Трубчаста технологія спалювання газу і основи її ефективного застосування у теплових енергоустановках

Любчик Г. М., Варламов Г. Б., Мікулін Г. О., Говдяк Р. М., Чабанович Л. Б., Шелковський Б. І. Розвиток систем допалювання на вихлопі утилізаційних ГТУ// Вісник Національного технічного університету “ХПІ” - “Енергетичні процеси й устаткування”. - 2005, № 6.- С - 145 - 153.

Дисертантові належить обґрунтування вимог до блоків допалюючих пальників у когенераційних схемах “ГТУ - котел” та визначення специфічних особливостей режимів їх експлуатації.

Любчик Г. Н., Микулин Г. А., Варламов Г. Б., Марченко Г. С. Использование трубчатой технологии сжигания топлива в аппаратах и системах децентрализованного теплоснабжения // В кн. “Малая энергетика в системе обеспечения экономической безопасности государства”. / Под общей ред. Вороновского Г. К., Недина И. В.,-К.: Знания Украины, 2006. - С.139-151.

Дисертантові належить фізичне моделювання робочого процесу у пальниках трубчастого типу, розробка рекомендацій щодо їх ефективного використання, аналіз та узагальнення енерго-екологічних характеристик трубчастих пальників в умовах їх роботи у когенераційно-утилізаційних системах на базі ГТУ.

Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Марченко Г. С., Макаренко В. О., Мікулін Г. О. Газовий пальник// Патент України № 56602, М.П. Кл. F 23 D 14/02, F 23 D 14/22, Бюл. № 5, 2003.- 3 с.

Дисертанту належить обґрунтування доцільності застосування у конструкції пальника застосування у внутрішньому корпусі конічної прокладки, виготовлення внутрішньої газової камери у вигляді шестигранного циліндра, а також стендові випробування моделі пальника.

АНОТАЦІЯ

Мікулін Г. А. Трубчаста технологія спалювання газу і основи її ефективного застосування у теплових енергоустановках. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.14 - Теплові та ядерні енергоустановки. Національний технічний університет України “КПІ”, Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці і науково-технічному обґрунтуванню високоефективної по енерго-екологічним характеристикам і універсальної по використанню технології спалювання газового палива.

Виконані дослідження аеродинамічних характеристик трубчастих паливо-спалюючих модулів. Визначена оптимальна величина розкриття насадка Борда.

Розроблені типові схеми трубчастих модулів, що забезпечують дифузійне, попереднє і комбіноване сумішоутворення. На основі вогневих випробувань вивчені структура і умови розвитку факела, визначені граничні умови електроіскрового займання, бідного та багатого погасання факелу.

Розроблена методика енерго-екологічного аудиту, виявлено вплив методу сумішоутворення на характеристики емісії NOx і СО, а також запропонована методика оцінки пріоритетних областей використання трубчастих модулів з альтернативними схемами сумішоутворення.

Сформульовані рекомендації, що стосуються раціонального використання трубчастої технології у теплових енергоустановках широкого призначення.

Ключові слова: газ, спалювання, технологія, трубчаста, насадок Борда, характеристики, аеродинамічні, граничні, емісійні, оксиди азоту, оксид вуглецю, аудит, екологічний.

Микулин Г. А. Трубчатая технология сжигания газа и основы ее эффективного применения в тепловых энергоустановках. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.14 - Тепловые и ядерные энергоустановки. Национальный технический университет Украины “КПИ”, Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке и научно техническому обоснованию высокоэффективной по энерго-экологическим характеристикам и универсальной по использованию технологии сжигания газообразного топлива.

Проведен анализ состояния научной проблемы по повышению энерго-экологической эффективности топливосжигающих элементов и систем. Выполнен анализ альтернативных технологий интенсификации и стабилизации горения топлива, на основе которого предложена концепция реализации трубчатой технологии сжигания газа.

Выполнены исследования аэродинамических характеристик трубчатых топливосжигающих модулей, в том числе определен характер распределения осевых скоростей и характеристик турбулентности потока в различных сечениях от среза насадка Борда. При этом установлены высокие массообменные свойства воздушной струи за трубчатым модулем, где интенсивность турбулентности достигает 40%. Определена оптимальная величина раскрытия насадка Борда, находящаяся в диапазоне n = Fвх/Fвых = 0,2...0,4, и установлена оптимальная величина аэродинамической форсировки сечения потока воздуха qF(аэр) = 0,2…0,4 кг/(кНс).

Разработаны типовые схемы трубчатых модулей, на основе использования стандартных материалов - труба и листовой металл, обеспечивающие диффузионное, предварительное и комбинированное смесеобразование.

Выполнено физическое моделирование процесса сжигания топлива в прямоточных каналах с внезапным расширением потока.

На основе огневых испытаний альтернативных типов трубчатых модулей, изучены структура и условия развития факела, а так же определены граничные условия электроискрового воспламенения, границы бедного срыва и богатого погасания. Установлен широкий диапазон устойчивой работы трубчатых горелок по коэффициенту избытка воздуха (), а так же экстремальный характер зависимости эмиссии оксидов азота и углерода от , особенностью которого является достижение максимальной эмиссии NOxmax при кр1 1,03…1,05 и минимальной эмиссии COmin при кр2 1,17.

На основе выводов термической теории образования оксида азота выявлены режимные параметры, определяющие уровень эмиссии NOx (коэффициент избытка воздуха и его температура, давление и время пребывания в зоне горения), а также показан экспоненциальный характер воздействия коэффициента избытка воздуха на уровень эмиссии оксидов азота в области кр1. Кроме того, установлены особенности подавления эмиссии NOx за счет подачи экологического пара в топливный газ или поток окислителя с существенным превышением эффекта минимизации оксидов азота при увлажнении топливного газа.

Разработана методика энерго-экологического аудита, на основе которой выявлено воздействие метода смесеобразования на характеристики эмиссии NOx и СО, а также предложена методика оценки приоритетных областей использования трубчатых модулей с альтернативными схемами смесе-образования. Показана возможность применения разработанной методики аудита как к одиночным трубчатым модулям, так и к многомодульным трубчатым горелкам.

Сформулированы рекомендации, касающиеся рационального проектирования трубчатых горелок для тепловых энергоустановок широкого назначения, в том числе: автономных теплоцентров, энергетических котлов, камер сгорания газовых турбин, при реализации форсированных систем утилизации энергии на выхлопе ГТУ. Данные рекомендации апробированы при модернизации газовых горелок энергетических котлов ДКВР-4/13 и ДЕ-6,5-14, при разработке трубчатых горелочных устройств в составе автономных теплоцентров серии АОМ и КАОМ, а также при модернизации камеры сгорания газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4.

Ключевые слова: газ, сжигание, технология, трубчатая, насадок Борда, характеристики, аэродинамические, предельные, эмиссионные, оксиды азота, оксид углерода, аудит, экологический.

Mikulin G. A. Tubular technology of gas fuel combustion and principles of it efficient application in heat power installations. Typescript.

Candidate Degree Thesis by the speciality 05.14.14 - Heat and nuclear power plants. National Technical University of Ukraine “KPI”, Kyiv, 2007.

The thesis is devoted to the development and scientific-and-technical substation of energy- and ecology- high-efficient multipurpose technology of gas fuel combustion.

The aerodynamic characteristics of a tubular gas burning device were studied. The optimal Fin/Fout for Borda nozzle was found.

The typical schemes of tubular gas burning devices which provide preliminary, diffuse and combine mixing were designed. Fire tests of gas burning devices with different mixing schemes were carried out fore flame structure and development conditions studies. The limits of spark ignition, poor and reach flame go out were obtained.

The methodology of energy and ecology diagnostics of combustion materials was developed and applied. The influence of mixing scheme on the emission characteristics were defined as NOx and CO relation on . The methodic of optimum choice among alternative mixing schemes was developed as well.

Scientific-based recommendations for tubular gas burners practical application were proposed.

Key words: gas, burning, tubular technology, Borda nozzle, aerodynamic, limiting, emission characteristics, nitrogen oxides, carbon oxide, ecological audit.

Размещено на Allbest.ru