автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Разработка и исследование технологии эмульгирования мазута с целью оптимизации режимов горения в топке для повышения надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов

На правах рукописи

Морозова Екатерина Александровна /

003170688

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ МАЗУТА С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ГОРЕНИЯ В ТОПКЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ, ЭКОНОМИЧНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ

Специальность 05 14 01 «Энергетические системы и комплексы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 МАП 2000

Москва -2008г

003170688

Работа выполнена на кафедре Котельных установок и экологии энергетики ГОУВПО «Московский энергетический институт (Технический университет)»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Зройчиков Николай Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, Рогалев Николай Дмитриевич кандидат технических наук Чернов Сергей Львович

Ведущая организация «Мосэнергоналадка» филиал ОАО Мосэнерго

Защита диссертации состоится <<_ » -и^С-И:^ 2008г. в Уд ч $С Мин На заседании диссертационного совета Д212 157 14 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу г Москва, ул Красноказарменная, д 17, ауд

дш

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ)

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу 111250, Москва, ул Красноказарменная, д 14, Ученый совет МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан «_ ¿г » ümCkJt_ 2008г

Ученый секретарь диссертационного совета к т н , доцент

Зверьков В П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В топливном балансе энергетики России растет внимание к альтернативным природному газу видам топлива Прежде всего, это связано со стратегическими подходами в развитии экономики страны Использование мазута в виде резервного топлива является традиционным решением и в последние время доля его сжигания возрастает В этих условиях оптимизация методов сжигания мазута при неуклонном обеспечении экономичности, надежности и экологичности работы энергетических котлов является актуальной

Для устранения отрицательных моментов при сжигании мазута необходимо решить комплекс проблем обеспечить надежность сжигания мазута с повышенной влажностью, снизить образование токсичных веществ (1ЧОх, СО, бенз(а)пирена сажи, БОг, Н28, и др), исключить снижение надежности работы поверхностей нагрева котлов, обеспечить высокую экономичность использования топлива Тенденции по ужесточению нормативов по выбросам загрязняющих веществ, диктует необходимость поиска новых эффективных, экологически чистых и малозатратных технологий оптимизации процессов сжигания мазута Современными режимно-технологическими мероприятиями не всегда удается снизить концентрации загрязняющих веществ до нормативных значений Частью решения этой комплексной задачи является подготовка мазута перед сжиганием, в виде водомазутной эмульсии (ВМЭ)

Эффективность протекания процессов сжигания ВМЭ в топке во многом определяется показателями фазового состава приготавливаемого топлива (дисперсностью) Возникает необходимость в разработке новой технологии получения высокодисперсной ВМЭ, с целью совершенствования теплофизических процессов проходящих в топке котла и изучения влияния сжигания ВМЭ постоянной влажности, переменной дисперсности на процессы горения в котлах большой и средней мощности

Целью работы является решение сопряженных задач по подбору оптимальных кавитационных режимов приготовления ВМЭ для конкретного типа горелочного устройства, оптимизации процесса сжигания ВМЭ с разными показателями фазового состава, в комбинации с режимно-технологическими мероприятиями (в т ч малотоксичные горелочные устройства), объединение которых, позволит создать единый подход по улучшению экологических показателей работы котлов, при сохранении их высокой надежности и экономичности Научная новизна

Создана математическая модель для получения тонкодисперсной водомазутной эмульсии, на основе которой бьп построен процесс протекания кавитации в устройстве струно-соплового типа разработки МЭИ-ТЭЦ-23

Проведена расчетная оптимизация конструктивных и режимных параметров гидродинамического активатора системы МЭИ-ТЭЦ-23

Получены экспериментальные данные влияния скорости процесса кавитации на дисперсный состав получаемой ВМЭ, на базе которых построена линейная зависимость для данного процесса

Найдены оптимальные характеристики качества получаемой ВМЭ в зависимости от расхода мазута и исследованы процессы влияния фазового состава приготавливаемой ВМЭ на технологию эффективного сжигания топлива

Определены динамика и характер распределения концентраций основных загрязняющих веществ в дымовых газах котлов, в зависимости от дисперсности ВМЭ и скорости процесса кавитации

Степень достоверности результатов и выводов работы обеспечивается использованием в экспериментах современных методов и средств контроля химического газового анализа, приборного парка ТТЦ ТЭЦ-23 Результаты работы теоретически обоснованы и сопоставлены с экспериментальными данными, полученными во время испытаний кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 и котельного оборудования

Практическая ценность работы заключается

В разработке и внедрении в производство кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 (заявка на патентование изобретения №2008109717), позволяющего получать высококачественную ВМЭ с изменяемыми характеристиками, при изменении величины проходного сечения в процессе эксплуатации основного и вспомогательного оборудования ТЭС при расходах мазута и ВМЭ до 450 т/ч

Впервые проведены комплексные испытания на котлах типа ТГМ-96 и ТГМП-314 сочетающие наиболее эффективные режимно-технологические мероприятия со сжиганием мазута в виде ВМЭ с изменяемыми характеристиками дисперсности Найдены и рекомендованы к длительной

nríovnmo^vní? »■iV'4TTTT\r'3T,':,TTTíTJ гчамги* ft-т г» vi Tir'otJTjíT -г'/-\ггттт*г>о A^or'TJOfmnomiTTUa

íi 1VV1VX/I1 i\.ssixj± J L UiJ,tJtl ^J lUUXiSt i. 1IV i 1 i U<¿ j UÜVVil^ ~l il t >am I I IHU

экологическую чистоту, надежность и экономичность работы мощных котлов СКД

В результате исследований заложены основы комплексного подхода к решению проблем выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании ВМЭ одновременно с сохранением высокой надежности и экономичности работы котлов

Личный вклад автора заключается в осуществлении всех этапов данной работы, в разработке и выполнении расчетов при проектировании нового кавитирующего устройства, в сопровождении его изготовления и внедрения на участке мазутного хозяйства ТЭЦ-23 В формировании программ и этапов экспериментальных исследований, а также в непосредственном участии при проведении опытов, обработке результатов, с выдачей всех необходимых рекомендаций и заключений по данной работе

Апробация работы Содержание работы, основные материалы и первые результаты исследований были изложены на «Одиннадцатой международной научно - технической конференции студентов и аспирантов, приуроченной к 75-летию Московского энергетического института (Технического университета)» (г Москва, 2005г)

Публикации по работе на тему диссертации изложены в 4-х научных статьях

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, в который вошло 132 источника Вся работа содержит 143 страниц печатного текста, 68 рисунков и 10 таблиц

На защиту выносятся следующие результаты выполненной работы

1. Расчет математической модели кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23, с определением основных конструкционных характеристик и технических параметров его работы Разработка схемы установки прибора на участке мазутного хозяйства ТЭЦ-23.

2 Основные положения методики проведения экспериментальных работ для решения сопряженных задач по обеспечению надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов

3 Результаты экспериментальных исследований по оптимизации навигационных режимов работы кавитатора, с определением эффективных характеристик фазового состава получаемой ВМЭ

4 Анализ результатов промышленных испытаний котлов ТГМП-314 и

г

ТГМ-96 по оптимизации топочных режимов сжигания ВМЭ различной дисперсностью в комплексе с режимно-технологическими мероприятиями СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении определены значимость, актуальность, научная ценность и новизна данной диссертационной работы Обозначены основные критерии, цели, направления, важные методы и эксперименты в осуществлении и разработке подходов данных изысканий, выносимые автором на защиту

В первой главе проведен анализ литературных источников, технических отчетов, научных работ и публикаций по исследованию процессов и режимов сжигания мазута и водомазутной эмульсии на объектах различной мощности Из-за исключительной сложности и взаимосвязи физических и химических процессов горения мазута или ВМЭ, исследование этих процессов в настоящее время производится экспериментальными методами На основании анализа большого числа работ Батуева С П, Иванова В М, Исакова А Я, Кормилицына В И, Корягина В А, Лаврова Н В,

Шевелева К В , Лыскова М Г, Булгакова А Б считается установленным, что сжигание водомазутной эмульсии (ВМЭ) является комплексной, экосовместимой технологией, позволяющей снижать содержание в дымовых газах оксидов азота, окиси углерода, сажи, бенз(а)пирена и других вредных веществ, при сохранении высоких технико-экономических характеристик работы котлов Важной особенностью процесса сжигания ВМЭ является микровзрыв капель эмульсии при прогреве ее на начальном участке факела, в результате которого улучшается процесс сгорания в топочном объеме В итоге на 20-25% снижается время на термическую подготовку топлива, горение и выгорание твердых углеродистых остатков по сравнению с сжиганием не -эмульгированного топтава

В главе 1 приводится обзор опытных данных по выбросам загрязняющих веществ в режимах сжигания мазута и ВМЭ при разных коэффициентах избытка воздуха, доли рециркуляции и различной степени влажности ВМЭ, проведенных на крупных энергообъектах РФ, таких как ТЭЦ-23 (котлы ТГМ-96, ТГМП-314), ТЭЦ-25 (котлы ТГМП-314П, ТГМ-84Б), ТЭЦ-26 (котлы ТГМП-314П, ТГМП-344А), ТЭЦ-16 (котел ТП-170), ТЭЦ-11 (котлы ТП-87), Загорской ГАЭС (котел ДКВР-6,5-13), комбинат «Североникель» (котел БКЗ-75-39), CAB ВНИИпромгаз (котлы ТГМ-94, ТГМ-84, ТГМП-324, ТГМП-114, ТГМП-344) Анализ литературных источников показал, что вопросы влияния сжигания мазута в виде ВМЭ не до конца изучены Мало данных по дисперсному составу ВМЭ и ее влиянию на процессы образования выбросов основных вредных ингредиентов (NOx, СО, С20Н12 и др) в атмосферу Отсутствует комплексный подход в решении задач повышения экологических характеристик котлов с одновременным обеспечением высокой надежности и экономичности их работы Выявлена неоднозначность содержания NOx и БП (С20Н12) при сжигании ВМЭ в комплексе с режимно-технологическими мероприятиями

Примером комплексного подхода к проблеме является работа, выполненная на ТЭЦ-23 Все опыты проводились на реконструированных

котлах ТГМП-314, при сжигании ВМЭ (без контроля дисперсности), где достигнуто одновременное снижение выбросов МОх и БП (рис 1)

Крайне важной задачей автора является изучение влияния характеристик ВМЭ на все показатели работы котлов, в комплексном сочетании с эффективными режимно-технологическими мероприятиями, при одновременном повышении надежности и экономичности работы котлов

с^ ко», ю/ш*

«Г/«*"

9

т »

й г»

А

N0*

1 ►—— еп

•ш

ю §"

9

Влгрулх» жрад» Доп, »/ч

Рпс.1. Зависимости концеиграций оксидов азотл и беиз(а)пирена в дымовых газах котла ТГМП-314 от нагрузки при ступенчатом сжигании мазута в сочетании с рециркуляцией дымовых 1 азов /3/ где р -доля воздуха, подаваемого в надгорелочные сопла, qз-хим.недожог

Во второй главе приводится обзор существующих в настоящее время различных типов эмульгирующих устройств, особенности их конструкций, основные достоинства и недостатки Дан алгоритм расчета технических и конструкционных характеристик, подробное описание новой модели кавигатора (системы МЭИ-ТЭЦ-23) с регулируемым сечением В качестве прототипа было выбрано устройство МЭИ, которое представляет собой аппарат проточного типа с одним или несколькими плоскими профилированными каналами и несколькими рядами турбулизирующих цилиндрических вставок Основной отличительной особенностью предлагаемой конструкции, в сравнении с существующими, является возможность изменения величины проходного сечения проточной части, путем регулирования положения управляющих стрежней в широком

диапазоне расхода рабочей среды 250-450 т/ч Изменение скоростей движения потока среды, позволяет при определенном расходе мазута (ВМЭ) через кавитатор изменять дисперсность получаемой ВМЭ Регулирование проходного сечения кавитатора позволяет в ходе экспериментов выявить подходящие характеристики ВМЭ для эксплуатации конкретного котла, при определенном режиме сжигания топлива и решить экологическую задачу одновременно по оксидам азота и бенз(а)пирену Следует отметить, что прибор регулирует качество ВМЭ в безостановочном режиме работы оборудования ТЭС, независимо от параметров и режимов эксплуатации Кавитатор МЭИ-ТЭЦ-23 рассчитан и изготовлен специально под параметры мазутного хозяйства ТЭЦ-23, но может быть применен под параметры любой схемы топливно-транспортного цеха (ТТЦ) ТЭС с максимальным расходом мазута до 450 т/ч и рабочим давлением не более 10 кг/см2 Схема установки кавитатора в мазутном хозяйстве ТЭЦ-23 и отбора проб приведена на рис 2 Кавитатор оснащен пробоотборниками мазута и ВМЭ на входе и выходе, датчиками давления на входе и выходе, датчиками температуры и расходомерным устройством

хозяйства ТЭЦ-23

1- мазутный резервуар, 2 - мазутный насос 1-ог о подъема, 3 - кавитатор системы МЭИ-ТЭЦ-23,4 - мазутоподогреватель, 5 - мазутный насос 2-ого подъема, 6- расходомер, 7 - пробоотборные точки

Проточная часть корпуса кавитатора (рис 3) состоит из девяти параллельных профилированных каналов, образованных плоскими пластинами (сверху и снизу) и профилирующими вставками (по бокам) Высота канала - 10 мм, ширина в узком месте - 130 мм В каждом канале установлены два ряда турбулизирующих цилиндрических вставок поз 3,4 Турбулизирующие цилиндры выполнены гладкими и с насечкой на боковой поверхности для усиления эффекта кавитации

В 3-х рабочих каналах предусмотрена установка регулирующих стержней поз 5, позволяющих частично или полностью перекрывать сечение канала и изменять величину общего проходного сечения кавитатора

640

1 -канал проточной части кавитатора, 2 -пластина; З-турбулизирующие цилиндры (первого ряда), 4-турбулизирующие цилиндры с насечкой (второго ряда); 5 -регулирующие стержни, 6 -переход, 7 -шту иер для ввода добавочной влаги, 8- штуцер для продувки и очистки кавитатора, 9 - корпус, 10 -крышка; 11- вход мазута, 12-выход ВМЭ, 13-крепежпые дета та, 14 - профилирующие вставки

Для регулирующих стержней предусмотрено мерное устройство -ограничитель, в целях соблюдения техники безопасности его эксплуатации Все детали проточной части кавитатора крепятся в прямоугольном корпусе поз 9, сверху и снизу который ограничивают крышки поз 10 На входе и выходе кавитатора установлены переходы с прямоугольного сечения корпуса на круглое сечение трубопровода мазута поз 1 Переходы крепятся к трубопроводу мазута на фланцах В кавшаторе предусмотрен специальный входной штуцер, через который в поток исходного мазута подается

добавочная влага (чистая вода или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами рис.2). На втором переходе так же предусмотрен еще один выходной штуцер, на случай вывода в ремонт прибора и проведения его очистки паром или горячей водой поз.8. Вес кавитатора составляет 80 кг, что не требует установки под ним специальных опорных конструкций. Одной из положительных конструктивных особенностей кавитатора - компактность (640 мм), не требующая больших прямых участков мазутопровода.

Прибор изготовлен из стали марки Ст20. Соединение деталей выполнялось сваркой, корпус самого прибора изготовлен из цельной стальной поковки методом фрезеровки, что делает его более надежным рис.4,

рас.5 и рис.6

Рис.4 Проточная часть кавитатора Рис.5 Корпус и крышка кавитатора

Рис.6 Кавитатор МЭИ-ТЭЦ-23 в сборе

Для повышения надежности при изменении расхода ВМЭ каждый стержень был оснащен индивидуальным сальниковым уплотнением, специально сконструированным под параметры рабочей среды рис 6

Прибор работает по принципу образования зон кавитации Необходимым условием возникновения кавитации является наличие такого режима движения жидкости, при котором давление в определенной области (за турбулизирующими стержнями) будет ниже давления насыщенных паров жидкости при данной температуре При этом в объеме жидкости наблюдается образование и рост кавитационных пузырьков, которые объединяются в «кавитационное облако» За местным гидравлическим сопротивлением в рабочем канале происходит повышение давления, что вызывает схлопывание пузырьков с образованием турбулентных течений, приводящих к интенсивному массообмену в жидкости. Возможность такого режима течения была подтверждена расчетом модели гидродинамического процесса возникновения зон кавитации, с определением физических параметров (скорости и давления), путем применения современного программного пакета СозтозПо'^гкз рис 7,8

Ц им

Рис.7 Процесс изменения давления проточной части кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 режим 1 - для гладких цилиндров, режим 2 - для цилиндров 2-ого ряда, выполненных с насечкой, Рнас - граница давления насыщения паров жидкости

при ^110 "С

/ / ¡Ыжмия /Поток ЗЮ

/ !

Рис,8 Процесс получения 1ШЭ в проточной части навигатора МЭИ-ТЭД-23 1-цилинлры 1-го ряда, 2- цилиндры с насечкой 2-го ряда

Далее в главе идет описание вариантов установки кавитатора в схему мазутных хозяйств ТЭС, основные Факторы, влияющие на выбор количества ступеней эмульгирования. Преимущества и недостатки центральной, индивидуальной и комбинированной схем установки приборов. При разработке схемы следует соблюсти все параметры надежности работы оборудования, т.к. эмульгаторы обладают достаточным гидродинамическим сопротивлением. Важным фактором является наличие свободного места для монтажа и свободного обслуживания прибора эксплуатационным персоналом. Соблюдение этих требований должна объединить в себе схема приготовления ВМЭ.

В третьей главе описаны методы проведения лабораторных и промышленных испытаний. Экспериментальная часть работы была разбита на два этапа. На первом этапе осуществлялись испытания конструкции кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23, установленного на участке мазутного хозяйства после мазутного насоса первой ступени МН1-4. На данном этапе с марта 2006г. по апрель 2007г. было сделано 6 опытов с определением характеристик ВМЭ с изменением проходного сечения при постоянном расходе мазута. Из пробоотборных точек до и после кавитатора в 3-х режимах по ГОСТ 2517-85 отбирались пробы. Контролировались следующие параметры мазута и ВМЭ: влажность, дисперсность, вязкость, калорийность, серосодержание и зольность. Определение дисперсного состава проводилось с использованием электронного микроскопа по СО 34.44.208-96, вязкости по ГОСТ1929-87.

Микрофильмирование проб ВМЭ осуществлялось с увеличением в 600 раз Определение влажности, калорийности, серосодержания выполнялось в химической лаборатории ТЭЦ-23 Штатными приборами во всех режимах контролировались давление до и после кавитатора, температура, расход мазута и ВМЭ рис 2

Второй этап испытаний включал широкомасштабные тепловые испытания котлов ТГМП-314 ст№8 и ТГМ-96 ст№4 в различных режимах сжигания топлива (ВМЭ) различной дисперсности, постоянной влажности Испытания проводились по 2-ой категории сложности на разных паровых нагрузках котла, при разных значениях коэффициентов избытка воздуха, с анализом дымовых газов нэ содержание N04, бенз(а)пиренз, СО, Нг5 (в пристенных зонах топочной камеры) Концентрации >ТОх контролировались современным газоанализатором ТЕБТО-ЗЗО При этом осуществлялся непрерывный контроль всех рабочих параметров и показателей работы котлов

В четвертой главе представлены результаты всех этапов экспериментальных исследований работы Первый этап - испытания кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 без сжигания мазута (ВМЭ) в котлах Отбор проб проводился для четырех режимов работы кавитатора режим нулевой - все регулирующие стержни выведены, первый режим - введен один стержень, второй - введено два регулирующих стержня, третий - введено три регулирующих стержня Всего было проведено шесть основных опытов Было установлено, что кавитатор системы МЭИ-ТЭЦ-23 готовит эмульсию высокого качества рис 9 Определены характеристики получаемой ВМЭ в зависимости от скорости движения среды в проточной части кавитатора и получена зависимость дисперсности ВМЭ от скорости движения потока табл 1, рис 10

Микрофотографии получаемой ВМЭ наглядно иллюстрируют высокую эффективность работы кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23

№ Диаметр капель Проба

воды, мкм Режим 1 Режим 2 Режим 3

ДО после ДО после до после

Содержание капель воды, %

1 до 1,27 65,7 66,6 60,81 166Д) 65,67 79,43

2 1,27-2,78 27,0 31,3 10,13 26,87 16,7

3 2.78 - 6.95 6,3 1,8 28,38 11,98 4,48 3,52

4 6.95-13.9 0,2 0,63 0,44 2,23 0.25

5 13,9-25 0,15 0,1 0,05 0,1 - 0,1

6 свыше 25 0,15 следы следы следы 0,75 следы

а) б)

Рис.9 Капля ВМЭ \\'р=10,2%, режим 3 а - режим до кавитатора, б - режим после кавитатора

100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00%

г0.00"**

10,00% 3,10% 4'50/о 1,00% 1,70%

0,00% к • - .

М ах ск-тъ потока Махск-тъпотока Мах ск-тъ потока Махск-тьпотока 15,2 м/с (5,61 18,3 м/с (6,3 м/ с) 19,5 м/ с (7,2 м/ с) 22,8 м/ с (8,4 м/ с) м/с)

-1,27 мкм —- 7,0-25,0 мкм

Рис.10. Зависимость max и min значений дисперсности ВМЭ от скорости движения среды » проточной части кавитатора при расходе 250т/ч После математической обработки экспериментальных данных рис.10

путем линейной аппроксимации в программе EXCEL, была построена

формула линейной зависимости распределения капель воды размером

1,27 мкм в приготавливаемой ВМЭ от скорости потока рабочей среды для данного типа устройств (1)

0],27мкм = 2,7хУ+24,4 (1)

На втором этапе экспериментальных исследований проведены комплексные испытания котлов ТГМП-314 и ТГМ-96 ТЭЦ-23 при сжигании высококачественной ВМЭ с переменной дисперсностью

Комплексность испытаний заключалась в следующем, на котле сочетались различные режимные и конструктивные мероприятия, направленные на соблюдение жестких экологических нормативов по основным ингредиентам дымовых газов (применение малотоксичных горелок ТКЗ-ВТИ, ступенчатое сжигание топлива, рециркуляция дымовых газов в зону горения и сжш ание ВМЭ различной дисперсности)

Комплексность испытаний определялась нацеленностью на показатели экологической безопасности, надежности и экономичности работы котлов Сложность поставленной задачи заключалась в том, что при сжигании мазута трудно обеспечивать одновременно экологическую чистоту по нескольким компонентам, сохранив при этом эффективность остальных параметров работы мощного энергетического котла

Во всех испытаниях сжигался мазут марки М-100 с низшей теплотой сгорания топлива 8350-8370 ккал/кг, влажностью до 13 % и содержанием серы 1,4-2 % Температура подогрева мазута (ВМЭ) устанавливалась равной 118-122°С Паропроизводительность котла была на уровне 800 т/ч Степень рециркуляции дымовых газов от двух полностью загруженных ДРГ оценивается в 10-15 %, доля воздуха на сопла верхнего дутья при заданном 15 % открытии шиберов перед ними до 10 %, те режим сжигания был ступенчатым

В результате экспериментов была получена зависимость концентраций оксидов азота от скорости движения потока в проточной части кавитатора рис 11 и зависимость оптимальных величин коэффициента избытка воздуха от этой скорости (от режима работы кавитатора) рис 12

350 300 250

гоо

150 100

Ыйх,нг/ь<н

-- 1

-

г ,

^— \ -с \ П гС^ТГ^С™ 1 1 1

\ режим 2 \PPJ- V 1

1,05

103

1,07

109 П

ге,8

(8,4)

1£,3 (6,3>

Рис.11 Зависимость концентрации

NO\ в дымовых газах котла ТГМП-314 от избытка воздуха в трех режимах работы кавигагора МЭИ-ТЭЦ-23 (1 - в пересчете на Вн=1000г/ч , 2-при 0п=800 т/ч -экспериментальные точки)

Рис.12 Зависимость оптимазыюго коэффициента воздуха в режимном сечении котла ТГМП-314 с г №8 от скорости движения среды в кавитаторе МЭИ-ТЭЦ-23

ГЙЫЧ ££>3 УЗБЬТСТОРС '^ВМЗ,М/С

Результаты экспериментов, представленные на рис 10 и 11 показывают, что в предложенном режиме сжигания мазута (ВМЭ) концентрации 1\:Ох составили 220 мг/нм\ при установленном нормативе - 250 мг/нм3 Предложенный и реализованный на котле ТГМП-314 метод сжигания топлива не приводит к заметному возрастанию концентраций СО и БП в дымовых газах Эти концентрации не превышали 10 ррм и 110-115 нг/нм3 даже при коэффициенте избытка воздуха авэ =1,05 Это прямое следствие высокого качества эмульсии, полученной в кавигагоре МЭИ-ТЭЦ-23

Результаты измерений концентраций Н28 показали, что переход на ступенчатое сжигание приводит к появлению в районе бокового экрана опасных концентраций сероводорода выше 0,01 %об Максимальные концентрации сероводорода обнаружены на боковом экране в верхнем лючке на отметке 8,89 м Н2В =0,05 % об, в нижнем лючке Н^ =0,03 %об Обнаружена также тенденция к снижению концентрации Н2В при переходе

от исходного режима сжигания без кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 к режиму сжигания ВМЭ В пользу этого говорит тот факт, что уровень концентраций НгБ на испытанном котле существенно ниже, чем на аналогичных котлах, оборудованных другими горелками без применения кавитатора (0,06-0,08 об%) Для точной количественной оценки влияния различных режимов работы кавитатора на концентрации НгБ данных пока не достаточно. Необходимы дальнейшие исследования в этом направлении Многочисленные исследования ВТИ показали, что опасность возникновения интенсивной сероводородной коррозии экранов НРЧ появляется только при двух условиях Н28>0,01 %об и температуре металла экранных труб выше 510 °С Па котле ТГМП-314 (стЛг2о) при нагрузке 800 т/ч во вссх исследованных режимах температура металла труб существенно ниже 510 °С и не превышала 450 °С Таким образом, по результатам выполненных измерении можно констатировать, что на данном котле в заданном режиме ступенчатого сжигания мазута (ВМЭ) при 10 % подаче воздуха к соплам верхнего воздушного дутья не существует условий для появления очагов интенсивной высокотемпературной газовой коррозии экранов топочной камеры, а реализованный на котле ТГМП-314 (ст№8) режим сжигания можно рекомендовать для длительной эксплуатации

Проведенные исследование влияния сжигания водомазутной эмульсии на экономичность работы котельного оборудования показали, что за счет снижения коэффициента избытка воздуха в режиме без кавитатора с 1,09 до 1,05 в максимально эффективном режиме работы кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23, а также, за счет снижения удельных расходов электроэнергии на тягодутьевые установки с 6,57 до 6,46 кВтч/Гкал, расчетная экономия топлива на один котел ТГМП-314 ст№8 составляет 0,71 г/квт ч Кроме того, в результате экспериментально полученного снижения концентраций оксидов азота в дымовых газов котлов ТГМП-314 и ТГМ-96, уменьшение общегодового валового объема выбросов >ТОх для всего оборудования ТЭЦ-23 составит 1134,92 т/год, что, в свою очередь, приведет к существенному снижению платы в бюджет РФ за негативное воздействие ТЭЦ на окружающую среду

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Построена математическая модель гидродинамического активатора системы МЭИ-ТЭЦ-23, на основе которой был смоделирован процесс возникновения явления кавитации Сделаны расчеты конструктивных характеристик и режимов работы кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23 в зависимости от расхода рабочей среды и положения регулирующих стержней, построена ЗБ модель устройства в программе БоЬсГЛ'огкБ,

2 Проведенные экспериментальные исследования анализа проб ВМЭ в разных режимах рабош кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 подтверждают высокую эффективность приготавливаемой эмульсии,

3 Выполненное исследование предстзвчяет собой комплексную методику решения сопряженных задач по обеспечению экологической чистоты, надежности и экономичности работы мощных котлов СКД при сжигании мазута,

4 Для данного типа устройств, впервые установлена линейная зависимость между дисперсным составом получаемой ВМЭ от скорости потока рабочей среды, на базе которой путем линейной аппроксимации получена формула распределения капель воды размером 1,27 мкм в ВМЭ,

5, Найдены эффективные характеристики качества получаемой ВМЭ применительно для оборудования ТЭЦ-23 в зависимости от расхода мазута,

6 Предложен и реализован режим сжигания ВМЭ переменной дисперсности в сочетании с конструктивными и режимно-технологическими мероприятиями на энергетических котлах большой мощности,

7 Найдено оптимальное сочетание режима работы кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 с параметрами сжигания ВМЭ, позволяющее решить комплексную задачу обеспечения экологической чистоты, надежности и экономичности работы котла В реализованном режиме сжигания топлива при номинальной нагрузке котла достигнуты концентрации оксидов азота в дымовых газах -220 мг/нм3, при нормативе - 250 мг/нм3, при этом увеличение образования продуктов недожога и других вредных веществ (СО, С20Н12 и др) не произошло,

8 Установлено, что сжигание высококачественной ВМЭ позволяет сохранять высокую надежность работы котла при отсутствии интенсивной высокотемпературной коррозии экранов топочной камеры, связанной с образованием H2S в пристенных зонах топки Найденный режим сжигания ВМЭ рекомендован в качестве режима для длительной эксплуатации оборудования;

9 В реализованном режиме сжигания ВМЭ сохраняется высокая экономичность работы котла Переход на сжигание высококачественной ВМЭ в сочетании с предельно низкими избытками воздуха позволяет сохранить КПД котла на высоком уровне и даже повысить его с 91,97 до 92,14, что приводит к экономии тетива на один котел ТГМП-314 в размере 0,71 г/квт ч

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях 1. Зройчиков H.A., Лысков М.Г., Булгаков А.Б., Морозова Е.А. Исследование и опыт применения водомазутных эмульсий на

энергетических котлах ТГМП-314 и ТГМ-96 У/ Теплоэнергетика. - JV» 6. -

»

2006.-С. 31-35.

2 Зройчиков Н.А, Лысков М.Г., Прохоров В.Б., Морозова Е.А./ Оптимизация режимов сжигания мазута в топках котлов большой мощности/ Теплоэнергетика. -2007.-№6. - С .23-27.

3 Зройчиков H.A., Галас И.В., Лысков М.Г., Морозова Е.А. Комплексная реконструкция котлов ТГМП-314Ц ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» для снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду // Теплоэнергетика - 2006. - № 5. - С.26-31.

4 Разработка и оптимизация схем эмулы ирования топлива на ТЭЦ-23 / Зройчиков Н А, Морозова Е А // «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» Одиннадцатая международная научно - техническая конференции студентов и аспирантов Тезисы докладов Том 3 М МЭИ. -2006 - С 123

Подписано в печать ДО. 05- 01Г Зак. IU Тир J00 П.л. f,cB Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

ВВЕДЕНИЕ.4,

ГЛАВА 1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Основные аспекты и проблемы сжигания мазута на ТЭС.

1.2. Эмульгирование мазута. Основные процессы и механизмы сжигания водомазутной эмульсии на котлах.

1.3. Методы комплексного подхода применения ВМЭ совместно с режимно-технологическими мероприятиями для подавления выбросов вредных веществ.

1.4. Влияние характеристик водомазутной эмульсии на образование сажи и бенз(а)пирена.

1.5. Выводы по главе 1. Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КАВИТАТОРА СИСТЕМЫ МЭИ-ТЭЦ-23 И СХЕМЫ УСТАНОВКИ НА ТЭЦ

2.1. Обзор существующих типов эмульгирующих устройств, их достоинства и недостатки.

2.2. Описание конструкции и принципа действия нового гидродинамического кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23.

2.3. Численное моделирование процесса кавитации и создание физической модели. Методика расчета конструкционных характеристик.

2.4. Результаты численного моделирования процесса кавитации.

2.5. Разработка схемы установки гидродинамического кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 на участках мазутного хозяйства ТЭЦ.

2.6. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 81 3.1. Описание объекта проведения экспериментальных исследований.

3.2. Подготовка, условия и объемы проведенных экспериментальных работ.

3.3. Методика проведения испытаний кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23.

3.4. Описание приготовления препарата для микрокопирования.

3.5. Описание тепловых испытаний котлов ТГМП - 314 и ТГМ-96 при сжигании мазута и ВМЭ.

3.6. Погрешности измеряемых параметров.

3.7. Выводы по Главе 3.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ СЖИГАНИЯ ВОДОМАЗУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ РАЗЛИЧНОЙ ДИСПЕРСНОСТИ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ЧИСТОТУ, НАДЕЖНОСТЬ и экономичность ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ

4.1. Исследования характеристик водомазутной эмульсии, получаемой с использованием кавитатора новой конструкции системы МЭИ-ТЭЦ-23.

4.2. Результаты тепловых испытаний котлов ТГМП-314 (ст.№8) и ТГМ-96 (ст.№4) ТЭЦ-23 при сжигании мазута и ВМЭ с различной дисперсностью.

4.3. Анализ результатов измерений концентраций вредных веществ в дымовых газах котлов.

4.4. Исследование влияния сжигания водомазутной эмульсии на параметры надежности работы котельного оборудования.

4.5. Исследование влияния сжигания водомазутной эмульсии на экономичность работы котельного оборудования.

4.6.Расчет снижения валовых выбросов оксидов азота при сжигании ВМЭ.

В топливном балансе энергетики России растет внимание к альтернативным природному газу видам топлива. Прежде всего, это связано со стратегическими подходами в развитии экономики страны. Использование мазута в виде резервного топлива является традиционным решением, но в последние время доля его сжигания возрастает.

В этих условиях оптимизация методов сжигания мазута в части экономичности, надежности и экологичности работы энергетических котлов является актуальной.

Сжигание мазута со значительным содержанием влаги вызывает трудности в поддержании стабильных режимов работы котлов, усложняет эксплуатацию и приводит к нарушениям процессов горения. Возрастает опасность срыва факела, в результате образования водяных пробок в мазутных форсунках. Нарушение оптимального соотношения между подачей топлива и воздуха приводит к затягиванию факела и неравномерности температурного обогрева топочных экранов котла.

Надежность работы оборудования системы топливоподачи (мазутных насосов, мазутоподогревателей, фильтров) во многом зависит от качества рециркулируемого мазута. Процессы старения и обводнения мазута, увеличивают его вязкость и приводят к образованию отложений в насосах, фильтрах и мазутопроводах, вызывая дополнительные затраты на его перекачку.

В процессе слива и длительного хранения в мазуте всегда присутствует вода в виде грубодисперсной фазы. В результате неравномерного распределения в баках, она начинает постепенно осаждаться на дне емкостей. Утилизация таких подтоварных вод вызывает значительные затраты на предприятиях, попутно обостряя проблему загрязнения земли и сточных вод нефтепродуктами.

Для устранения отрицательных моментов при сжигании мазута необходимо решить комплекс проблем: обеспечить надежность сжигания мазута с повышенной влажностью, снизить образование токсичных веществ (NOx, СО, бенз(а)пирена, сажи, SO2, H2S, и др.), предотвратить снижение надежности работы поверхностей нагрева котлов, обеспечить высокую экономичность использования топлива. Существующими режимно-технологическими мероприятиями на ТЭС не всегда удается снизить выбросы загрязняющих веществ до нормативных значений, поэтому возникает необходимость поиска новых, эффективных и малозатратных методов производства тепло- и электроэнергии. Это сложная и актуальная задача. Одним из путей ее решения является подготовка мазута перед сжиганием, в виде водомазутной эмульсии (ВМЭ). Большую актуальность имеют работы, посвященные изучению влияния дисперсионных характеристик ВМЭ на основные параметры работы котлоагрегатов.

Применительно к котлам средней и большой мощности большинства ТЭС, эта актуальность заключена в следующих вопросах:

- подбор характеристик ВМЭ (дисперсность, влажность) для конкретного типа горелочного устройства котлоагрегата; сочетание применяемых на котлах режимно-технологических экологических мероприятий со сжиганием ВМЭ различного фазового состава, при сохранении высокой надежности и экономичности работы оборудования.

Из-за большой сложности процессов сжигания мазута решающая роль в разработке таких технологий принадлежит экспериментальным исследованиям.

Целью данной научной работы явилось: создание гидродинамического кавитационного аппарата системы МЭИ-ТЭЦ-23, получение в нем высококачественной водомазутной эмульсии с изменяемыми физическими характеристиками (дисперсность, вязкость) в процессе эксплуатации основного и вспомогательного оборудования ТЭС. Разработка различных вариантов схем установки кавитатора на участках мазутного хозяйства ТЭС. Проведение испытаний с определением характеристик получаемой ВМЭ и полномасштабных промышленных испытаний в комплексе с режимно-технологическими мероприятиями, такими как: рециркуляция дымовых газов, ступенчатое сжигание топлива, применение малотоксичных горелочных устройств, для изучения влияния ВМЭ различной дисперсности, (постоянной влажности) на основные показатели надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов различной мощности.

Сделанный автором обзор литературных данных в области сжигания водомазутной эмульсии свидетельствует о том, что практически полностью отсутствуют данные о влиянии дисперсионных характеристик ВМЭ на параметры надежности, экономичности и экологической безопасности котельного оборудования. Нет однозначных результатов влияния влажности ВМЭ на выбросы оксидов азота и бенз(а)пирена. Обзор научных работ приведен в главе 1.

Во второй главе дано подробное описание новой конструкции гидродинамического кавитационного аппарата системы МЭИ-ТЭЦ-23 с регулируемым проходным сечением, сравнение его с ранее разработанными эмульгирующими устройствами. Приведен алгоритм выполнения расчетов, расчетные варианты режимов работы и технические характеристики прибора. Создана трехмерная модель кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 в программе SolidWorks, на основании которой, в программе CosmosFloWorks построена физическая модель процесса кавитации, оптимизированы параметры работы кавитатора и выбраны основные конструкционные характеристики. Даны возможные варианты схемы установки устройства на участке мазутного хозяйства ТЭС.

В третьей главе изложена методика проведения экспериментальных исследований кавитатора с расширенным объемом измерений и использованием современной приборной базы. Рассмотрены технологии отбора и анализа проб мазута и ВМЭ на дисперсность, вязкость, калорийность, влажность и серосодержание. Дано описание методики проведения тепловых испытаний котлов.

В четвертой главе представлены результаты лабораторных исследований мазута и ВМЭ в различных режимах работы кавитатора на участке мазутного хозяйства ТЭС, выполнен анализ влияния скоростей потока и расхода мазута на дисперсность и вязкость получаемой эмульсии. Проведен анализ экспериментальных исследований при сжигании ВМЭ различной дисперсности, постоянной влажности на параметры надежности и экологической безопасности котлов ТГМП-314 и ТГМ-96.

Проведена оценка эффективности влияния сжигания водомазутной эмульсии на экономичность работы котельного оборудования.

В заключении диссертационной работы приведен список литературных источников и список приложений.

Научная новизна

Создана математическая модель для получения тонкодисперсной водомазутной эмульсии, на основе которой был построен процесс протекания кавитации в устройстве струно-соплового типа разработки МЭИ-ТЭЦ-23.

Проведена расчетная оптимизация конструктивных и режимных параметров гидродинамического активатора системы МЭИ-ТЭЦ-23.

Получены экспериментальные данные влияния скорости процесса кавитации на дисперсный состав получаемой ВМЭ, на базе которых построена линейная зависимость для данного процесса.

Найдены оптимальные характеристики качества получаемой ВМЭ в зависимости от расхода мазута и исследованы процессы влияния фазового состава приготавливаемой ВМЭ на технологию эффективного сжигания топлива.

Определены динамика и характер распределения концентраций основных загрязняющих веществ в дымовых газах котлов, в зависимости от дисперсности ВМЭ и скорости процесса кавитации.

Практическая ценность работы заключается

В разработке и внедрении в производство кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23 (заявка на патентование изобретения №2008109717), позволяющего получать высококачественную ВМЭ с изменяемыми характеристиками, при изменении величины проходного сечения в процессе эксплуатации основного и вспомогательного оборудования ТЭС при расходах мазута и ВМЭ до 450 т/ч.

Впервые проведены комплексные испытания на котлах типа ТГМ-96 и ТГМП-314 сочетающие наиболее эффективные режимно-технологические мероприятия со сжиганием мазута в виде ВМЭ с изменяемыми характеристиками дисперсности. Найдены и рекомендованы к длительной практической эксплуатации режимы сжигания топлива, обеспечивающие экологическую чистоту, надежность и экономичность работы мощных котлов СКД.

В результате исследований заложены основы комплексного подхода к решению проблем выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании ВМЭ одновременно с сохранением высокой надежности и экономичности работы котлов.

Личный вклад автора заключается в выполнении всех этапов данной работы, в разработке и осуществлении расчетов нового кавитирующего устройства, начертании сборочных и монтажных чертежей конструкции, в сопровождении его изготовления и внедрения на участке мазутного хозяйства ТЭЦ-23.

В формировании программ комплексных экспериментальных исследований, постановке конкретных задач и методик их проведения, непосредственном участии в проведении опытов, обобщении и анализе полученных результатов с выдачей рекомендаций по совершенствованию режимов работы оборудования ТЭЦ при работе на мазуте.

На защиту выносятся следующие результаты выполненной работы:

1. Расчет математической модели кавитатора МЭИ-ТЭЦ-23, с определением основных конструкционных характеристик и технических параметров его работы. Разработка схемы установки прибора на участке мазутного хозяйства ТЭЦ.

2. Основные положения методики проведения экспериментальных работ для решения сопряженных задач по обеспечению надежности, экономичности и экологической безопасности энергетических котлов.

3. Результаты экспериментальных исследований по оптимизации кавитационных режимов работы прибора, с определением эффективных характеристик фазового состава получаемой ВМЭ.

4. Анализ результатов промышленных испытаний котлов ТГМП-314 и ТГМ-96 по оптимизации топочных режимов сжигания ВМЭ различной дисперсностью в комплексе с режимно-технологическими мероприятиями.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Котельные установки и экология энергетики» Московского энергетического института (Технического университета). Научный руководитель д.т.н., проф. МЭИ (ТУ), директор ТЭЦ-23-филиал ОАО «Мосэнерго» - Н.А. Зройчиков.

4.7. Выводы и рекомендации по главе 4

В четвертой главе диссертации представлены результаты экспериментального исследования эффективности работы кавитатора новой конструкции системы МЭИ-ТЭЦ-23, а также результаты комплексных испытаний энергетических котлов ТЭЦ-23 при сжигании мазута в виде ВМЭ.

По результатам испытаний кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23 сделаны следующие выводы:

-во всех проведенных экспериментах были получены положительные результаты, т.е. кавитатор готовит водомазутную эмульсию высокого качества; -дисперсионный состав ВМЭ имеет прямую зависимость от скорости потока, чем выше скорость, тем эффективнее работает кавитатор, тем выше качество получаемой ВМЭ;

-получена зависимость степени дисперсности ВМЭ от скорости потока среды в проточной части кавитатора. Такая зависимость для устройств подобного типа получена в данном исследовании в первые;

-наиболее эффективным режимом является третий, с перекрытием трех каналов и максимальной скорости потока. Количество крупных водных включений снижается в 2-2,5 раза. На 70-80 % преобладают частицы воды размерами до 1,27-1,37 мкм. При расходе мазута (ВМЭ) на уровне 250 т/ч этот режим работы кавитатора рекомендован как основной;

-микрофотографии образцов ВМЭ явно подтверждают высокую эффективность разработанной модели кавитационного аппарата системы МЭИ-ТЭЦ-23;

-измеренный перепад давления во всех режимах при расходе мазута(ВМЭ) на уровне 250 т/ч не превышает 2,5 кг/см" , что вполне удовлетворительно по условиям работы оборудования мазутонасосной при сжигании мазута в котлах;

-испытания показали, что внедренный на ТЭЦ-23 кавитатор надежен, удобен в эксплуатации, позволяет без остановки подачи мазута(ВМЭ) к котлам изменять величину проходного сечения и тем самым дисперсность ВМЭ;

По результатам комплексных испытаний котла ТГМП-314 (ст.№8) ТЭЦ-23 сделаны следующие выводы:

- на мощном энергетическом котле предложен и реализован режим сжигания мазута в виде ВМЭ переменной дисперсности в сочетании с конструктивными и режимно-технологическими мероприятиями (малотоксичная горелка ТКЗ-ВТИ, ступенчатое сжигание, рециркуляция дымовых газов в зону горения);

- найдено оптимальное сочетание режима работы кавитатора системы МЭИ-ТЭЦ-23 и параметров предложенного режима сжигания топлива, позволяющее решать комплексную задачу обеспечения экологической чистоты, надежности и экономичности работы котла;

- в реализованном режиме сжигания топлива (ВМЭ) достигнут и даже превзойден экологический норматив по концентрациям оксидов азота в дымовых газах-250 мг/нм3;

- в реализованном режиме сжигания топлива (ВМЭ) применение режимно-технологических мероприятий по снижению выбросов оксидов азота до нормативного уровня не привело к существенному увеличению образования продуктов недожога и других вредных веществ (СО, С20Н12 и др.);

- сжигание мазута в виде высококачественной ВМЭ позволяет сохранять высокую надежность работы котла при применении ступенчатого сжигания и рециркуляции дымовых газов. В первую очередь это отсутствие интенсивной высокотемпературной коррозии экранов топочной камеры из-за образования

H2S в пристенных зонах топки. Практически впервые найденный режим сжигания мазута (ВМЭ) можно рекомендовать к длительной эксплуатации;

- в реализованном режиме сжигания топлива (ВМЭ) сохраняется высокая экономичность работы котла. Переход на сжигание высококачественной ВМЭ в сочетании с предельно низкими избытками воздуха позволяет не только сохранить КПД котла на высоком уровне, но даже повысить его с 91,97% до 92,12%;

- в результате снижения коэффициента избытка воздуха с 1,09 до 1,05, за счет снижения удельных расходов электроэнергии на тягодутьевые установки с 6,57 до 6,46 кВт-ч/Гкал, расчетная экономия топлива на один котел ТГМП-314 ст.№8 составляет 0,71 г/кВт-ч;

- за счет экспериментально полученного снижения концентраций оксидов азота в дымовых газов котлов ТГМП-314 и ТГМ-96, уменьшение общегодового валового объема NOx для всего оборудования ТЭЦ-23 составит 1134,92 т/год, что в свою очередь приведет к существенному снижению платы за негативное воздействие на окружающую среду;

- выполненное исследование представляет собой комплексную методику решения сопряженных задач по обеспечению экологической чистоты, надежности и экономичности работы мощных котлов СКД при сжигании мазута.

1. Программа развития и технического перевооружения московской энергосистемы до 2020 г. представлена на Совете по надежности РАО ЕЭС России.//Мировая энергетика. 2006г. - С. 165-169.

2. Воронин В.П., Романов А.А., Земцов А. Пути технического перевооружения электроэнергетики // Теплоэнергетика 2003. - № 9. - С. 2-6.

3. О стратегии развития электроэнергетики России на ближайшие 15 лет/ Энергетик. -2001. -№ 1 С. 2-5.

4. Саакян Ю.З. Системные проблемы развития газовой отрасли: возможности и пути решения // Научно-практическая конференция «Естественные монополии России: задачи и их решения» М., 2006. — С. 71 - 75.

5. Нигматулин Б.И. Структура электроэнергетики России: тенденции и прогнозы // Научно-практическая конференция «Естественные монополии России: задачи и их решения» М., 2006. — С. 3 - 8.

6. Василенко В.Е., Попова А.А., Пушкарева В.Ю. Ранжирование областей центрального федерального округа по видам выбросов от стационарных источников загрязнения // Экологический вестник России. — 2004. № 9. — С.22— 30.

7. Ольховский Г.Г. Глобальные проблемы энергетики // Электрические станции. -2005. —№ 1. —С.4-10.

8. Троицкий А.А. Энергоэффективность, как фактор влияния на экономику, бизнес организацию энергосбережения // Электрические станции. — 2005. — № 1. — С.11-16.

9. Тумановский А.Г. Экологические проблемы ТЭС // Электрические станции. — 2005. -№ 1. С.54-58.

10. В.П. Глебов, А.П. Зыков, Шмиголь И.Н. Основные проблемы ТЭС России в области охраны атмосферного воздуха. Эффективное оборудование и новые технологии в современную энергетику// Сборник докладов ВТИ. М., 2001г. — С.174 - 176.

11. Интернет: Слепченок B.C., Тучков В.К., Черников В.В. Повышение эффективности функционирования мазутного хозяйства отопительных котельных //Новости теплоснабжения 2003 .-№3www.rosteplo.ru/Techstat/stat shablon.php?id=518.

12. Белосельский Б.С. Топочные мазуты. —М.: Энергия, 1987. 256 с.

13. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение / Бадыштова К.М., Берштанд А .Я., Богданов Ш.К, и др.; Под ред. Школьникова В.М. -М.:Химия, 1989. 432 с.

14. Геллер З.И. Мазут как топливо. -М.:Недра, 1965. 495 с.

15. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. -М.:Энергоиздат, 1987. — 141с.

16. Прохоров В.Б., Лысков М.Г., Рогалев Н.Д. Образование и методы снижения выбросов оксидов азота при сжигании топлив. М.:МЭИ, 2001. - 32 с.

17. Зельдович Я.Б., Садовников П.Я, Франк-Каменецкий Д.А. Окисление азота при горении. M.-JL: Издательство АН СССР, 1947. -147с.

18. Fenimore С.Р. Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames. 13 International Symposium on Combustion Pittsburg. 1971. P. 374-384.

19. Интернет: Кудрявцев И.В. Электроэнергетика и экология // Дипломная работа Санкт-Петербург, www.eco.nw.ru/lib/data/09/1/080109.htm

20. Попета В.В., Андроньев B.C. Улавливание и переработка ванадийсодержащей золы сжигаемого мазута // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. — № 4. — С.76-78.

21. Интернет: Коростылев М.С. «Исследование и разработка термолизного энергоблока и повышение экологической безопасности»; http://masters.donntu.edu.ua/200 l/feht/korostyliov/diss/magwork.htm.

22. Кормилицын В.И. Экологические аспекты сжигания топлива. — М.:МЭИ, 1998. С. 18-28.

23. Росляков П.В., Егорова JI.E. Влияние основных характеристик зоны активного горения на выход оксидов азота // Теплоэнергетика. 1996. - №9. -С.22-26.

24. Фаткуллин P.M., Пахомов А.Н и др. Снижение выбросов оксидов азота на котлах ПК-41 рациональной организацией совместного сжигания газа и мазута // Теплоэнергетика. 1998. - № 12. — С.2-6.

25. Ахмедов Р.Б., Цирульников JI.M. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. —М: Издательство Недра, 1984. — 238 с.

26. Беджер Г.М. Химические основы канцерогенной активности. -М.:Медицина, 1996.- 124 с.

27. Лавров Н.В., Розенфельд З.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. —М.: Металлургия, 1981. — 240 с.

28. Меркун И.И., Братчук Ф.И., Образко Е.А. Исследование адсорбции двуокиси серы // Химическая технология. 1986. - № 4. - С.84-85.

29. Способ и устройство для очистки отходящих газов от окиси азота и серы/ Омельченко Ю.М., Шанько С.Ю. и др. М.:МЦГНТИ, 1997. - № 67. - С. 1-3.

30. Скорик Л. Д., Иванов Ю.В. и др. Промышленная проверка методов очистки дымовых газов ТЭС от оксидов азота вводом аммиака в высокотемпературный тракт котла // Теплоэнергетика. 1986. - № 7. - С.58-59.

31. Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1992. 176 с.

32. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90. Общесоюзный нормативный документ. — СПб.:Санкт-Петербуржский дом научно-технической пропаганды, 1992. — 126 с.

33. РД-34.02.305-90. Методика определения валовых и удельных выбросов вредных веществ в атмосферу от котлов тепловых электростанций. —М.: ВТИ, 1991.- 43 с.

34. СанПиН 2.1.6.983-00. Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест. -М.:РМАПО, 2000. 11 с.

35. Росляков П.В. Разработка теоретических основ образования оксидов азота при сжигании органических топлив и путей снижения их выхода в котлах и энергетических установках: Автореф. дис. д-ра техн. наук. -М., 1993. 25 с.

36. Применение в отрасли технологических методов снижения выбросов оксидов азота: Методические рекомендации / Сост. В.Л.Шульман. — Свердловск: Уралтехэнерго, 1989. 27 с.

37. Жабо В.В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1992.-240 с.

38. Котлер В.Р. Новый метод снижения выбросов оксидов азота на пылеугольных ТЭС Японии // Теплоэнергетика. 1987. - № 5. - С.72-74.

39. Енякин Ю.П. и др. Работы ВТИ по снижению выбросов оксидов азота технологическими методами // Теплоэнергетика. 1991. - № 6. - С.33—38.

40. Котлер В.Р. Метод трехступенчатого сжигания топлива, как средство защиты атмосферы от выбросов NOx // Экология производства. — 2006. — № 3 (4). — С. 13— 15.

41. Развитие технологий подготовки и сжигания топлива на электростанциях: Сб.научных статей / Под. ред. А.Г. Тумановского, В.Р. Котлера. —М.: ВТИ, 1996. -С. 45-49

42. Росляков П.В., Закиров И.А. Нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута на тепловых электростанциях. —М.: Издательство МЭИ, 2001. — 144 с.

43. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. -М.: Энергоатомиздат, 1987.-145 с.

44. Котлер В.Р., Кругляк Е.Д., Беликов С.Е., Васильев Б.Н. Упрощенная схема рециркуляции дымовых газов как средство сокращения выбросов оксидов азота // Энергетик.- 1995. -№ 1.-С. 13-17.

45. Котлер В.Р., Енякин Ю.П. Реализация и эффективность технических методов подавления оксидов азота на ТЭС // Теплоэнергетика. 1994. - № 6. - С. 2-9.

46. Енякин Ю.П., Котлер В.Р., Бабий В.И. и др. Работы ВТИ по снижению выбросов оксидов азота в технологическими методами // Теплоэнергетика. 1991. - № 6. - С. 33-38.

47. Галас И.В. Разработка, исследование и внедрение комплекса мероприятий по повышению экологической безопасности, эксплуатационной надежности и экономичности оборудования ТЭС: Автореф. дис. к-та техн. наук. — М., 2004г. — 19 с.

48. Юрков Д.А. Разработка, исследование и результаты внедрения трехступенчатого сжигания газа и мазута на котле с призматической топкой: Автореферат дис. к-та техн. наук. -М., 2000. 12 с.

49. Слепченок B.C., Тучков В.К., Черников В.В. Повышение эффективности функционирования мазутного хозяйства отопительных котельных // Новости теплоснабжения. -С-Пб. -2004. № 3. - С.8-11.

50. Павлов В.П., Батуев С.П., Шевелев К.В. Подготовка водомазутной эмульсии для сжигания в топочных устройствах.- .Д.: ЛИСИ. 1984. - 217 с.

51. Тварадзе Р.В., Юсуфова В.Д., Гарзанов A.JI. Оценка влияния и сжигания водомазутной эмульсии на расход топлива и КПД парогенераторов // Известия вузов энерг. 1984. - № 9. - С. 10-12.

52. Корягин В.А. Сжигание водотопливных эмульсий и снижение вредных выбросов. -С-Пб.:Недра, 1995. -367 с.

53. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками: Пер. с польск. —JL: Химия, 1975.-384с.

54. Клейтон В. Эмульсии. Их теория и технические применения: М.: Изд-во иностр.лит., 1950. -603 с.

55. Шерман Ф. Эмульсии: Пер. с англ. JL: Химия, 1972. - 448 с.

56. Иванов В.М., Канторович Б.В. Топливные эмульсии и суспензии. -М.: Металлургиздат, 1963.- 183 с.

57. Клик А.А. Утилизация обводненных и минерализованных отходов жидких топлив // II Всесоюзный научно-технический семинар: Тез.докл. -Таллин, 1987-С.54-56.

58. Интернет: Комисаров JI.A., Иванов В.М., Сметанников Б.Н. О перспективах применения обводненных топлив в виде эмульсий на тепловых электростанциях. http://www.ekol.oglib.ru/bgl/843 2/15 .htm 1/.

59. Большаков В.Ф., Фомин Ю.Я., Павленко В.И. Эксплуатация среднеоборотных дизелей. -М.: Транспорт, 1983. 160 с.

60. Промтов М.А., Червяков В.М., Воробьев Ю.В. Приготовление эмульсии в роторном аппарате // Научно-технич. информ. сб. статей. М.:ВНИИСЭНТИ, 1991г. Вып.З.-с. 47-50.

61. Интернет: http://www.npssamara.ru/emulsifier.htm.

62. Зройчиков Н.А., Лысков М.Г., Булгаков А.Б., Морозова Е.А. Исследование и опыт применения водомазутных эмульсий на энергетических котлах ТГМП-314 и ТГМ-96 // Теплоэнергетика. № 6. - 2006. - С. 31-35.

63. Корягин В.А., Шевелев К.В., Батуев С.П. Исследование содержания вредных веществ в продуктах сгорания водомазутных эмульсий // Промышленная энергетика. № 4. - 1988. - С. 21-24

64. Харитонов А. К., Голубь Н. В., А. И. Попов и др. Уменьшение вредных выбросов при сжигании водомазутных эмульсий // Энергетик. 1983. — № 2. -С. 18-22.

65. Юсуфова В. Д., Гарзанов А. Д., Каспаров С. Г., Парнас Р. М. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании водомазутной эмульсии в паровом котле // Промышленная энергетика. 1984. -№ 7. - С. 29-36.

66. Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. М.:МЭИ, 2002. - 612 с.

67. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Комплексная экосовместимая технология сжигания водомазутной эмульсии и природного газа // Теплоэнергетика. 1996. - № 9. - С. 13-17.

68. RU 8631 U1. Кавитатор / Кормилицын В.И., Лысков М.Г. (Россия) Свидетельство на полезную модель. 1999.

69. Сергиенко С. Р. Высокомолекулярные соединения нефти. -2-е изд. -М.: Химия, 1964-542 с.

70. Розенталь Д.А. Методы определения и расчета структурных параметров фракций тяжелых нефтяных остатков — Л.: Химия нефти, 1981. — 367с.

71. Тачтон Г.Л. Полуэмпирический метод расчета содержания оксидов азота в продуктах сгорания при наличии впрыска пара // Труды ASME (Энергетические машины и установки). 1984. - № 4. - С.45-50.

72. Кормилицын В.И, Лысков М.Г., Третьяков Ю.М. Экономичность работы парового котла при управлении процессом сжигания топлива вводом влаги в зону горения // Теплоэнергетика. 1988. - № 8. - С. 13-15.

73. Кормилицын В.И. Оптимизация технологических методов подавления оксида азота при сжигании топлива в паровых котлах // Теплоэнергетика. — 1989. — № 3. -С.15-18.

74. Кормилицын В.И,, Лысков М.Г., Румынский А.А. Влияние добавки влаги в топку на интенсивность лучистого теплообмена // Теплоэнергетика. 1992. -№ 1.-С. 41-44.

75. Лебедев О.Н. Некоторые особенности горения капель водотопливной эмульсии в дизелях // Физика горения и взрыва. — 1978. — № 2. — С. 142—145.

76. Корягин В. А. Модель микровзрыва капли водотопливной эмульсии // Термоокислительное обезвреживание и дезодорация парогазовых выбросов иповышение Эффективности использования топлива // Промышленная энергетика. -1988.-№4.-С. 26-30.

77. Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б., Преснов Г.В. и др. О применении водомазутной эмульсии для сжигания в котельных установках // Энергетическое строительство. — 1995. — № 6. — С.48-50.

78. Исаков А.Я. Некоторые особенности микровзрыва капли водотопливной эмульсии // Физика горения и взрыва. 1986. — № 1 — С.125—126.

79. Равич М.Б. Эффективность использования топлива. —М.гНаука, 1977. — 344 с.

80. Тепловой расчет котельных агрегатов/Под ред. Н.В.Кузнецова, В.В. Митора и др. М.:Энергия,1973. - 295 с.

81. Востриков Г.Н., Тименцов И.Г. Уменьшение выбросов окислов азота при сжигании мазутоводной эмульсии // Энергия и электрофикация. Киев. — 1987. — № 2. — С.31-34.

82. Попов А.И., Шупарский А.И., Голубь Н.В., Харитонов А.К. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании мазутоизвестковой суспензии // Известия вузов энерг. -1986. -№ 2 С.23-27

83. Попов А.И., Шупарский А.И., Голубь Н.В., Харитонов А.К. Оптимальная влажность водотопливных систем с учетом защиты окружающей среды от выбросов ТЭЦ // Известия вузов энерг. -1987. —№ 11 С.41-46.

84. Иванов В.М. Топливные эмульсии -М.: Издательство АН СССР, 1962. 261 с.

85. Теснер П.А. Образование углерода и углеводородов газовой фазы. — М.: Химия, 1975.- 136 с.

86. Лавров Н.В., Стаскевич Н.Л., Комина Г.П. О механизмах образования бенз(а)пирена. // Докл. АН СССР. 1972. -№ 6. - С. 1363-1366.

87. Зубрилов С.П., Гривин Ю.А. Кавитация на поверхности твердых тел. — Л.: Судостроение, 1985. — 122 с.

88. Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. и др. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -224 с.

89. Хазмалян Д.М. Теория топочных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1990. -362 с.

90. Кривоносов Б.М. Повышение эффективности сжигания газа и охраны окружающей среды. Д.: Недра -1986. - 280 с.

91. Балансовые испытания котла ТГМП-344А ст.№7 ТЭЦ-26 Мосэнерго: Технический отчет / МП ВНТОЭ. -М., 1989. 27 с .

92. Комплекс работ по улучшению характеристик парового котла типа ТГМП-314П ст.№3 ТЭЦ-26 Мосэнерго при ступенчатом сжигании мазута: Технический отчет / Мосэнергоналадка. -М., 1995. 43 с.

93. Определение эффективности подавления оксидов азота при сжигании эмульгированного мазута на котлах ТЭЦ-11 Мосэнерго: Заключение по работе / АО ВТИ.-М., 1996.-20 с.

94. Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б. и др. Опыт освоения водомазутных топливных эмульсий на тепловых электростанциях // Энергетик. 1998. - № 4. — С.7— 9.

95. По испытаниям котла ДКВР-6,5-13 ст.№2 котельной Загорской ГАЭС при сжигании водомазутной эмульсии и смеси мазута с пиролизной смолой: Заключение / ОРГРЭС. -М., 1997. 25 с.

96. Комплексное исследование котла ТГМП-314П Костромской ГРЭС с подовой компоновкой горелок: Отчет о НИР / ВТИ. -М., 1987. 34с.

97. Сжигание ВМЭ эмульсии на котлах БКЗ-75-39: Отчет о НИР /МЭИ. М., 1992.-40 с.

98. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Третьяков Ю.М. Экономичность работы парового котла при управлении процессом сжигания топлива вводом влаги в зону горения // Теплоэнергетика — 1988. — № 6 — С. 13-16.

99. Галас И.В., Зройчиков Н.А., Лысков М.Г. Опыт снижения эмиссии NOx, без ухудшения эксплуатационных характеристик котлов ТЭЦ-23 ОАО Мосэнерго // II Международ, научно-практической конф. «Экология в энергетике — 2005»: Тез. докл.-М., 2005. —С.91-95

100. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Комплексная экосовместимая технология сжигания водо-мазутной эмульсии и природного газа // Теплоэнергетика. 1996. - № 9. - С. 13—17.

101. Зройчиков Н.А, Лысков М.Г., Прохоров В.Б., Морозова Е.А./ Оптимизация режимов сжигания мазута в топках котлов большой мощности/ Теплоэнергетика. 2007.- №6. - С .23-27.

102. Зройчиков Н.А., Галас И.В., Лысков М.Г., Морозова Е.А. Комплексная реконструкция котлов ТГМП-314Ц ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» для снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду // Теплоэнергетика — 2006. -№ 5. С.26-31.

103. Лавров Н.В. и Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. М.: Металлургия, 1981г. 240 с.

104. Слейтер В.А., Горбатенко А.Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. — М.: Энергоатомиздат, 1991. 184 с.

105. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. -М.: Энергоатомиздат, 1990. — 331 с.

106. Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. М.:МЭИ, 2002. - 612 с.

107. ГОСТ 24777-65. Нефтепродукты. Метод количественного определения содержания воды. М.: Изд-во стандартов. 1981. - 29 с.

108. ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. М.: Изд-во стандартов. 1987.-14 с.

109. ГОСТ 3877-88. Нефть и нефтепродукты. Метод определения серы сжиганием в калориметрической бомбе. М.: Изд-во стандартов. 1989. - 23 с.

110. ГОСТ 21261-91. Нефть и нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания. М.: Изд-во стандартов. 1992. - 19 с.

111. ГОСТ 1929-87. Нефтепродукты. Методы определения динамической вязкости на ротационном вискозиметре. М.: Изд-во стандартов. 1989. - 12 с.

112. Исследования котла ТГМП-314Ц ст.№7 на газе, мазуте и их смеси с определением экологических характеристик (бенз(а)пирена, оксидов азота,монооксида углерода и др.): Отчет по научно исследовательской работе /АООТ ВТИ. - М.,2001. -33 с.

113. Исаков А .Я., Дёминов В.И. Физическая модель процессов, предшествующих воспламенению капель водотопливной эмульсии // Физика горения и взрыва. -1986.-№6.-С. 15-20.

114. Интернет: http://www.zao-vektor.ru/

115. Отработка технологии приготовления и сжигания эмульгированной водомазутной топливной смеси в энергетических паровых котлах большой мощности ТЭЦ-26.: Технический отчет/ АООТ ВТИ. М.,1997. - 48с.

116. Испытания на котлах ТГМП-314П и ТГМ-84Б ТЭЦ-25 Мосэнерго при сжигании водомазутной эмульсии и обычного мазута.: Технический отчет / ОРГРЭС. М.,1995. - 45с.

117. Определение оптимальных параметров работы 3-х ступенчатой схемы эмульгирования мазута и эффективности подавления окислов азота на котле ТГМЕ-464 ст.№4 ТЭЦ-11 ОАО Мосэнерго.: Заключение/ ЗАО Энергоэффект. -М., 1997.-27с.

118. Определение эффективности подавления оксидов азота при сжигании эмульгированного мазута на котлах ТЭЦ-11 ОАО Мосэнерго.: Заключение / АООТ ВТИ. -М.,1996. -31с.

119. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М.: Изд-во стандартов. 1991. — 27 с.

120. РД 52.18.156-99. Методические указания. Охрана природы. Почвы. Методы отбора объединенных проб почвы и оценки загрязнения сельскохозяйственного угодья остаточными количествами пестицидов. М.: Изд-во стандартов. 2000. -32 с.

121. РД 34.02.305-98 Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок. М.: Изд-во стандартов. 1999. — 37 с.

122. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. -М.: Энергоатомиздат,1988. 208с.

123. РД 34.44.215-96. Методы определения качества водомазутных эмульсий, используемых в виде жидкого котельного топлива. М.: Изд-во стандартов. 1997. - 18 с.

124. Инструкция по составлению технического отчета о тепловой экономичности работы электростанции /ОРГРЭС. М.: 1971. - 93 с.

125. Комплексное исследование котла ТГМП-314 после реконструкции газовоздушного тракта с целью снижения выбросов окислов азота в окружающую среду. Отчет о НИР ВТИ. Штальман С.Г., Вихрев Ю.В., Абрютин А.А. Арх. №10096, М.; 1975.

126. Технический отчет по испытаниям котла ТГМП-344А с полуподовыми горелками ст.№7, ТЭЦ-25 Мосэнерго. ОРГЭС-ВТИ. Булкин Ю.П., Чупров В.В. Арх. №49860. 26 с.

127. Енякин Ю.П., Котлер В.Р., Бабий В.И., Штальман С.Г., Щербаченко С.И. Работы ВТИ по снижению выбросов оксидов азота технологическими мето- дами // Теплоэнергетика. -1991- №6.- С. 33-38.

128. Котлер В.Р., Енякин Ю.П. Реализация и эффективность технологических методов подавления оксидов азота на ТЭС // Теплоэнергетика, 1994, № 6, с. 2-9.

129. Компьютерное моделирование в инженерной практике / С-Пб.: 2006. — 390с.I