промышленных исследований трубчатого воздухоподогревателя обращенного типа;

- новые уточненные коэффициенты использования и загрязнения воздухоподогревателя обращенного типа:

- методика исследования эффективности очистки запыленного газового потока з циклоне с конусом-коагулятором;

- расчетные формулы для" определения оптимальных ре-симов работы и геометрических параметров конуса-коагулятора;

- новое лабораторное оборудованпе, оригинальная методика и результаты исследования сеойсте ткаших материалов, применяемых в рукавных фильтрах;

- рекомендации по выбору оптимальной области температуробеспечивающей надёжный решил работы исследованных тканных материалов;

- рекомендации по выбору различных схем взаимного расположения теплообменного и золоулавливающего оборудования для комплексного решения экологических и экономических задач; __

- математическая модель расчета различных схем компановки тепло-обменного и золоулавливающего оборудования производственно-отопительных котлов малой и средней мощности. ."-".Структура п объём -работы. Диссертация изложена на № страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и состоит из введения, четырех глав, основных выводов-, списка литературы из 179-наименований, и приложений.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

б

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ PAEOTLI.

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, обоснована необходимость комплексного подхода к исследованию и лрвектированию теплообменного и золоулавливающего оборудования котельных установок.

В петао'" главе диссертации на основании анализа литературы, посвященной вопросам .эксплуатации, реконструкции и совершенствования отечественных котлов матой и средней мощности /серий ДКВР, ДЕ, КЕ, КВ-17Л, КВ-ТС/ а такхе используемого в них золоулавлшзаю-щего оборудования, автором показаны возможности совершенствования этих котлов. Значения коэффициента полезного действия рассматриваемых котельных установок колеблются от 86,3,1 до 92,7$ при работе на газе и мазуте и от 78,5$ до 89,6$ при скитании твёрдого топлива, что значительно шиге к.п.д. энергетических котлов. Разница в значениях к.п.д. меяду котлаш малой мощности и энергетическими котлами достигает 4^=10-12$, несколько уменьшаясь с увеличением единичной производительности Д f GL /.

Для рассматриваемых котлов наибольшими являются потери теплоты с уходящими продуктами сгорания,. доля которых в суммарных теплопотерях составляет 56-80$ при работе на газе, 60-60$ при сжигании мазута и 30-45$ при работе на каменных и бурых углях. С увеличением производительности котла растёт и ^ 2*

Потери теплоты с уходящими газами зависят от их объёма /высокие избытки воздуха/' и температуры, которая для котлов небольшой производительности остаётся недопустимо высокой, достигая 200-220°С у водогрейных котлов.

Кроме того, котельные установки небольшой производительности оказывают существенное влияние на состояние окружающей среды, выбрасывая в атмосферу значительное количество золы при сжигании твёрдого и еидкого топлива. Широко используемые в-настоящее время в промышленно-отопительной энергетике золоулавливающие установки /циклоны, блоки шпионов, батарейные циклоны, ::салюзийные/ не обеспечивают достаточной степени очистки продуктов сгорания от золы / их к.п.л. не превышает, как правило, 70-75$/. Однако, теоретически доказана возможность значительного /на 10-15$/ повышения иге эффективности.

Очистку продуктов сгорания от летучей золы в малых котлах с

тс.п.д. ^ ^953 "огут обеспечить рукавные фильтры. Первые опыты использования рукавных фильтров для очистки продуктов сгорания на крупных ТЗЦ показали их высокую эффективность /$¿,=99,6$/, но распространение их использования сдерживается отсутствием отечественных те:шпческих тканей, длительное время работающих в условиях воздействия агрессивных сред при высоких температурах.

На основании нзлскенного были поставлены задачи,выполнить комплекс исследований:

- воздухоподогревателя обращенного типа из стальных труб, установленного за котлог.:, работающим на твёрдом топливе;

- эффективности очистки продуктов сгорания в модифицированной конструкции циклона с конусом-коагулятором при изменении параметров коагулятора и режимов работы;

- специфических свойств тканных фильтровальных материалов, влияющих на.надёжность работы руказных фильтров.

Во второй главе описаны результаты исследования работы конвективных поверхностей нагрева парового котла производительностью Д=110.т/ч, работанцего на пнли антрацитового штыба АШ с жидким шлакоудалением. Конвективные поверхности нагрева исследованного котла состоят из воздухоподогревателя первой ступени обычной конструкции и воздухоподогревателя обращенного типа, использованного в качестве второй ступени. В "рассечку" с воздухоподогревателями установлены водяные экономайзеры первой и второй ступени.

В результате выполненных промышленных испытаний был получен коэффициент использования поверхности нагрева воздухоподогревателя 1-ой ступени, а таксе коэффициенты загрязнения для экономайзеров 1-ой и 2-ой (¿жй ступени, значения которых близки к нормативным.

Особый интерес представляет высокотемпературный одноходовой трубчатый воздухоподогреватель обращенного типа, работа которого мог;.ет быть охарактеризована п коэффициентом использования ^йтТ и коэффициентом загрязнения (э&пй- Коэффициент использования для него определялся как отношение действительного коэффициента теплопередачи К^ к теоретическому: и

К А

/атг"

Кт

а коэффициент загрязнения - из формулы, обычно используемой для расчёта экономайзеров:

к- '

где (7^1 - коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке трубы /Вт/м^ К/; ■ о(~2 - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой

среде /Вт/м2 К/. Существующие норш расчета котельных агрегатов не дают конкретных рекомендаций по поводу величины коэффициентов загрязнения и использования обращенного воздухоподогревателя. Сравнение полученных значений /мл" с рекомендуемыми нормативным методом теплового расчета для верхних ступеней обычных воздухоподогревателей показывает, что действительная величина ^¿///7 при использовании в качестве верхней ступени воздухоподогревателя обращенного типа несколько нляе и при номинальной нагрузке составляет =0,7-0,72. При снижении нагрузки на 25$ от Дном уменьшается до 0,65, что объясняется ростом загрязнения пучка труб. При Д=0,75ГН

б^возрастает- на 30%, Величина коэффициента загрязнения .для воздухоподогревателя обращенного типа зависит от нагрузки котла и составляет 0,009-0,015 /к3 К/Вт/, что в 2-2,5 раза выше рекомендуемых значений для экономайзера, работающего в аналогичных условиях. Влияние изменения нагрузки котла на^^ и£ра/7/~ ДОя воздухоподогревателя обращенного типа представлена на рис. 1.

Опытные значения сопротивления трубчатого воздухоподогревателя по Боздуашой стороне, складываемые из сопротивления трения в труба:: Л п сопротивления входа и выхода из них А Р , очень близки к расчетным значениям. Разница составляет 5-6$.

Исследование аэродинамического сопротивления по газовой стороне показывает значительное /в несколько раз/ превышение опытных значении над расчетными. Зависимость А Я от паропроизводитель-носты котла представлена на рис. 2 "а", а на рис. 2 "б" - влияние нагрузки котла на изменение относительного аэродинамического сопротивления Лс , под которым понимается отношение текущего аэродинамического сопротивления поверхности к его расчетному значению при одинаковых нагрузках котла и при отсутствии отлсскеннй на трубах. Из графиков хорошо видно, что снижение нагрузи! ниже 80«.от Дном ведет к росту , что объясняется снижением скоростей продуктов сгорания и ростом отложений на поверхностях нагрева.

При проектировании и эксплуатации воздухоподогревателя обращенного типа необходимо учитывать неравномерность нагрева воздуха по отдельным рядам труб. Самую высокую температуру / на

\&Л/1

115

_ Л (т/ч}

йвл»

С,015

0,010 0,005

[(т/ч;

-СО со 90 95 103 105 110 115

Рис. 1. Зависимость изменения коэффициента использования ^¿лН1' коэффициента загрязнения воздухоподогревателя обращенного

д$

(кПа) 1,1

п о

и, о

д5

5,0

115

115

(та;

- 00 85 90 95 100 105 110

Ргс. 2. Изменение сопротивления АЗ п относительного сопротивления воздухоподогревателя обращенного типа по газовой стороне при изменении пагрзтжп котла.

?0-50°С вше/ имеет воздух, проходящий в средних кубах верхней секции воздухоподогревателя, так как он омывается продуктами сгорания, пмеюш-ши самую высокутэ температуру.

Теплопрпраиепие по рядам труб воздухоподогревателя по ходу газового потока значительно /в 1,5 раза/ падает: при средней температуре горячего воздуха 400°С, температура воздуха на выходе из верхнего ряда составляет 455°С, а из ншснего - 3?0°С.

Измерения показали, что температура металла трубной доски, расположенной на входе воздуха в воздухоподогреватель обращенного типа, не превышает 220-22о°С и достаточно равномерно распределена по всей её поверхности. Температура металла трубной доски на выходе воздуха из воздухоподогревателя достигает ■Ю0-430°С з верхних и 330-350°С в ншнпх рядах, что, однако, не оказывает существенного влияния на надёжность работы этой трубной доски, так как ни коробления, ни отрыва от доски труб не наблюдалось.

Тпетья гла?а посвящена экологическим вопросам и связана с исследованием и анализом работы различных элементов золоулагли-вагщего оборудования котельных установок.

С целю вгяснеяия воз-одного увеличения эффективности очистки продуктов сгорания от золи в циклонных золоулавлквапдкх аппарата:: в лабораторпг Гостовской-на-Доиу Академии строительства были ис-слодолшш особенности работа шпиона с конусом-коагулятором.

При использование циклонных золоуловителей с конусом-коагулятором могут бпть преодолены трудности улавливания мелкодисперсных фракций золн /с размером частиц менее 10 мкм/. Сущность действия такого циклона заключается в инерционной сепарации частиц золы из газового потока, усиленной действием турбулентной коагуляции. С увеличением температуры газового потока константа коагуляции золв растёт.

Коагуляция золовых частиц происходит в конусе-коагуляторе, где на них действуют следующие силы: центробежная сила инерции, сила аэродинамического сопротивления газовой среды относительному движению частиц, сила аэродинамического .увлечения частицы радиальным стоком газа.

Большое Блняние на коагуляцию пыли оказывает конусность коагулятора. Определение оптимального угла конусности имеет прштци-пкальнсе значение ддя поггаеита эффективности работы циклона. Теоретические исследования показывают, что наиболее высокая степень очистки достигается при угле конусности оС , определяемого из

траления: / ^ У—

ъ-, 11

е *

1'скомый угол конусности циклон?., связывающий ме~ду собой угловута скорость вращения частицы и^ , радиус верхнего основания конуса %з , расстояние от оси циклона до частицы и высоту падения частицы % , находится в пределах от 7° до 14°.

Полученчне экспериментальные данные подтвердили теоретические исследования и показали, что наиболее высокая степень очистки газа наблюдалась при угле ¿7^=12°.

Прсведеялкз опиты тозво.отли построить зависимость коэффициента проскока пили (й от скорости газового потока , м/с /рис.За/. Коэффициент проскока штат определялся как отношение конечной запыленности газа после очистки к начальной запыленности:

£э =---=0,0263 - 0,00234

С1

Сэпарациониол характеристика циклона с конусом-коагулятором представлена па рис. За. Гра-Гкк показывает, что наиболее высокая степень очистки газового потока достигается при скорости газа на входе - 21 м/с. Дальнейшее увеличение скорости потока не приводило к повышению степени очистки, что можно объяснить разрушением пылевых агрегатов и выносок-; мельчайшей пыли из циклона.

Зависимость аэродинамического сопротивления циклона от скорости газового потока на входе в циклон представлена на рис. 36. Этот график показывает, что аэродинамическое сопротивление газового потока не превышает общепринятых значений для аппаратов данного типа, и может для испытанного образца рассчитываться по следующей зависимости:

АР=125 ^ - 1080

/при изменении скорости потока Ш~ от 19 до 21 м/с/.

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что эффективность очистки газов в исследуемой установке была в пределах' от 32,5 до £9,4^ и зависела от ряда ¿-акторов, из которых основное влияние на степень золоулавливания оказывают угол:конусности коагулятора и скорость входа газа г цптлогг. Наиболее высокая степень очистки гапа паблгдалась при угла конусности ах,, равном 12°. При этом макси-альная степень очистки достигалась при скорости входа г?за з циклон от 19 до 21 "/с.

Рис. 3. Сепарашгонная /а/ и аэродинамическая /б/ характеристики циклона с конусом-коагулятором.

Ь-1

го

Высокую степень очистки продуктов сгорания от золы обеспечивают рукавные фильтры, позволяющие при правильном выборе фильтровальной ткани достигать эффективности улавливания золовых частиц 99.83.

Для получения данных о работоспособности отечественных фильтровальных материалов в различных тепловых и механических условиях, а также о влиянии на их свойства различных агрессивных сред были исследованы 12 тканей /из натуральных, синтетических , смешанных волокон, а такие стеклоткань/. В ходе исследования изучались следующие специфические свойства: пылеёмкость, стойкость к згсож! температурам и воздействии агрессивных сред, механическая прочность, стойкость к истиранию абразивными частгцамп.

Изучение влияния различных температурных воздействий на работоспособность •Тгльтровалкпгс тканей проводилось при помощи дерпва-тограца - аппарата для слсетого термического анализа, с помощь^ которого внутри одно:! пробы измерялась температура, изменение массы, скорость изменения масс:.? и изменение энтальпии испытуемого образна. Для калдой т:з исследованных тканей была получена деригато-грамма, по которой мелко судить об изменения::, произошедших в образце в результате нагрева его до 5СС°С. Анализ полученных данных показал, что ;пь стеклоткань способна вгдержатт, такое повышение тестературн, не разрушаясь. 7 остальных тканей рост текпературк ведёт к перестройке структуры волокна и оно сначала размягчается, а с дальнейшим увеличением температуры разрушается. Для каждой из исследованных тканей процесс разрушения становится необратимым по достижении некоторого критического значения температуры Т1Ш, выше которой скорость разложения массы образца становится максимальной. График изменения потери массы образца ткани в зависимости от температуры представлен на рис.4. Как показывает график, более устойчивы к воздействию высоких температур ткани из синтетических волокон. При ¿-¿350°С потеря массы для большинства из них не превышает 555-10$. На примере лавсанохлопковой ткани хорошо видно, что присутствие в структуре ткани навяду с натуральными и синтетических волокон значительно повышает её стойкость к высокой температуре. Е целом :те для синтетических тканей характерно следующее: при повышении температуры выше Т?:т) скорость их разрушения ¿-¿/у значительно выше чем у натуральных тканей, следовательно, повышение температуры висе критических значений особенно пагубно для тканей из спнтэткческих волокон.

Взаимное влияние пэггчэнпой темпзратуры :: агрессивной сред::

: • • . !А

на стойкость тканей оценивалось по изменению её механической прочности в результате выдерхки в течение определенного времени в растворах .-„различных агрессивных сред при разных температурах. Б качестве агрессивной среды использовались 1; 10; 20; 40^ растворы едкого натра. 1; 10; 40; 60» растворы серной кислоты и 1; 5; 20?$ растворы соляной кислоты. Полученные данные показывают, что лучше всех сохраняет свои свойства ткань полипропиленовая. Потеря прочности-образца не превышает 6-9% и лишь при =100°С в 40Й-ном растворе серной кислоты потеря прочности составляет 21,8%. Интересно, что после 8 часов выдержки в 40^-ном растворе Н^О^ прочность ткани на разрыв мало отличается от прочности контрольного образца. При увеличении продолжительности выдержки до 24 ч теряется около 19^ прочности, после чего процесс стабилизируется и увеличение времени выдергдш до 100 ч практически не влияет на прочность /ЛР=0,6"'/. Наиболее опасными для полипропиленовой ткани являются температуры вше 100°С когда ткань находится либо под воздействием 40^-ного раствора У^О^, либо под воздействием 1^_5^_ного раствора соляной кислоты.

Обобщенные результаты опытов по дериватографическому иссле-дованшо различных типов тканей и влиянию различных агрессивных сред на их работоспособность позволили рекомендовать для каядой из них тот температурный интервал,в котором возможна длительная надёжная эксплуатация ткани. Рекомендуемые температурные области применения некоторых исследованных тканей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемые температурные области применения технических тканей.

Цалменование - ткани ~ ■ Т /кр °С ДТкр °С Т Р °С Рекомендуемая область температур, °С

1. Бельтинг 242 242-355 60 4 50

2. ТЛФ-5 356 356-452 180 £170

3. ТЕД 340 348-480 100 £90

4. Полипропиленовая 320 320-470 150 ^120

5. Капронолав саповая 355 365-460 70 £50

Здесь Тр - температура, шве которой происходит разрушение ткани при совместном воздействии на неё .агрессивной среды и высокой температуры.

Сильное влияние на технические характеристики ткани оказывает серная кислота. Её присутствие в водных растворах даже невысокой концентрации приводит к тому, что температурная область эксплуатации той или иной ткани снижается на 120-180°С.

I! реззгльтате исследования стойкости тканей к истиранию были полутени характерные загпсплостп велпчпш относительного коэффициента разрывной нагрузки 1Ср=—и удлинения при разрыве Щк $ от процента износа ткани/представленные на рис.5. Здесь & ,

- разрывные нагрузки исходного материала и материала с определенным процентом износа. Под процентом износа подразумевается отношение колпческтва цшслов истирания к общему количеству циклов до полного разрушения образцов ткани в процентах. При проценте износа от 10$ до 50$ воздухопроницаемость снимется за счёт нарушения гладкости нитей и возникновения дополнительных сопротивлений. Колебания значений воздухопроницаемости тканей хлориновой, капронолавсанозой и бельтинга не превышают 30$, а для ткани полипропиленовой и ТЛЗ-5 эта величина достигает 50$.

Опыты по определению пылеёмкости исследуемых тканей показали, что наиболее высокие значения коэффициента пылеёмкости характерны для полипропиленовой ткани, у которой после 7 запылений коэффициент пылеёмкости увеличивается /по сравнению с однократным заявлением/ в 2,5 раза. Сто способствует повышению эффективности очистки, так как образовавшийся слой пыли сам становится "зторичной" фильтрующей средой за счёт того, что внутри ткани меиду нитями и во-логлагя! остается значительнее количество пыли. Наименьшие значения коэффициента пылеёмкости характерны для бельтинга, у которого величина Кцо после пятикратного запыления Л1ппь на 30$ выше аналогичной величины после однократного запыления. По результатам проведенных опытов построена зависимость коэффициента пылеёмкости от числа запнлегпй для различных тканей, /рис.6/.

т->тт;г;1гпол г.тове диссертации рассмотрены основные схеп: взаимного расположения теплообменного и золоулагливающего оборудования котельных мслой и сродней ксшсстя, дана оценка величины вредных выбросов современный паровыми и водогрейными котлами производственно-отопительных котельных, определено влияние различных схем компановки теплообмепного и золоулавливающего обо-

20 10

'С

1?ис. 4. График изменения потерн массы образца ткани в зависимости от температуры.

Условные обозначения: 1 - бельтинг; 2 - лавсач .'5 40/2; 3 - хлорткань; 4 - диагональ; 5 - ТД$-300;6 - бумазея; 7 - Ш-5; 6 - ТС1{-3; 9 - полипропиленовая; 10 - лавса-нохлопковая; 11 - капронолавсановая.

01234567 0 п-

Рис. 5.'Зависимость коэффициента пшгзёмкостгг от числа запылешй ■для различных тканей.

Условные обозначения: • - бельтинг; о - глпрополавсаповая; ■* - полипропиленовая; л. - ТЛ1-5.

износ ткани

износ ткани

Рис. 6. Зависимость относительного коэффиипента разрывно": • .нагрузки /а/ и удлинения разргаа /б/ от величины износа ткани.

Условию обозначения: • - бельтинг; о _ ткань капронолазсапсвая; «-полипропиленовая; Ж-ТЛГ-5; о _ хлорткань.

рудования на величину выбросов.

Расчёты показывают, что величина выбросов вредных веществ в атмосферу, отечественными котлами, скиганцими твердое топливо, недопустимо высока и превышает нормативы по предельно допустимым выбросам /ПДВ/ промышленно-развитых стран мира в десятки раз.

Вопросам оснащения котельных малой и средней мощности современным очистным и эффективным теплообменным оборудованием до сих пор уделялось недостаточное внимание. Простейшая схема взаимного расположения теплообменного и золоулавливаяхцего оборудования в котельных небольшой производительности, работающих на твердом топливе, состоит,как правило, из конвективной поверхности нагрева /чугунного экономайзера или трубчатого воздухоподогревателя/ и установленного за ней золоуловителя, в качестве которого чаде всего используются батарейные или блочные циклоны устаревших конструкций. Эффективность очистки продуктов сгорания в таких аппаратах не превышает 70-30,^. Значительно более высокие показатели могут быть достигнуты прп использовании для очистки продуктов сгорания от золи циклонов молфщирозанной конструкции с конусом-коагулятором, а такяе применением в котельных небольшой производительности рукавных фильтров.

Полученные результаты позволили составить алгоритм расчёта взаимного расположения теплообменного и золоулавливающего оборудования, позволяешь наиболее рационально /с точки зрения минимального вреда окружающей среде и наиболее полного использования энергетического потенциала сжигаемого тошл-ша/ выбирать схему компановки.

. Материалы диссертации были переданы в ряд проектных организаций, в результате чего были получены акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. На основании анализа технического уровня существующего оборудования производственно-отопительных котельных определены основные направления совершенствования их конвективной части: разработка и внедрение нетрадиционных типов теплообменного и золоулавливающего оборудования, а таже рациональных схем их взаимного расположения.

2. На котле, сжпгагщем твёрдое топливо, проведены промышленные исследования обращенного воздухоподогревателя, которые показали возможность к: надёжно!'; работы прп обеспечении подогрева возду-

ха до 380-400°С. Они компактны, поэтому могут быть размещены в дабом /вертикальном, горизонтальном, наклонном/ газоходе.

3. Полутени экспериментальные данные, позволившие определить

щенного типа, которые могут быть использованы при выполнении теплового расчета воздухоподогревателей данной конструкции.

4. Исследована работа усовершенствованной конструкции циклонного золоуловителя с конусом-коагулятором, способствующим более эффективной очистке газа и позволяющим добиться степени очистки продуктов сгорания от 82,5 до 99,45?.

5. Получено выражение для оптимального угла конуса-коагулятора, связывающее между собой угловую скорость вращения частицы, радиус основания конуса-коагулятора и высоту конуса.

6. Разработана аналитическая модель процесса коагуляции мелкодисперсной фракции золы, которая достаточно хорошо подтверждается опытными данными.

7. Впервые с использованием разработанной с участием автора методики исследования изучены эксперпмептальнга путём специфические свойства фильтровальных тканей /стойкость к воздействию агрессивных сред в условиях различных температур, стойкость к истиранию пылеёмкость, стойкость к воздействию высоких температур/ определены температурное области применения тканей, разработаны рекомендации по рациональному выбору типа т"ани для рукавных фильтров.

8. Предложены схемы рационального взаимного расположения теплообменного золоулавливзющего оборудования с точки зрения более эффективного использования топлива и минимального ущерба атмосфере.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Пермяков Б.А., Лбдрахманов РЛ., Старостина П.С. О комплексном проектировании конвективно?; шахты к газоходов котла.//Тезисы, докладов "¿Л1 научно-технической конференции по итогагл научно-исследовательских работ института. -М., ШС11, 1991 г. с. 87

2.,Пермяков Б.А., Старостина 2.С., Курбанов X. 1С., Абдрахма-юв ?Л. О нов ом подходе к проектированию конвепгшшх и внешних газоходов и поверхностей нагрева.//Тезисы докладов семинара "Новые решения в коастругтрованпи, проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения". -Пенза, 1991 г. с. 39

3. Пермяков Б.Л., Андоньев B.C., Старостина B.C. 1С анализу технического уровня основного оборудования производственных котельных. //Сборник научных тру:ов "Энергосбережение и повышение экологического уровня оборудования котельных установок." -М.,:НПП "ТЭ-H3IC", 1992 г., J5 1 . С..Ч1-ЧЭ

4. Старостина B.C., Полонников В.Ф. Очистка продуктов сгорания рукавными фильтрами и рекомендации по выбору тканей с учетом пх_ свойств.//Сборник научных трудов "Знергосбереаение и повышение экологического уроння оборудования котельных установок". -М.: ШШ "T3H3IC", 1992 г., Гг 1. с. 79-81 . .

5. '¿'плов Е.А., Старостина Е.С. Исследование эффективности циклонного золоуловителя с конусом-коагулятором.//Сборник научных трудов "Энергосбережение, экология и тепломассообменные процессн

в оборудовании промышленности, ТЗЦ и котельных". -М.: 1ЕГТ "T3HSK", 1993'г., JS 2. с. 25-28 ' . . * . .

6. Шилов 3.Л., Василенко А.П.,-Новгородский.Е.Е., Старостина Е. Циклон для очистки запыленных газов.//Инфори. листок о НТД

'5 441-93/РостовЦНТИ, 1993 г.- Зс. ...

.7. Новгородский Е.Е., '/¿плов В.А., Василенко А.11., Старостина Е.С. Пылеуловитель для очисти: газов./ДнХорм. листок о НТД .15 444-93/ РостовЦНТИ,-Т993 г. - Зс..

8. Пермяков Б.А., Корняков А.Б., Старостина Е.С., Дикарев А.И. К оценке эффективности новых прогрессивных методов монтажа котельных установок.//Сборник научных трудов "Сбережение материальных и энергетических ресурсов в.системах отопления и вентиляции". -Ростов-на-Дону; РГЛС, 1993 г. с. 10-18

Подписано в печать 12.10.93 Формат 60x8^/16 Печать офсетная И-59 Объем I уч.-изд.л. Т.100 Заказ 117 Бесплатно

Типография МГСУ