CC BY
54
Use of a wire or a cable with one thin vein altows to reduce the charge of nonferrous metals, to reduce capital expenses for lighting networks, to exclude an opportunity of short circuit in lines and plunder of cables and wires. The resonant power supply system can find application for economic fire-safety illumination of inhabited and industrial buildings, and also for illumination of rural settlements, a part of roads and streets.
Key words: resonant system, singfe-wire resonant power system, bright diodes lamps.
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР НА ВОДОУГОЛЬНОМ ТОПЛИВЕ
УДК 662.6
H.M. ИВАНОВ, доктор технических наук, директор
В.Н. ДЕЛЯГИН, доктор технических наук, зав. лабораторией
A.В. ДЕЛЯГИН, аспирант СибИМЭ
B. И. МУ ГКО, доктор технических наук, директор ООО «ЭКОТЕХНИКА»
E-mail: sibime@ngs
Резюме. В работе рассматриваются вопросы изучения и обоснования параметров теплогенератора, работающего на водоугольном топливе, для использования в технологических процессах сельскохозяйственного производства. Приводятся результаты экспериментальных исследований рабочего макета такого теплогенератора. Сформулирован вывод о возможности и целесообразности использования водугольного топлива в аграрном производстве.
Ключевые слава: теплогенератор, водоугольное топливо.
Основное топливо, используемое в тепловых процессах сельскохозяйственного производства Сибири, — уголь и дистилляты, доля которых в обшей структуре ТЭБ составляет около 90 %. По своим потребительским свойствам эти виды топлива имеют диаметрально противоположенные характеристики. Наиболее значимые: цена угольного топлива — 1000 руб./т, дистиллятов — 20 000 руб./т, среднегодовой коэффициент использования — 0,30 и 0,80, штатный коэффициент для тепловых установок — 12 и 1 чел/Гкал соответственно. Идеальным можно считать топливо, которое стоит на уровне угля, а потребительские свойства соответствуют качеству жидкого топлива. В природе такого нет. Однако на сегодняшний день разработан достаточно близкий аналог — водоугольная суспензия (ВУС или ВУТ).
Водоугольное топливо представляет собой дисперсную систему, состоящую из тонкоизмельчённо-го угля, воды и реагента (пластификатора). Состав ВУТ: уголь (класс 0...500 мкм) — 59...70 %, вода —
29...40 %, пластификатор — 1 %. Температура воспламенения — 450...650 °С, горения — 900... 1050 °С. Оно обладает всеми технологическими свойствами жидкого топлива, позволяет автоматизировать производство тепловой энергии транспортируется в автоцистернах, хранится в закрытых резервуарах, со-
б)
ш 78,091
■ 77,182
ж 78,273
ш 79,364
а 80,455
81,545
82,636
Hi 83,727
■ 84,818
■ 85,909
above
□
а
90,909
131,818
172,72?
213.636
254,545
29S.45S
336.364
377,273
418.182
459.091
above
Рнс. 1. Зависимости от коэффициента избытка воздуха (ALPHA) и тепловой мощности топки (POWER): а) КПД топки (KPD)-, б> образования окислов азота (NOx)\ в) образования окиси углерода (СО).
Таблица 1. Результаты исследований горения ВУТ.
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топни Расход топлива G, л/час Отклик системы (показания TESTO t300 XXL, №01397660)
со, мг/м3 SO* мг/м3 II С* СОг, % N0, % КПД, % Т, X
1,92 95 7 823 215 22,3 219 77 1135
1,16 95 614 556 28t 15,8 96 84 950
1,92 65 9 114 438 21,2 247 78 1090
1.16 65 342 315 286 20,5 78 82 1000
храняет свои свойства при длительном хранении и транспортировке, взрыво- и пожаробезопасно. Использование такого топлива позволяет уменьшить выброс вредных веществ в биосферу во всех технологических операциях (приготовление, транспортирование, сжигание).
Последнее обстоятельство особенно важно при пе-
манометры «Метран» и «Сапфир», расходомеры ПРЭМ, тягонапоромер, частотный регулятор скорости вращения электродвигателя дымососа, термопары и термометры сопротивления, программное обеспечение СП-сеть. Все измерительные приборы подключены к ПЭВМ по 495. Периодичность опроса датчиков — 8 сек.
Результаты экспериментов представлены в табл. 1, зависимости образования окислов азота, окиси углерода и КПД топки от мощности и коэффициента избытка воздуха при выходе из топки — на рис. 1, а регрессионный анализ — в табл. 2,
Таблица 2. Регрессионный анализ зависимости КПД топки, образования окислов азота и окиси углерода от коэффициента избытка воздуха (ALPHA) и тепловой мощности топки (POWER).
Множественная ВЄТА Ст. ошибка Ст. ошибка t(4)
регрессия (N=7) BETA В В р-уровень
КПД топки 'R=0,75708853, Rl=0,57318304, скоррект. RfcO,35977457 F(2,4t =2,6858 р<0,18217,
стандартная ошибка приближения 2,9112)
Свободный член 0,001251 0,563585 0,193304 0,808741 0,585009 0,479873
POWER 0,350291 0,895962 0,822840 0,746605 0,174108 0,858943
ALPHA 0,710501 0,513535 0,303995 0,014985 0,091403 0,364452
Образование окислов азота (R= 0,75708853, Rf= 0,57318304, скоррект. Rh 0,35977457, F(2,4)=2,6858,
p<0,18217, стандартная ошибка приближения 2,9112)
Свободный член 719,3975 239,6784 3,00151 0,039882
POWER -0,878416 0,241373 -8,3027 2,2814 -3,63924 0,021979
ALPHA 0,231662 0,241373 129,9838 135,4327 0,95977 0,391523
Образование окиси углерода (R- 0,71987240, Rf= 0,51821628, скоррект. Rfe 0,27732442, F(2,4)=2,1512,
р<0,23212, стандартная ошибка приближения 259,56
Свободный член 141,599 726,5461 -0,19489 0,854975
POWER 0,650642 0,350171 12,850 6,9158 1,85807 0,136706
ALPHA -0,406618 0,350171 -476,720 410,5422 -1,16120 0,310135
реработке сельскохозяйственной продукции (сушка зерна), создании требуемого температурно-атажност-ного режима жилых и производственных помещений.
Удельные затраты на приготовление водоугольного топлива составляют от 3 до 25 руб./т.
Существующие теплоэнергетические установки, работающие на ВУТ, в основном ориентированы на диапазон мощностей от 1000 кВт и выше. В то же время в сельском хозяйстве наиболее востребован диапазон мощностей порядка 50... 1000 кВт. Для создания энергетических установок нижнего мощное-тного ряда необходимо решить ряд инженерных задач, связанных с устойчивостью горения топлива. Для этого в СибИМЭ Рос-сельхозакадемии совместно с ООО «Экотехника» создана экспериментальная установка мощностью
50....500 кВт.
При проведении экспериментов использовали газоанализатор TESTO-350XL, технологический контроллер С ПТ 960, диф-
В ходе исследований мы установили, что конструкция форсунки (рис. 2) обеспечивает необходимое качество распыла топлива. Однако из-за отсутствия фильтров в топливном канале периодически (2... 3 часа) нужна его очистка.
Анализ результатов экспериментов позволил сделать следующие основные выводы:
эффективное сжигание водоугольного топлива в малогабаритном теплогенераторе, соответствующем технологическим потребностям основных потребителей тепловой энергии в сельскохозяйственном производстве, возможно до диапазона 0,20 кг/ч (65 кВт);
Таблица 3. Себестоимость тепловой энергии для ТГУ с теплообменником.
Значение
Цена на ВУТ рубУт н.т.
1000 1200 1500
Затраты
Себестоимость тепловой энергии, руб./Гкал (теплообменник/без теплообменника)________
2000
на топливо 107,4 132,9 161.1 214,8
на электроэнергию 66 66 66 66
на заработную плату 9 9 9 9
на реновацию 31,7 31,7 31,7 31,7
Суммарные затраты 214,1 239,6 267,8 321,5
830/726 929/787 1037/882 1246/1038
Зольный остаток
)жекпня топлива \
Л
Отложения топлива п форсунке Рис. 2. Качественные результаты сгорания В У” Г п теплогенераторе
по количеству основных поллютаптоп выбросы установки в 3...4 раза чище, чем при использовании традиционного топлива;
на основании полученных данных можно определить рациональные параметры и создать конкурентоспособный теплогенератор, работающий на ВУТ.
При расчете стоимости тепловой энергии для теплогенераторов, работающих на ВУТ, были приняты следующие допущения. Мощность ТГУ —
250 кВт. Потребитель тепловой энергии — черносушильный комплекс. Время использования максимума нагрузки — 1200 ч/год. Тепловая нагрузка —
250 кВт. Сравниваемый аналог, принятый за базовый вариант, — МТУ-0,5 МВт. Затраты на транспор-
тировку топлива включены в его цену. Цена ВУТ принята в четырех вариантах — 1000, 1200. 1500 и 2000 руб./т н.т. Калорийность водоугольного топлива 4000 ккал/кг. Мощность электроприемников— 30 кВт. Стоимость теплогенераторной установки на ВУТ с учетом монтажа 500 тыс. руб., или 2000 руб./кВт. КПД без теплообменника — 80 %, а при использовании теплообменника — 62 % (по результатам испытаний экс-периментального образца).
Результаты расчетов свидетельствует, что при существующей технологии производства и ценах на энергоносители себестоимость тепловой энергии получаемой с использованием установок на подоугольном топливе, примерно в 3,3 раза ниже, чем у теплогенераторов для сушки сельскохозяйственного сырья на дизельном топливе (табл. 3).
Разработанная конструкция теплогенератора обеспечивает практически полное сгорание топлива при коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки а = 1,5... 1,6, КПД установки по результатам эксперимента составил 0,75...0,85. Проведенные исследования позволили определить нижний диапазон мощности теплогенератора, при котором наблюдается устойчивое горение ВУТ.
Себестоимость тепловой энергии для теплогенератора на волоугольном топливе без теплообменника равна 800... 1000 руб./Гкал, с теплообменником
700...800руб./Гкал, что в 3...4 раза ниже, чем при использовании дистиллятов.
гатнын режим работы форсунки
Литература.
1. Водные дисперсные системы на основе бурых углей кок энергетическое и технологическое топливо /Делягин Г.Н., Петраков А.П.,
Головин Г.С., Горлов Е.Г. // Российский химический журнал. - 1997. — №6. — С. 72-77.
2. Делягин П.П., Иванов П.М. Перспективы использовании местных энергоресурсов в тепловых процессах предприятий АПК Сибири// Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Труды 6-и международ. науч.-практ. конф. (Москва, !3-14ман 2008г.) / ГНУ ВИЭСХ,- Ч. I:Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.. 2008. — С. 146-150.
3. НМ. Иванов, В. Н. Делягин и др. Исследование параметров теплогенератора, работающего на водоугольном топ/шве // Электроэнергетика в сельском хозяйстве: материалы Международной науч.-практ. конф., 26-30 июня 2009 г.. Респ. Ачтай, Чемал. р-н, база ПГТУ
Эряааы/ Россемхзакадемин. Сиб. регион, отд-ние. — Новосибирск, 2009. - С. 209-215.
HEAT-GENERATOR AT WATER-COAL FUEL
N.M. Ivanov, V.N. Delyagin, A.V. Delyagin, V.l. Murko
Summary. The work discusses the questions of studying and parameter justification of heat-generator working at water-coal fuel for use in technological processes of agricultural production. The results of experimental studies of such heat-worker working model are given. Concludes on the possibility and usefulness of water-coal fuel usage in the agricultural production is formulated.
Key words: heat-generator, water-coal fuel.
