Диссертация (1141533), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Так как пламя состоит из большого числа высокоионизированных частиц, тои воздействие электрического поля на факел будет явно выраженным [2].7Данная работа направленна на исследование опытно-промышленной установки по отбору скрытой теплоты водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания природного газа в сочетании с воздействием электрического поля высокойнапряжённости и низкой мощности.Комплексное использование теплоты продуктов сгорания с использованиемэлектрического поля способствует уменьшению загрязнения воздушного бассейна(уменьшение количества сжигаемого топлива и снижение температуры уходящихгазов и влагосодержания), а удельные капиталовложения в эти установки ниже, чемв добычу 1 тонны условного топлива.Исследования воздействия электрического поля на факел пламени в топкекотлоагрегата показали, что воздействие электрического поля вносит значительный вклад в прохождение реакции горения, так как факел пламени представляетсобой плазму с высоким содержанием положительно и отрицательно заряженныхионов.Также, воздействие электрического поля на факел пламени позволяет изменять его форму за счёт оттягивания заряженных частиц во фронте факела, что позволит повысить конвективный теплообмен в топке, а также увеличить номинальную мощность котлоагрегата с сохранением номинальной длины факела, тем самым не вызывая снижения ресурса котлоагрегата.Регулировка формы факела обладает существенным преимуществом, позволяющим применять данный способ на существующих котельных установках безсущественной реконструкции котельной.Степень разработанности темы: В рамках диссертационной работы былпроизведён анализ нормативной и научно-технической литературы.
Изучен ипроанализирован опыт работы отечественных и зарубежных исследователей в области воздействия электрического поля на факел пламени. Важный вклад в исследование процессов и механизмов воздействия электрического поля на факел пламени внесли научные труды: Внукова. А. К.; Ягодникова Д. А.; Дьячкова Б. Г. ;Петровой Е.А.; Гаранина А. Ф.; Лаутон Д.; Вязовика В. Н.; Саламандра Г. Д.;8Громцева С. А.; Громцева А.
С.; Турлайс Д. П.; В. П. Гривцова; Русова Д. Е.; Пурмалис М. Я.; Минтусова Е. И.; Заке М. В.; Пурмал М.В.; Сермулиньш В. А.;Кидина Н. И.; Calcote H. F.; Lessieur D; Altendorfner F. и др.Однако существующие исследования в большей степени разработаны вмеханизме воздействия электрического поля на характеристики протекания реакции горения и не отображают особенности при использовании электрическогополя в топке теплогенераторов.Цель диссертации - разработка экспериментального метода повышениятеплотехнических и экологических характеристик котлоагрегатов за счет воздействия электрического поля на факел пламени в топке котла.Задачи диссертации:определить механизм воздействия электрического поля на факел пла-мени для обеспечения полноты сгорания углеводородного топлива при снижениикоэффициента избытка воздуха и снижения вредных выбросов;разработать физико-математическую модель сжигания углеводород-ного топлива в условиях электрического поля со снижением коэффициента избытка воздуха;исследовать влияние внешнего электрического поля отрицательнойнапряжённости в топке на мощность теплогенератора;определить параметры электрического поля и расположение электро-дов в топке для повышения тепловой мощности котла;определить характеристики электрического поля, влияющего на сни-жение концентрации CO и NOx в продуктах сгорания;провести режимные испытания в отопительно-производственной ко-тельной с установкой электродов в топку котла;разработать методики определения конструктивных особенностейрасположения электродов в топке котла;произвести технико-экономическое обоснование применения элек-трического поля в топке.9Научная новизна1.доказана эффективность воздействия электрического поля отрица-тельной напряжённости на снижении концентрации выбросов СО и NOx при расположении электродов в топке котла, работающим на газообразном углеводородном топливе;2.разработана методика расположения высоковольтных электродов втопке котлоагрегата для повышения теплотехнических характеристик котлоагрегатов;3.доказана возможность увеличения мощности котла, без его рекон-струкции при воздействии электрического поля на факел в топке;4.подтверждён результат воздействия электрического поля на факелпламени в топке котлоагрегата;5.установлены оптимальные параметры электрического поля, создавае-мого в топке для снижения коэффициента избытка воздуха и концентрации вредных выбросов.Теоретическая значимость работы:1.впервые произведено наложение электрического поля на факел пла-мени в котлоагрегате, позволяющего снизить коэффициент избытка воздуха, подаваемого на горение;2.разработана физико-математическая модель сжигания углеводород-ного топлива при снижении коэффициента избытка воздуха в условиях внешнегоэлектрического поля;3.выявлено эффективное воздействие поля отрицательной напряженно-сти на форму факела и режимы процесса горения;4.представлены экспериментальные результаты изменения температур-ных слоёв пламени при воздействии электрического поля отрицательной напряжённости.Практическая значимость работы:повышена эффективность сжигания топлива, снижен выброс СО и10NOx, без реконструкции увеличена мощность котла;снижено потребление электрической энергии дутьевых вентиляторови дымососов за счёт уменьшения количества продуктов сгорания;разработана инженерная методика выбора и расположения электро-дов в топке в зависимости от формы пламени;увеличена интенсивность теплоотдачи от факела пламени к тепловос-принимающим поверхностям нагрева в топке котлоагрегата;достигнуто снижение концентрации вредных выбросов на трёх ото-пительно-производственных котельных Нижнего Новгорода и Нижегородскойобласти.Предмет исследования - режимы горения при воздействии электрическогополя на факел пламени в топке котла и режимы горения в комплексе с применением конденсационного теплообменника в тепловой схеме котельной установкиОбъект исследования - факел горения углеводородного газового топливав топке теплогенератора.Область исследования соответствует паспорту специальности 05.23.03«Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение иосвещение», а именно:п.
1. «Совершенствование, оптимизация и повышение надежности системтеплогазоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, методов ихрасчета и проектирования. Использование нетрадиционных источников энергии»;п. 2. «Технологические вопросы теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха».Положения, выносимые на защиту:механизмы воздействия электрического поля на факел пламени в топ-ках теплогенерирующих установок;параметры электрического тока при воздействии на факел;влияние электрического поля на температуру и форму факела;11влияние электрического поля отрицательной напряжённости на сни-жение концентрации вредных примесей NOx и CO;снижение коэффициента избытка воздуха α при сохранении полнотысгорания за счёт ориентации заряженных частиц факела и увеличения числастолкновений молекул топлива с молекулами окислителя;влияние электрического поля в топке на мощность котлоагрегата ирежимы горения.
Конструктивные особенности расположения электродов в топкедля повышения полноты сгорания топлива и снижения концентрации вредных выбросов в дымовых газах.Методология и методы диссертационного исследованияМетодология включает в себя анализ исследований отечественных и зарубежных ученых в области конденсационной техники. Использовались методыобобщения получения и обработки экспериментальных данных, системного анализа, молекулярно-кинетической теории.
Для изучения воздействия электрического поля в топке котлоагрегата использовались физические эксперименты намоделях в реальных условиях. Для объяснения особенностей воздействия электрического поля на процессы горения использовалась модель кинетического горения и воздействие поля на заряженные частицы. В диссертационной работе использовались методы лабораторного и натурного эксперимента.Степень достоверности результатов.
Достоверность полученных данных подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, применением высокоточных сертифицированных приборов.Погрешность полученных результатов не превышает 10% при доверительной вероятности 95%.Апробация результатов. Основные результаты работы обсуждались идокладывались на международной конференции «Актуальные вопросы науки иобразования» (Москва, 2012), на 32-й межвузовской студенческой научно-технической конференции по итогам научно-исследовательской работы студентов(пос.
Морозовский нижегородской области, 2016), на всероссийском конкурсе12по программе «УМНИК» (победа в конкурсе по Поволжскому федеральномуокругу, Нижний Новгород 2016), на расширенном заседании кафедры ТГС Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.Шухова(Белгород 2016), на 33-й межвузовской студенческой научно-технической конференции по итогам научно-исследовательской работы студентов (Самара,2014г); На расширенном заседании кафедры ТГВ МГСУ (Москва 2017); На расширенном заседании кафедры ТГС ННГАСУ (Н.
Новгород 2017); На международной научной конференции «Перспективы развития вузовской науки» (Сочи2017).Личный вкладЛичный вклад соискателя в решение исследуемой проблемы заключаетсяв анализе и обобщении исследований отечественных и зарубежных ученых в области применения электрического поля, воздействующего на факел пламени, впостановке цели и задач исследования, в выборе методов исследования, в разработке основных положений, определяющих научную новизну и практическуюзначимость работы, в проведении экспериментальных исследований, в разработке методики обработки и обобщения опытных данных по экспериментальному исследованию, в разработке методики определения расположения и конструкции электродов в топке в зависимости от формы пламени.ПубликацииПо теме диссертационного исследования опубликовано 11 статей, в томчисле 3 из них опубликованы в научных журналах, входящих в «Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основныенаучные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук,на соискание ученой степени доктора наук» ВАК Минобрнауки РФ;Структура и объем диссертацииДиссертация изложена на 159 страницах печатного текста, состоит извведения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 110 источников и 3 приложений.
В работе представлены 40 рисунков и 7 таблиц.13ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВПОЛНОГО СГОРАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА. ОБЗОР ВОЗДЕЙСТВИЯЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ФАКЕЛ ПЛАМЕНИ1.1. Направления оптимизации работы котельнойКотельная установка – сложное техническое сооружение, направленноена выработку теплоты или пара для потребителей. Основы работы данного устройства используются человечеством на протяжении многих тысячелетий.
Выработкатеплоты начинается с процесса сжигания топлива и продолжается в процессе теплоотдачи от высокотемпературных газовых сред. Оптимизация этих двух процессов является основополагающей при рассмотрении вопроса повышения эффективности работы котельной установки. Основными направлениями повышения энергоэффективности котельной являются улучшение условий сжигания топлива и повышение теплоотдачи от факела и дымовых газов к тепловоспринимающим поверхностям котельной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
