автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Совершенствование факельного сжигания ирша-бородинского угля в котлах с твердым шлакоудалением

□□34Э2В22

На правах рукописи

АНДРУНЯК Ирина Васильевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФАКЕЛЬНОГО СЖИГАНИЯ И Р Ш А-Б О РОДИН С КОГО УГЛЯ В КОТЛАХ С ТВЕРДЫМ ШЛАКОУДАЛЕНИЕМ

Специальность 05.14.14 - Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2009

003492822

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" и Политехническом институте ФГОУ ВПО "Сибирский федеральный университет"

Научный руководитель - кандидат техн. наук, доцент

Шишканов Олег Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор техн. наук, профессор

Сапожников Сергей Захарович

- кандидат техн. наук, доцент

Белоусов Владимир Николаевич

Ведущая организация -ОАО "Енисейская территориальная генерирующая компания" (ОАО "ТГК-13"), г. Красноярск.

Защита состоится 08 декабря 2009 г. в 18-00 на заседании диссертационного совета Д 212.229.04 в ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" по адресу:

195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

в аудитории 411 ПГК

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет"

Автореферат разослан "06" ноября 2009 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью учреждения, в двух экземплярах просим направить по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Факс: (812)-552-6552

E-mail: kgl210@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Григорьев К.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Канско-Ачинский угольный бассейн является наиболее перспективным в топливно-энергетическом балансе России за счет обширных запасов дешевого топлива. На сегодняшний день, наиболее востребован уголь Ирша-бородинского разреза, что объясняется рациональным сочетанием характеристик качества и цены. Это топливо поставляется на тепловые электростанции, расположенные не только в Красноярском крае, но и за его пределами (в г. Иркутск, Усть-Илимск, Новосибирск, Барнаул и др.), где установлены котельные установки различной мощности с твердым и жидким шлакоудалением.

Преимущества низкотемпературных способов факельной технологии, связанные с высокой маневренностью в условиях использования топлива переменного состава и меньшим количеством вредных выбросов в атмосферу, не в полной мере реализованы в действующих котлах с твердым шлакоудалением. Это связано с загрязнением и шлакованием поверхностей нагрева, что вызывает большое число остановов и работу котлоагре-гатов на пониженных паровых нагрузках. Кроме того, концентрации оксидов азота в дымовых газах при сжигании ирша-бородинского угля на тепловых электростанциях остаются достаточно высокими (500^600 мг/нм3) и значительно превышают предельно допустимые нормативы.

Для решения перечисленных проблем при эксплуатации котельного оборудования является актуальным совершенствование режимов сжигания ирша-бородинского угля в топочных камерах котлов с твердым шлакоудалением. Для поиска и обоснования, связанных с этим технических решений, наряду с проведением натурных экспериментов на действующем оборудовании, широко применяются методы математического моделирования.

Основанием для выполнения диссертационной работы послужили:

- грант по фундаментальным исследованиям в области технических наук Министерства образования РФ (Грант Т0201.2-320,2003-2004);

- аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» (Мероприятие 2, раздел 2.1 подраздел 2.1.2. Код заявки (номер проекта): РНП.2.1.2.2272, 2006-2008);

- грант Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) № 08-08-00969-а (2008-2010).

Цель работы: совершенствование режимов факельного сжигания ирша-бородинского угля за счет сокращения температурных неравномер-ностей в топочных камерах котлов с твердым шлакоудалением.

Задачи исследования, решаемые в настоящей работе:

- анализ современного состояния эксплуатации котельного оборудования, применяемых способов низкотемпературного пылеугольного сжигания, влияния конструктивных элементов топочных устройств на условия тепловой работы котлоагрегатов;

- проведение экспериментальных исследований с выявлением особенностей распределения падающих радиационных потоков и других характеристик топочных процессов в котлах с твердым шлакоудалением с фронтальным и тангенциальным расположением горелочных устройств, а также обобщение полученных результатов;

- совершенствование зональной методики расчета теплообмена в части учета взаимосвязи показателей радиационного теплообмена с параметрами шлакования поверхностей нагрева, а также уточнения расчета генерации оксидов азота в дымовых газах;

- проведение трехмерного зонального математического моделирования теплообмена в топочных камерах действующих котлов для обоснования и разработки технических предложений, направленных на устранение температурных неравномерностей за счет рационального сочетания конструктивных элементов и режимов эксплуатации;

- получение на основе результатов математического моделирования и экспериментальных исследований зависимостей, согласно которым устанавливается распределение топлива по горелочным блокам, ориентация горелок, что обеспечивает повышение эффективности сжигания ирша-бородинского угля и снижение вредных выбросов в топочных камерах котлов действующих тепловых электростанций.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. На основе результатов экспериментальных исследований выявлены особенности распределения полей падающих радиационных потоков в горизонтальных и вертикальных сечениях объема топочных камер котлов (с тангенциальной и фронтальной компоновками горелок) в зависимости от режима сжигания, что позволило разработать рекомендации по совершенствованию условий эксплуатации действующих котлоагрегатов;

2. Усовершенствована методика зонального математического моделирования в части учета взаимосвязи показателей теплообмена и теплового сопротивления шлакозоловых отложений, что позволило сделать количественную оценку влияния шлакующих свойств сжигаемого топлива на тепловую работу топочной камеры;

3. Получены преобразованные нормативные расчетные зависимости для определения содержания ИОх в дымовых газах применительно математической модели теплообмена, что позволило не только

учесть генерацию оксидов азота в проводимых зональных исследованиях, но и повысить точность их вычисления;

4. На основе проведенных исследований разработаны расчетные соотношения, согласно которым определяется распределение топлива по пылесистемам, а также ориентация горелок, что обеспечивает (за счет сокращения тепловых перекосов в топочных камерах) увеличение выработки пара, повышение КПД котла и снижение вредных выбросов.

Практическая значимость работы:

1. Полученные экспериментальные данные о распределении по экранным поверхностям нагрева плотности падающих радиационных потоков использованы для разработки режимов повышения паровой производительности котлов серии ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1.

2. Установленные взаимосвязи между показателями тепловой работы и режимными параметрами энергоустановок, а также данные по концентрациям СО, С02 и А'Ол. в дымовых газах в зависимости от условий эксплуатации использованы при разработке режимов сжигания, обеспечивающих увеличение бесшлаковочной мощности и сокращение вредных выбросов паровых котлов БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2.

3. Усовершенствована методика зонального математического моделирования теплообмена, позволяющая повысить качество расчетно-проектных работ при создании котельно-топочного оборудования, предназначенного для пылевидного факельного сжигания канско-ачинских углей в котельных установках паропроизводительностью от 75 до 2650 т/ч.

4. Разработаны, защищены патентом на изобретение и рекомендованы к внедрению на тепловых электростанциях ОАО «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК-13)» технические решения для котлов с фронтальной и тангенциальной установкой горелок, позволяющие за счет распределения подачи топлива по пылесистемам, а также изменения ориентации горелок устранить температурные неравномерности в объеме топочных камер, а также повысить бесшлаковочную мощность и сократить объемы вредных выбросов при сжигании ирша-бородинского угля.

Положения, выносимые на защиту:

1. Данные проведенных натурных экспериментальных исследований по составу дымовых газов и распределению плотности падающих радиационных потоков на экраны топочных камер при изменении режимных условий сжигания ирша-бородинского угля в котлах с фронтальной и тангенциальной установкой горелочных устройств.

2. Усовершенствованную методику зонального математического моделирования теплообмена, позволяющую учесть взаимосвязь показателей радиационного теплообмена с параметрами процессов шлакования по-

верхностей нагрева, а также уточнить расчет генерации оксидов азота в дымовых газах.

3. Результаты трехмерного зонального математического моделирования теплообмена в топочных камерах действующих котлов с фронтальной и тангенциальной установкой горелок с разработкой и обоснованием технических предложений, направленных на устранение температурных нерав-номерностей за счет рационального сочетания конструктивных элементов и параметров режима эксплуатации.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается использованием известного метода зонального математического моделирования теплообмена, сопоставлением результатов проведенных натурных экспериментов и математического моделирования и подтверждается удовлетворительной сходимостью полученных результатов с данными других авторов.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи исследований, проведении натурных экспериментов и расчетных исследований, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировании основных выводов по результатам выполненных по теме диссертации работ.

Апробация результатов проводилась на XV и XVI заседаниях Всероссийской школы-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках» (г. Калуга, 2005, г. Санкт-Петербург, 2007); на международной научно-технической конференции (XII Бенардосовские чтения) «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (г. Иваново, 2005); на Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену (г. Москва, 2006); на VI и VII Всероссийской конференции, ИТ СО РАН «Горение твердого топлива» (с участием иностранных ученых) (г. Новосибирск, 2006, 2009); на Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики» (г. Ташкент, 2006); на IV научно-практической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка поверхностей нагрева» (г. Челябинск, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из которых: 5 статей в изданиях по списку ВАК, 1 патент на изобретение, 1 положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Общая характеристика диссертации. Общий объём - 143 с. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 158 источников, включая работы автора, содержит 38 иллюстраций, 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе проведен анализ проблем, возникающих при энергетическом сжигании канско-ачинских углей, и путей их решения.

В настоящее время угли Ирша-Бородинского месторождения являются основной топливной базой для большого числа действующих ТЭС Восточной Сибири. При этом наиболее перспективным направлением использования этого топлива в энергетике считается технология низкотемпературного факельного сжигания в топках паровых котлов с твердым шлако-удалением. Значительный вклад в практическую реализацию этого направления внесли Ю.Л. Маршак, В.В. Померанцев, Ю.А. Рундыгин, С.М. Шестаков, Ф.А. Серант, М.Я. Процайло, М.С. Пронин, В.В. Васильев и др.

Основные проблемы эксплуатации котельного оборудования связаны с загрязнением и шлакованием поверхностей нагрева, что вызывает большое число остановов и снижение паропроизводительности котло-агрегатов. Одним из факторов, определяющих интенсивность процессов шлакования, является высокий уровень температур не только в целом по топочной камере, но особенно локальный - в ее отдельных областях, причины которого объясняются особенностями конструктивных элементов или режимов сжигания. При этом обслуживающий персонал выбирает наиболее легкий, но далеко не самый рациональный путь, с точки зрения показателей надежности и экономичности, снижения температур в топочной камере за счет уменьшения выработки пара, роста подачи газов рециркуляции, частым включением средств очистки и др.

Другой важной проблемой, связанной с процессами сжигания ирша-бородинского угля на тепловых электрических станциях, является сокращение вредных выбросов. Одним из наиболее токсичных компонентов в продуктах сгорания являются оксиды азота. Во многом, внедрение мероприятий, обеспечивающих снижение их концентрации в дымовых газах, покидающих действующие котлы, сдерживается возможным воздействием на усиление шлакующих свойств топлива. Здесь также, одну из главных ролей играет локальный уровень температур в топке.

Для разработки режимных и конструктивных мероприятий необходимо получить сведения о характеристиках процессов, протекающих в объеме топочной камеры. При этом больший объем натурных экспериментов, необходимо дополнить модельными исследованиями, поскольку они позволяют проверить ряд технических предложений, отличающихся от используемых эксплуатационных параметров. Существенный вклад, в развитие основ использования математического моделирования внесли Л.И. Зайчик,

Э.П. Волков, A.B. Старченко, A.M. Бубенчиков и другие российские и зарубежные исследователи.

Одним из путей применения расчетных исследований является использование математических моделей, разработанных на основе зонального метода расчета радиационного и сложного теплообмена. Развитие зонального моделирования и его модификаций для исследования высокотемпературных процессов в огнетехнических установках связано с работами В.Г. Лисиенко, Ю.А. Журавлева, Э.С. Карасиной, А.П. Скуратова, A.B. Прошкина и других исследователей. Однако методика зонального моделирования нуждается в совершенствовании для более точного учета характеристик процессов шлакования и генерации вредных выбросов, влияния на них показателей теплообмена и других.

В заключение сформулированы основные задачи исследований, проводимых в диссертационной работе.

Во втором разделе представлены результаты экспериментальных измерений плотности падающих радиационных потоков и состава продуктов сгорания при сжигании ирша-бородинского угля в топках действующих котлов.

Экспериментально были исследованы поля радиационных потоков при сжигании ирша-бородинского угля в котлах КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3(станционный №3), БКЗ-500 (станционный №5) Красноярской ТЭЦ-2 и ПК-10Ш (станционный №11) Красноярской ТЭЦ-1. Плотности падающих на экраны радиационных потоков измерялись с помощью термозонда, выполненного на основе тепловой трубы. Сделана оценка суммарной относительной погрешности проводимых измерений, которая составила 3 %. Для исследования состава продуктов сгорания применялся переносной газоанализатор ДАГ-500.

Полученные при экспериментах распределения плотности падающих на экраны радиационных потоков позволили оценить температурный уровень и положение факела в топках (по высоте и ширине стен), а также влияние на условия сжигания различных режимных параметров (изменение производительности, схем включения индивидуальных пылесистем) для котлов, оборудованных фронтальными и тангенциальными горелочными устройствами.

Получено, что в топочной камере котла КВТК-100 с угловым тангенциальным размещением горелок в два яруса, температурная неравномерность наиболее сильно выражена по высоте и характер ее изменения не зависит от режима сжигания. Максимальное значение плотности подающих радиационных потоков зарегистрировано на уровне верхнего яруса горелок (рис. 1) и для нагрузок 92-96 Гкал/час составляет 251-259 кВт/м2. Нижняя часть топочной камеры загружена слабо. Здесь уровень тепловых потоков в 2-2,5 раза ниже.

В горизонтальных сечениях уровень температурных неравномерно-стей составляет Лс/111() = 25^28 кВт/м2 и возникает при режимах сжигания с отключением одной из пылесистем котла. В экспериментах выявлено наличие слоя гребневидных вторичных шлакозоловых отложений с толщиной 30СН350 мм несколько левее центра тылового экрана (на высоте 15,8 м), причиной которого служит аэродинамическая картина течения топочных газов в тангенциальной топке и возможный высокий уровень температур в выходном окне.

Н, м 16 ■

12

/

80

110

140

170

200

230

Чпад ,

кВт/м2

Рис. 1. Изменение плотности падающих радиационных потоков на экраны (о - левый, □ - фронтальный, Д - правый, О - тыловой) по высоте топки

В результате экспериментов при сжигании ирша-бородинского угля в топке котла БКЗ-500 с тангенциальным трехъярусным угловым расположением горелок установлено, что величины температурных не-равномерностей в горизонтальных сечениях, вызванные отключением пылесистемы, выше, чем в топке котла КВТК-100. Особенно отличается режим эксплуатации при отключении пылесистемы А (рис. 2). Здесь Лд"'"г;= 94 кВт/м2. Получено, что увеличение паропроизводительности котла с 353 до 450 т/ч приводит к росту максимальной плотности падающих радиационных потоков с 230 до 287 кВт/м2, а температурные неравномерности сохраняются и на низких нагрузках.

Рис. 2. Температурные неравномерности в сечениях топочной камеры при сочетании работающих пылесистем: -«- - БВГ; -•- -АВГ; -А- - АБГ; -*- -АБВ;

Ось первого Ось второго 18,2 21,9 - работают все

яруса горелок яруса горелок Н, М пылесистемы

В экспериментах на котле БКЗ-500 помимо показателей тепловой работы топочной камеры проводились измерения концентрации ЫОх, СО, и О, в дымовых газах. Установлено, что наибольшая величина Ст = 558 мг/нм3

зафиксирована при включении всех пылесистем. При отключении хотя бы одной пылесистемы, концентрации оксидов азота заметно ниже 348-И-64 мг/нм3 (рис. 3), что вызывается перераспределением воздуха по горелкам.

Сш ,мг/нм3

600

500 -400 -300 -200 100 0

20 -I

— 18 -

16 -

14 -

12 -

10 -

8 -

6 -

4 -

2 -

0 -

АВГ

БВГ АБВ

а)

АБГ АБВГ

АВГ

БВГ АБВ АБГ АБВГ

б)

Рис. 3. Концентрация оксидов азота, угарного газа и кислорода в продуктах

сгорания: а) ЫОх, мг/нм ; б) -СО, мг/нм ;

■ О,, %.

Температурные неравномерности в объеме топки с фронтальным расположением горелок в один ярус исследовались в котле ПК-10Ш (станционный №11) Красноярской ТЭЦ-1. Котел оборудован четырьмя индивидуальными пылесистемами. Размол топлива производится в мельницах (А-Б-В-Г), расположенных с фронта.

В ходе проведенных экспериментальных исследований теплообмена в топочной камере котла ПК-10Ш определено влияние на характеристики тепловой работы изменения режимных параметров (схемы включения в работу пылесистем и паропроизводитсльности). Так, при сочетании работающих мельниц АБВ разница между значениями максимума плотности падающего на правую и левую стены радиационного потока составляет 93-401 кВт/м2, а при включении мельниц АБГ указанная разница снижается до 78-^80 кВт/м2. Минимальная величина температурной неравномерности отмечена при включении в работу всех пылесистем котла - 8 кВт/м2. Увеличение паропроизводительности с 170 до 190 т/ч приводит к росту с 274 до 295 кВт/м2.

С учетом полученных особенностей протекания топочных процессов следует разработать мероприятия по сокращению выявленных при экспериментах тепловых перекосов по высоте и в сечениях топочных камер, что позволит увеличить выработку тепловой энергии в бесшлаковочных условиях и повысить КПД'оборудования. В решении этой задачи наиболее перспектив-

ным является использование трехмерной многозонной математической модели теплообмена.

В третьем разделе проведено совершенствование методики зонального математического моделирования теплообмена в топочных камерах.

В зональном моделировании теплопередача от высокотемпературного факела к пароводяной смеси учитывается при решении уравнения теплового баланса для поверхностей зоны у.

т+п /;/' 1

:at_sF9(tl-tj) + — FJ(tpJ-tJ) = 0, (1)

j = 1. 2.....n,

где m' и n' - число соседних по отношению к зоне j объемных и поверхностных зон; Г, - температура / объемной зоны, К; У - общее число зон; Ä.-тепловое сопротивление j-й зоны, (м2 К)/Вт; температура рабочего тела в поверхностях нагрева (пара или пароводяной смеси), °С; Ff - площадьу'-ой зоны, м2; F/j - площадь контакта между i-й зоной и j - поверхностной; - коэффициенты радиационного обмена, Вт/К4; akii - коэффициент теплоотдачи конвекцией между объемной зоной i и поверхностной зоной j, Вт/(м2-К).

Видно, что величина теплового сопротивления шлакозоловых отложений Rj в уравнении (1) является функцией искомых температур. Таким

образом, появляется возможность рассчитывать теплообмен в топках при сжигании шлакующих канско-ачинских углей, когда реальный уровень и характер распределения загрязнений по высоте является не постоянным, заранее фиксированным, а определяется текущими среднезональными температурами, а точнее, рассчитанными на их основе плотностями падающего радиационного потока, связь которых отмечали Отс A.A., Алех-нович А.Н. и другие исследователи. Общий вид зависимости R = f(q„a<l) представлен на рис. 4. Пологий участок кривой характеризует увеличение теплового сопротивления первичных плотносвязанных отложений, когда влияние величины плотности падающих радиационных потоков незначительно. Другой участок отражает появление и «лавинообразный» рост вторичных отложений в зависимости от повышения плотности падающего излучения. Вид кривой определяется значениями контрольных точек с координатами (q„adj\R,), (<7,Ю(и;ЯД (Я„ааУ>кз)-

В целом, как показатели теплообмена qmäJ, </„„,,,, q,h„,,, так и значения R/, R2, R3 могут приниматься согласно данным экспериментальных измерений в зависимости от свойств сжигаемого топлива, конструкции топки и других параметров сжигания. Необходимо отметить важность для этой зависимости величины q„ad 2, которая является предельной по усло-

виям шлакования, характеризует появление бурного роста вторичных отложений, что резко ухудшают условия теплообмена и вызывает другие негативные факторы.

Л, м2 К/кВт

кВт/м" 300 •

250 -

200 -

—■-!-■-► 150 4-

Чцад.1 Чпад.2 Чпад.З Чпа».^ 0 кВт/м"

5

10

15 Н, м 20

Рис. 4. Характер изменения теплового Рис. 5. Изменение показателей теп-сопротивления шлакозоловых отло- лообмена в топке котла ПК-10Ш при жений от плотности падающего ра- учете К = /(с/,мд) (1) и без (2)

диационного потока

Расчеты с учетом предложенной взаимосвязи показателей теплообмена (цпаЛ) и характеристик шлакования (II) проводился с использованием 97-зонной математической модели теплообмена в топочной камере котла ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1. Величины цпидЛ, ц,ш) 2, ц„ад 3 взяты по результатам проведенных экспериментальных измерений плотности падающего радиационного потока в условиях сжигания ирша-бородинского угля. Так, применительно к моделируемому объекту ц,шд 2 ~ 290-К300 кВт/м2, что согласуется с данными других исследователей, в частности Васильева В.В.

Высокое расхождение результатов, полученных с использованием зависимости К - /((¡пш)) и без нее, выявлено при моделировании теплообмена при отключении боковой пылесистемы котла. Особенно это проявилось на тыловом экране (рис. 5). Из графика видно, что учет взаимосвязи Я = )(с],шд) позволяет уточнить значение с/,™,'" на 33 кВт/м2, при этом тепловое сопротивление в этой области увеличивается с 4,4 до 5,48 (м-К)/кВт. Изменяются также и суммарные характеристики теплообмена, например, температура газов на выходе из топки увеличилась с 1054 до 1078 °С.

Решение задач повышения эффективности и надежности эксплуатации котлоагрегатов при обеспечении нормативных показателей экологической чистоты возможно только при комплексном рассмотрении всех последствий конструктивного и режимного вмешательства на теплообмен, выход МОх, шлакование, горение и других составляющих топочных процессов, которые в основном характеризуются локальными, а не интегральными показателями. Для повышения точности и качества проводимых ис-

следовании предлагается использовать в качестве исходных данных для определения концентрации оксидов азота среднезональные температуры, полученные путем математического моделирования теплообмена в топочной камере парового котла. Тогда расчетные зависимости, учитывающие вклад температуры в образование М?л, нормативной методики (РД.34.02.304-95) приобретут следующий вид:

0,11^-1100, (2)

-1

—-• ехр

гув ч _ л V а>_■■

670004 Т:

(3)

где 7]- среднезональные температуры математической модели, К; сг,— коэффициент избытка воздуха за зоной активного горения; А - безразмерный коэффициент. Видно, что при этом корректируется расчет как «топливных», так и «воздушных» удельных выбросов оксидов азота.

Полученные на основе вычислений (2) и (3), а также других расчетных соотношений нормативной методики концентрации оксидов азота в зонах С „о суммируются с учетом их объема V,:

'С

(4)

V,

где т - число объемных зон в расчетной модели.

Кроме уточнения температурного фактора, изложенный подход позволяет детально оценить влияние режимных параметров, не в целом по топке (или в зоне активного горения), а непосредственно в отдельных областях, что отражается в расчете концентрации ИОх в соответствующей объемной зоне математической модели. Использование результатов зонального математического моделирования теплообмена в расчетной методики определения содержания оксидов азота в дымовых газах применялось при исследовании тепловой работы топочной камеры котла БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2. Сопоставление расчетных показателей концентрации оксидов в дымовых газах, полученных с использованием разработанного подхода, и данных экспериментальных измерений показало, что разница между ними не превышает 6^7 % , тогда как по нормативной методике —18-^20 %.

Учет температурных особенностей сжигания, полученных при зональном моделировании теплообмена, в расчетах выхода вредных выбросов будет еще более заметен в исследованиях высокотемпературных технологий, реализованных в котлах с жидким шлакоудалением. Поскольку пирометрический уровень в камерах сгорания таких агрегатов,

а, следовательно, вклад температуры газов на генерацию ЫОх гораздо больше.

В четвертом разделе проведены расчетные исследования и совершенствование режимных параметров сжигания ирша-бородинского угля для котлов КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3, БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2 и котла ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1, оборудованных соответственно тангенциальными и фронтальными схемами расположения горелок.

По результатам зонального моделирования теплообмена в топке котла КВТК-100 получено, что максимальная температура 1374 °С газов находится на высоте 8,0 м (верхний ярус горелок). Здесь же отмечена наибольшая величина плотности падающих радиационных потоков - 249 кВт/м2 (рис. 6), а температура газов на выходе из топки - 3" = 1091 °С. Это объясняет наличием вблизи выходного окна топки шлакозоловых отложений, зарегистрированных в экспериментах. Разница температур в центральном и пристенном слоях составляет -100-150 °С, что говорит о хорошем заполнении объема топочной камеры продуктами сгорания и соответствует результатам экспериментальных исследований, когда для котла КВТК-100 получен наименьший перепад между плотностями падающих радиационных потоков, зарегистрированных в центре и угле экрана.

Л "С ЧтЛ,

1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0//. м 1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 Н, м

Рис. 6. Распределение температур в центральных (1) и пристенных (2)

слоях, а также плотности падающих на фронтовой экран радиационных потоков по высоте топочной камеры: д - данные эксперимента

Для повышения эффективности сжигания ирша-бородинского угля за счет выравнивания температурной неравномерности по высоте топочной камеры котла КВТК-100 рассматривались технические решения конструктивного плана, связанные с наклоном горелок под углом к поду.

В исследованиях проводились зональные расчеты следующих конструктивных схем: 1) а, = 0°, а2 = 0° (основной вариант или вариант №1); 2) а, = 10°, а: = 10° (вариант №2); 3) а, = 20°, а2 = 20° (вариант №3). Значения а, и а2 - соответственно углы наклона горелок нижнего и верхнего яруса. Учет изменения угла наклона горелок при зональном моделировании теплообмена осуществлялся путем построения соответствующих траекторий движения пылевоздушной смеси, а затем проекций факелов. Распреде-

лсние температур газов и плотности падающих радиационных потоков по высоте топочной камеры при различных вариантах наклона горелок показано на рис. 7.

1200 1000 800 600

Ва таит 2 В арна) т 1

ч } Вс риаш 3

< !

кВт/м: 200150 ■ 100 ■

50

£ 1 1 1 Вариант 1

Влр1 акгЗ г —_

ь ¿1 арии )т2

1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0

1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 Н,м

Рис. 7. Распределение температур газов и плотности падающих радиационных потоков по высоте топочной камеры при различных вариантах наклона горелок

Математическое моделирование показало, что реализация конструктивного предложения приводит к существенному смещению факела вниз топочной камеры. Характер изменения температуры газов по высоте топки заметно выравнивается. Температурный максимум в 1374 °С отмеченный при горизонтальной направленности горелок (вариант №1) снижается до 1270 °С (вариант №3), причем местоположение указанного максимума зафиксировано уже на уровне Я= 0,28 (нижний ярус горелок). В свою очередь увеличиваются температуры в холодной воронке от 660 °С (вариант №1) до 946 °С (вариант №3). При этом происходит снижение опасной по шлакованию температуры газов в выходном окне топки на 55 °С.

Анализ результатов моделирования показал, что самое значительное сокращение температурных неравномерностей по высоте достигается в варианте наклона горелок обоих ярусов на 20°, что создает резерв возможного бесшлаковочного увеличения теплопроизводительности до 120 Гкал/ч в условиях дефицита тепловой энергии для г. Красноярска. Кроме того, сокращение температурных неравномерностей позволяет снизить общий расход газов рециркуляции на 5%, что повышает КПД котла.

Еще один аспект предложенного улучшения тепловой работы топки котла КВТК-100, связан со снижением вредных выбросов. Результаты определения концентрации ИОх в дымовых газах с использованием средне-зональных температур, выполненные для вариантов расчета показали, что наклон горелок к поду на 20° обеспечивает снижение концентрации оксидов азота на 0,071 мг/нм3 за счет выравнивания температур газов по высоте топочной камеры.

В проводимых исследованиях рассматривались предложения по улучшению режимов сжигания за счет изменения расходов газов рециркуляции и топлива отдельных ярусов горелок. Однако при реализации таких мероприятий удается улучшить локальные показатели теплообмена незна-

чительно и увеличить теплопроизводительность котла КВТК-100 не представляется возможным.

Зональное математическое моделирование теплообмена проводилось для устранения температурной неравномерности при сжигании ирша-бородинского угля в тангенциальной топочной камере котла БКЗ-500. В расчетах исследовалось перераспределение топливо по горелочным блокам при отключении одной из пылесистем котла. При обработке результатов многовариантных расчетов разработаны соотношения, позволяющие определить расход топлива по горелочным блокам в зависимости от местоположения отключенного:

В1 =0,517 В -0,796' (5)

где 5,- расход топливно-воздушной смеси, подаваемой в /'-й работающий блок, кг/с; / - номер работающего горелочного блока при начале счета со следующего от отключенного по ходу движения газа; В - общий расход топливно-воздушной смеси, подаваемой в котел, кг/с.

При этом разность между максимальным и минимальным значениями плотности падающих на экран радиационных потоков в наиболее тепло-напряженном сечении топочной камеры снижается с 50+60 до 10+12 кВт/м", что равно подобной величине, полученной при симметричном положении факела (работают четыре блока горелок) (рис. 8).

350

Чпад,

кВт/м' 250

150

А /<4

/ ^ 3 / * 4 2 3

Рис. 8. Распределение плотности падающих на экраны котла БКЗ-500 радиационных потоков: • - при равной подаче топлива; о - согласно зависимости (5) в блоки горелок

отключенный блок

Другой путь сокращения неравномерностей температур в топке котла БКЗ-500 возможен путем ориентации горелок каждого яруса по касательной к условным окружностям, диаметры которых устанавливаются согласно полученной расчетной зависимости и изменяются от схемы отключения пылесистем:

а„ = (0,257 - 0,0825 ■п)-ат, (6)

где п - номер горелочного блока, начиная счет со следующего от отключенного по ходу движения газов; ат - глубина топки, м.

В этом случае предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество сжигания и эксплуатационную надежность, путем устранения температурных неравномерностей в горизонтальных сечениях топочной камеры. В местах соответствующего приближения и удаления факела снижается ин-

тенсивность шлакования и возрастает тепловосприятие экранных поверхностей нагрева. Полученные с помощью математического моделирования теплообмена результаты позволили предложить способы работы вертикальной призматической экранированной топки с блочным тангенциальным угловым многоярусным расположением горелок (рис. 9), предназначенные для сжигания шлакующих углей, которые рекомендованы к практическому внедрению на котлах серии БКЗ-500.

В паровом котле ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1, оборудованном фронтальными горелками, рост температурных неравномерностей вызывается отключением одной из индивидуальных пылесистем. Для поиска и обоснования предложений, направленных на улучшение условий сжигания, использовалась трехмерная многозонная математическая модель теплообмена. Зональные исследования теплообмена проводились для трех вариантов режима эксплуатации котла ПК-1ОШ. Первый вариант (далее в тексте используется сокращение В1) - работают все пылесистемы, второй (В2) - отключена боковая пылесистема с мельницей Г и соответствующая горелка и третий (ВЗ) - отключена центральная пылесистема с мельницей В.

Получено, что разница в температурах газов у правого и левого экранов составляет 87-150 °С, причем нижнее значение зафиксировано при отключении центральной пылесистемы, а верхнее - боковой. Наибольшие величины плотности падающих радиационных потоков зарегистрированы на высоте 8,2 м в центре тылового экрана, которые в режимах сжигания с неработающей пылесистемой увеличиваются с 275 до 302 кВт/м2 и указанный максимум смещается в сторону бокового экрана топки. Соответственно у другого бока топки наблюдается снижение значений плотности потоков в сравнении с вариантом В1, где работают все пылесистемы котла.

Рис. 9. Топка котла БКЗ-500 в плане: 1 - топочная камера; 2 - горелки

Для сокращения температурных неравномерностей, возникающих при прекращении работы одной из пылесистем котла, а следовательно, повышения эффективности и надежности энергетического сжигания ирша-бородинского угля разработаны технические мероприятия, связанные с перераспределением топлива между пылесистемами от равного количества, а также - с изменением угла поворота горелок к оси топки.

На основе произведенных расчетов разработан способ работы шахт-но-мельничной топки с фронтальным одноярусным расположением четырех горелок (двух боковых и двух центральных) при отключении боковой горелки (под отключением горелки понимается прекращение подачи топ-ливовоздушной смеси через эту горелку в топку) расход топливовоздуш-ной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью:

В ----В, (7)

' (4,90-0,86-п)

а при отключении центральной горелки расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью:

В=---В, (8)

" (4,02-0,48-п)

где Вп - расход топлива, подаваемого в работающую пылесистему с номером п, кг/с; В - общий расход топлива, подаваемого в топку, кг/с.

С помощью математического моделирования было обосновано и другое техническое решение, направленное на снижение температурных неравномерностей, которое связано с изменением угла поворота горелок к оси топки. Анализ результатов проведенных зональных вычислений показал, что сократить температурный перепад по сечению топочной камеры позволяют следующие углы поворота. Так, для схемы с отключением боковой горелки углы а,= 15°, а2= 12°, а,= 1°. Для схемы с отключением центральной горелки: а;= 12°, а2 = 10°, а3= 4° (рис. 10).

Предложенная ориентация горелок в зависимости от схемы включения работающих горелок приводит к сокращению температурной неравномерности у боковых экранов с 88 до 11 кВт/м2 (вариант ВЗ). Кроме того, более равномерное распределение падающих радиационных потоков отмечено на самом нагруженном, в тепловом отношении, тыловом экране топочной камеры.

Таким образом, разработаны способы сжигания шлакующего топлива, позволяющие снизить неравномерности температур в топочных камерах котлов, оборудованных тангенциальными и фронтальными горелками. Технические решения защищены патентом и положительным решением о выдаче патента на изобретение и рекомендованы к внедрению на котлах КВТК-100, БКЗ-500 и ПК-10Ш Красноярских ТЭЦ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Получены новые экспериментальные данные по распределению плотности падающих радиационных потоков, а также концентрации ИОх, СО, и О, при проведении экспериментальные исследований топочных

процессов, сопровождающих сжигание ирша-бородинского угля в котлах с твердым шлакоудалением КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3, БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2 и ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1. На основе обобщения экспериментальных исследований выявлены особенности распределения температурных неравномерностей в горизонтальных и вертикальных сечениях топочных камер котлов (с тангенциальной и фронтальной компоновками горелочных устройств) в зависимости от режимов сжигания и условий тепловой работы.

2. Усовершенствована зональная методика расчета в части учета взаимосвязи показателей теплообмена и характеристик процессов шлакования, а именно плотности падающих радиационных потоков (цш,д) и теплового сопротивления шлакозоловых отложений (Л), что повышает информативность математической модели и точность результатов. Применительно к котлу ПК-10Ш при отключении боковой пылесистемы использование Я = .Кц,ш<)) позволило уточнить значение д"'") (тыловой экран) на

33 кВт/м2, при этом тепловое сопротивление в этой области увеличивается с 4,4 до 5,48 (м2К)/кВт, что приводит также к изменению и суммарных характеристик теплообмена.

3. Предложено для повышения точности определения концентрации оксидов азота в дымовых газах в проводимых исследованиях топочных процессов использовать преобразованные расчетные зависимости нормативной методики применительно к зональной математической модели, когда в качестве исходных данных применяются температуры газов в объемных зонах. Установлено, что использование для определения концентрации оксидов азота полей температур, полученных при зональном моделировании теплообмена в тангенциальной топке парового котла БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2, позволило сократить разницу расчетных и экспериментальных величин до 6+7 %, которая в случае применения нормативной методики составляет —18-^20 %.

4. Проведены расчетные исследования теплообмена при тангенциальном сжигании ирша-бородинского угля в топочной камере котла КВТК-100. Разработаны технические мероприятия конструктивного характера, связанные с изменением угла наклона горелок обоих ярусов к поду на 20°. Получено, что при этом происходит выравнивание температур и тепловых потоков по высоте. Так, температуры в ядре факела снизились с 1374 до 1270 °С, что вызвало увеличение температур в холодной воронке на 286 °С и уменьшение на 55 °С температуры на выходе из топочной камеры. При этом резерв бесшлаковочной теплопроизводительности котла увеличивается до 120 Гкал/ч при повышении КПД и обеспечивается снижение концентрации оксидов азота в продуктах сгорания на 0,071 мг/нм3.

5. Разработаны с помощью математического моделирования (для котлов с тангенциальной и фронтальной компоновкой горелок) мероприятия, связанные с перераспределением топлива между пылесистемами от равного количества, а также с изменением ориентации горелок, что дает снижение тепловой неравномерности в топочных камерах котлов БКЗ-500 и ПК-10Ш с 67+92 до 10+12 кВт/м~, что позволяет обеспечить увеличение бесшлаковочной мощности выработки пара до номинальных параметров и рост КПД котла (за счет снижения рециркуляции газов) на 0,4+0,5 %.

6. Проведена оценка экономической эффективности предлагаемых технических решений по совершенствованию режимов факельного сжигания ирша-бородинского угля за счет сокращения температурных неравно-мерностей в топочных камерах котлов с твердым шлакоудалением. На примере котла КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3, установлено, что экономический эффект от реализации предложенных мероприятий только за счет уменьшения нагрузки на окружающую среду в виде снижения объемов выбросов ЫОх на 14% составил 1,64 млн. руб.

Основное содержание работы изложено в публикациях:

1. Шишканов, О. Г. Определение радиационных характеристик для зонального моделирования теплообмена с учетом селективности излучения / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Известия РАН. Энергетика, 2004. - № 6. - С. 144-151.

2. Шишканов, О. Г. Снижение температурных неравномерностеи в объеме тангенциальной топки котла Е-500 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Электрические станции. - 2008. - № 3. - С. 23-28.

3. Шишканов, О. Г. Расчетно-экспериментальное исследование теплообмена в топке водогрейного котла КВ-ТК-100 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2008. - № 3-4. - С. 32-40.

4. Шишканов, О. Г. Учет генерации оксидов азота прн зональном моделировании теплообмена в пылеугольных топках / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. -№ 3(84). - С. 36-42.

5. Шишканов, О. Г. Исследование теплообмена в топочной камере котла ПК-10Ш и совершенствование условий фронтального сжигания шлакующих углей / О.Г. Шишканов, Л.П. Каменщиков, И.В. Андруняк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - № 3(84). - С. 63-70.

6. Пат. № 2349834 Российская Федерация. Способ работы шахт-но-мелышчной топки / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк; № 2008101709/06; заявл. 16.01.2008; опубл. 20.03.2009, Бюл. № 8. - 5 с.

7. Шишканов, О. Г. Зональное математическое моделирование сложного теплообмена в топочной камере водогрейного котла КВ-ТК-100-6 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Сб. науч. тр.: Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках / Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. - Калуга: 2005. - Т.2. - С. 385-388.

8. Шишканов, О. Г. Исследование влияния радиационных характеристик излучающей среды и геометрии топочного пространства энергоустановок на показатели теплообмена / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Сб. науч. тр.: Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках / Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. - Калуга: 2005. - Т.2. - С. 389-392.

9. Шишканов, О. Г. Измерения падающих радиационных потоков в топочной камере котла КВ-ТК-100 Красноярской ТЭЦ-3 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротсхнологии" (XII Бенардосовекие чтения). - Иваново: 2005. - Т.2. - с. 52.

10. Шишканов, О. Г. Экспериментальное исследование тепловой работы топочной камеры котлоагрегата с фронтальной компоновкой горелок/ О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк// РНКТ-4 / Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. - Москва: 2006. - Т.7. - С. 132-135.

11. Шишканов, О. Г. Сопоставление показателей теплообмена в топках котлов БКЭ-320(270) Красноярской ТЭЦ-1 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Сб. науч. тр.: Горение твердого топлива (с участием иностранных ученых) / Труды VI Всероссийской конференции, ИТ СО РАН. -Новосибирск: 2006. - 4.2. - С. 282-287.

12. Шишканов, О. Г. Разработка и испытание системы контроля температурного режима в топочной камере парового котла / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Сб. науч. тр.: Современное состояние и перспективы развития энергетики / Международная научно-техническая конференция. -Ташкент: 2006. - С. 121-124.

13. Шишканов, О. Г. Особенности высокотемпературного сжигания угольной пыли в энергетических котлах с жидким шлакоудалением / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // Сб. науч. тр.: Проблемы газодинамики и тепломассобмена в энергетических установках / Шестнадцатая Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И Леонтьева. - Санкт-Петербург: 2007. - Т. 1. - С. 321-324.

14. Шишканов, О. Г. Экспериментальные исследования режимов сжигания топлива в топочной камере котла Е-500 Красноярской ТЭЦ-2 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк // В сб. Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка поверхностей нагрева / IV научно-практическая конференция. - Челябинск: 2007. - Т.1. - С. 131-139.

15. Шишканов, О. Г. Проведение зонального математического моделирования теплообмена для совершенствования сжигания ирша-бородинского угля в топке КВ-ТК-100 / О.Г. Шишканов, И.В. Андруняк// Сб. науч. тр.: Горение твердого топлива (с международным участием) / Труды VII Всероссийской конференции, ИТ СО РАН. - Новосибирск: 2009. - Ч. 2. - С. 171-181.

16. Положительное решение о выдаче патента на изобретение от 25.09.2009 по заявке № 2009110577/06(014385), заявл. 23.03.2009. Способ сжигания шлакующих углей в фронтальной топке / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк, Л.П. Каменщиков.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 06.11.2009. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 5127Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.:(812)550-40-14 Тел./факс: (812)297-57-76

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ 12 ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ эксплуатации энергетических котлов при сжигании 12 ирша-бородинского угля

1.2 Использование методов математического моделирования для 26 исследования и совершенствования котлоагрегатов

1.3 Постановка задачи исследования

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПОЧНЫХ 36 ПРОЦЕССОВ В ПАРОВЫХ КОТЛАХ ПРИ СЖИГАНИИ КАН-СКО-АЧИНСКИХ УГЛЕЙ

2.1 Условия проведения экспериментов и применяемые средства 36 измерений

2.2 Особенности температурного состояния тангенциальных котлов 40 с твердым шлакоудалением КВТК-100 и БКЗ

2.3 Температурные неравномерности в объеме топки с фронтальным 50 расположением горелок котла ПК-10Ш

2.4 Выводы

3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЗОНАЛЬНОГО 57 МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ТОПОЧНЫХ КАМЕРАХ 3.1 Учет взаимного влияния показателей теплообмена и характери- 57 стик процессов шлакования при зональном математическом моделировании

3.2 Определение в зональных исследованиях концентрации оксидов 66 азота в дымовых газах при пылевидном сжигании

3.3 Выводы

4 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ 75 ТОПОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОТЛАХ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

4.1 Зональное моделирование и совершенствование тепловой работы 75 тангенциальных топок котлов КВТК-100 и БКЗ

4.2 Повышение эксплуатационной надежности фронтального сжига- 103 ния ирша-бородинского угля в топке котла ПК-10Ш

4.3 Экономическая оценка предложенных мероприятий

4.4 Выводы

Канско-Ачинский угольный бассейн является наиболее перспективным в топливно-энергетическом балансе России за счет обширных запасов дешевого топлива [1]. На сегодняшний день, наиболее востребован уголь Ирша-бородинского разреза, что объясняется рациональным сочетанием характеристик качества и цены. Это топливо поставляется на тепловые электростанции, расположенные не только в Красноярском крае, но и за его пределами (в г. Иркутск, Усть-Илимск, Новосибирск, Барнаул и др.), где установлены котельные установки различной мощности с твердым и жидким шлакоудалением [2-5].

Преимущества низкотемпературных способов факельной технологии, связанные с высокой маневренностью в условиях использования топлива переменного состава и меньшим количеством вредных выбросов в атмосферу, не в полной мере реализованы в действующих котлах с твердым шлакоудаленим [6-10]. Это связано с загрязнением и шлакованием поверхностей нагрева, что вызывает большое число остановов и работу котлоагрегатов на пониженных паровых нагрузках. Одним из факторов, определяющих интенсивность процессов шлакования, является высокий уровень температур не только в целом по топочной камере, но особенно локальный - в ее отдельных областях, причины которого объясняются особенностями конструктивных элементов или режимов сжигания. При этом обслуживающий персонал выбирает наиболее легкий, но далеко не самый рациональный путь, с точки зрения показателей надежности и экономичности, снижения температур в топочной камере за счет уменьшения выработки пара, роста подачи газов рециркуляции, частым включением средств очистки и др. [11-16].

Другой важной проблемой, связанной с процессами сжигания ирша-бородинского угля на тепловых электрических станциях, является сокращение вредных выбросов. Одним из наиболее токсичных компонентов в продуктах сгорания являются оксиды азота. Кроме того, их концентрации в дымовых газах при сжигании рассматриваемого угля на тепловых электростанциях остаются достаточно высокими (500-Н500 мг/нм ) и значительно превышают предельно допустимые нормативы [17-24].

Для решения перечисленных проблем при эксплуатации котельного оборудования является актуальным совершенствование режимов сжигания ирша-бородинского угля в топочных камерах котлов с твердым шлакоудале-нием. Для поиска и обоснования, связанных с этим технических решений, наряду с проведением натурных экспериментов на действующем оборудовании, широко применяются методы математического моделирования.

Основанием для выполнения диссертационной работы послужили:

- грант по фундаментальным исследованиям в области технических наук Министерства образования РФ (Грант Т0201.2-320, 2003-2004);

- аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» (Мероприятие 2, раздел 2.1 подраздел 2.1.2. Код заявки (номер проекта): РНП.2.1.2.2272, 20062008);

- грант Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) № 08-08-00969-а (2008-2010).

Цель работы: совершенствование режимов факельного сжигания ирша-бородинского угля за счет сокращения температурных неравномерностей в топочных камерах котлов с твердым шлакоудалением.

Задачи исследования, решаемые в настоящей работе:

- анализ современного состояния эксплуатации котельного оборудования, применяемых способов низкотемпературного пылеугольного сжигания, влияние конструктивных элементов топочных устройств на условия тепловой работы котлоагрегатов;

- проведение экспериментальных исследований с выявлением особенностей распределения падающих радиационных потоков и других характеристик топочных процессов в котлах с твердым шлакоудалением с фронтальным и тангенциальным расположением горелочных устройств, а также обобщение полученных результатов;

- совершенствование зональной методики расчета теплообмена в части учета взаимосвязи показателей радиационного теплообмена с параметрами шлакования поверхностей нагрева, а также уточнения расчета генерации оксидов азота в дымовых газах;

- проведение трехмерного зонального математического моделирования теплообмена в топочных камерах действующих котлов для обоснования и разработки технических предложений, направленных на устранение температурных неравномерностей за счет рационального сочетания конструктивных элементов и режимов эксплуатации;

- получение на основе результатов математического моделирования и экспериментальных исследований зависимостей, согласно которым устанавливается распределение топлива по горелочным блокам, ориентация горелок, обеспечивающие повышение эффективности сжигания ирша-бородинского угля и снижение вредных выбросов в топочных камерах котлов действующих тепловых электростанций.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. На основе результатов экспериментальных исследований выявлены особенности распределения полей падающих радиационных потоков в горизонтальных и вертикальных сечениях объема топочных камер котлов, оборудованных тангенциальной и фронтальной компоновками горелок в зависимости от режима сжигания, что позволяет разработать технические мероприятия по совершенствованию условий эксплуатации действующих котло-агрегатов.

2. Проведено совершенствование методики зонального математического моделирования в части учета взаимосвязи показателей теплообмена и теплового сопротивления шлакозоловых отложений, что позволяет сделать количественную оценку влияния на тепловую работу топочной камеры шлакующих свойств сжигаемого топлива.

3. Получены преобразованные нормативные расчетные зависимости для определения содержания ТУОх в дымовых газах применительно математической модели теплообмена, что позволило не только учесть генерацию оксидов азота в проводимых зональных исследованиях, но и повысить точность их вычисления.

4. Разработаны расчетные соотношения на основе проведенных модельных исследований, согласно которым определяется распределение топлива по пылесистемам, а также ориентация горелок, что обеспечивает увеличение выработки пара, повышение КПД котла и снижение вредных выбросов за счет сокращения тепловых перекосов в топочных камерах.

Практическая значимость работы:

1. Полученные при проведении экспериментальных измерений данные о распределении по экранным поверхностям нагрева плотности падающих радиационных потоков использованы для разработки режимов повышения паро-производительности паровых котлов серии ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1.

2. Установленные взаимосвязи между показателями тепловой работы и режимными параметрами энергоустановок, а также данные по концентрациям СО, СО2 и АЮх в дымовых газах в зависимости от условий эксплуатации использованы при разработке режимных параметров сжигания, обеспечивающие увеличение бесшлаковочных условий выработки пара и сокращение вредных выбросов в паровых котлах БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2.

3. Усовершенствована методика зонального математического моделирования теплообмена, позволяющая повысить качество расчетно-проектных работ при создании котельно-топочного оборудования, предназначенного для пылевидного факельного сжигания канско-ачинских углей в котельных установках паропроизводительностью от 75 до 2650 т/ч.

4. Разработаны и рекомендованы к внедрению для тепловых электростанций ОАО «Енисейская территориальная генерирующая компания (ТГК-13)» технические решения на котлах с фронтальной и тангенциальной установкой горелок, защищенные патентом на изобретение, позволяющие за счет распределения подачи топлива по пылесистемам, а также изменения ориентации горелок устранить температурные неравномерности в объеме топочных камер, что позволит повысить бесшлаковочную мощность и сократить объемы вредных выбросов при сжигании ирша-бородинского угля.

Положения, выносимые на защиту:

1. Данные проведенных натурных экспериментальных исследований по составу дымовых газов и распределению плотности падающих радиационных потоков на экраны топочных камер при изменении режимных условий сжигания ирша-бородинского угля в котлах с фронтальной и тангенциальной установкой горелочных устройств.

2. Усовершенствованную методику зонального математического моделирования теплообмена, позволяющую учесть взаимосвязь показателей радиационного теплообмена с параметрами процессов шлакования поверхностей нагрева, а также уточнить расчет генерации оксидов азота в дымовых газах.

3. Результаты проведения трехмерного зонального математического моделирования теплообмена в топочных камерах действующих котлов с фронтальной и тангенциальной установкой горелок с разработкой и обоснованием технических предложений, направленных на устранение температурных неравномерностей за счет рационального сочетания конструктивных элементов и параметров режима эксплуатации.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается использованием известного метода зонального математического моделирования теплообмена, сопоставлением результатов проведенных натурных экспериментов и математического моделирования и подтверждается удовлетворительной сходимостью полученных результатов с данными других авторов.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в постановке задачи исследований, проведении натурных экспериментов и расчетных исследований, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировании основных выводов по результатам выполненных по теме диссертации работ.

Апробация результатов проводилась на XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках» (г. Калуга, 2005, г. Санкт-Петербург, 2007); на международной научно-технической конференции (XII Бенардосовские чтения) «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (г. Иваново, 2005); на Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену (г. Москва, 2006); на VI и VII Всероссийской конференции, ИТ СО РАН «Горение твердого топлива» (с участием иностранных ученых) (г. Новосибирск, 2006, 2009); на Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики» (г. Ташкент, 2006); на IVя научно-практической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка поверхностей нагрева» (г. Челябинск, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из которых: 5 — статей в издании по списку ВАК, 1 — патент на изобретение, 1 положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Общая характеристика диссертации. Общий объём - 143 с. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 158 источников, включая работы автора, содержит 38 иллюстрации, 10 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Получены новые экспериментальные данные по распределению плотности падающих радиационных потоков, а также концентрации N0^.,

СО, и 02 при проведении экспериментальные исследований топочных процессов, сопровождающих сжигание ирша-бородинского угля в котлах с твердым шлакоудалением КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3, БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2 и ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1. На основе обобщения экспериментальных исследований выявлены особенности распределения температурных неравномерностей в горизонтальных и вертикальных сечениях топочных камер котлов (с тангенциальной и фронтальной компоновками горе-лочных устройств) в зависимости от режимов сжигания и условий тепловой работы.

2. Усовершенствована зональная методика расчета в части учета взаимосвязи показателей теплообмена и характеристик процессов шлакования, а именно плотности падающих радиационных потоков (дпад) и теплового сопротивления шлакозоловых отложений (Я), что повышает информативность математической модели и точность результатов. Применительно к котлу ПК-10Ш при отключении боковой пылесистемы использование Я= /(дпад) позволило уточнить значение (тыловой экран) на 33 кВт/м2, при этом тепловое сопротивление в этой области увеличивается с 4,4 до

5,48 (м -К)/кВт, что приводит также к изменению и суммарных характеристик теплообмена.

3. Предложено для повышения точности определения концентрации оксидов азота в дымовых газах в проводимых исследованиях топочных процессов использовать преобразованные расчетные зависимости нормативной методики применительно к зональной математической модели, когда в качестве исходных данных применяются температуры газов в объемных зонах. Установлено, что использование для определения концентрации оксидов азота полей температур, полученных при зональном моделировании теплообмена в тангенциальной топке парового котла БКЗ-500 Красноярской ТЭЦ-2, позволило сократить разницу расчетных и экспериментальных величин до 6^-7 %, которая в случае применения нормативной методики составляет -18-^-20 %.

4. Проведены расчетные исследования теплообмена при тангенциальном сжигании ирша-бородинского угля в топочной камере котла КВТК-100. Разработаны технические мероприятия конструктивного характера, связанные с изменением угла наклона горелок обоих ярусов к поду на 20°. Получено, что при этом происходит выравнивание температур и тепловых потоков по высоте. Так, температуры в ядре факела снизились с 1374 до 1270 °С, что вызвало увеличение температур в холодной воронке на 286 °С и уменьшение на 55 °С температуры на выходе из топочной камеры. При этом резерв бес-шлаковочной теплопроизводительности котла увеличивается до 120 Гкал/ч при повышении КПД и обеспечивается снижение концентрации оксидов азота в продуктах сгорания на 0,071 мг/нм .

5. Разработаны с помощью математического моделирования (для котлов с тангенциальной и фронтальной компоновкой горелок) мероприятия, связанные с перераспределением топлива между пылесистемами от равного количества, а также с изменением ориентации горелок, что дает снижение тепловой неравномерности в топочных камерах котлов БКЗ-500 и ПК-10Ш с 67-^-92 до 10-42 кВт/м2, что позволяет обеспечить увеличение бесшлаковоч-ной мощности выработки пара до номинальных параметров и рост КПД котла (за счет снижения рециркуляции газов) на 0,4-Ю,5 %.

6. Проведена оценка экономической эффективности предлагаемых технических решений по совершенствованию режимов факельного сжигания ирша-бородинского угля за счет сокращения температурных неравномерно-стей в топочных камерах котлов с твердым шлакоудалением. На примере котла КВТК-100 Красноярской ТЭЦ-3, установлено, что экономический эффект от реализации предложенных мероприятий только за счет уменьшения нагрузки на окружающую среду в виде снижения объемов выбросов NОх на 14% составил 1,64 млн. руб.

1. Бушуев, В. В. Мониторинг реализации в 2004 г. «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.» / А. А. Троицкий // Теплоэнергетика.-2005.-№ 12.-С. 2-5.

2. Грицко, Г. И. Комплексные проблемы перспективного развития угольной промышленности / Сб. науч. тр.: «Горение твердого топлива» // 6 Всероссийская конференция. — Новосибирск: 2006. - Ч. 1. — С. 21—28.

3. Бруер, Г. Г. Исследование ирша-бородинского угля, поставляемого на тепловые электростанции / Процайло М. Я., Малютина А. А., Горева Г. С, Матвиенко В. С. // Теплоэнергетика. 1980. - № 8. — с. 14.

4. Срывков, С В. Результаты исследований и освоения низкотемпературного интенсифицированного сжигания канско-ачинских углей / М. Я. Процайло, Е. Г. Алфимов и др. // Электрические станции. — 1990. — № 8. -С. 30-36.

5. Маршак, Ю. Л. Основные вопросы сжигания углей Канско-Ачинского бассейна на тепловых электростанциях / Процайло М. Я., Иван-ников В. М., Кучерявый О. А. // Электрические станции. — 1981. № 1. -С. 18-24.

6. Маршак, Ю. Л. Исследование сжигания малозольного березовского угля в низкотемпературной тангенциальной топочной камере / Сучков С. И. и др. // Теплоэнергетика. 1981. - №7. - С. 9-14.

7. Процайло, М. Я. Исследование качества и совершенствование методов сжигания углей Канско-Ачинского бассейна. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. Москва. - 1985. - 52 с.

8. Пронин, М. С. Освоение технологии сжигания канско-ачинских углей в камерных топках и перспективы ее дальнейшего применения / Мещеряков В. Г., Козлов С. Г. и др. // Теплоэнергетика. — 1996. № 9. -С. 7-13.

9. Процайло, М. Я. Экологически чистая ТЭС на канско-ачинских углях / М. С. Пронин, В. Г. Мещеряков и др. // Теплоэнергетика. 1991. — №6.-С. 8-12.

10. Козлов, С. Г. Сепарация частиц на экраны тангенциальной топки / Белов С. Ю., Маршак Ю. Л. // Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов. Тез. докл. IV Всесоюзн. конф. — Таллинн, 1986.-Т. 1.-С. 61-65.

11. Дик, Э. П. Шлакующие свойства ирша-бородинского и Березовского углей Канско-Ачинского бассейна / Соболева А. Н. // Теплоэнергетика. 2004. - № 9. - С. 34-39.

12. Едемский, О. Н. Образование золоотложений при сжигании канско-ачинских углей / Белов С. Ю. // Изв. вузов. Энергетика. 1988. - № 6. -С. 55-59.

13. Алехнович, А. Н. Термическое сопротивление отложений и коэффициент тепловой эффективности топочных экранов пылеугольных котлов // 6 Всероссийская конференция. - Новосибирск. - 2006. - Ч. 1. -С. 163-171.

14. Алехнович, А. Н. Допустимая по условиям шлакования температура на выходе из топки / Артемьева Н. В., Богомолов В. В. // Электрические станции. 2007. - № 2. - С. 23-28.

15. Алехнович А. Н. Оценка склонности углей к образованию железистых отложений / Богомолов В. В. // Электрические станции. — 1993. -№ 10.-с. 14.

16. Котлер, В. Р. Снижение выбросов оксидов азота котлами ТЭС при сжигании органического топлива // Сер. «Котельные установки и водо-подготовка». Т. 7. - М.: ВИНИТИ. - 1987. - 92 с.

17. Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра. - 1998. - 321 с.

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

19. Reducing АЮл emissions in a natural gas fired utility boiler using computational fluid dynamics / G.H. Richards et al // EPRI-DOE-ERA combined utility air pollutant control symposium, august 25-29, 1997, Washington.

20. Бабий, В. И. Влияние предварительного подогрева угольной пыли на выход "топливных" оксидов азота // Теплоэнергетика. — 1983. -№9.-с. 10.

21. Мессерле, В. Е. Оптимизация процесса сжигания энергетических углей с использованием плазменных технологий / Аскарова А. С., Устимен-ко А. Б., Карпенко Е. И., Локтионова И. В. // Теплоэнергетика. 2004. -№6.-С. 60-65.

22. Зайчик, Л. И. Усовершенствованная модель генерации оксидов азота в пылеугольных топках / Л. И. Зайчик, Н. Ю. Кудрявцев // Теплоэнергетика. 1994. - № 6.

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

24. Козлов, Ю. В. Способы повышения надежности топочных экранов / Т. В. Зройчикова, В. А. Белов // Электрические станции. — 2003. -№5.- С. 17-19.

25. Отс, А. А. Проблемы диагностирования состояния загрязнения и шлакообразования экранов топки котла / А. А. Отс, X. А. Кяар и др. // 7-ая

26. Всероссийская конференция по радиационному теплообмену. — Ташкент. -1991.-Тез. док.-С. 28.

27. Заворин, А. С. Исследования золовых отложений на пароперегревателе котла БКЗ-Э20-140 при сжигании бородинского угля / Теплухин Е. П., Будилов О. И. // Электрические станции. 1988. — № 9. — с. 17.

28. Lisowsky, R. Verfeuerung einer unerprobten, schwierigen Braunkohle im Kraftwerk Buschhaus // VGB Kraftwerkstechnik. 1988. - V. 63. - № 5. -S. 500-505.

29. Мещеряков, В. Г. Структура факелов в тангенциальной топочной камере котла БКЗ-500-140-1 при сжигании березовского и ирша-бородинского углей / В. Г. Мещеряков, В. Н. Верзаков, Ю. Л. Маршак и др. // Теплоэнергетика. 1989. - №. 8. - С.13-19.

30. Сотников, И. А. Основные принципы проектирования котлов для работы на низкосортных углях / Петров Е. В., Ершов Ю. А. // Теплоэнергетика. 1985. -№ 11.-С. 2-7.

31. Тумановский, А. Г. Совершенствование технологий сжигания топлив / Бабий В. И., Ениякин Ю. П., Котлер В. Р., Рябов Г. В. и др. // Теплоэнергетика. 1996. — № 7. — С. 30-39.

32. Hein, К. R. G., Kallmeyer D. Stand der NOx Minderung bei braunkohlebefeuerten GröBkesselagen // VGB Kraftwerkstechnik. — 1989. - V. 69. -№ 6.-S. 591-596.

33. Жабо, В. В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. — Учеб. для техникумов. М.: Энергоатомиздат. - 1992. - 240 с.

34. Мунц, В. А. Образование оксидов азота при сжигании твердых топлив / Лекомцева Ю. Г., Баскаков А. П. // Теплоэнергетика. 1997. -№> 12.-С. 26-30.

35. Küster, D., Thelen F. Betriebserfahrungen mit NOx— armer Verbrennung in Steinkchlekraftwerken // BWK. 1990. - № 3. - S. 17-22.

36. Васильев, В. В. Повышение надежности пылеугольных водогрейных котлов КВ-ТК-100 / Белов С. Ю., Дектерев А. А. // В сб. СибВТИ: Повышение эффективности и экологической безопасности сжигания углей на электростанциях Сибири. Красноярск: 1995. — с. 51.

37. Процайло, М. Я. Особенности структуры минеральной массы канско-ачинских углей и механизма шлакования поверхностей нагрева / Э. П. Дик, В. С. Матвиенко и др. // Теплоэнергетика. — 1985. № 2. - С. 31-33.

38. Шульман, В. JI. Контроль выбросов оксидов азота из энергетических установок / Паршуков B.C. // Теплоэнергетика. — 2006. — № 5. — С. 31-33.

39. Федоров, П. Н. Основные технологии сжигания твердого топлива, применяемые на котлах ОАО ТКЗ «Красный котельщик» / Химченко С. А. // Электрические станции. 2007. — № 4. — С. 22-23.

40. Котлер, В. Р. Снижение выбросов NOx на пылеугольных котлах с тангенциальными топками / Серков Д. Е. // Электрические станции. 2001. - № 4. - С. 53-55.

41. Алехнович, А. Н. Влияние схем сжигания и режимов на шлакование. Трехступенчатое сжигание / Алехнович А. Н., Богомолов В. В. // Электрические станции. — 2002. — № 4. — С. 82-85.

42. Котлер, В. Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. М.: Энер-гоатомиздат. - 1987. — 144 с.

43. Левит, Г. Т. Совершенствование организации топочного процесса // Теплоэнергетика. — 2005. № 2. — С. 43-46.

44. Берсенев, А. П. О новейших технологиях сжигания твердого топлива на электростанциях / Jl. М. Еремин // Энергетик. — 1997. — № 7.

45. Винтовкин, А. А. Технологическое сжигание и использование топлива / А. А. Винтовкин, М. Г. Ладычев, Ю. М. Голдобин, Г. П. Ясников. М.: Металлургия. — 1998.

46. Срывков, С. В. Оптимизация способа низкотемпературного интенсифицированного сжигания канско-ачинских углей / С. В. Срывков, В. Н. Верзаков, Б. В. Цедров // III Всесоюзн. конф. "Теплообмен в парогенераторах".-Новосибирск: 1990.-С. 16-17.

47. Шишканов, О. Г. Совершенствование низкотемпературного сжигания канско-ачинских углей / Журавлев Ю. А., Срывков С. В. // Сибирский физико-технический журнал. 1991. - № 5. - С. 32-36.

48. Серант, Ф. А., Устименко Б. П., Змейков В. Н., Кроль В. О. Коль-цевы топки пылеугольных котлов — Алма-Ата.: Наука. — 1988.

49. A.c. 922425 СССР, МКИ5 F 23 С 5/12. Призматическая топка / Ю. JI. Маршак, Д. JI. Итман, Ю. А. Харкин и др. (СССР). 4с: ил.

50. Ольховский, Г. Г. Применение новых технологий при техпере-вооружении угольных ТЭС / Тумановский А. Г. // Сб. докладов: «Новые технологии сжигания твердого топлива: их текущее состояние и использование в будущем» М.: ВТИ. - 2001. - 302 с.

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

52. Трембовля, В. И. Технические испытания котельных установок / Фингер Е. Д., Авдеева А. А. М.: Энергоатомиздат. -1991.-416 с.

53. Брюханов, О. Н. Аэродинамика, горение и теплообмен при сжигании топлива / Мастрюков Б. С. С.-П.: Недра. — 1994.

54. Ефименко, А. Н. Особенности теплообмена в топочных камерах котлоагрегатов при сжигании углей Канско-Ачинского бассейна: Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. М., 1982. — 24 с.

55. Комаров, Н. Ф. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. Создание и освоение / Г. И. Моисеев, Р. А. Петро-сян и др.; Под ред. В. Е. Дорощука, В. Б. Рубина. -М.: Энергия, 1979. 680 с.

56. Маршак, Ю. Л. Организация горения в топках с тангенциальным расположением горелок при сжигании бурых углей / Процайло М. Я., Козлов С. Г. // Теплоэнергетика. — 1986. — № 5. — С. 7-10.

57. Процайло, М. Я. Освоение и исследование опытно-промышленного котла БКЗ-500-140-1 с тангенциальной топкой для низкотемпературного сжигания канско-ачинских углей / Ю. Л. Маршак, М. С. Пронин и др. // Теплоэнергетика. 1988. -№ 1. - С. 5-12.

58. Процайло, М. Я. Изотермическое моделирование аэродинамики фонтанно-вихревой топки СибВТИ / С. В. Алексеенко, А. Н. Ефименко и др. // Теплообмен в парогенераторах. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Новосибирск. - 1988. - С. 88-89.

59. Скуратов, А. П. Расчетные показатели теплообмена в топке котла КВ-ТК-100-150-6 / А. П. Скуратов, С. Г. Козлов // IV Международная научно-техническая конференция «Достижения и перспективы развития энергетики Сибири». Красноярск, 2005. - С. 414-417.

60. Скуратов, А. П. Разработка математической модели теплообмена в топке котла КВ-ТК-100-150-6 / Скуратов А. П., Козлов С. Г. // Отчет СибВТИ, Арх. № 320. Красноярск, 1983. - 88 с.

61. Белый, В. В. Исследование теплообмена в топочной камере котла П-67 / Сб. науч. тр.: Достижения и перспективы развития энергетики Сибири / Труды IV Международной научно-технической конференции. — Красноярск. 2005. - С. 148-163.

62. Стырикович, М. А. Энергоблоки повышенной эффективности / Сафонов Л. П., Берсенев А. П. и др. // Теплоэнергетика. 1996. - № 5. - с. 39.

63. Васильев, В. В. Результаты испытаний котла П-67 при нагрузках свыше 700 МВт / В. В. Васильев, В. В. Белый, С. В. Прозоров и др. // Электрические станции. — 2003. № 7. - С. 8-14.

64. Финкер, Ф. 3. Разработка рекомендаций по повышению бесшла-ковочной мощности котлов П-67 при сжигании бурых углей Канско-Ачинского бассейна / / И. Б. Кубышкин, А. Г. Митрюхин, Л. Т. Дульнева, В.

65. М. Кацман // Сб. науч. тр.: Проблемы использования Канско-Ачинских углей на электростанциях / Труды Всероссийской научно-практической конференции. Красноярск: 2000. — С. 197-206.

66. Белый, В. В. Сжигание угольной пыли «угрубленного» помола с нижним дутьем в котле П-67 / В. Н. Борисов, В. Ф. Петере, В. Н. Петров, В.

67. B. Васильев, П. Ю. Гребеньков, А. А. Дектерев и др. // Сб. научн. Тр.: Достижения и перспективы развития энергетики Сибири / Труды IV Международной научно-технической конференции. — Красноярск: 2005. — С. 166-172.

68. Серант, Ф. А. Сжигание немолотых азейских бурых углей в низкотемпературной вихревой топке по схеме ЛПИ ИТЭЦ-10 / Шестаков С. М., Померанцев В. В. и др. // Теплоэнергетика. 1983. — № 7.

69. Рундыгин, Ю. А. Освоение и исследование котла БКЗ-420-140-9 с вихревой топкой ЛПИ / Шестаков С. М., Ахмедов Д. Б., и др. // Теплоэнергетика. 1988. — № 1.-е. 12.

70. Соболев, В. М. Влияние режимных факторов на особенности сжигания в топке ЛПИ / Д. Б. Ахмедов, В. А. Осинаускас и др. // Теплоэнергетика. 1987. - № 7. - С. 42-45.

71. Финкер, Ф. 3. Перспективное использование ВИР — технологии сжигания угля / Ф. 3. Финкер, И .Б. Кубышкин, А. Г. Митрюхин и др. // Электрические станции. — 2007. — № 8. — С. 38—42.

72. Липински, Б. Реконструкция котлов электростанций Боксберг (Германия) / Реухер Ф., Шраер В. // Электрические станции. — 1995. — № 3.

73. Котлер, В. Р. Технологии одновременного снижения выбросов NOx и S02 на пылеугольных котлах ТЭС США // Теплоэнергетика. 2002. - № 1. - С. 72-75.

74. Котлер, В. Р. Опыт компании Mitsui Babcock по снижению выбросов оксидов азота на угольных электростанциях // Теплоэнергетика. -2005. -№ 12. С. 67-71.

75. Вихрев, Ю. В. Современная котельная техника мощных энергоблоков Японии // Энергетик. 1993. - № 8.

76. Дубровский, В. А. Общая энергетика: Учеб. пособие. Изд. 2-е стереотип. Красноярск: ИПЦ КГТУ. - 2005. - 226 с.

77. Шишкин, Н. Д. Малые энергоэкономичные комплексы с возобновляемыми источниками энергии. М.: Готика. - 2000. - 236 с.

78. Дубровский, В. А. Повышение эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна. Красноярск: ИПЦ КГТУ.-2004.- 184 с.

79. Померанцев, В. В. Опытно-промышленный котел БКЗ-420-140-9 с низкотемпературной вихревой топкой / Д. Б. Ахмедов, С. М. Шестаков и др. // Энергомашиностроение. — 1985. — № 8. С. 32-34.

80. Дубровский, В. А. Методы и средства повышения эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна. Автореферат на соискание ученой степени. — Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2008.

81. Исследование основного и вспомогательного оборудования блока 800 МВт Березовской ГРЭС-1: Отчет о НИР / СибВТИ; Рук. работы М. С. Пронин, № ГР 01.85.0013318. Красноярск: 1989. - 92 с.

82. Ходаков, Ю. С. Применение СНКВ-технологии для снижения выбросов NOx котельными установками / Алфеев А. А., Ржезников Ю. В., Скорик JI. Д., Бесков В. С., Саркисов О. М., Дикоп В. В., Щелоков В. И. // Теплоэнергетика. 2004. — № 5. - С. 53-59.

83. Блох, А. Г., Журавлев Ю. А., Рыжков JL Н. Теплообмен излучением: Справочник / Под ред. А. Г. Блоха. — М.: Энергоатоиздат. 1991.

84. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Н. В. Кузнецова и др. — М.: Энергия, 1973. 295 с.

85. Вербовецкий, Э. X. Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов / Под ред. Вербовецкого Э. X., Жмерика Н. Г. С-П. - 1996. - 270 с.

86. Коняшкин, В. Ф. Опыт применения программ CHAIF и FLUENT для моделирования физических процессов в пылеугольных топках //

87. Международная научно-техническая конференция "Достижения и перспективы развития энергетики Сибири". Красноярск, 2005. - С. 361-365.

88. Соболев, В. М. Математическое моделирование топочных процессов как основа HI-TECH-проектирования котельно-топочных устройств /

89. A. Ю. Снегирев, С. В. Лупуряк, Ю. К. Шиндер // Сб. науч. тр.: Горение твердого топлива (с участием иностранных ученых) / Труды VI Всероссийской конференции, ИТ СО РАН. Новосибирск: 2006. - 4.1. - С. 204-213.

90. Бубенчиков, А. М. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах / Бубенчиков, А. М., Старченко А. В. Изд-во Томского университета, Томск-98.

91. Заворин, А. С. Программный комплекс для расчета и визуализации трехмерных реагирующих турбулентных течений в топках котлов / С.

92. B. Красильников, А. В. Старченко // Сб. науч. тр.: Проблемы использования Канско-Ачинских углей на электростанциях / Труды Всероссийской научно-практической конференции. Красноярск: 2000. - С. 369-371.

93. Старченко, А. В. Применение пакета FIRE 3D к анализу процессов шлакования / А. В. Старченко, А. С. Заворин, С. В. Красильников // Известия Томского политехнического университета. 2002. — Т. 305. - С. 152-157.

94. Дектярев, А. А. Использование программы oFlow для численного исследования технологических объектов / А. А. Дектярев, А. А. Гаврилов, Е. Б. Харламов и др. // Вычислительные технологии. — 2003. — Т. 8. — Ч. 1.-С. 250-255.

95. Журавлев, Ю. А. Сборник программ зональных расчетов теплообмена в топочных камерах / Журавлев Ю. А., Черняева И. Н. // Приложение к отчету КИЦМ, Арх. № 2031. Красноярск: 1982. - с. 94.

96. Бойко, Е. А. Имитационная динамическая модель управления пылеугольной топки // IV Международная научно-техническая конференция "Достижения и перспективы развития энергетики Сибири". — Красноярск: 2005.-С. 308-321.

97. Карасина, Э. С. Проверка применения зонального метода расчета теплообмена в топочных камерах / Э. С. Карасина, С. В. Бабенко, Э. JI. Гудкевич // Теплоэнергетика. 1984. - № 2. — С. 61-65.

98. Карасина, Э. С. Алгоритм и программа зонального расчета теплообмена в топочных камерах котельных агрегатов / Карасина Э. С., Шраго 3. X., Александрова Т. С., Боревская Е. С. // Теплоэнергетика. 1982. -№ 7.-С. 42-47.

99. Абрютин, А. А. Развитие метода и программ трехмерного зонального расчета теплообмена в топочных камерах пылеугольных котлов / А. А. Абрютин, Э. С. Карасина, Б. Н. Левшиц и др. // Теплоэнергетика. -1998.-№6. -С. 20-24.

100. Шишканов, О. Г. Определение радиационных характеристик для зонального моделирования теплообмена с учетом селективности излучения / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк // Известия РАН. Энергетика. -2004.-№6. -С. 144-151.

101. Шишканов, О. Г. Расчетно-экспериментальное исследование теплообмена в топке водогрейного котла КВ-ТК-100 / О. Г. Шишканов, И.

102. В. Андруняк // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.- 2008. № 3-4. - С. 32-40.

103. Шишканов, О. Г. Учет генерации оксидов азота при зональном моделировании теплообмена в пылеугольных топках / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009. - № 3(84).- С. 36-42.

104. Бабий, В. И. Методические указания по расчету выбросов оксидов азота с дымовыми газами котлов тепловых электростанций. РД.34.02.304-95 / Ю. П. Енякин, В. Р. Котлер, Ю. М. Усман, Л. Н. Гусев, Н. Г. Жмерик, Н. С. Шестаков. — Москва: 1996. 36 с.

105. Опытное сжигание березовского угля на опытно-промышленных котлах БКЗ-500 и ТПЕ-427: Отчет о НИР / СибВТИ; Рук. Работы М. Я. Процайло. № ГР 0187.0035177. Красноярск: 1988. - 201 с.

106. Шишканов, О. Г. Исследование теплообмена в топочной камере котла ПК-10Ш и совершенствование условий фронтального сжигания шлакующих углей / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009. - № 3(84). - С. 63-70.

107. Шишканов, О. Г. Анализ теплообмена в топке котла П-67 и совершенствование ее конструкции / О. Г. Шишканов, Ю. В. Ковалев, С. В. Срывков // Инженерно-физический журнал. 1993. - Т. 64. - № 3. -С. 275-278.

108. Отс, А. А. Процессы в парогенераторах при сжигании сланцев и канско-ачинских углей. — М.: Энергия, 1977. — 312 с.

109. Расчет паровых котлов: Учеб. пособие для вузов / А.Н. Безреш-нов, Ю.М. Липов, Б.М. Шпейфер. М: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с.

110. Лобов, В. К. Программно-методический комплекс для обработки результатов испытаний теплоэнергетического оборудования и расчета вредных выбросов / Дьячков В.А. // Тр. 2 РНК по теплообмену. — Т.З. — М.: Изд-во МЭИ, 1998. С. 225-228.

111. Шишканов, О. Г. Совершенствование топочных процессов при сжигании шлакующих углей в паровых котлах с твердым шлакоудалением Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. Красноярск. - 1992. — 24 с.

112. Шишканов, О. Г. Снижение температурных неравномерностей в объеме тангенциальной топки котла Е-500 / Андруняк И. В. // Электрические станции. 2008. - № 3. - С. 23-28.

113. Журавлев, Ю. А. Теплообмен в трехмерных излучающих системах при наличии анизотропно рассеивающей среды / Каменщиков Л. П., Дашинич И. Я. // Инж.-физ. журнал. 1986. - Т. 51. - № 5. с. 861-862.

114. Маршак, Ю.Л. Исследование горения березовского угля в тангенциальной топочной камере с газовой сушкой топлива / Ю.Л. Маршак, В.Н. Верзаков // Теплоэнергетика. 1985. - № 1. - С. 4-9.

115. Верзаков, В. Н. Излучение выгорания топлива в прямоточном факеле огневого стенда / С. В. Богомолов, А. В. Юрлагин и др. // Моделирование теплофизических процессов. — Красноярск: Изд-во Краен, ун-та, 1989.-С. 82-88.

116. Антоновский, В. И. Опытное изучение радиационно-конвектив-ного теплообмена при набросе пламени на стены топки / Кисилев О. В. // Теплоэнергетика. — 2001. — № 1. С. 72-73.

117. Котлы паровые стационарные большой мощности. Общие технические требования. ГОСТ 28269-89 // Утв. Постановлением Госстандарта СССР от 28.11.1990. № 2960. 22 с.

118. Белов, С. Ю. Тепловая эффективность поверхностей нагре-ва.котла БКЗ-500-140-1 при сжигании канско-ачинских углей / М. Я. Процайло, В. А. Ослонович и др. // Теплоэнергетика. — 1989. № 8. - С. 19-22.

119. Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Химмельблау; пер. с англ. Под ред. М. JI. Быховского // М.: Мир. -1975.-534 с.

120. Проектирование топок с твердым шлакоудалением. (Руководящие указания, дополнение к нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов) / Под ред. В. В. Митора и Ю. Л. Маршака // Л.: Изд. НПОЦКТИ, 1981. -117 с.

121. A.c. №1703913 СССР, МКИ5, кл. F23 С9/08. Способ работы вертикальной призматической экранированной топки / О. Г. Шишканов, Ю. А. Журавлев, В. А. Федоров и др. Опубл. 07.01.92. Бюл. №1.

122. Алексеенко, С. В. Экспериментальное исследование закрученного потока в камере квадратного сечения / С. В. Срывков, М. Я., Процайло и др. // Моделирование теплофизических процессов. Красноярск: Изд. Краснояр. ун-та, 1989. - С. 33-53.

123. Исследование сжигания ирша-бородинского угля в ступенчато-вихревой топке реконструированного котла ПК-10Ш ст. №16 Красноярской ТЭЦ-1 : отчет НИР / СибВТИ; Рук. Работы Е. Г. Алфимов. Арх. № 721. -Красноярск, 1991. — 89 с.

124. Пат. № 2349834 Российская Федерация. Способ работы шахтно-мельничной топки / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк; № 2008101709/06; заявл. 16.01.2008; опубл. 20.03.2009, Бюл. №8.-5 с.

125. Положительное решение о выдаче патента на изобретение от 25.09.2009 по заявке № 2009110577/06(014385), заявл. 23.03.2009. Способ сжигания шлакующих углей в фронтальной топке / О. Г. Шишканов, И. В. Андруняк, J1. П. Каменщиков.

126. Гирусов, Э. В. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов / Под ред. проф. Э. В. Гирусова, проф. В. Н. Лопатина. -2-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство. - 2003. - 519 с.