Технологические и технические решения процессов сжигания высоковязких тяжелых топлив в судовых котельных установках (10.05.2011)

Автор: Суменков Вячеслав Михайлович

8. Разработать оптимизационную программу расчетов и конструирования современных котельных установок и их элементов;

9. Сопоставить результаты технико-экономических характеристик СКУ, выпол-ненных по традиционной и оптимизационной схемам, с учетом наиболее вероятной нагрузки и годовой наработки.

Методика исследования. Для решения поставленных задач в диссертационной работе применялись методы планирования экспериментальных и промышленных исследований: математическое моделирование и вычислительные эксперименты, методы экспериментального исследования, включая анализ, изучение, использование разработок научных и научно-производственных коллективов ИГИ, ВТИ, ЦКТИ, СКБК. СПбКУ.

Выполненная работа соответствует паспорту специальности: 05.08.05 Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные).

Основные научные результаты и их новизна.

Научная новизна результатов диссертационного исследования состоит в следующем:

1. Разработаны и реализованы лабораторные установки, экспериментальные базовые и судовые производственные стенды, оборудованные средствами исследова-ния, изготовлены аппараты и системы топливоподготовки, представлены физические и теплофизические свойства ВТЭ;

2. Изучен процесс интенсификации и получены экспериментальные данные о полноте выгорания ВВТТ в виде ВТЭ в лабораторных, стендовых и производ-ственных котельных установках;

3. Выполнены экспериментальные исследования на лабораторной установке и получены результаты сжигания экспериментального высоковязкого тяжелого топлива (ЭВТ) в виде ВТЭ на основе мазута М100 и гудрона (градация представлена в % М100/гудрон–100/0,75/25,50/50,25/75,0/100);

4. Исследовано влияние ВТЭ на процесс формирования и заполнения топки факелом (m);

5. Получены новые данные о снижении потерь от химического и механического недожога и отложений на поверхностях теплообмена при сжигании ВТЭ;

6. Рассмотрен и решен вопрос снижения ? при сжигании ВВТТ в виде ВТЭ, который позволяет это реализовать на частичных нагрузках;

7. Разработана обобщенная математическая модель расчета и конструирования ГУ, решен вопрос распыливания ВТЭ в центробежных, ротационных, пневма- тических ГУ и формирование факела в объеме топочного пространства;

8. Разработаны методы оптимизации технико-экономических характеристик котла при минимизации затрат на получение заданного количества и качества тепло-вой энергии на стадии конструирования с учетом внешних, внутренних ограничений и новых научно-технических достижений;

9. Разработана оптимизационная программа расчета и конструирования совре-менных котельных установок, на которых используются экспериментально прове-ренные методики сжигания ВВТТ в виде ВТЭ;

10. Сопоставлены результаты технико-экономических характеристик СКУ, выполненных по традиционной и оптимизационной схемам проектирования с учетом наиболее вероятной нагрузки и годовой наработки при сжигании товарного топлива (ТТ) и ВТЭ.

Разработаны математические модели:

- течение и распыливание пленки жидкости в центробежных, ротационных и пневматических форсунках;

- процесс формирования факела в объеме топочного пространства и сгорание топлива;

- программно-аналитического комплекса оптимизационного конструирования котельной установки с учетом внешних и внутренних ограничений для получения технико-экономических характеристик;

- процесса сернокислотной коррозии поверхностей теплообмена с газовой стороны.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается использованием апробированных методик, классическими методами теоретических расчетов по разработанным моделям экспериментальных исследований на специа-лизированных лабораторных, стендовых и судовых производственных котлах, что потверждается государственными авторскими свидетельствами и патентами, актами внедрения разработанных технологий и технических решений.

На защиту выносится:

1. Технико-технологическое единство решений сжигания ВВТТ в судовых котельных установках.

2. Обобщенные модели и теоретические решения процессов сжигания ВТЭ и оптимизация характеристик судовых котельных установок.

3. Новые результаты экспериментальных и промышленных исследований по сжиганию ВВТТ в виде ВТЭ с учетом их физических и теплофизических свойств.

4. Рекомендации инженерного обеспечения конструирования элементов судовых котельных установок и технологий сжигания ВТЭ.

Практическая значимость результатов

Результаты научных исследований автора по сжиганию ВВТТ в виде ВТЭ внедрены на судах рыбопромыслового флота: котел КВС30/1 на т/х «Ильич», т/х «Аскольд», котел типа «Бабкок-Вилькокс», котел КВГ-34К на РМБ «Алексей Чуев», ВТЭ использованы при разработке технической документации на котлоагрегаты

КСВ 4/0,7, КСВ 6,3/0,7 и КВС16/0,7, система ВТЭ успешно испытана на головном к/а КСВ 4/0,7, предусмотрена установка 3-х к/а КАВ16/16М с системами ВТЭ, на к/а КАВ 4/7М ролкеров проекта16075 («Новороссийск» и «Сочи»), после успешных испытаний системы ВТЭ находятся в эксплуатации, а программные продукты «Проект КВ», «Поверка КВ», «Годовая поверка КВ» по обеспечению проектирования (компоновки и конструирования) внедрены при разработке проектов вспомо-гательных котлов КВВА 12/28М, КАВ 4/7-11 и КВ-2, на котле КАВ-1,5, о чем свидетельствуют акты внедрения.

Опыт эксплуатации модернизированных котельных установок с системами ВТЭ может быть рекомендован для внедрения на судах морского флота при сжигании ВВТТ.

Методики оптимизации котельных установок внедрены в ОАО СКБК и в учебный процесс Дальневосточного государственного технического университета и Морского государственного университета имени адм. Г.И. Невельского и могут быть рекомендованы для подготовки судовых механиков в вузах Минобразования и ведо-мственных учебных заведениях.

Апробация. Основные положения работы представлялись на 33 Международ-ных, Всесоюзных и Всероссийских научно-теоретических, практических и методи-ческих конференциях.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 59 публикациях, в том числе в двух монографиях и 9 статьях в центральных научных изданиях, рекомендованных ВАК и 15 авторских свидетельствах и патентах.

Содержание и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 112 наименований и 3 приложения. Содержит 302 страницы машинописного текста, 109 рисунков, 36 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы, обосновывается актуальность темы, сформирована цель, задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы и положения, выносимые на защиту.

В главе 1 представлены основные виды и характеристики жидких топлив (табл.1); в РФ (ГОСТ 10585-99), в Великобритании - Английский стандарт (ISO 8217:1996 BS МА 100:1996) и Международный стандарт (ISO 8217:1996 (Е)).

Из анализа табл. 1, видно, что показатель концентрации серы увеличивается от 3,5 % по ГОСТ 10585-99 до 5 % по Английскому и Международному стандартам, механические примеси увеличиваются в 10 раз, температура застывания по Англий-скому и Международному стандартам повышается до 30 0С. Следует отметить, что по отношению к ГОСТ 10585-99 Английский и Международный стандарты имеют еще девять марок ВВТТ, начиная с RMG35 и RMH35 (по классификатору ISO 8217).

Топлива судовые IFO-30, IFO-180, IFO-380 является аналогами судовых оста-точных топлив класса F, выпускаемых по Международному стандарту ISO 8217:


загрузка...