автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Методы и средства подготовки водоугольной суспензии для теплотехнологических установок

На правах рукописи

РАДЗЮК Александр Юрьевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОДГОТОВКИ ВОДОУГОЛЫЮЙ СУСПЕНЗИИ ДЛЯ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

05.14.04 - промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2005

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

В. А. Кулагин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

В. Н. Подвезенный

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Г. Г. Бруер

Ведущая организация:

ФГУП НПЦ «Экотехника» (г. Новокузнецк)

Защита диссертации состоится 15 декабря 2005 года в 14 часов в ауд. Г 224 на заседании диссертационного совета Д 212.098.05 в Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26. Тел. (8-3912) 49-79-90, 49-76-19, факс 44-19-60, 49-79-90, e-mail: boikoe@fivt.krasn.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенных печатью организации, просьба направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан 14 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Е. А. Бойко

2/Ш73

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью разработки технических и технологических решений, обеспечивающих высокоэффективное и экологически безопасное сжигание топлива в виде водоугольной суспензии (ВУС) в теплоэнергетических установках, а также расширением применения ВУС в других теплотехнологических аппаратах, использующих в настоящее время более дорогие виды топлива (газ, мазут и др.).

Согласно «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» основную часть электроэнергии по-прежнему планируется получать на тепловых электростанциях. При ожидаемом снижении добычи нефти и газа важным становится вопрос их частичной замены на водоугольное топливо. В Федеральном законе «Об энергосбережении» уделяется внимание разработке и использованию альтернативных видов топлив, в том числе ВУС.

Особенно актуальна проблема повышения потребительских свойств и расширения рынка сбыта для бурых канско-ачинских углей, транспортирование которых на дальние расстояния традиционным способом вызывает ряд проблем, связанных, в частности, со слеживаемостью, самовозгоранием, пыле-нием и не экономично вследствие высоких транспортных тарифов.

Анализ литературных источников показывает перспективность применение водоугольной суспензии в качестве топлива с использованием отходов угледобычи, углепереработки и других производств.

Серьезным препягствием на пути широкого применения водоугольной суспензии является сложность управления реологическими параметрами на этапах его производства, транспортировки и сжигания. В технологиях, применяемых в настоящее время, эти задачи решаются введением в состав ВУС различных добавок: диспергаторов, пластификаторов, стабилизаторов и т. п.

В этой связи актуальной представляется разработка такого технологического процесса приготовления ВУС, в результате которого комплекс характеристик полученного продукта соответствовал бы заданным требованиям и обеспечивал минимизацию затрат без использования модифицирующих добавок.

Цель диссертационного исследования - разработка методов, средств и технологии подготовки водоугольной суспензии без использования химических добавок и пластификаторов на базе эффектов кавитации.

Задачи исследования:

1. Обосновать использование эффектов гидродинамической кавитации в качестве способа приготовления устойчивой водоугольной суспензии го канско-ачинского бурого угля;

2. Разработать методику расчета и проектирования суперкавигационных аппаратов для получения ВУС, обладающей минимальной вязкостью и максимальной седиментационной устойчивостью;

3 Определить влияние режимов гидродинамической кавитационной обработки на гранулометрический состав ВУС;

4. Найти реологические характери<£^^]г5д^0Н^ьвОД|)^тольньгх суспензий, обладающих необходимой устойчивостью; ВИБЛИОТЕКА

| ¿"

>

V I т*'

5. Определить влияние кавитационной обработки на процесс горения ВУС и эффективность ее сжигания.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложен способ получения устойчивой ВУС из канско-ачинского бурого угля, основанный на использовании эффектов кавитации, исключающий применение химических добавок и пластификаторов.

2 Разработана методика расчета и проектирования суперкавитационного смесителя с клиновидной формой профиля лопасти, позволяющая определить конструктивные параметры кавитационного аппарата, основанная на модели течения двухфазного потока, преобразованной с учетом модифицированного правила Прандтля - Глауэрта.

3. Установлены зависимости влияния конструктивных особенностей ка-витатора и режимов обработки на изменение гранулометрического состава ВУС.

4. Установлена зависимость седиментационной устойчивости и вязкости водоугольных суспензий от параметров кавитационной обработки (скорости вращения кавитатора, времени обработки, числа кавитации, конструктивных особенностей кавитаторов и др.).

Практическая значимость результатов работы состой! в том, что выполненные исследования позволили научно обосновать технические и технологические решения, внедрение которых позволяет получать водоугольную суспензию без применения модифицирующих добавок и пластификаторов, что имеет существенное значение при решении задач ресурсосбережения в теплотехнических установках. Разработанные методы расчета позволяют учесть структурно-реологические характеристики ВУС на стадии проектирования смесительного оборудования.

Внедрение результатов работы осуществлено в НПО «ЭГДА» (г. Омск) при сжигании опытной партии ВУС и на ОАО «Разрез «Березовский-1» в ходе выполнения исследовательских работ. Методики экспериментального исследования, методы расчета и проектирования суперкавитационных аппаратов внедрены в учебный процесс КГТУ и научно-исследовательскую практику в Проблемной лаборатории кавитационной технологии КГТУ. Внедрение подтверждается соответствующими актами.

Достоверность результатов работы обеспечивается применением для их получения различных методов исследований, сопоставлением полученных на современном исследовательском оборудовании результатов с данными других авторов, использованием для оценки результатов экспериментальных данных методов математического анализа.

Личный вклад автора заключается в комплексном исследовании физических и химико-физических параметров получаемого продукта, экспериментальной оценке изменения эксплуатационных характеристик ВУС в зависимости от интенсивности кавитационной обработки, формулировке выводов и рекомендаций для принятия технологических и конструкторских решений.

Апробация работы и публикации. Основные материалы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Красноярск. Энергосбережение: проблемы и пер-

спективы» (Красноярск, 2000), I и П Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2000, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях» (Москва, 2000), Региональной научно-практической конференции «Достижения теплоэнергетического факультета в истории развития энергетики региона» (Красноярск, 2002), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2003), Региональных конференциях «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, 2004,2005).

Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, в том числе в зарубежной и центральной печати из списка изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, изложенных на 128 страницах, содержит 38 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 132 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и определены задачи исследования. Сформулированы основные положения, выносимые на защигу, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первом разделе приведены обзор и анализ отечественных и зарубежных промышленных 1ехнологий получения и сжигания водоугольного топлива, позволившие выявить требования, которым должен отвечать технологический процесс его подготовки.

Водоугольная суспензия - вид топлива, получаемый путем искусственного обводнения мелкоразмолотого угля, приготовленный из углей любых марок или их комбинаций, как правило, с включением в состав химических добавок -поверхностно-активных веществ (ПАВ) и пластификаторов. ВУС должна обладать приемлемой вязкостью, что обусловлено: требованиями трубопроводного транспортирования и режимами работы горелочных устройств; высокой степенью атрегативной и седиментационной устойчивости при хранении в аккумулирующих емкостях для создания нормируемого запаса топлива на месте про-I изводства и применения; достаточной теплоценностью и реакционной активно-

стью для устойчивого прямого сжигания в юпках теплотехнологического оборудования.

Существенный вклад в развитие теории и практики получения и сжигания ВУС различными способами внесли фундаментальные работы Г. Н. Делягина, Ю. В. Демидова, В. М. Иванова, В. В. Мошева, В. И. Мурко, И. X. Нехорошего, А. М. Хидитятого и др. Здесь же учтены результаты исследований А. И. Борзова, Г. Г. Бруера, Е. А. Евтушенко, С. М. Колесникова, В. А. Кулагина и др. в области технологии подготовки и использования высококонцентрированных водоугольных суспензий.

Как показывают результаты исследований большого числа авторов наиболее значимыми реологическими характеристиками водоугольной суспензии в

технологии ее использования в качестве энергетического топлива являются вязкость и седиментационная устойчивость. Обобщив результаты исследований ВУС различных авторов, влияние основных факторов на эти характеристики можно представить в виде схемы (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Основные факторы, влияющие на вязкость и седиментационпую устойчивость ВУС (знак плюс - увеличение показателя, знак минус - уменьшение)

Однако получение значений вязкости и седиментационной устойчивости ВУС на основе расчетных моделей в настоящее время не представляется возможным, что определяет важность проведения экспериментальных работ с целью накопления статистических данных и уточнения влияния внешних факторов на реологические свойства ВУС, получаемых из углей с различными исходными характеристиками.

Для управления процессом производства водоугольной суспензии среди прочего необходимо знать зависимость вязкости суспензии от скорости сдвига, концентрации твердого наполнителя и распределения частиц угля по размерам. Выбором оптимального фракционного состава при ограничении по вязкости можно существенно увеличить объемное наполнение в суспензии, сохранив ее вязкость на приемлемом уровне. Использование оптимального фракционного состава при заданном уровне общего объемного наполнения позволит значительно уменьшить вязкость наполненной системы, что приведет к снижению потребляемой оборудованием мощности при производстве ВУС, ее транспо-ровке и т. д.

Исходя из диффузионно-кинетической концепции горения твердого топлива, можно считать, что основными факторами, определяющими скорость вы-

горания водоугольного топлива, являются размер капель суспензии и уровень температуры в камере горения. Важным критерием оценки возможности использования ВУС является ее устойчивое воспламенение в реальных условиях. Дополнительная влага, внесенная в ВУС, является балластом и первоначально задерживает воспламенение. С другой стороны, процесс быстрого испарения влаги способствует в дальнейшем возникновению микровзрывов, дроблению частиц и образованию микропористой структуры топлива, что увеличивает площадь контакта с окислителем.

Особенностью подготовки водоугольной суспензии из канско-ачинских углей является их низкая зольность, что не позволяет процессу коагуляции, инициируемому минеральными составляющими, существенно увеличить агре-гативную устойчивость и вязкость суспензии. Канско-ачинские угли являются бурыми, и, хотя степень их метаморфизма влияет на предельную концентрацию наполнителя в суспензии в сторону ее уменьшения, можно предположить возможность получения ВУС более высокой концентрации, чем из бурых углей с большей зольностью и большей реакционной способностью (например, капля антрацитовой суспензии при температуре рабочего пространства 1150 К сгорает за 16 с, а капля ВУС из бурого угля - за 3 с).

Существует ряд технологий получения водных суспензий: встряхивание, размол в различных мельницах, перемешивание и др. В работах В. М. Ивченко и В. А. Кулагина показан ряд преимуществ кавитационной технологии обработки многокомпонентных сред по сравнению с другими методами. Механизм воздействия кавитационной обработки обуславливается пространственными картинами волн разряжения-сжатия как результат коллапса кавитационных пузырьков, создающих быстроменяющиеся поля высоких давлений и температур, а также турбулентные микропотоки, обеспечивающие микроперемешивание среды. В качестве факторов, ответственных за разрушение твердой фракции ВУС при кавитационной обработке, следует выделить: быстроменяющиеся поля высоких давлений и температур, энергию кумулятивной микроструйки при схлопывании микропузырьков, трение частиц твердой фазы в микровихрях, химические превращения.

Особенности кавитационных процессов получения водоугольных суспензий следует рассматривать в следующих аспектах:

• наличия твердых примесей в обрабатываемой среде (мелкие частицы размером менее 5 мкм являются лиофильными, крупные - лиофобными; в случае малой смачиваемости в зоне контакта образуются слабые места и кавмтационные пузырьки в первую очередь образуются на поверхности твердого тела);

• сильного влияния вязкости и поверхностного натяжения (вязкость обуславливает уменьшение скорости роста и схлопывания каверны, а поверхностное натяжение - уменьшение скорости роста, но увеличение скорости схлопывания, в результате обеспечивается более жесткое кавитационное воздействие);

• возможности рассматривать мелкие частицы угля как ядра кавитации;

• наличия в микротрещинах угольных частиц газовых включений, запертых водной средой, также выполняющих роль зародышей кавитационных пузырьков;

• сложности химического состава обрабатываемой среды вследствие процессов растворения неорганической части, существенно зависящей от состава исходного угля;

• образования водой и мелкими частицами угля новой гомогенной гетерофаз-ной среды.

Рассмотрение теоретических результатов в области суперкавитационных течений выявило недостаточную разработанность инженерных методов расчета расчета смесительного оборудования для получения суспензий. Основа этого направления изложена в работах В. М. Ивченко, В. А. Кулагина, А. Ф. Немчина и др. Однако для решения задач настоящего исследования эти резулыагы не всегда возможно использовать.

Результаты анализа литературных источников подтверждают актуальность выбранной темы и целесообразность постановки решаемых в диссертации задач.

Второй раздел посвящен разработке методики расчета суперкавитацион-ного смесителя на базе существующих физических и математических моделей двухфазных течений. Решение краевых задач для тонких частично и суперкави-тирующих тел в сжимаемом потоке позволяет установить при дозвуковых режимах правило пересчета как модификацию известного в аэродинамике правила Прандтля - Глауэрта, но с эффективным числом кавитации

Х0 = х[м V М^, . В сжимаемых пузырьковых потоках изотермическая ско-

рость звука представляется приближением Вуда сот = , где а - объ-

I РЦ ~ <*)а

емная концентрация пузырьков невозмущенного потока; рх - давление в невозмущенном потоке; р - плотность жидкости. Расчеты показывают, что с„ может достигать весьма малых значений - 10-30 м/с.

Система уравнений, описывающая течение двухфазного потока, определяется физико-механическими свойствами среды при следующих допущениях:

1. Содержащиеся мелкие пузырьки газа в жидкости (воздух в воде) распределены равномерно в форме бесконечно малых пузырьков, и, следовательно, смесь (жидкость - газ) представляет собой однородную и непрерывную среду;

2. Воздух в пределах бесконечно малых пузырьков можно считать совершенным газом, находящимся в механическом и термодинамическом равновесии с окружающей водой. Возможно изотермическое расширение газа в пузырьках;

3. Влиянием инерции жидкости на развитие пузырьков пренебрегаем. Проскальзывание между водой и пузырьками отсутствует, движение установившееся и безвихревое.

Мелкодисперсная смесь жидкости с парогазовыми пузырьками (например, кавитирующая или пенящаяся жидкость) имеет следующую зависимость для плотности: р = (1 - сс)р° +ар°, и скорости звука в ней

1

~ 2

-у + а^- -

< Р и

—- от давления, температуры, числа пу-

.3

зырьков в единице объема Ы, их размера Я: а = Ы—пК . Тем не менее и для та-

кой гетерогенной жидкости можно записать стандартные уравнения неразрывности и движения в рамках равновесной модели многофазного континуума.

Связь между скоростью в пространстве фиктивной несжимаемой жидкости и физическом пространстве определяется из условия непротекания через твердые границы потока. Из связи распределения давления с полем скоростей правило Прандтля - Глауэрта для линеаризованных суперкавитационных задач модифицируется следующим образом: при известных характеристиках одного и того же тела, но с деформированной, сжатой в 1/р раз опорной поверхностью, для несжимаемой жидкости (М0; £,; т|; О потенциал скоростей ф|м =0, возмуще-

и ее ко-

ния давления (р-.ро)|м0=о, циркуляция г|Мо=0, подъемная сила ^м0=о

эффициент С>.|М()=0 пересчитываются на дозвуковой режим (0 < М0 < 1 ;х, у, г) по следующим формулам:

м„*о-;тф|м0-о; (Р~.Ро)|м0*о — (Р ~ /'о )| м0=о 5

3- р^Мв-о! Су\щ*0 - рС.

(1)

При этом для суперкавитационных задач число кавитации

(Ро~Рк) м0*о (Ро ~ Рк ) м0=о 1

„*0"

4

р" Х| м0=о р

или

х|м0=х|м0#оР;Р=7'-мо

(2)

На основе задачи об эффективном суиеркавширующем насосе (СК-насосе) получают расчетные формулы определения конструктивных характеристик рабочего органа кавитапионного смеси 1еля Для СК-насоса необходимо так спроектировать рабочее колесо (найти шаговое отношение, геометрию профилей элементов лопасти, число лопастей и т. д.) и выбрать режим его работы (час 101 у вращения, осевую скорость за счет изменения диамех-ров колеса и втулки, давления на входе и т. д.), чтобы не только выполнить заданные условия, но и получить необходимую длину каверн, а следовательно, число и размеры кавитационных пузырьков.

Наилучшее распределение коэффициента нагрузки вдоль радиуса лопасти реального осевого СК-насоса находят по эмпирической формуле

2 АР

где Сн = —г— коэффициент статического напора; Н = Н+х - Н_х - напор, PVo

создаваемый СК-насосом; е = Сх/Су = 0,075-0,10 - коэффициент обратного качества СК-профиля и состава решетки (для первого приближения); К2 = Кг{кх,Кг,К^,2,...) - поправка на конечность числа лопастей; г =г /Я -относительный радиус лопасти; г, Я - текущий и наружный радиусы лопасти; Р, - угол натекания относительной скорости с учетом индуктивных скоростей

=^(шг)); Кс - относительный зазор; Р^, Рск - площади трубы

и СК-колеса; Ь = Ь(КЕ,Х1, Х0) - коэффициент Лагранжа, полученный из решения вариационной задачи и вычисленный по формуле

1=_Ф,А0-1)__.

1 + Л, К,Х] 1п

1 + (К£+1)1/х]

Х21+Ке+1 (ке+1)2

(4)

*

ЮГ - IV* '

где Х0 - у0/ш г - относительная поступь на входе в насос; у0,<х>г - осевая и окружная скорости жидкости относительно элемента лопасти на входе в насос; - осевая и окружная индуктивная скорости в зоне лопастей.

На выходной кромке профиля в широком диапазоне изменения параметров решетки и длин каверн получена формула для определения гидромеханического параметра лопасти СК-насоса:

С Ъ 1 ** (5)

'г 2 г2КеКм 1 + Я '

При определении размеров и прочностных характеристик в процессе проектирования кавитационного смесителя задаются числом оборотов двигателя и числом кавитации на среднем радиусе г крыльчатки сг(г/2) < 0,5, которое связано с угловой скоростью со соотношением

Р 2 Р 8 Р

где р - плотность среды. Отсюда радиус крыльчатки г = I—у- •

у рю а

Гидродинамические нагрузки на элементы смесителя определяются исходя из допущения о зависимости распределения скоростей вдоль лопасти только от радиуса при их направлении по касательным к концентрическим окружностям.

Для элементарной силы, действующей на крыльчатку, имеем

dF = Cx?~-dS = ~ р a2r2bdr + CxPbdr (7)

и ее распределение по радиусу (для вычисления прочности на изгиб):

^Тг (8)

Для расчета вала на кручение определяем момент, действующий на крыльчатку:

(9)

где гн, гет - радиусы крыльчатки и втулки соответственно; А: - число лопастей. Отсюда определяется мощность двигателя как N = Мсо, а минимальный диаметр вала крыльчатки определяется из условия прочности на кручение

(т. к. осевые нагрузки на вал отсутствуют) по известной формуле d = ,

где [т] - допускаемые напряжения при кручении.

В третьем разделе приведена методика топливоподготовки и экспериментального исследования, а также описание оборудования и методики определения физико-химических характеристик ВУС. Для приготовления проб ВУС использовался уголь Ирша-Бородинского месторождения - угольная пыль из тракта пылеприготовления котельного цеха ОАО «КРАМЗ» котла БКЗ-75 и БКЗ-420 ТЭЦ-2 ОАО «Красноярскэнерго». Гранулометрический состав использованного для исследований сырья приведен на рисунке 2. В качестве материала для исследований были использованы образцы ВУС из предварительно подсушенного угля влажностью W- 10 % с массовыми концентрациями С=49 и 50 %. Выбор концентраций обусловлен тем, что при попытке приготовления более наполненных систем не удалось добиться достаточной обводненности для проведения дальнейшей обработки, а при снижении концентрации после обработки на всех режимах происходило выделение излишка влаги.

Массовая концентрация по сухому веществу составила С1 = 44,1 и 45 %, а на рабочую массу (У = 65,8 и 67,2 % соответственно. Зная низшую теплоту сгорания исходного для ВУС угля возможно определить приближенное значение 1егшоты сгорания ВУС при рабочем состоянии. Для С" = 65,8 б'=9499 кДж/кг (2268,7 ккал/кг); для С = 67,2 = 9743 кДж/кг (2326,9 ккал/кг).

Приготовленная проба обрабатывалась в кавитациопном смесителе с числом оборотов ротора 9000 об/мин. Время обработки ВУС составляло 4 мин 20 с, 4 мин 50 с, 5 мин 20 с, 6 и 7 мин. После обработки определялись: температура суспензии, время расслоения, объем отстоявшегося осадка, гранулометрический состав. Внешний вид лабораторных установок показан на рисунке 3.

! 1 1 . > >

1 1 ; М !

; ; !\ 1 ч 1

1 / 0 1 * ^ * 1 М

* > - ♦ 1

0 0,05 0,1 0,15 ОД 0,25 0,3 0,35 0,4

Рисунок 2 - Гранулометрический состав исходной угольной пыли

Рисунок 3 - Лабораторные установки: а - суперкавитационный смеситель; б - экспериментальный стенд для получения суспензий

Оценка характеристик ВУС различного гранулометрического состава производилась с помощью сухого и мокрого ситового анализа проб, микроскопического анализа дисперсных систем, измерения вязкости ротационным вискозиметром «Реотест-2» (Германия) и термического анализа с применением де-риватографа (5-1500 фирмы «Паулик-Паулик-Эрдей» (Венгрия). Из трех методов оценки гранулометрического состава приемлемые результаты удалось получить только с использованием мокрого ситового анализа. Оценка погрешности подтвердила удовлетворительную точность полученных результатов.

Четвертый раздел посвящен анализу полученных результатов. Эксперименты, посвященные определению влияния угла клина кавитационной крыльчатки а и отношения ширины основания кавитатора к длине каверны х/Ь, позволили определить конструктивные параметры смесителя, при которых обеспечивается максимальное кавитационное воздействие, определенное по кинетике изменения объема осадка ВУС. В дальнейших опытах они были приняты как оптимальные и неизменные: а — 20°, х/Ь — 4.

На рисунке 4 представлено изменение гранулометрического состава ВУС в зависимости от времени кавитационной обработки. С увеличением времени обработки уменьшается количество частиц фракции /г2оо и существенному увеличивается концентрация фракции Л<5о (в 3 - 5 раз).

а 6

Рисунок 4 - Влияние кавитационной обработки на гранулометрический состав ВУС: а - 44,1 (65,8) %; 6 - 45 (67,2) %

Зависимость вязкости от скорости сдвига при различном времени обработки для суспензии с концентрациями 49 и 50 % приведены на рисунках 5 и 6, а результаты сопоставления экспериментальных данных и результатов регрессионного анализа приведены на рисунке 7. Регрессионный анализ показал, что поведение водоугольной суспензии описывается степенным законом, имеющим вид т = к ■ у". В диапазоне скоростей сдвига, наиболее часто встречающихся в технологиях использования ВУС, коэффициент консистентности к изменялся от 55 для суспензии, обработанной в течение 3 мин, до 24,5 для суспензии, обработанной в течение 6 мин, а индекс потока (параметр нелинейнеости) п от 0,72 до 0,52.

обработ 3 мин обработка 4 кии 20 с обработка4 мин 50с обработка Змии20е обработка 6 ним об работ 7 мин

40 60 80 100 Скорость сдвига, с 1

20 40 60 80 100 120 Скорость сдвига, с 1 б

Рисунок 5 - Изменение динамической вязкости суспензии: а- с концентрацией 44,1 %; б - с концентрацией 45 %

3 00 3 40 4 20 5 00 5 40 б 20 700 Время обработки, мин

Рисунок 6 - Зависимости вязкости ВУС при скорости сдвига 9 с"1 от концентрации и времени кавигационной обработки

800

700

500

S

3 400 §

8 300

200 --J

£

100-Го Г

х;

обработ» 3 мин

им 20 с А обработка 7 мин Я обработка 4 ним 50 с ♦ обработав мин — — расчет (к=48 л=<2) ---1-1-L

60 80 100 120 140 160 Скорость сдвига, с'

Рисунок 7 - Результаты сопоставления экспериментальных данных и результатов расчета

В более широком диапазоне скоростей сдвига отличие вязкостей, полученных в результате обработки в течение различного времени, нивелируется и поведение водоугольной суспензии описывается степенным законом с коэффициентом консистентности, равным 48, и индексом потока я = 52 (рисунок 7). Проведенный анализ показал, что выбранная модель описания водоугольной суспензии как неньютоновской жидкости, подтверждается в том числе и данными математического анализа, а также хорошей сопоставимостью результатов проведенных опытов с данными литературных источников.

Динамика горения ВУС оценивалась по резулыахам термогравиметрическою анализа. В ходе анализа термограмм можно выделить три процесса: выделение влаги, выгорание органической составляющей и разложение зольно-

го остатка. Определялась температура начала, температура максимума и температура окончания для каждого процесса. Также вычислялась потеря массы в процентах и скорость потери массы (см. таблицу).

Таблица - Результаты термогравиметрического анализа ВУС

Исследуемый образец Теплота сгорания, приведенные единицы Масса золы Время выгорания, мин

мг процент от сгоревшей угольной пыли

Угольная пыль 3,7696 4,7 5,29 35,2

ВУС без обработки 4,0699 1,86 2,16 34,2

ВУС со временем кавитаци-онной обработки 4,33 мин 4,0333 1,6 1,85 33,6

ВУС со временем кавитаци-онной обработки 5,33 мин 4,2390 1,6 1,89 33,6

Анализ термограмм показал, что время выгорания органической составляющей уменьшается на 4,55 %, теплота сгорания увеличивается на 12,5 %, в 2,8 раза снижается количество зольного остатка, создаются условия, способствующие снижению вредных выбросов в окружающую среду, что свидетельствует о перспективности ВУС в энергетических котлах и других тенлотехнологических установках.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен метод получения ВУС без использования химических добавок и пластификаторов. Получена водоугольная суспензия, имеющая динамическую вязкость 1,35+1,40 Па-с при скорости сдвига 9 с"1, седиментацион-ную устойчивость более 10 суток, 0^= 9499,2 кДж/кг (2268,7 ккал/га) для С = 44,1 % (С = 65,8%) и аг=9742,9 кДж/кг (2326,9 ккал/кг) для С = 45% (С = 67,2 %), что позволяет эффективно применять ее в теплотехнологических установках.

2. Разработана методика расчета и проектирования суперкавитационного смесителя с клиновидной формой профиля лопасти, основанная на модели течения двухфазного потока, преобразованной с учетом модификации правила Прандтля - Глауэрта. Установлены расчетные формулы для определения конструктивных параметров рабочего органа кавитационного смесителя.

3. В результате экспериментального иследования определены констру-тивные характеристики суперкавитационного смесителя и их влияние на гранулометрический состав ВУС. С уменьшением числа кавитации происходит увеличение в 3 - 5 раз концентрации фракции что обеспечивает необходимую седиментационную устойчивость суспензии.

4. Выявлены зависимости вязкости, седиментациошюй устойчивости, гранулометрического состава от чисел кавитации, времени обработки и характеристик исходного сырья (концентрации, гранулометрического состава), позволяющие разработать режимы приготовления ВУС с приемлемыми для использования в теплотехнологических установках параметрами.

5. Анализ применения кавитационной технологии показывает, что с увеличением времени обработки вязкость ВУС возрастает. Вязкость водо-угольной суспензии описывается степенным законом с коэффициентом конси-стентности в широком диапазоне скоростей сдвига к, равным 48, и индексом потока п - 52, а в области скоростей сдвига, типичных для технологий использования ВУС, к = 24,5-55, л = 0,52; 0,72.

Основное содержание работы отражено в публикациях:

1. Кулагин, В. А. Применение кавитационной технологии как основы экологически безопасных и ресурсосберегающих производств / В. А. Кулагин,

A. Ю. Радзюк, А. С. Криволуцкий // Проблемы экологии и развития городов: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2000. - С. 40-41.

2. Кулагин, В. А. Экспериментальный стенд для получения высокодисперсных эмульсий (суспензий) / В. А. Кулагин, А- Ю. Радзюк, А. С. Криволуцкий // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. - Красноярск, 2000. - Вып. 4. - С. 77-79.

3. Кулагин, В. А. Кавитационная подготовка высококонцентрированных малорастворимых полидисперсных субстратов для биотехнологических процессов на базе водоугольных суспензий / В. А. Кулагин, А. Ю. Радзюк // Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях: Сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. - М.: РАО ЕС России, 2000. - С. 417-424.

4. Радзюк, А. Ю. Энерго- и ресурсосберегающие экобезопасные технологии с применением водоугольных суспензий / А. Ю. Радзюк // Красноярск. Энергосбережение: проблемы и перспективы: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. - С. 114-116.

5. Кулагин, В. А. Применение водоугольных суспензий для снижения вредных выбросов в теплоэнергетике / В. А. Кулагин, А. Ю. Радзюк // Проблемы экологии и развития городов: Сб. ст. по материалам II Всеросс. науч.-практ. конф. Красноярск: СибГТУ, 2003. - Т.1. - С. 302-309.

6. Кулагин, В. А. Использование кавитационной технологии для топли-воподготовки при сжигании водоугольных суспензий в энергетических котлах /

B. А. Кулагин, А. Ю. Радзюк // Достижение науки и техники - развитию сибирских регионов: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003.-С. 180.

7. Кулагин, В. А. Гидродинамический способ и оборудование для получения высококонцентрированных водоугольных суспензий / В. А. Кулагин, А. Ю. Радзюк // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2002. - № 1. -С 9-11 (Chemical and Petroleum engineering. - New-York: Kluwer Academic, -2002. - Vol. 42. - № 1-2. - Pp. 24-27).

8. Радзюк, А. Ю. Управление реологическими свойствами водоугольных суспензий / А. Ю. Радзюк, Е. Б. Истягина // Достижения теплоэнергетического

факулыета в истории развития энергетики региона: Вестник КГТУ. - Красноярск: ИПЦ КГТУ.- 2002. - Вып. 28. - С. 89-95.

9. Радзюк, А. Ю. Отработка методики и результаты экспериментального исследования реологических свойств водоугольных суспензий / А. Ю. Радзюк // Достижения теплоэнергетического факультета в истории развития энергетики региона: Вестник КГТУ. - Красноярск: ИПЦ КГТУ.- 2002. - Вып. 28. - С. 128-138.

10. Радзюк, А.Ю. Влияние внешних факторов на физические свойства водоугольных суспензий / А.Ю. Радзюк // Повышение эффективности топливно-энергетического комплекса города: Материалы III Всерос. науч.-практ. конф. и выставки. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - С. 114-122.

11. Радзюк, А. Ю. Изменение реологических свойств водоугольных суспензий под действием кавитационных эффектов/ А. Ю. Радзюк // Повышение эффективности топливно-энергетического комплекса города: Материалы III Всерос. научн.-практ. конф. и выставки - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. -С. 150-162.

12. Радзюк, А. Ю. Вязкость водоугольной суспензии, полученной из Канско-Ачинских углей методом гидродинамической диспергации / А. Ю. Радзюк // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. - Красноярск, 2002. - Вып. 4. -С. 114-123

13. Радзюк, А. Ю. Термический анализ водоугольных суспензий / А. Ю. Радзюк, Т. А. Кулагина // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения: Материалы регион, науч.-техн. конф. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. - Вып. X. - С. 46-58.

14. Радзюк, А. Ю. Использование регрессионного анализа для оценки вязкости водоугольной суспензии / А. Ю. Радзюк // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения: Материалы регион, науч.-техн. конф. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.-Вып. XI.-С. 150-155.

Радзюк Александр Юрьевич Методы и средства подготовки водоугольной суспензии для теплотехнологических установок Ав гореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 08.11.2005 г. Заказ № &35/2 Формат 60x90/16. Усл. иеч. л 1. Тираж 100 экз. Типо]рафия Красноярского государственного технического университета

»2 22?5

РНБ Русский фонд

2006-4 18346

Введение

1. Анализ современного состояния проблемы получения и сжигания водоугольных суспензий

1.1. Влияние физических свойств ВУС на ее эксплуатационные характеристики

1.2.Развитие технологии приготовления и применения ВУС

1.3.Кавитационная технология получения на суспензий

1.4.Развитие теоретических методов повышения эффективности кавитационных аппаратов

1.5.Цели и задачи исследования

2. Совершенствование расчетно-теоретических методов исследования и проектирования суперкавитационных аппаратов 44 2.1.Определение гидродинамических характеристик тел в условиях частичной кавитации или суперкавитации в сжимаемом потоке

2.2.Исходные условия к выбору определяющих уравнений

2.3.Постановка задачи и модифицированное правило подобия 48 2.4;Расчет суперкавитационных аппаратов на базе СК-насосов 52 2.5.Методика расчета суперкавитационного смесителя

3. Методика экспериментального исследования 62 3.1. Подготовка исходной ВУС 62 3.2.Экспериментальный стенд для получения ВУС

3.3.Методы и критерии оценки характеристики ВУС различного гранулометрического состава

3.4.Методика оценки вязкости

3.5.Термический анализ исследуемых образцов 76 3.6.Оценка достоверности полученных результатов

4. Результаты экспериментальных исследований

4.1 .Влияние кавитационной обработки на седиментационную устойчивость ВУС

4.2.Влияние кавитационной обработки на изменение гранулометрического состава

4.3.Изменение реологических свойств ВУС в зависимости от параметров гидродинамического воздействия

4.4.Результаты теплотехнологического анализа полученной ВУС Основные научные результаты и выводы

Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью разработки технических и технологических решений, обеспечивающих высокоэффективное и экологически безопасное сжигание топлива в виде водо-угольной суспензии (ВУС) в теплоэнергетических установках, а также расширением применения ВУС в других теплотехнологических аппаратах, использующих в настоящее время более дорогие виды топлива (газ, мазут и др.).

Согласно «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» основную часть электроэнергии по-прежнему планируется получать на тепловых электростанциях. При ожидаемом снижении добычи нефти и газа важным становится вопрос их частичной замены на водоугольное топливо. В Федеральном законе «Об энергосбережении» уделяется внимание разработке и использованию альтернативных видов топлив, в том числе ВУС.

Особенно актуальна проблема повышения потребительских свойств и расширения рынка сбыта для бурых канско-ачинских углей, транспортирование которых на дальние расстояния традиционным способом вызывает ряд проблем, связанных, в частности, со слеживаемостью, самовозгоранием, пы-лением и не экономично вследствие высоких транспортных тарифов.

Анализ литературных источников показывает перспективность применение водоугольной суспензии в качестве топлива с использованием отходов угледобычи, углепереработки и других производств.

Серьезным препятствием на пути широкого применения водоугольной суспензии является сложность управления реологическими параметрами на этапах его производства, транспортировки и сжигания. В технологиях, применяемых в настоящее время, эти задачи решаются введением в состав ВУС различных добавок: диспергаторов, пластификаторов, стабилизаторов и т. п.

В этой связи актуальной представляется разработка такого технологического процесса приготовления ВУС, в результате которого комплекс характеристик полученного продукта соответствовал бы заданным требованиям и обеспечивал минимизацию затрат без использования модифицирующих добавок.

Цель диссертационного исследования - разработка методов, средств и технологии подготовки водоугольной суспензии без использования химических добавок и пластификаторов на базе эффектов кавитации.

Задачи исследования:

1. Обосновать использование эффектов гидродинамической кавитации в качестве способа приготовления устойчивой водоугольной суспензии из канско-ачинского бурого угля;

2. Разработать методику расчета и проектирования суперкавитационных аппаратов для получения ВУС, обладающей минимальной вязкостью и максимальной седиментационной устойчивостью;

3. Определить влияние режимов гидродинамической кавитационной обработки на гранулометрический состав ВУС;

4. Найти- реологические характеристики- получаемых водоугольных суспензий, обладающих необходимой устойчивостью;

5. Определить влияние кавитационной обработки на процесс горения ВУС и эффективность ее сжигания.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложен способ получения устойчивой ВУС из канско-ачинского бурого угля, основанный на использовании эффектов кавитации, исключающий применение химических добавок и пластификаторов.

2. Разработана методика расчета и проектирования суперкавитацион-ного смесителя с клиновидной формой профиля лопасти, позволяющая определить конструктивные параметры кавитационного аппарата, основанная на модели течения двухфазного потока, преобразованной с учетом модифицированного правила Прандтля - Глауэрта.

3. Установлены зависимости влияния конструктивных особенностей кавитатора и режимов обработки на изменение гранулометрического состава ВУС.

4. Установлена зависимость седиментационной устойчивости и вязкости водоугольных суспензий от параметров кавитационной обработки (скорости вращения кавитатора, времени обработки, числа кавитации, конструктивных особенностей кавитаторов и др.).

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что выполненные исследования позволили научно обосновать технические и технологические решения, внедрение которых позволяет получать водо-угольную суспензию без применения модифицирующих добавок и пластификаторов, что имеет существенное значение при решении задач ресурсосбережения в теплотехнических установках. Разработанные методы расчета позволяют учесть структурно-реологические характеристики ВУС на стадии проектирования смесительного оборудования.

Внедрение результатов работы осуществлено в НПО «ЭРДА» (г. Омск) при сжигании опытной партии ВУС и на ОАО «Разрез «Березовский-1» в ходе выполнения исследовательских работ. Методики экспериментального исследования, методы расчета и проектирования суперкавитационных аппаратов внедрены в учебный процесс КГТУ и научно-исследовательскую практику в Проблемной лаборатории кавитационной технологии КГТУ. Внедрение подтверждается соответствующими актами.

Достоверность результатов работы обеспечивается применением для их получения различных методов исследований, сопоставлением полученных на современном исследовательском оборудовании результатов с данными других авторов, использованием для оценки результатов экспериментальных данных методов математического анализа.

Личный вклад автора заключается в комплексном исследовании физических и химико-физических параметров получаемого продукта, экспериментальной оценке изменения эксплуатационных характеристик ВУС в зависимости от интенсивности кавитационной обработки, формулировке выводов и рекомендаций для принятия технологических и конструкторских решений.

Апробация работы и публикации. Основные материалы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Красноярск. Энергосбережение: проблемы и перспективы» (Красноярск, 2000), I и II Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2000, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы использования канско-ачинских углей на электростанциях» (Москва, 2000), Региональной научно-практической конференции «Достижения теплоэнергетического факультета в истории развития энергетики региона» (Красноярск, 2002), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2003), Региональных конференциях «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, 2004, 2005).

Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, в том числе в зарубежной и центральной печати из списка изданий, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, изложенных на 128 страницах, содержит 38 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 132 наименования.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен метод получения ВУС без использования химических добавок и пластификаторов. Получена водоугольная суспензия, имеющая динамическую вязкость 1,35-И ,40 Па-с при скорости сдвига 9 с"1, седиментационную устойчивость более 10 суток, Q[= 9499,2 кДж/кг (2268,7 ккал/кг) для С1 = 44,1 % (С = 65,8 %) и Q-= 9742,9 кДж/кг (2326,9 ккал/кг) для С* = 45 % (Ср = 67,2 %), что позволяет эффективно применять ее в теплотехнологических установках.

2. Разработана методика расчета и проектирования суперкавитационного смесителя с клиновидной формой профиля лопасти, основанная на модели течения двухфазного потока, преобразованной с учетом модификации правила Прандтля - Глауэрта. Установлены расчетные формулы для определения конструктивных параметров рабочего органа кавитационного смесителя.

3.В результате экспериментальнго иследования определены режимные характеристики суперкавитационного смесителя и их влияние на гранулометрический состав ВУС. С уменьшением числа кавитации происходит увеличение в 3-5 раз концентрации фракции R<sq, что обеспечивает необходимую седиментационную устойчивость суспензии.

4. Выявлены зависимости вязкости, седиментационной устойчивости, гранулометрического состава от чисел кавитации, времени обработки и характеристик исходного сырья (концентрации, гранулометрического состава), позволяющие разработать режимы приготовления ВУС с приемлемыми для использования в теплотехнологических установках параметрами.

5. Анализ применения кавитационной технологии показывает, что с увеличением времени обработки вязкость ВУС возрастает. Вязкость водо-угольной суспензии описывается степенным законом с коэффициентом конси-стентности в широком диапазоне скоростей сдвига равным 48, и индексом потока п = 52, а в области скоростей сдвига, типичных для технологий использования ВУС, к= 24,5-55, п = 0,52-0,72.

116

1. А. с. 1755906 (СССР), МКИ B01F5/00. Кавитационный смеситель / В.А. Кулагин, Т.А. Кулагина, Е.П. Грищенко: Опубл. 1992. Бюл. №31.

2. Бабий, В.И. Влияние влажности и зольности ВУС на процессы воспламенения и выгорания капель суспензий / В.И. Бабий, В.М. Барбараш, В.А. Степашкина// Электрические станции, 1991. №7. С. 24-28.

3. Бабий, В.И. Интенсификация процесса горения водоугольной суспензии с помощью присадок / В.И. Бабий, И.И. Кузина, B.C. Вдовиченко, В.М. Барбаш // Электрические станции. 1991. №11. С. 6-8.

4. Балабышко, A.M. Гидромеханическое диспергирование / A.M. Бала-бышко, А.И. Зимин., В.П. Ружицкий. М.: Наука, 1998. 331 с.

5. Баранова, В.И. Практикум по коллоидной химии / В.И. Баранова. М.: Энергия, 1986.346 с.

6. Барковский В.Ф. Основы физико-химических методов анализа / В.Ф. Барковский, Т.Б. Гордеева, Н.Б. Топорова. М.: Высшая шк., 1973. 273 с.

7. Белосельский, Б.С. Исследование электрических свойств водно-угольных суспензий / Б.С. Белосельский, Н.В. Новицкий, А.Г. Валишин // Теплоэнергетика, 1986. № 7. С. 42-44.

8. Белосельсткий, Б.С. Низкосортные энергетические топлива / Б.С. Бе-лосельсткий, В.И. Барышев. М.: Энергоатомиздат, 1989. 134 с.

9. Беляев, Ю.П. Проблемы стального слитка / Ю.П. Беляев, Е.К. Шевцов. М.: Металлургия, 1974. С. 282-287.

10. Борзов, А.И. Получение стабильных водоугольных суспензий из углей Черемховского месторождения / А.И. Борзов, М.П. Баранова // Химия твердоготоплива, 1996, № 1. С. 32-35.

11. Бурдуков, А.П. Исследование реодинамики и горения композиционных водоугольных суспензий / А.П. Бурдуков, А.А. Емельянов, В.И. Попов, С.Н. Тарасенко // Теплоэнергетика, 1997. № 6. С. 58-62.

12. Вильченко, А. П. Определение гидродинамических характеристик тел в условиях частичной или суперкавитации в сжимаемом потоке / А.П. Вильченко, В.А. Кулагин, Т.А. Кулагина // Компрессорная техника и пневматика, 1999. № 3-4 (22-23). С. 35-42.

13. Вильченко, А. П. Решение задачи обтекания суперкавитирующих профилей сжимаемым потоком / А.П. Вильченко, В.А. Кулагин, Т.А. Кулагина // Гидропривод машин различного технологического назначения: Вестник КГТУ. Вып. 18. Красноярск: КГТУ, 2000. С. 80-94.

14. Вильченко, А. П. Суперкавитирующие крылья конечного размаха в пузырьковом потоке / А.П. Вильченко, В.А. Кулагин, Т.А. Кулагина // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Вып. 3. Красноярск: КГТУ, 1999. С. 64-68.

15. Гаврилин, К.В. Угли КАТЭКа как сырье для различных направлений переработки / К.В. Гаврилин // Химия твердого топлива, 1989. № 1. С. 3-10.

16. Горлов, Е.Г. Усовершенствование технологии создания водоугольного топлива из бурых углей / Е.Г. Горлов, Г.С. Головин, О.В. Зотова // Химия твердого топлива, 1994. № 6. С. 117-125.

17. Горлов, Е.Г. Экологические проблемы производства водоугольных суспензий из бурых углей Канско-Ачинского бассейна / Е.Г. Горлов, В.Б. Быковский, А.А. Вартанова и др. // Химия твердого топлива, 1998, № 2. С. 64-74.

18. Грищенко, Е.П. Термогравиметрические исследования выбросов твердых частиц при сжигании твердого топлива / Е.П. Грищенко, В.П. Киселев, Т.А. Кулагина // Донские экологические чтени: Материалы научн.-практич. конф. Ростов-на-Дону, 1988. С. 73-75.

19. Дегтяренко, Т.Д. Особенности получения высококонцентрированных водоугольных суспензий из малозольных углей / Т.Д. Дегтяренко, В.А. Завгородний, А.С. Макаров, А.В. Гамера // Химия твердого топлива, 1989. № 5. G. 99-102.

20. Дегтяреико, Т.Д. Свойства высококонцентрированных водоугольных суспензий с добавкой лигносульфата и щелочного компонента / Т.Д. Дегтярен-ко, В.А. Завгородний, В.В. Васильева, А.С. Макаров // Химия твердого топлива, 1988. №3. С. 81-85.

21. Делягин, Г.Н. Водные дисперсные системы на основе бурых углей как энергетическое и технологическое топливо / Г.Н. Делягин, А.П. Петраков, Г.С. Головин, Е.Г. Горлов // Российский химический журнал, 1997. № 6. С. 72-77.

22. Делягин, Г.Н. Жидкое топливо на основе угольных суспензий: возможности и перспективы использования / Г.Н. Делягин, Я.М. Каган, А.С. Кондратьев // Российский химический журнал, 1994. № 3. С. 22-27.

23. Демидов, Ю.В. Водоугольная суспензия перспективный вид топлива; / Ю.В. Демидов, Г.Г. Бруер, С.М. Колесникова, В.П. Петухова // Уголь, 2000. № 9. С. 40-43.

24. Демидов, Ю.В. Глубокая переработка угля основа повышения роли угля / Ю.В. Демидов, Г.Г. Бруер, С.М. Колесникова // Уголь, 1999. №5. С. 19-20.

25. Демидов, Ю.В. Получение высококонцентрированных водоугольных суспензий из бурых углей канско-ачинского бассейна / Ю.В. Демидов, Г.Г. Бруер, С.М. Колесникова // Обзор ЦНИЭИ-уголь. М., 1994. 24 с.

26. Демидов, Ю.В. Получение высококонцентрированных водоугольных суспензий из бурых углей Канско-Ачинского бассейна / Ю.В. Демидов, Г.Г. Бруер, С.М. Колесников // Экономика угольной промышленности, 1995. №1. С. 20-22.

27. Демидов, Ю.В. Улучшенный состав твердого топлива для водоугольной суспензии на основе бурых углей Канско-Ачинского бассейна / Ю.В. Демидов, Г.Г. Бруер, С.М. Колесников и др. // Химия твердого топлива, 1995. №5. С. 3-6.

28. Дренер, Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дренер, Г. Смит. М.: Финансы и статистика, 1986.

29. Другов, Ю.С. Методы анализа загрязнений воздуха / Ю.С. Другов,

30. A.Б. Беликов, Г.А. Дьякова, В.М. Тульчинский. М: Химия, 1984. 384 с.

31. Евтушенко, Е.А. Новая технология использования твердого топлива в энергетике / Е.А. Евтушенко, Г.В. Нохдренко, Ю.В. Овчинников и др. // Экология энергетики-2000: Материалы Международной научн.-практ. конф. М.: МЭИ, 2000. С. 303-305.

32. Елишевич, А.Т. Исследование влияния содержания минеральных примесей на реологические свойства водоугольных суспензий / А.Т. Елишевич, Н.Г. Корженевская, В.Г. Самойлик, С.Л. Хилько // Химия твердого топлива, 1988. №5. С. 130-133.

33. Ефремов, И.И. Линеаризованная теория кавитационного обтекания / И.И. Ефремов. Киев: Наук, думка, 1974. 156 с.

34. Зайдель, А.Н. Ошибки измерений физических величин / А.Н. Зайдель. Л.: Наука, 1974. 108 с.

35. Зайденварг, В.Е. Производство и использование водоугольного топлива / В.Е. Зайденварг, К.Н. Трубецкой, В.И. Мурко, И.Х. Нехороший. М.: Изд-во Академии горных наук, 2002. 176 с.

36. Иванов, В.М. Топливные эмульсии и суспензии / В.М. Иванов, Б.В. Канторович. М.: Металлургиздат, 1963. 126 с.

37. Ивченко, В.М. Гидродинамика многофазных жидкостей кавитация. /

38. B.М. Ивченко. Красноярск: КПИ, 1980. 81 с.

39. Ивченко, В.М. Гидродинамика суперкавитирующих механизмов / В.М. Ивченко. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1985. 232 с.

40. Ивченко, В.М. Кавитационная технология / В.М. Ивченко, В.А. Кулагин, А.Ф. Немчин / Под ред. акад. Г.В. Логвиновича. Красноярск: Изд-во КГУ, 1990. 200 с.

41. Ивченко, В.М. Краевые задачи для СК-тонких тел в пузырьковом потоке / В.М. Ивченко, Д.Д. Чупаха // Асимптотические методы в динамике систем. Иркутск: Изд. ИГУ, 1977. С. 114-125.

42. Ивченко, В.М. Обтекание решетки суперка-витирующих профилейпузырьковым потоком / В.М. Ивченко, Д.Д. Чупаха // Гидродинамика больших скоростей. Вып. 1. Красноярск: КрПИ, 1978. С. 29-36.

43. Ивченко, В.М. Элементы кавитационной технологии / В.М. Ивченко // Гидродинамика больших скоростей: Вестник КГТУ. Вып. 3. Красноярск: КрПИ, 1982. С. 3-19.

44. Катина, Л.В. О разрушительных эффектах кавитационного пузырька / Л.В. Катина, А.А. Кортнев, В.К. Макаров, Г.И. Околелов // Акустическая и ультразвуковая техника. Минск, 1979. № 14. С. 6-10.

45. Клобертанц, А.Я. О проектных решениях и опыте внедрения систем сжигания водоугольного топлива на Новосибирской ТЭЦ-5 / А.Я. Клобертанц, А.Т. Черкасов // Энергетическое строительство, 1995. №2. С. 43-46.

46. Кнепп, Р. Кавитация / Р. Кнепп, Дж. Дейли, Ф. Хеммит М.: Мир, 1974.687 с.

47. Колесников, С.М. О седиментационной устойчивости буроугольных суспензий / С.М. Колесников, И.И. Владимирцева, М.П. Баранова // Уголь, 1994. №2. С. 60-61.

48. Корженевская, Н.Г. Состав водной фазы водоугольной суспензии при различных значениях рН / Н.Г. Корженевская, С.Л. Хилько // ХТТ, 1989. № 5. С. 109-113.

49. Крамер, Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. М.: Мир, 1975.300 с.

50. Кузнецов, А.В. Вентилируемый вход тонкого тела в сжимаемую жидкость с дозвуковой скоростью / А.В. Кузнецов // Механика жидкости и газа: Изв. АН СССР, 1980. №4. С. 16-24.

51. Кулагин, В.А. Планирование и обработка результатов эксперимента винженерных задачах / В.А. Кулагин, A.M. Попов. Красноярск: КГТУ, 1996. 24 с.

52. Кулагин, В.А. Анализ и расчет течения в суперкавитационном смесителе / В.А. Кулагин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002. № 4. С. 19-22.

53. Кулагин, В.А. Гидродинамические воздействия на жидкости, золи, смеси и твердые границы потоков / В.А. Кулагин // Вестник КГТУ. Вып.8. Красноярск: КГТУ, 1997. С. 26-43.

54. Кулагин, В.А. Методы и средства технологической обработки многокомпонентных сред с использованием эффектов кавитации // Дисс. . докт. техн. наук / В.А. Кулагин. Красноярск, 2004. 379 с.

55. Кулагин, В.А. Исследования возникновения кавитации и кавитацион-ная прочность воды / В.А. Кулагин // Научные проблемы современного энергетического машиностроения и их решения: Труды Всесоюзн. научн.-практ. конф. JL: Машиностроение, 1987. С. 48-56.

56. Кулагин, В.А. Краевая задача обтекания решетки профилей в пузырьковом потоке жидкости / В.А. Кулагин, А.П. Вильченко, Т.А. Кулагина // Компрессорная техника и пневматика. 1999. № 3-4 (22-23). С. 57-81.

57. Кулагин, В.А. Моделирование двухфазных суперкавитационных потоков / В.А. Кулагин, А.П. Вильченко, Т.А. Кулагина / Под ред. В.И. Быкова. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. 187 с.

58. Кулагин, В.А. О «ядерной» теории возникновения кавитации и кавитационной прочности воды / В.А. Кулагин // Гидродинамика больших скоростей. Красноярск: КрПИ, 1985. С. 3-23.

59. Кулагин, В.А. Суперкавитация в энергетике и гидротехнике / В.А. Кулагин. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. 107 с.

60. Кулагин, В.А. Экспериментальный стенд для получения высокодисперсных эмульсий (суспензий) / В.А. Кулагин, А.Ю. Радзюк, А.С Криволуцкий // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Красноярск, 2000. Вып. 4. С. 77-79.

61. Кулагин, В.А. Изучение кинетики получения ультрадисперсных алмазов с помощью вибрационной (ультразвуковой) и гидродинамической кавитации / В.А. Кулагин, В.Л. Королев // Вестник КГТУ. Вып. 8. Красноярск: КГТУ, 1997. С. 61-66.

62. Кутателадзе, С.С. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах/ С.С. Кутателадзе, В.Е. Накоряков. Новосибирск: Наука, 1984. 302 с.

63. Левит, Г.Т. Пылеприготовление на тепловых электростанциях / Г.Т. Левит. М.: Энергоатомиздат, 1991. 382 с.

64. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика / В.Г. Левич . М.: Физ-матгиз, 1959. 698 с.

65. Левковский, Ю.Л. Структура кавитационных течений / Ю.Л. Левков-ский. Л.: Судостроение, 1978. 324 с.

66. Липман, Г.В. Элементы газовой динамики / Г.В.Липман, А. Рошко.1. М.: ИЛ, 1960. С. 281-286.

67. Липович, В.Г. Химия и переработка угля / В.Г. Липович, Г.А. Кала-бин, И.В. Калечиц и др. М.: Химия, 1988. 336 с.

68. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука, 1978. 736 с.

69. Лопес-Сантана, Х.М. Исследование теплового и кавитационного воздействия: Дисс. канд. техн. наук / Х.М. Лопес-Сантана. Киев, 1981. 282 с.

70. Ляпидевский, В.Ю. Математические модели распространения длинных волн в неоднородной жидкости / В.Ю. Ляпидевский, В.М. Тешуков. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 420 с.

71. Маргулис, М. А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция / М. А. Маргулис. М.: Химия, 1986. 288 с.

72. Мельниченко, Н.И. Экспериментальное исследование температурной динамики одиночной капли водоугольной суспензии / Н.И. Мельниченко, Н.А. Рубцов, И.В. Марчук // Теплофизика и аэромеханика, 1995. № 1. С. 75-78. Т. 2.

73. Микеш, О. Лабораторное руководство по хроматографичекским и смежным методам / О. Микеш, Й. Новак, 3. Прохазка. Пер. с англ. В 2-х т. М.: Мир, 1982. 400 (381) с.

74. Мошев, В.В. Реологическое поведение концентрированных неньютоновских суспензий / В.В. Мошев, В.А. Иванов. М.: Наука, 1990. 88 с.

75. Мурко, В.И. Научные основы процессов получения и эффективного применения водоугольных суспензий: Автореферат дисс. . докт. техн. наук / В.И. Мурко. М., 1999. 48 с.

76. Мурко, В.И. Экологические аспекты приготовления и транспорта водоугольных суспензий / В.И. Мурко, Г.К. Корочкин, Е.Г. Горлов и др. // Химия твердого топлива, 1999. № 1. С. 81-87.

77. Налимов, В.В. Теория эксперимента / В.В. Налимов. М.: Наука, .1971.208 с.

78. Немчин, А.Ф. Исследование характеристик суперкавитационных насосов: Дисс . канд. техн. наук / А.Ф.Немчин. Красноярск, 1979. 300 с.

79. Немчин, А.Ф. Суперкавитирующие технологические аппараты / А.Ф.Немчин // Гидродинамика больших скоростей: Тр. III Всесоюз. шк.-семинара по гидродинамике больших скоростей. КрПИ. Красноярск, 1987. С. 15-19.

80. Нехороший, И.Х. Использование мазутоугольных и водоугольныых суспензий в энергетике Японии / И.Х. Нехороший // Теплоэнергетика, 1991. № 8. С. 73-75.

81. Нехороший, И.Х. Результаты перевода котла КВ-ТС-20 на сжигание водоугольного топлива / И.Х. Нехороший, С.П. Костовецкий, В.И. Мурко и др. //Теплоэнергетика, 1997. № 2. С. 13-15.

82. Петров, А.Г. Вариационные методы в динамике несжимаемой жидкости / А.Г. Петров. М.: Изд-во МГУ, 1985. 103 с.

83. Пирсол, И. Кавитация / И. Пирсол . М.: Мир, 1975. 95 с.

84. Попов, В.И. Реологические и теплофизические свойства водоугольных суспензий / В.И. Попов, Ю.А. Коваленко, А.А. Борисов // Теплоэнергетика, 1995. №8. С. 39-43.

85. Приготовление смазочно-охлаждающих жидкостей генератором кавитации: Отчет о НИР / ИЗТМ; рук. М.Г. Руденко. ГР01850031432; Инв. 02840047188. Иркутск, 1985. 7 с.

86. Радзюк, А.Ю. Вязкость водоугольной суспензии, полученной из канско-ачинских углей методом гидродинамической диспергации / А.Ю. Радзюк // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Красноярск, 2000. Вып. 4. С. 114-123

87. Радзюк, А.Ю. Использование регрессионного анализа для оценки вязкости водоугольной суспензии / А.Ю. Радзюк // Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения: Материалы конф. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. С. 150-155.

88. Радзюк, А.Ю. Термический анализ водоугольных суспензий / А.Ю. Радзюк, Т.А. Кулагина// Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения: Материалы конф. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. Вып. X. С. 46-58.

89. Радзюк, А.Ю. Энерго- и ресурсосберегающие экобезопасные технологии с применением водоугольных суспензий / А.Ю. Радзюк // Красноярск. Энергосбережение: проблемы и перспективы: Материалы научн.-практ. конф. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. С. 114-116

90. Рождественнский, В.В. Кавитация / В.В. Рождественнский. JL: Судостроение, 1977. 248 с.

91. Романков, П.Г. Гидромеханические процессы химической технологии / П.Г. Романков, М.И. Курочкина. М.: Химия, 1982. 288 с.

92. Руденко, М.Г. Кавитационное эмульгирование 7 М.Г. Руденко;10 с. Деп. в ВИНИТИ 18.01.84, № 7929.

93. Саламатин, А.Г. О состоянии и перспективах использования водо-угольного топлива в России / А.Г. Саламатин // Уголь, 2000. № 3. С. 10-15.

94. Седов, Л.И. Механика сплошной среды: В 2 т. / Л.И. Седов. М.: Наука, 1973. 536 с. Т. 1. 584 с. Т 2.

95. Степанов, С.Г. Промышленные технологии переработки угля: перспективы использования в Канско-Ачинском угольном бассейне / С.Г. Степанов. Красноярск: КГУ, 2003. 85 с.

96. Сидоренко, С.И. Особенности подготовки водоугольных суспензий из несортовых углей Березовского разреза / С.И. Сидоренко, В.А. Кулагин // Биотехнология и биофизика микробных популяций: Тез. докл. Всесоюзной НТК. Алма-Ата: ИБФ СО АН СССР, 1991. С .123.

97. Трембовля, В.И. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля. М.: Энергия, 1977. 296 с.

98. Трубецкой, К.Н. Проблемы внедрения водоугольного топлива в России / К.Н. Трубецкой, В.А. Моисеев, В.В. Дегтярев, Г. А. Кассихин, В.И. Мурко // Российский уголь, 2004. № 9.

99. Уда-технология // СКТБ «Дезинтегратор»: Тезисы докладов III семинара. Тамбов: РО "Эстколхозстрой", 1984. 124 с.

100. Универсальная дезинтеграторная активация // Сборник статей СКТБ «Дезинтегратор». Таллин: Валгус, 1980. 112 с.

101. Харитонов, Ю.Я. Особенности взаимодействия суперпластификатора С-3 с угле в водоугольной суспензии / Ю.Я. Харитонов, Е.И. Кочеткова, Н.П. Соколова и др. // Химия твердого топлива, 1988. № 6. С. 116-103.

102. Хидиятов, A.M. Перспективы, основные результаты исследований и проблемы использования водоугольных суспензий в энергетике / A.M. Хидиятов, В.В. Осинцев, Л.И. Дубовцев и др. // Электрические станции, 1988. № 9. С. 2-12.

103. Хидиятов, A.M. Результаты перевода пылеугольного котла паропро-изводительностью 89 кг/с на сжигание водоугольной суспензии / A.M. Хидиятов, В.В. Осинцев, С.В. Гордеев и др. // Теплоэнергетика, 1987. № 1. С. 6-11.

104. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента / X. Шенк. М.: Мир, 1972. 170 с.

105. Шорохов, В.П. Высококонцентрированные угольные суспензии -новое топливо для электростанций / В.П. Шорохов, Г.Г. Бруер // Электрические станции, 1992. № 11. С. 33-39.

106. Щукин, Е.Д. Коллоидная химия /Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина. М., 1982. 348 с.

107. Atkins, E.G. Status report on.CO-AL Fuel / E.G. Atkins // Proc. 6-th Int. Symp. on Coal Slurry Fuel Combustion on: Orlando, H., USA, 1984.P. 557-568.

108. Brandis, U. e.a. CWS (DENSECOAL) from North America.for the foreign market / U. Brandis // Proc. 8-th Int. Conf. On Coal and Slurry Technologies: Clearwater, FL, USA, 1991. P. 229-237.

109. Chong, J.S. Rheology of concentrated suspensions / J.S. Chong, E.B. Christiansen, A.D. Baer// J. Appl. Polym Sci., 1971. Vol. 15. P. 2007-2021.

110. Dunn-Ranbin, D. Combustion of coal-water slurries / D. Dunn-Ranbin, J. Hoorustra, F.A. Cruelich, D.J. Holve // Fuel, 1994. Vol. 66. P. 1137-1145.

111. Farris, R.J. Prediction of the viscosity of miltimodal suspensions from unimo-dal viscosity data / R.J Farris // Trans. Soc. Rheol, 1968. Vol. 12. № 2. P. 281-301.

112. Grinzi, F. Snamprogetti reocarb: from the production plants into the boilers. / F. Grinzi, G. Romani, D. Ercolani // Proc. 8-th Int. Symp. on Coal Slurry Fuels

113. Preparation and Utilization: Orlando, FL, USA, 1986. P. 947-951.

114. Hammond, Т.К. Manufacture and commercial use of carbogel coal/water fuel in Canada / Т.К. Hammond, M.M. Mathiesen // 6th Jnt. Symp. Coal Slurry Combust and Technol.: Orlando, FL, USA, 1984. P. 982-989.

115. Landry, G. The Cape Breton Development Corporation's Carbogel Coal Water Fuel Project / G. Landry // Proc. 7-th Int. Symp. on Coal Slurry Fuel Preparation and Utilization: New Orleans, Louis, USA, 1985. P. 1001-1013.

116. Linder, G. Start-up and operating experience of three commercial СWM j contractis in Sweden / G. Linder, B. Rogren // Proc. 8-th Int. Symp. on Coal Slurry * Fuel Preparation and Utilization: Orlando, FL, USA, 1986. P. 933-946.

117. Plesset, M.S. Collapse of an Initially Spherical Vapour in the Neighbourhood of a Solid Boundary / M.S. Plesset, R.B. Chapman // Journal of Fluid Mechanics, 1971. V. 47. № 2. P. 125-141.

118. Schwarz, O. Das Entwicklugsvorhaben Directe Verbrennung von Kohle-Wasser-Suspension in Kraftwerken / O. Schwarz // Electrizi-tatwirtschaft, 1966. S. 719-723.

119. Schwarz, O. Verbrennung von Staubkohle und Kohle-Wasser-Suspension in

120. Wasserrohrkesseln / O. Schwarz // Brennst Warme - Kraft, 1964. № 16. S. 273-277.

121. Slcvara, F. The effect of particle size distinction on apparent viscosity of dispersion system / F. Skvara, M. Vancurova // Silikaty, 1973. Vol. 1. P. 10-20.У

122. Закрытое акционерное общество1. ЭГДА

123. Научно-производственное объединение ЭГДА " ИНН 5501009490 / 550101001г. Омск, ул. Учебная, 199-Б Расчетный счет № 40702810545390102283тел / факс: (3812) 31-20-65 Омское отделение №8634 СБЕРБАНКА России, г. Омск

124. Кор. счет № 30101810900000000673 БИК 045209673 ОГРН 102550531429

125. Работа А.Ю. Радзюка имеет большое значение в области малой энергетики ; посвящена разработке методов практической выработки нового, в настоящее врем* вида водоугольного топлива, способного в перспективе составить конкуренцию ил заменить традиционные.

126. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

127. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования1. УТВЕРЖДАЮ

128. КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (КГГУ)

129. Получены результаты, позволяющие увеличить эффективность исС новация угля на базе современной технологии и существенно снизить вредные выоро-сы в окружающую среду.

130. Декан теплоэнергетического факультета, докт. техн. наук, профессор ~~ С.А. Михайленко