Свойства водоугольных топлив с добавлением жидких горючих компонентов и характеристики их распыления для котлов промышленной теплоэнергетики

Зенков, Андрей Викторович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………… 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ
ТОПЛИВ В ЭНЕРГЕТИКЕ……………………………………………………………………………. 18
1.1. Водоугольное топливо …………………………………………………………………………. 18
1.2. Реологические свойства водоугольных топлив ………………………………………. 19
1.3 Распыление водоугольных топлив …………………………………………………………. 22
1.4 Задачи исследования …………………………………………………………………………….. 24
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ …………. 26
2.1 Характеристика объекта исследования …………………………………………………… 26
2.2 Лабораторное оборудование и методика проведения исследований …………. 30
2.3 Оценка погрешностей измерений ………………………………………………………….. 36
2.4 Выводы по второй главе ……………………………………………………………………….. 38
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ
СУСПЕНЗИОННЫХ ТОПЛИВ……………………………………………………………………… 40
3.1 Свойства водоугольных топлив с добавлением изопропилового спирта …… 40
3.2 Свойства водоугольных топлив с добавлением жидких отходов переработки
РТИ ………………………………………………………………………………………………………….. 45
3.3 Свойства водоугольных топлив с добавлением отработанного моторного
масла ………………………………………………………………………………………………………… 50
3.4 Сравнение свойств водоугольных топлив с добавлением жидких горючих
компонентов ……………………………………………………………………………………………… 55
3.5 Выводы по третьей главе: ……………………………………………………………………… 59
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
РАСПЫЛЕНИЯ СУСПЕНЗИОННЫХ ТОПЛИВ…………………………………………….. 60
4.1 Скорость распыленной струи суспензионного топлива …………………………… 60
4.1.1 Скорость распыленной струи водоугольного топлива без добавления
жидких горючих компонентов …………………………………………………………………. 61
4.1.2 Скорость распыленной струи водоугольного топлива с добавлением
изопропилового спирта ……………………………………………………………………………. 63
4.1.3 Скорость распыленной струи водоугольного топлива с добавлением
жидких отходов переработки РТИ ……………………………………………………………. 65
4.1.4 Скорость распыленной струи водоугольного топлива с добавлением
отработанного моторного масла ………………………………………………………………. 67
4.1.5 Сравнение скоростей распыленной струи водоугольного топлива с
добавлением жидких горючих компонентов ……………………………………………… 69
4.2 Распределение по размерам капель распыленной струи водоугольного
топлива …………………………………………………………………………………………………….. 72
4.2.1 Распределение по размерам капель распыленной струи водоугольного
топлива без добавления жидких горючих компонентов……………………………… 72
4.2.2 Распределение по размерам капель распыленной струи водоугольного
топлива с добавлением изопропилового спирта ………………………………………… 74
4.2.3 Распределение по размерам капель распыленной струи водоугольного
топлива с добавлением жидких отходов переработки РТИ ………………………… 78
4.2.4 Распределение по размерам капель распыленной струи водоугольного
топлива с добавлением отработанного моторного масла ……………………………. 82
4.2.5 Сравнение распределения по размерам капель распыленной струи
водоугольного топлива с добавлением жидких горючих компонентов ……….. 86
4.3 Угол раскрытия струи …………………………………………………………………………… 87
4.3.1 Угол раскрытия распыленной струи водоугольного топлива без
добавления жидких горючих компонентов ……………………………………………….. 87
4.3.2 Угол раскрытия распыленной струи водоугольного топлива с
добавлением изопропилового спирта ……………………………………………………….. 88
4.3.3 Угол раскрытия распыленной струи водоугольного топлива с
добавлением жидких отходов переработки РТИ ……………………………………….. 90
4.3.4 Угол раскрытия распыленной струи водоугольного топлива с
добавлением отработанного моторного масла …………………………………………… 93
4.3.5 Сравнение угла раскрытия распыленной струи водоугольного топлива с
добавлением жидких горючих компонентов ……………………………………………… 96
4.4 Выводы по четвертой главе: ………………………………………………………………….. 98
ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЖИДКИХ
ГОРЮЧИХ ДОБАВОК В СОСТАВЕ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА И
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
………………………………………………………………………………………………………………….. 100
5.1 Обоснование предельных концентраций жидких горючих добавок в составе
водоугольного топлива …………………………………………………………………………….. 100
5.2 Рекомендации по использованию результатов исследования …………………. 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………….. 104
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ………………………………………………………………………….. 106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………. 107
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Патент на изобретение. …………………………………………………… 121
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт о внедрении. ……………………………………………………………. 122

По состоянию на 2018 год в Российской Федерации действовало 566
теплоэлектроцентралей мощностью от 500 кВт и выше и около 74,8 тыс.
отопительных котельных. Суммарная тепловая мощность ТЭЦ составляла лишь
265 тыс. Гкал/ч, а отопительных котельных – 582 тыс. Гкал/ч (рисунок 1). При этом
треть таких котельных работает на угле (рисунок 2) [1].

Рисунок 1 – Мощность источников теплоснабжения Российской Федерации по
видам источников в 2014-2018 гг., тыс. Гкал/ч [1]
Рисунок 2 – Количество котельных в Российской Федерации в 2018 году, ед. [1]

В работе рассмотрены вопросы распыления водоугольных топлив на основе
углей марки 3Б, Д и Т с добавлением жидких горючих компонентов
(изопропиловый спирт, жидкие отходы переработки РТИ, отработанное моторное
масло) для повышения теплотворной способности по сравнению с типичными
водоугольными топливами.
На основании аналитического обзора охарактеризовано состояние области
исследований, сформулирована цель и поставлены задачи настоящей работы.
По результатам экспериментов получены зависимости вязкости, плотности,
коэффициента поверхностного натяжения, скорости капель, угла раскрытия струи
от доли и типа жидких горючих компонентов в составе суспензионного топлива, а
также распределение капель по размерам после распыления таких топлив.
Сформулированы следующие выводы.
1. Создан действующий стенд для экспериментальных исследований
распыления суспензионных топлив.
2. Установлено, что добавление в состав типичного водоугольного
топлива на основе углей марки 3Б, Д и Т 3 мас.% изопропилового спирта и 8 мас.%
жидких отходов переработки резинотехнических изделий и отработанного
моторного масла приводит к повышению вязкости до 29, 64 и 77%, плотности до
1,5, 6 и 8% и коэффициента поверхностного натяжения до 2,5, 8 и 12%,
соответственно.
3. Определено, что из трех исследовавшихся марок углей суспензионное
топливо на основе угля марки 3Б обладает наибольшей вязкостью (347 мПа∙с), а
суспензионное топливо на основе угля марки Т – наименьшей (140 мПа∙с). Это
связано с их степенью метаморфизма и, соответственно, средним размером пор.
4. Введение в состав типичного водоугольного топлива на основе углей
марки 3Б, Д и Т 3 мас.% изопропилового спирта и 8 мас.% жидких отходов
переработки резинотехнических изделий и отработанного моторного масла
приводит к росту угла раскрытия струи до 6, 15 и 22%, соответственно. Дальнейшее
увеличение концентрации изопропилового спирта влечет за собой значительный
прирост стоимости топлива. Увеличение концентрации жидких отходов
переработки резинотехнических изделий и отработанного моторного масла до 12
мас.% приводит к образованию достаточно крупных агломератов капель после
распыления, что, как известно, приводит к увеличению времени задержки
зажигания топлива.
5. Установлено, что введение в состав типичного водоугольного топлива
на основе углей марки 3Б, Д и Т 3 мас.% изопропилового спирта и 8 мас.% жидких
отходов переработки резинотехнических изделий и отработанного моторного
масла приводит к снижению средней скорости струи до 10, 13 и 14%,
соответственно. Таким образом, использование жидких горючих компонентов
снижает среднюю скорость капель, что приводит к увеличению времени их
пребывания в камере сгорания, снижению недожога и, соответственно,
повышению эффективности работы котлов промышленной теплоэнергетики. При
этом доказано, что невозможно описать изменение скорости частиц
исследовавшихся составов одним законом.
6. Введение в состав типичного водоугольного топлива на основе углей
марки 3Б, Д и Т 3 мас.% изопропилового спирта и 8 мас.% жидких отходов
переработки резинотехнических изделий и отработанного моторного масла не
приводит к значительному снижению (до 2, 8 и 5%, соответственно) числа капель
малого размера (до 300 мкм) после распыления.
7. Предельная концентрация изопропилового спирта в качестве жидкого
горючего компонента в составе суспензионного топлива на основе углей марки 3Б,
Д и Т составляет не более 3 мас.%, а жидких отходов переработки
резинотехнических изделий и отработанного моторного масла – не более 8 мас.%.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БОС – блок оптического сжатия;
ВИЭ – возобновляемые источники энергии;
ВУТ – водоугольное топливо;
ИГИ – Институт горючих ископаемых;
ИС – изопропиловый спирт;
РТИ – резинотехнические изделия;
ОВУТ – органо-водоугольное топливо;
ОММ – отработанное моторное масло;
ОРТИ – отходы переработки резинотехнических изделий
ПК – персональный компьютер;
ПО – программное обеспечение;
ТЭС – тепловая электрическая станция;
ТЭЦ – теплоэлектроцентраль;
ЭНИН – Энергетический Институт имени Кржижановского;
HELE – high-efficiency low emission;
IPI – Interferometric Particle Imaging;
PIV – Particle Image Velocimetry.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету