Влияние входной скорости в инерционно-вакуумном золоуловителе на степень улавливания золы экибастузского угля Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

6. Теоретические основы электротехники : учебник для вузов : в 3 т. / К. С. Демирчян [и др.]. — СПб. : Питер, 2003. — Т. 3. — 377 с.

ТАТЕВОСЯН Андрей Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрическая техника».

Адрес для переписки: [email protected]

УДК 621.184.82

ОГОРЕЛКОВ Борис Иванович, кандидат технических наук, профессор кафедры «Теоретическая и общая электротехника». Адрес для переписки: [email protected] ТАТЕВОСЯН Александр Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теоретическая и общая электротехника». Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 27.08.2014 г. © А. А. Татевосян, Б. И. Огорелков, А. С. Татевосян

В. П. БЕЛОГЛАЗОВ Л. В. БЕЛОГЛАЗОВА

Омский государственный технически й университет

ВЛИЯНИЕ ВХОДНОЕ^ СКОРОСТИ В ИНЕР ЦИОННО-ВАКУУМНОМ ЗОЛОУЛОВИТЕЛЕ НА СТЕПЕНЬ УЛАВЛИВАНИЯ ЗОЛЫ ЭКИБАСТУЗСКОГО У ГЛЯ

Целью этой статьи является проведение численных экспериментов для нахождения оптимального интервала скоростей запыленного газового потока. Для этого была разработана геометрическая модель в SolidWorks и просчитано поведение потока в программеА№У5 СРХ.Встатье ориведекы проблемк актуальности, ора-ничные условия, визуртрро водно кркевые и математические условия. Выводы прилагаются в конце статьи в виде результатов исследования. Ключевые слова: инерционно-вакуумный золоуловитель, зола, скорость, высокий КПД.

ИВЗУ (инерционно-вакуумный золоуловитель) [1] принят в качестве образца для аппаратов золоулавливания либо в комплексе с электр офилртнне, или (в случае достижения устойчивой работы и КПД не ниже 99,5%) в качестве самостоятельниго устройства для обеспечения экологически чистых выбросов из газоходов промышленных котлов для ИНТЕРАО ЕС России. Получив гарантию устойчивой и эффективной работы ИВЗУ можно в дальнейшем избавиться от электрофильтров, что даст существенную экономию материальных средттв,нтни бенно в период эксплуатации золоулавливающих установок, т.к., с точки зрения ремонта, ИВЗУ не требуют никаких материальных затрат, чего нельзя сказать об эксплуатации электрофильтров.

Предлагается установка данных аппаратов на предприятиях Омского филиала ТГК-11 ТЭЦ-5 и ТЭЦ-4.

Поэтому задача доведения степени улавлиьания золы до величины не менее 99,5% является актуьль-нейшей.

На кафедре теплоэнергетики ОмГТУ сььдана экспериментальная установка ИВЗУ (рис. 1), в като-рой определяется степень улавливания золы 15 ьави-симости от различных факторов. Получены ре зуль-

таты по степени улавливания золы экибастузского угля в ряде случаев не менее 99,5% [2 — 4].

Н птыдстевтноныЫ ре битт ореогоинята попытка моделирования течения запыленного потока при прозгкании его через аппарат ИВЗУ. Уравнение неразрывности:

фц) + д(ру) + д(рю) = 0

дх ду д2

Уравнения движения:

дь дь дь

да ду дz

др д , дь р д , дь, д , дь, =--+ —(ду —) ь —(ду —) ь —(ру —),

да дх да ду ду д) дх

дн дн ьн ри — ьрь — ьрв>— = да ду д)

др д , дн. д , дн, д , дн. = -Р ь -(ду -) ь — (ц„ -) ь-(цЕ -),

ду дх да ду ду д) д)

дун

р11 — ьрн — ьрв>— = да ду д)

др д ) де))

ь —((ду —)

д) да дх

д(В

х д

дю дв>х

дд(д*ду

д , до>х

дь(д*-а]

Рис.1. Экспериментальнаяустановка: 1 — модель инерционно-вакуумногозолоуловителя,

изготовленная изоргстекла; 2 — кругльшканальньшвентиляторSHUFTCF-160S; 3 — плавный регулятор скорости вентилятора MTY-0.5 M; 4 — гибкий воздуховод; 5 — тягонапоромерТНМП-52

Рис. 2. Скорость на входе 20 м/с

0025 0 075

Рис. 3. Скорость на входе 15 м/с

0025 0 075

Рис. 4. Скорость на входе 25 м/с

Уравнения А-е модели:

р и-ВН (¿) + ру -е-(¿) + Р <а :г(к) =

дх ду 02

д дк, д дкд д дк е ^ = н_(ц< о='+"г+Р т++~г(ц' т-)1+21° - р£.

дх ох ду ду д2 у2

Р0— ц- Н) -с Си у (д) + Рн ет - =

дх ду д2

д ц, 5д + 5 (ц, 5д + д ц, дд м д п г е2

дх пд дх ду пд ду ос пд дг к к

Уравнение дляэффективной вязкости:

С к2 Ц- = ц + ц,, ц- = Сцр—'

Уравнение для частиц

—иты, действующие на час тицу, кото рые влияют наеё ускорениезасчетразницы скоростеймежду частицейижидкостью, а также перемещение жидкости с пумещыс каганцы, Уравнение данжения длятакойчастицыбылополученоБассетом,Бусси-неском и Озееном для вращающейся системы отсчета:

те е-У" = Ри +Рв +Ре + Рум + Р°А'

т

Физический смысл сил, находящихся по правую сторонууравнения.

Рв — силасопротивления, действующая на частицу.

Рв — выталкивающая сила земного притяжения.

Ря — силы, возникающие за счет вращения по-тока(центростремительнаяисилаКориолиса).

Рум — виртуальная (или добавочная) массовая сила. Это усилие, длятого чтобы ускорить виртуальную массу жидкости в объеме, занимаемом ча-стицами.Этоттермин имеетважное значение, ког-дасмещеннаямассажидкостипревышаетмассуча-стиц, например, вдвижении пузырьков. В данном случаеравнанулю.

РВА — сила Бассета, или расчет той части, на долю которой приходится отклонение в структуре потока от стационарного состояния. Этот термин не применяется в СБХ. Равна нулю в данном расчете.

В качестве газодинамической модели течения запыленных газов используется двухпараметриче-ская к-8 модель замыкания системы уравнений На-вье — Стокса, алгоритм расчета которой реализован на хорошо зарекомендовавшем себя программном модуле А^УБ СБХ.

В качестве граничных условий были выбраны теплофизические характеристики золы экибастуз-ского угля при температуре потока 130 оС.

Размеры взяты с оригинальной экспериментальной установки.

Учитывается гравитация, плотность дымовых газов 0,784 кг/м3.

Стационарный расчет.

Теплопередача: изотермично 130 оС— условия работы котла с максимальным его КПД.

Граничные условия на входе:

— давление — 100000 Па [3], кинетическая энергия — 1 м2/с2, диссипация — 0,01 м2/с3, массовый расход — 0,0002 кг/с, распределение диаметров частиц от 5 мкр до 30 мкр;

Граничные условия на выходе [4]:

— скорость 15 — 25 м/с [2];

— стенка без проскальзывания, скорость на стенке 0 м/с, шероховатость стенки 0,001 м;

Таблица 1

Результаты численных исследований

U, м/с П, % Расход на входе Расход на выходе

15 99,29441 0,000000584209 0,000000004122

20 99,7926276 0,000000440817 0,000000000914

21 88,1070744 0,000000420418 0,000000050000

22 88,4167036 0,000000401902 0,000000046554

23 88,0334332 0,000000385006 0,000000046072

25 82,6698089 0,000000355370 0,000000061586

Составляющие потока дымовых газов: Н20, С02,

^ Б03.

Зола: молярная масса 10 кг/кмоль, плотность 2800 кг/м3.

Результаты численных исследований представлены на рис. 2, 3.

На рис. 4 заметно несколько увеличившееся количество улетевших частиц.

Очевидно, что влияние входной скорости весьма существенно (табл. 1), что позволяет использовать ее в качестве регулировочного параметра. Как видно из графика (рис. 5), изменение КПД ИВЗУ незначительно в диапазоне входной скорости 15 — 20 м/с, а при дальнейшем увеличении скорости происходит падение КПД установки.

В дальнейшем необходимо исследовать влияние геометрических характеристик и оценить их с точки зрения управления процессом улавливания при нестационарных режимах работы, что имеет место при эксплуатации котельных установок.

Рис. 5.Изменение КПД установкивзависимости от входной скорости потока

ва,А. Г.Михайлова, Т. В. Новиковой. — Омск : ОмГТУ, 2011. — С. 92-95.

3. Влияние разряжения настепеньулавливаниязолы эки-бастузского угля в пылевом бункере инерционно-вакуумного пылеуловителя / В. П. Белоглазов [и др.] // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : матер. Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня 2011 г. / Под ред. В. В. Шалая, А. С. Ненишева, А. Г. Михайлова, Т. В. Новиковой. — Омск : ОмГТУ, 2011. — С. 141-145.

4. Влияние выходных параметров в инерционно-вакуумном пылеуловителе на степень улавливания золы Экибастуз-ского угля / В. П. Белоглазов [и др.] // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : матер. Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня 2011 г. / Под ред. В. В. Шалая, А. С. Ненишева, А. Г. Михайлова, Т. В. Новиковой. — Омск : ОмГТУ, 2011. — С. 244-248.

Библиографический список

1. Пат. 93298 Российская Федерация, МПК7 В 01 Б 45/06. Инерционно-вакуумный пылеуловитель / Белоглазов В.П. ; заявитель и патентообладатель ООО «Вихрь». — № 2009144229/22 ; заявл. 30.11.09 ; опубл. 27.04.10, Бюл. № 12. — 6 с.

2. Влияние скорости дисперсного потока в конфузорном сечении инерционно-вакуумного пылеуловителя на степень улавливания частиц / В. П. Белоглазов [и др.] // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : матер. Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня 2011 г. / Под ред. В. В. Шалая, А. С. Ненише-

БЕЛОГЛАЗОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Теплоэнергетика».

Адрес для переписки: vpbn@mail'ru БЕЛОГЛАЗОВА Любовь Владимировна, магистрант гр. ТПЭ-613, кафедра «Теплоэнергетика». Адрес для переписки: teploblv@mail'ru

Статья поступила в редакцию 01.09.2014 г. © В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова

Книжная полка

621.311/В92

Выбор главных схем, основного и вспомогательного оборудования электрических станций и подстанций : учеб. электрон. изд. локального распространения : учеб. пособие / В. К. Грунин [и др.] ; под ред. В. К. Грунина. — Омск : ОмГТУ, 2013. — 1 o=эл. опт. диск (CD-ROM).

Изложены основные сведения по построению главных схем электрических станций и подстанций, выбору основного и вспомогательного оборудования. Приведены примеры расчетов токов короткого замыкания и выбора оборудования. Предназначено для студентов старших курсов электротехнических специальностей.

621.1/Р24

Расчет энерготехнологических установок в примерах и задачах : практикум / В. В. Шалай [и др.]. — Омск : ОмГТУ, 2013. — 102 ^

Содержатся краткие теоретические сведения по определению характеристик энергетических топлив, приведены примеры расчетов продуктов сгорания топлива, теплового баланса и КПД парового котла, расчетов топочной камеры и радиационных поверхностей нагрева, имеются задачи для самостоятельного решения. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».