Підвищення ефективності теплоутилізаційних контурів когенераційних установок при використанні водопаливних емульсій
Вантажиться...
Дата
2018-11-19
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 – “Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика”. Дисертація присвячена підвищенню ефективності теплоутилізаційних
контурів когенераційних установок при використанні водопаливних емульсій
шляхом скорочення викидів шкідливих речовин і зменшення споживання палива
енергоустановкою за рахунок установки конденсаційної поверхні нагріву в
утилізаційному котлі (УК) і збільшення глибини утилізації відхідних газів із УК.
На основі проведених експериментальних досліджень отримані
напівемпіричні кореляційні залежності питомої втрати маси металу і питомої маси забруднення від водовмісту водопаливної емульсії, вмісту сірки у вихідному паливі і коефіцієнта надлишку повітря при температурах стінки нижче температури точки роси пари сірчаної кислоти. Визначено, що мінімальне значення температури стінки, яке забезпечує надійну експлуатацію конденсаційних низькотемпературних поверхонь нагріву, становить 70 °С. Розроблена тривимірна модель і отримане рівняння регресії для визначення питомої втрати маси металу і питомої маси забруднення низькотемпературних поверхонь нагріву, які дозволяють проводити оцінку впливу різних факторів, таких як водовміст водопаливної емульсії, вміст сірки у вихідному паливі і коефіцієнт надлишку повітря на інтенсивність корозії і забруднення. На основі проведених теоретичних досліджень пористості шару забруднень визначені значення коефіцієнта теплопровідності від температури стінки при використанні мазуту та водопаливної емульсії. Отримані аналітичні залежності коефіцієнтів забруднення для конденсаційних низькотемпературних поверхонь нагріву від швидкості газів, водовмісту водопаливної емульсії, температури стінки, які дозволяють оцінити періодичність очищення поверхонь нагріву при розробці режимів їх експлуатації. Розроблена тривимірна модель і отримане рівняння регресії, які описують коефіцієнт забруднення, які можуть бути застосовані при проектуванні конденсаційних поверхонь УК. Проведені розрахунки різних схем теплоутилізаційних контурів когенераційної установки з допалюванням додаткового палива перед УК. Показано, що при використанні конденсаційних поверхонь нагріву в УК зростає коефіцієнт утилізації на 20 %.
The thesis for Candidate of Technical Sciences degree in specialty 05.14.06 - "Technical Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering". The thesis is devoted to increase the efficiency of heat utilization circuits of cogeneration units with use of water fuels emulsions by reducing emissions of harmful substances and fuel consumption of power plant due to installation of condensation heating surface in exhaust gas boiler (EGB) and increasing depth of waste gas utilization from EGB. Studies of low-temperature corrosion and contamination kinetics, which made it possible to obtain approximation equations for predicting processes development and shortening the experimental time, were carried out. Based on the experimental studies, the semiempirical correlation dependences of specific loss of metal mass and specific mass of pollution from water content of water-fuel emulsion, sulfur content in fuel oil and excess air factor at wall temperatures below the dew point temperature of sulfuric acid pair are obtained. It is determined that the minimum value of wall temperature, which provides reliable operation of condensation low-temperature heating surfaces, is 70 °С. A threedimensional model is developed and the regression equation is obtained for determining the specific loss of metal mass and the specific mass of pollution of low-temperature heating surfaces. Regression equation make it possible to estimate the influence of various factors such as water content of the water-fuel emulsion, sulfur content in fuel oil and excess air factor on the corrosion and pollution intensity. Based on theoretical studies contamination layer porosity, heat conductivity values were determined using fuel oils and water-fuel emulsions. The analytical relations of pollution coefficient for condensing lowtemperature heating surfaces from speed of gases, water content of water-fuel emulsion, wall temperature, which allow to estimate the cleaning frequency of heating surfaces in the development of their operation modes, are obtained. The three-dimensional model is developed and the regression equation is obtained, which describes pollution coefficient that can be applied during design of EGB condensation surfaces. Analysis of the research results shows that the combustion of water-fuel emulsions with water content of 30% increases the value of heat transfer factor and thermal efficiency. Calculations of heat utilization circuits of cogeneration unit with using of fuel additional combustion before the EGB are carried out. It is shown that when using condensation heating surfaces in the EGB, the utilization factor is increased by 20 %. Based on the conducted studies of thermal and physicochemical processes in elements of cogeneration unit, a scheme of installation has been developed that provides energy-saving, gas cleaning and reliability of condensation heating surfaces of the EGB when using water-fuel emulsions with water content of 30 % based on sulfur fuels.
The thesis for Candidate of Technical Sciences degree in specialty 05.14.06 - "Technical Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering". The thesis is devoted to increase the efficiency of heat utilization circuits of cogeneration units with use of water fuels emulsions by reducing emissions of harmful substances and fuel consumption of power plant due to installation of condensation heating surface in exhaust gas boiler (EGB) and increasing depth of waste gas utilization from EGB. Studies of low-temperature corrosion and contamination kinetics, which made it possible to obtain approximation equations for predicting processes development and shortening the experimental time, were carried out. Based on the experimental studies, the semiempirical correlation dependences of specific loss of metal mass and specific mass of pollution from water content of water-fuel emulsion, sulfur content in fuel oil and excess air factor at wall temperatures below the dew point temperature of sulfuric acid pair are obtained. It is determined that the minimum value of wall temperature, which provides reliable operation of condensation low-temperature heating surfaces, is 70 °С. A threedimensional model is developed and the regression equation is obtained for determining the specific loss of metal mass and the specific mass of pollution of low-temperature heating surfaces. Regression equation make it possible to estimate the influence of various factors such as water content of the water-fuel emulsion, sulfur content in fuel oil and excess air factor on the corrosion and pollution intensity. Based on theoretical studies contamination layer porosity, heat conductivity values were determined using fuel oils and water-fuel emulsions. The analytical relations of pollution coefficient for condensing lowtemperature heating surfaces from speed of gases, water content of water-fuel emulsion, wall temperature, which allow to estimate the cleaning frequency of heating surfaces in the development of their operation modes, are obtained. The three-dimensional model is developed and the regression equation is obtained, which describes pollution coefficient that can be applied during design of EGB condensation surfaces. Analysis of the research results shows that the combustion of water-fuel emulsions with water content of 30% increases the value of heat transfer factor and thermal efficiency. Calculations of heat utilization circuits of cogeneration unit with using of fuel additional combustion before the EGB are carried out. It is shown that when using condensation heating surfaces in the EGB, the utilization factor is increased by 20 %. Based on the conducted studies of thermal and physicochemical processes in elements of cogeneration unit, a scheme of installation has been developed that provides energy-saving, gas cleaning and reliability of condensation heating surfaces of the EGB when using water-fuel emulsions with water content of 30 % based on sulfur fuels.
Опис
Корнієнко, В. С. Підвищення ефективності теплоутилізаційних контурів когенераційних установок при використанні водопаливних емульсій : автореф. дис ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 “Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика” / Корнієнко Вікторія Сергіївна ; наук. кер. А. А. Андреєв ; Одес. нац. акад. харч. технологій, [Нац. ун-т кораблебудування ім. адмірала Макарова]. – Одеса : ОНАХТ, 2018. – 24 с.
Ключові слова
водопаливна емульсія, утилізаційний котел, конденсаційна поверхня нагріву, корозія, забруднення, water emulsion, exhaust gas boiler, condensation heating surface, corrosion, pollution