Диссертация (1141533), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Основная и конденсационная поверхности нагрева разделены перегородкой. Продукты сгорания, последовательно омывая обе поверхности нагрева, поступают в дымовую трубу. Установка монтируется на фундамент или крепится кстене. В отличие от нее установка, описанная в работе [25], целиком состоит изоребренных труб, а поверхности нагрева конденсационная и основная - объединены.
В работе [21] рассмотрен котел, основная и конденсационная поверхностинагрева которого составлены из гофрированных пластин. Природный газ сжигаетсяв атмосферной газовой горелке. Продукты сгорания поднимаются по внутреннемуподъемному газоходу, омывая установленную в нем конденсационную поверхность нагрева, затем опускаются, разделяясь на два потока.Данные Дикого В.А., Галкина Н.И. и Кассони Л.П., приведенные в работе[30], дают представление об опыте эксплуатации экономайзера с профильно-пластинчатой поверхностью нагрева. В качестве поверхности теплообмена применяются пластины с полусферическими выступами, выполненными из легированнойстали 40Х18Н1 ОТ. Результаты исследований коррозионной стойкости материаловподробно рассмотрены в работе [31].
Они показывают, что переход к профилю сбольшим количеством гофр, даже из легированной стали, сопровождается в процессе изготовления образованием микротрещин и прочих дополнительных очаговлокальных разрушений, что в свою очередь вызывает коррозийную активность.Следовательно, этот факт не позволяет рекомендовать гофрированные пластины вкачестве поверхностей нагрева конденсационных теплообменников.24Принципиальная схема КТАНа, предложенная авторами Латгипропрома[32], включает корпус, изготовленный из листовой стали, систему орошения, активную насадку, выполненную в виде пучка труб*, циркулирующим в них теплоносителем, и сепарационное устройство.
Теплота от дымовых газов передаетсяводе, протекающей внутри пучка труб, за счет непосредственной передачи теплотыот продуктов сгорания к трубам и за счет конденсации водяного пара. Помимоэтого, в теплообмене участвуют мелкие капли распыленной воды. Наличие активной насадки позволяет увеличить скорость дымовых газов и сократить габаритыаппарата. КТАН подключен за действующим котлом по П-образной схеме. Правильный режим эксплуатации оборудования обеспечивает качество и надежностьработы водонагревателя.
Основным показателем, определяющим целесообразность использования материала для изготовления поверхности нагрева, являетсястепень коррозионной активности конденсата, выделяющегося из потока продуктов сгорания.При сжигании природного газа содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары, при охлаждении их до температуры ниже точки росы, конденсируютсяна конденсационной поверхности. Образующийся конденсат представляет слабуюкислоту РН=3,5-4,5 [33].В работе [34] Ведан Ф.И.
отметил, что для РН<7 коррозия имеет более равномерный характер, и на поверхности металла язвины не образуются.В литературе [33]; [35] проведены исследования, посвященные специальному подбору материалов для конденсационных поверхностей нагрева, в которыхможет возникать коррозия. Авторы работы [33] предлагают использовать хромоникелевые стали, сплавы А1 с Mg, Мb или Si. Отмечено, что эффективнее применение поверхностей нагрева, изготовленных из алюминиевых сплавов, так как ониобладают более высоким коэффициентом теплопроводности, чем поверхностинагрева, изготовленные из хромоникелевых сплавов, к тому же скорость коррозииалюминиевых сплавов не превышает 0,02- 0,03 мм/год.25В качестве поверхностей нагрева низкотемпературных утилизационныхустановок Рихтерова В.А.
предлагает применить стеклянные трубки [36]. А в работе [37] проведен сравнительный анализ теплопередачи стеклянных трубок и загрязненных стеклянных трубок, коэффициенты теплопередачи которых соответственно составляют 149 и 138,6 КДж/(м2ч град). Из-за высокой стоимости и рядаконструктивных и эксплуатационных недостатков, большое количество изготовленных и опробованных стеклянных трубчатых воздухоподогревателей широкогораспространения не получили.
Термостойкая резина, используемая для уплотнения, дорога и не обеспечивает термических компенсаций, в результате чего трубычасто выходят из строя. При ремонтах и очистках стекло легко повреждается. Трубные доски, выполненные из стали, подвержены коррозии, а длина их ограничена,что усложняет компоновку и приводит к дополнительным расходам металла и увеличению затрат. Трубы должны быть изготовлены без сварных швов и располагаться вертикально. В литературе [38] обсуждается применение кислотостойкихпокрытий для защиты от коррозии.
Использование коррозионностойких покрытийснижает их тепловую эффективность на величину менее 5%.Покрытие кислотостойкими сталями резко снижает скорость коррозии. Разработанные в Государственном институте стекла эмали А-32 и А-168 позволяютснизить скорость коррозии по сравнению со стальной в 10-20 раз. Ввиду сложностиобеспечения плотности покрытия, его выполняют двумя слоями кислотостойкихэмалей, что ведет к увеличению капиталовложений. Коррозионная стойкость образцов с эмалевыми покрытиями снижается за год в 3-4 раза. Эмаль, как всякоестекло обладает хрупкостью [38].
В этой же работе приводится информация о стойких покрытиях на основе бакелитового лака. Наибольшую стойкость имеет термообработанное покрытие. Высокой коррозионной стойкостью обладают стеклопластик, органическое стекло и листовой фторопласт 4 (политетрафторэтилен). Этиматериалы надежно работают при температуре до 250°С и не теряют эластичностидо 200°С.26Однако практика показала, что возникают сложности с креплением предложенных выше защитных материалов, а также они имеют высокую стоимость [37].Конденсатоотводящее устройство целесообразнее выполнять из материалов, мало подверженных коррозии. Горизонтальную часть дымоотводящей системы рекомендуется выполнять с наклоном в 3° по направлению в сторону конденсатосборника.1.3.
Воздействие электрического поля на факел пламениШирокому распространению конденсационных теплоутилизаторов мешаеткислотность воды, образующейся при конденсации (РН=3,5-4,5), и существеннаяреконструкция тепловой схемы котельной. Повышенную кислотность вызываюткислотные соединения из оксида/диоксида азота, смешанные с водой, а также оксида углерода при конденсации в контактном теплоутилизаторе. Предложен методборьбы с повышенной кислотностью путём снижения вредных выбросов оксидауглерода и оксида азота активным методом: при помощи воздействия электрического поля на сгорание топлива [14].Посмотрим на возможности управления процессом сгорания топлива в топочной камере с точки зрения влияния на параметры продуктов сгорания. На сегодняшний день, возможности оптимизации котельной представлены следующимивозможностями воздействия:регулировка процесса горения в топке котла - разряжение на выходе изтопки давлением газа, соотношение газ/воздух – этот параметр регулируется посредством замеров и составления режимных карт и следованию им при эксплуатации котла;конструкция горелки – отвечает за смешения топлива и воздуха, позво-ляет регулировать коэффициент избытка воздуха, формировать форму факела;27геометрическими характеристиками топки - оптимизация формы ка-меры позволяет улучшить теплоотдачу с площади поверхности котла, снизить тепловое напряжение топки эффективно для проектирования нового оборудования.Все описанные методы регулировки используются сегодня в современныхкотельных и оптимизированы на достаточном уровне, но несмотря на это, уровеньвредных выбросов всё равно остаётся существенным для применения контактныхтеплообменников.
Для ещё большего снижения уровня вредных выбросов обратимся к активному регулированию факела электрическим полем [39]. Для описанияпроцесса воздействия, рассмотрим факел в топке с физической точки зрения - факел пламени представляет собой квазинейтральную плазму [40] с большим количеством положительно и отрицательно заряженных частиц в зоне реакции [41]. Вплазме в результате химической реакции концентрация заряженных частиц составляет 1012 ионов/см3. Положительно и отрицательно заряженные частицы содержатся приблизительно в равном количестве, но при этом распределение их в объёме пламени не является однородным. Упрощённо, положительно заряженные частицы расположены по краю пламени, отрицательные в середине [42] [43], схемарасположения изображена на Рисунок 1. Это неравновесие при общей квазинейтральности и высокая энергоёмкость процесса указывает на потенциальную перспективу воздействия электрического поля, так как электрическое поле взаимодействует с любыми заряженными частицами в границах его действия.28Рисунок 1 – Условное распределение преобладающего заряда частиц в факеле пламениМеханизмы воздействия внешнего электрического поля на пламя, а точнеена заряженные частицы, расположенные в зоне прохождении реакции, в соответствие с теорией поля выражено тремя основными механизмами [44]:1.Электрогидродинамический(электрогазодинамический)меха-низм воздействия – реализуется в основном за счёт действия ионного ветра [45].Эффект ионного ветра можно описать так.
Вблизи тонкого электрода возникаетионизация атомов воздуха (кислорода в случае отрицательного напряжения на этомконтакте, азота - в случае положительного), полученные ионы начинают двигатьсяк широкому электроду, сталкиваясь с молекулами окружающего воздуха и отдаваяим часть своей кинетической энергии, превращая молекулы либо в ион, либо передавая им дополнительное ускорение (ударная ионизация).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
