CC BY
5
7. Сташславчук О.В. Сушшня пастоподiбних матер1ашв у нерухомому шарi [Текст]: автореф. дис...канд. техн. наук: 05.17.08 / О.В. Сташславчук; [НУ Львiвська пол^ехшка]. -Львiв, 2007. - 20с.
8. Римар Т.1. Сушiння глини у нерухомому шарi [Текст]: Автореф. дис...канд. техн. наук: 05.17.08. / Т.1. Римар; [НУ Львiвська полiтехнiка]. -Львiв, 2008. - 19с.
9. Ханик Я.М. Сушшня бюлопчно-активних пастоподiбних матерiалiв. / Я.М. Ханик, О.В. Сташславчук, Л.З. Бшецька, В.П. Дулеба [Текст] // Науковий вюник УДЛТУ: Збiрник наукових праць. -Львiв. -2002. Вип. 12.5. -С.126 - 129.
10. Сташславчук О.В. Термолабшьш матерiали. Юнетика конвективного сушiння. / О.В. Сташславчук, Я.М. Ханик [Текст] // Хiмiчна промисловють Украши. -К.:-2005. -№2 (67). - С.36-38.
11. Римар Т.1. Масообмiн пiд час сушiння кашлярно-пористих колощних матерiалiв у нерухомому шарi [Текст] / Т.1. Римар, Я.М. Ханик, 1.О. Гузьова // ОНАХТ. Науюж працi. Вип. № 30. - Одеса: 2007. - С. 17 - 23.
12. Вища математика [Текст] : шдручник для студ. вищ. навч. заклад1в: У 2 ч. /П.П. Овчинников, Ф.П. Яремчук, В.М. Михай-ленко; Пер. з рос. П.М. Юрченко. - 3-те вид., виправ. - Кш'в : Техшка, 2003. - 600 с.
13. Атаманюк В.М. Пдродинамша i тепломасообмiн пiд час фшьтрацшного сушiння дисперсних матерiалiв [Текст]: Автореф. дис...докт. техн. наук: 05.17.08. / В.М. Атаманюк; [НУ Львiвська тоштехшка]. -Львiв, 2007. - 36с.
14. Лыков А.В. Теория сушки [Текст] / А.В. Лыков. -М.: Энергия. 1968. -472с.
-□ □-
Розглядаеться процес спалюван-ня твердого палива в котлах з низь-котемпературним киплячим шаром. Дано результати розрахункгв режимних характеристик кипля-чого шару. Представлено результати комп'ютерного моделюван-ня аеродинамгки потоку та розподгл твердих часток в топщ
Ключовг слова: котли, киплячий
шар, аеродинамгка, моделювання □-□
Рассматривается процесс сжигания твердого топлива в котлах с низкотемпературным кипящим слоем. Даны результаты расчетов режимных характеристик кипящего слоя. Представлены результаты компьютерного моделирования аэродинамики потока и распределение твердых частиц в топке.
Ключевые слова: котлы, кипящий
слой, аэродинамика, моделирование □-□
The paper considers the process of burning solid fuel in boilers with a low boiling layer. The results of calculations of the basic regime characteristics of the fluid bed are given. The results of aerodynamic simulation and the distribution of solid particles in firebox are presented.
Keywords: boilers, fluidized bed,
aerodynamics, modeling -□ □-
УДК 696.42
ДОСЛ1ДЖЕННЯ КОТЕЛЬНОТ УСТАНОВКИ КИПЛЯЧОГО ШАРУ НА БАЗ1 НАТУРНИХ ТА КОМП'ЮТЕРНИХ ЕКСПЕРИМЕНТ1В
Л.М. Бугаева
кандидат техшчних наук, доцент* Контактний тел.: (067) 315-73-74 E-mail: bugaeva_l@ukr.net
Д.О. Се ре брянськ ий
Кандидат техшчних наук, науковий ствроб^ник 1нститут техшчноТ теплофiзики НАН УкраТни вул. Желябова, 2 а, КиТв, УкраТна, 03057 Контактний тел.: (044) 453-28-91 E-mail: fordima@ukr.net
А.А. Дейкун
Студент
*Кафедра мбернетики хiмiко-технологiчних процеав Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський
пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактний тел.: (044) 406-76-12 E-mail: artem@meta.ua
1. Вступ
Теплоенергетика комунально! власност Укра!ни забезпечуе тепловою енергieю близько 55% житлового фонду та пщприемств бюджетно! сфери. Зг1дно з да-ними на 2009 р. в Укра!т нараховувалось 32312 оди-ниць котельного обладнання, з яких на газоподiбному паливi працювало 67 %. Рiзке подорожчання природного газу призвело до зростання собiвартостi теплово! та електрично! енергп комунального господарства.
Укра!на мае достатньо запасiв твердого палива, перехщ на яке надав би можливють зупинити зростання собiвартостi теплово! енергп комунально! те-плоенергетики та зменшити енергетичну залежнiсть держави.
На реалiзацiю заходiв з модершзацп системи те-плопостачання нацiлена постанова Кабшету Мiнiстрiв Укра!ни вiд 20.05.2009р. № 682, де йдеться саме про переобладнання котлоагрегапв та !х реконструкщю з метою переведення на спалювання мiсцевих видiв твердого палива.
Замiна газових ко^в на багатопаливнi котли на-дало б можливють зменшити використання природного газу в комунальнш енергетищ. Але багатопаливнi котли випускаються в обмеженш кiлькостi i невелико! потужност! Крiм того, !х вартiсть на 20 - 50% бшьше вартост котлiв, що працюють на природному газ! Одним iз практичних ршень проблеми може бути переведення котлш, що працюють на природному газ^ на вугшля або альтернативне тверде паливо [1]. Модершзащя котлiв, яю працюють на природному газi, iз застосуванням виносно! топки, дозволила б залучити в паливно-енергетичний комплекс рiзнi види вугiлля та альтернативне тверде паливо - рiзну бюмасу, i при цьому зберегти можливють роботи котла на природному газ! При цьому виникае необхщтсть створення системи пщготовки палива та подачi палива, топкового пристрою, вщповщно до способу спалювання та системи золовидалення.
На 6a3i наявно! експериментально! установки виконати розрахунок топки котла НТКШ. Побудувати модель та дослщити аеродинамiку процеав в топцi котла та ощнити ефективнiсть першого ступеня очищення. Провести експериментальш дослiдження аеродинамiки котельно! установки 1ТТФ НАНУ
3. Моделювання та проведет розрахунки
Розглянемо як працюе експериментальна установка 1ТТФ НАНУ
Повиря необх1дне для горiння твердого палива подаеться продувним вщцентровим вентилятором 1 в газохщ i перед топкою котла 2 розподшяеться в повиророзподшьно! коробцi по трьом репстрам з пальниками (ковпачками). Паливо через шнековий механiзм 5 порцiйно подаеться в топку НТКС звер-ху повиророзподшьно! решiтки. Продукти згоряння киплячого псевдозрщженого шару потрапляють в теплообмшник 3, в якому в1ддають свое тепло водi i на-правляються в двоканальний вщцентровий фiльтр 4, в якому вщбуваеться часткове звшьнення димових газiв в1д золи i частинок незгорiлого палива. Далi димовi гази по газоходам потрапляють в шестиканальний дворiвневий в1дцентровий фiльтр 6, в якому вони очи-щуються до саштарних норм. Пiсля очищення димовi гази по газоходам через димосос 7 потрапляють в ди-мову трубу 8 i видаляються в атмосферу.
2. Постановка задачi
У представленш роботi розглядаеться технолопя спалювання твердих палив у низькотемпературному кипля-чому шарi (НТКШ) [2], оскшьки вона характеризуеться високоефективними топковим процесами, яю дозволяють спа-лювати низькосортш вугiлля, торф, в щходи збагачення вугшля i навiть недопалену шлак низькоефективних шарових котлiв, величезна кшьюсть якого накопичуеться роками i вимагае утилiзацi!.
Авторами проведенi досл1дження роботи ко^в з НТКШ на баз i комп'ютерних та натурних експерименпв на дiючiй експериментальнiй установцi потужшстю 18 кВт, що створена у вщдШ теплофiзичних процесiв в котлах 1нституту технiчно! теплофiзики НАН Укра!ни (рис.1).
В рамках досл1дження були поставлен такi задачi:
Рис.1. Експериментальна установка НТКШ: 1 - продувний вентилятор ВВД№5, 2 - топка котла НТКШ, 3 — теплообмшник, 4 - двоканальний вщцентровий фтьтр, 5 - шнек паливоподач^ 6 - дворiвневий шестика-нальний вiдцентровий фтьтр ЦФ2-6-06;7 — димосос, 8 - димова труба.
Зпдно iз поставленими задачами дослщження був виконаний розрахунок топки котла НТКШ. В основу методики розрахунку, було покладено рiвняння балансу тепла у киплячому шарi (КШ). Рiвняння враховуе надходження тепла, що видшяеться при горшш палива в об'емi КШ, та фiзичне тепло, що вноситься до шару повирям i паливом. Воно так само враховуе витрати тепла:
• тепло що виноситься з продуктами згорання, надлишковим повирям i золою;
• тепло, в1д поверхонь на^ву з НТКШ;
• тепло на про^вання уносу, що повертаеться в НТКШ;
• Розрахунки проводились при наступних вихщних даних:
• Дiаметр частинок промiжного теплоносiя (фракцiя 0,5 - 5,5), е^валентний дiаметр d = 2,5 мм.
• Швидюсть початку псевдозр1дження - 1 м/с
• Матерiал часток: первинний - рiчковий пiсок
0 0,1 - 1,0 мм.
• Матерiал часток шару: вугшьна зола фракцп d = 2,5 мм.
• Висота насипного шару 100 - 150 мм.
• Густина шару г = 1420 кг/м3.
• Робоче число псевдозрщження - 5.
• Коефшдент надлишку повиря при роботi на вугiллi а= 6,5 - 7,5.
Обрана авторами методика дозволила розрахову-вати основт режимнi характеристики роботи кипля-чого шару: надлишок повiтря, швидкiсть на виходi з шару, витрату згоршого палива, витрату повiтря п1д решикою при заданих конструктивних характеристиках топки i температурi шару.
Результати розрахунюв теплопродуктивностi моделi топки наведет в табл.1, а результати розрахунк iв параметрiв роботи моделi топки в табл. 2.
Таблиця 1
Теплопродуктившсть моделi
№ Назва Одинищ ™м1ру Значения
1 Теплова потужшсть модел1 кВт 18,0
2 Теплотворшсть палива кДж/кг 16720
3 Витрати палива кг/год. 6,45
4 ККД модел1 топки о/ % 50
5 Теплопродуктивн1сть модел1 кДж 53922
Таблиця 2
Параметри роботи моделi топки
№ Назва Одинищ вим1ру Значення
1 Середня температура газ1в К 873
2 Дшсш витрати газу м3/год. 766
3 Швидюсть газ1в в перетиш м/с 3,5
4 Коеф1ц1ент тепловщдач1 при теплоз'ем1 Вт/м2 К 22,6
5 К1льк1сть теплоти передано! до стшки кДж 22154
6 Температура води на вход1 К 283
7 Температура води на виход1 К 343
8 Витрати води м3/год. 0,36
При наявност Bcix основних геометричних характеристик котла, висоти шару i алгоритму розра-хунку теплотехнiчних характеристик можна прово-дити дослщження його аеродинамжи. Побудувати модель та досл1дити аеродинамжу процесiв в топцi котла можливо i3 допомогою одного з комп'ютерних засобiв для CFD розрахункiв. CFD (computational fluid dynamics) або обчислювальна пдродинамжа - це
могутнiй наукомГсткий iнструмент , що зв'язуе в собГ такi дисциплiни як пдродинамжа, чисельний аналiз, теорiя диференцiальних рiвнянь у часткових пох1дних, обчислювальна геометрiя й комп'ютернi науки CFD пропонуе кiнцево-елементну методику для чисельного ршення систем диференцiальних рiвнянь у часткових похщних, що звичайно описують динамжу потоку р1дини. Для моделювання котельно! установки авторами була використана CFD програма Solid Works [3].
Рух текучого середовища моделюеться за допомогою рiвнянь Нав'е-Стокса, що описують в нестацюнарнш постановцi закони збереження маси, iмпульсу i енергГ! цього середовища. Цими рiвняннями моделюються турбулентнi, ламiнарнi та перехiднi течи. Для моделювання турбулентних течш згадат рiвняння Нав'е-Стокса усереднюються по Рейноль-дсу, тобто використовуеться осереднений по малому масштабом часу вплив турбулентностi на параметри потоку, а великомасштабш часовi змiни усереднених по малому масштабом часу складових газодинамiчних параметрiв потоку (тиску, швидкостей, температури) враховуються введенням вщповщних пох1дних за часом. У результат рiвняння мають додатковi члени - напруги по Рейнольдсу, а для замикання ще! си-стеми рiвнянь використовуються рiвняння переносу кшетично! енергГ! турбулентностi та !! дисипацГ! у рамках k-e моделi турбулентностi.
Розрахункова область у в1дпов1дноси з методикою розбивалася на клГтинки прямокутно! форми, в центрГ яких вирiшувалися рГвняння нерозривностi потоку i Нав'е-Стокса.
Для визначення аеродинамiчно'i картини розподГлу осьових швидкостей потоку повГтря в топцГ котла, його перетин було розбито на рГвномГрт вщрГзки в поперечному перерiзi топки i по його висотГ
Загальний вигляд розрахунково! сГтки в обласп топки наведено на рис. 2.
РозподГл осьових швидкостей в поперечному перерiзi топки котла, отриманий в результат програм-ного розрахунку, наведено на рис. 3.
У результат проведених експериментальних дослiджень на лабораторнш установцi, було визначено дiапазон змши витрати повГтря в топцГ, що становить 400-800 м3/ч, при якому в Гдбуваеться псевдозрГдження. АеродинамГчний отр топки з теплообмГнником та вГдцентровим фГльтром не перевищуе 1000 Па, при ре-альних експлуатацГйних витратах продувного повГтря (до 400 м3/ч).
Отримане розподГлення осьових швидкостей по висотГ топки, свГдчать про наявнГсть зон негатив-них швидкостей, що е причинами Гснування в топщ вихорГв. Зона негативних швидкостей на вщсташ 300 мм знижуеться вдвГчГ в порГвняннГ з !! значенням на вщсташ 50 мм вГд ковпачкГв повГтророзподГльно! решГтки, причому порушуеться симетрГя розподГлу ще! швидкостГ.
Осьова швидкГсть повГтря, що виходить з перших рядГв ковпачкГв повГтророзподГльно! решГтки в порГвнянш з останнГми рядами щодо повиряного тракту приблизно на 30% бГльше. Цю обставину необхГдно враховувати при оргашзацГ! завантаження палива в топку котла.
ESlSolidWoiks ¿
а О охрlots
<>* Cut Plot i
- О 30-Profle Plots
О ЭО-Profie Hot 0.05m О ЗО-РгоНеPlot0.100m О a>ProfíePtot0.150m О ЭО-ProNe Plot 0.200 О 30-ProHe Plot 0.250 О ЗО-Proíie Ptot 7 r Surface Plots
Surface Plot 3 ^ Isosurfaces
- Flow Trajectories
Flow Trajectories 1 @ Particle Stüdes
а Ш
XY Plot SO •*« от колпачса ^ XY Plot 100 »* от колпачка gf XY Plot 150 ж от колпака t&f XY Mot 200 г»» от колпачка щ XY Plot 250 r« от колпака ^ XY Plot 300 ж от коллапса
- £ Po« Parameters
Ро^ Parameters 1 a <§> Surface Parameters
ф Surface Parameter s I ф Suface Parameters 2 Suface Parameters 3
- Vok*ne Parameters
(g) Volume Parameters 1 Go* Й Report cSBJ Anmationi
SofcdWorks Prerwum 2009
¡5 ' О f' 5 i « Я> E J ♦ f'l ( В К»«*у™та>
Рис. 2. Загальний вигляд в bíkhí програми Solid Works розрахунковоТ атки топковоТ облaстi котла.
4 24523
■ 3.73299
3.22075
2 70851
2 19627
1 68403
1 17179
0 659554
0 147315
- -0 364924
■ -0 877163
Z-veiocity [m/sl
4. Висновки
Рис. 3. Аеродинамiчна картина течи потоку в топц котла (вщстань вiд пов^ророзподтьноТ
решiтки -100 мм )
На другому етат, моделювалювалося вщнесення частинок золи (незгоршого палива) i кварцового пiску (наповнювача киплячого шару). Визначалася стутнь виносу з топки НТКШ, часток кварцу i золи, рiзного дисперсного складу - вщ 1 до 1000 мкм. У розра-хунку приймалася щшьшсть частинок - 2600 кг/м3. З проведеного розрахунку, було видно, що частки крупнiше 100 мкм, практично не виносяться з топково-го об'ему котла НТКШ. Практичний же штерес з точки зору, ефективност уловлювання, першого ступе-ня (двоканальний вщцентровий фiльтр) представляе ефективнiсть його уловлювання.
Проведет авторами розрахунки, а та-кож чисельне моделю-вання аеродинамжи на основi рiвнянь Нав'е-Стокса за допомогою програми Solid Works дозволило визначити значення основних И режимних характеристик та ефектившсть роботи топки, отрима-ти аеродинамiчну картину поведшки газового потоку в топщ котла НТКШ.
Результати моде-лювання аеродинамiки котла НТКШ, отримаш в програмi Solid Works, було до-повнено результатами експериментальних дослщжень аеродинамiки стенду НТКШ, завдяки чому вдалось встановити, що при розрахункових значеннях витрат повиря 200 - 400 м3/год, що подаеться у топку НТКШ на горшня, аеродинамiчний опiр котельного агрегату не перевищуе 800 Па, що е досить прийнятним для умов енерговитрат прийнятих в енергетищ.
Литература
1. Будкова, Е.В. Технология сжигания низкосортного твердого топлива и котельная установка для ее реализации [Текст] / Е.В.Будкова, С.Н.Кузьмин // Тр. ТГТУ. Технологические процессы и оборудование. - 2001. - N 8. - С.101-105.
2. Бурмакина, А.В. Проектные предложения по основному оборудованию твердотопливной ТЭЦ с котлами циркулирующего кипящего слоя [Текст] / А.В. Бурмакина // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: 2 Всерос. науч.-техн. конф. аспирантов и студентов, Магнитогорск, 22-23 мая 2001 г. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - С.6.
3. Алямовский, А.А. Solid Works 2007/2008 Компьютерное моделирование в инженерной практике [Текст] / А.А. Алямовский. - СПб.: БХВ, 2008.- 1040 с.
-□ □-
В po6omi приведет результа-ти дослiджень по визначенню впливу щiльностi струму, концентраци кис-лоти в прианодному шарi, а також часу електролiзу на ефективтсть електрохiм iчног переробки
вгдпрацьованих нейтральних та кислих регенерацшних розчитв, що мютять сульфат натрю та юни ткелю
Ключовi слова: електроли, юнний
обмт, регенерацшш розчини
□-□
В работе приведены результаты исследований по определению влияния плотности тока, концентрации кислоты в прианодном слое, а также продолжительности электролиза на эффективность электрохимической переработки отработанных нейтральных и кислых регенерационных растворов, которые содержат сульфат натрия и ионы никеля
Ключевые слова: электролиз, ионный обмен, регенерационные растворы □-□
The results of investigations to determine the effect of current density, concentration of acid in the anode layer and the duration of electrolysis on the efficiency of electrochemical processing of neutral and acidic waste regeneration solutions containing sodium sulfate and nickel ions are presented in this work Keywords: electrolysis, ionic exchange,
reclaiming solutions -□ □-
УДК. 628.33
ЕЛЕКТРОХ1М1ЧНЕ ВИЛУЧЕННЯ 1ОН1В Н1КЕЛЮ З НЕЙТРАЛЬНИХ ТА КИСЛИХ РЕГЕНЕРАЦ1ЙНИХ
РОЗЧИН1В
Ю.А. Омельчук
Кандидат х1м1чних наук, доцент, декан ЕкТФ Севастопольський нацюнальний ушверситет ядерноТ
енергп i промисловост вул. Курчатова, 7, м. Севастополь, УкраТна, 99033 Контактний тел.: (0692) 71-30-05
О. В. Глушко
Кандидат техшчних наук, старший викладач* Контактний тел.: 099-791-1 1-89 E-mail:alyona_glushko@ukr.net
В.С. Камасв
Кандидат техшчних наук, старший викладач*
М.Д. Гомеля
Доктор техшчних наук, професор, завщуючий кафедри *Кафедра екологп та технологи рослинних полiмерiв Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги 37, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактний тел.: (044) 236-60-83 E-mail: m.gomelya@kpi.ua
1. Вступ
Антропогенне навантаження на навколишне сере-довище невпинно збшьшуеться i3 року в рж. Одним з важливих питань охорони навколишнього середовища та рацюнального використання ресурмв е знешкод-ження спчних вод та утилiзацiя вiдходiв гальватчних виробництв.
Вибiр того чи шшого методу очищення спчних вод в щ важких металiв, яю вщносяться до найнебезпечтших забруднювачiв довюлля, залежить вщ об'емiв стоюв, складу та концентраци домшок в них, мкцевих умов водозабезпечення виробництв та скиду стоюв. До-вгий час ушверсальними методами очищення води вщ ютв важких металiв були реагентнi методи [1], яю передбачають переведення металiв в нерозчинш у
