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!

    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    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

    Другие учебные работы по предмету