К вопросу об исследовании структуры потока водоугольного топлива в процессе его пневмомеханического распыла

Дмитрий Васильевич Гвоздяков, Андрей Викторович Зенков, Владимир Евгеньевич Губин, Максим Викторович Ведяшкин

Аннотация


Выполнены экспериментальные исследования структуры потока водоугольного топлива (ВУТ) в процессе его пневмомеханического распыла в аэродинамическом имитаторе топки энергетического котла. Проанализирован механизм распыла ВУТ в соотношении 50 % уголь и 50 % вода, размер частиц угля 50 мкм и менее при значениях температур 313 и 353 К и давлениях: ВУТ 3 МПа и воздуха 2 МПа. Визуализация структуры факела ВУТ и оценка качества потока выполнены в плоскости перпендикулярно оси факела на трех отрезках. Определены геометрические параметры и скорости капель ВУТ в процессе распыла. Проанализировано изменение критерия We в зависимости от скорости капель ВУТ и их размера. Установлены характерные зоны факела ВУТ, формирующиеся в процессе распыла. Определены диапазоны диаметров и скоростей капель ВУТ, соответствующих сердцевине потока, средней и внешним зонам факела. Рассчитаны значения We для соответствующих размеров и скоростей капель ВУТ. Сформулированы условия, характерные для некоторых стадий дробления капель распыляемого ВУТ. Полученные результаты могут быть использованы при математическом и физическом моделированиях процесса распыла ВУТ в топках энергетических котлов с целью прогностических оценок аэродинамических характеристик проектируемых и действующих агрегатов.


Ключевые слова


водоугольное топливо; суспензия; распыление; форсунка; число Вебера

Полный текст:

PDF

Литература


Franco A., Diaz A.R. The Future Challenges for “Clean Coal Technologies”: Joining Efficiency Increase and Emission Control. Dipartimento d’Energetica “L. Poggi”, Università di Pisa, 2009, vol. 34, iss. 3, pp. 348–354. DOI: 10.1016/j.energy.2008.09.012

Dolgushin I.A. Issledovaniye i sovershenstvovaniye skhemy T·ES s kotlom TSKS dlya povysheniya effek-tivnosti i uluchsheniya ekologicheskikh pokazateley: dis. kand. tekhn. nauk [Research and Improvement of

the Scheme of Thermal Power Plants with a Boiler CCS to Improve Efficiency and Improve Environmental Per-formance. Cand. Sci. Diss.]. Moscow, 2014. 166 p.

Meza C.G., Zuluaga Rodríguez C. et al. Toward a 100 % Renewable Island: A Case Study of Ometepe's Energy Mix. Renewable Energy, 2019, vol. 132, pp. 628–648. DOI: 10.1016/j.renene.2018.07.124

Marinicheva O. [Coal Returns to Generation]. Energetika i promyshlennost' Rossii [Energy and Industry of Russia], 2012, no. 11. (in Russ.)

Khodakov G.S. Coal-Water Suspensions in Power Engineering. Thermal Engineering, 2007, vol. 54, no. 1, pp. 36–47. DOI: 10.1134/S0040601507010077

Salamatin A.G. [On the State and Prospects of Using Coal-Water Fuel in Russia]. Ugol’ [Coal], 2000,

no. 3, pp. 10–15. (in Russ.)

Nyashina G.S., Strizhak P.A. The Influence of Liquid Carbon Dioxide Emissions from the Combustion of Coal-Water Slurries. Environmental Pollution, 2018, vol. 242, pp. 31–41. DOI: 10.1016/j.envpol.2018.06.072

Dolinsky A.A., Khalatov A.A. [Hydrocarbon Fuel: Prospects for Use in Power Engineering and the Housing and Utilities Sector]. Prom. Teplotekhnika [Prom. Heat Engineering], 2007, vol. 29, no. 5, pp. 70–79. (in Russ.)

Maltsev L.I., Kravchenko I.V., Lazarev S.I., Lapin D.A. [Combustion of Coal in the form of a Coal-Water Slurry in Low-Capacity Boilers]. Teploenergetika [Thermal Engineering], 2014, no. 7, pp. 25–29.

DOI: 10.1134 / S0040363614070066. (in Russ.)

Osintsev K.V. [The Organization of the Flaring of Coal-Water Suspensions in the Furnaces of Energy Boilers]. VIII Vserossiyskaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiyem “Goreniye tverdogo topliva” [VIII All-Russian Conference with International Participation “Solid Fuel Combustion”], 2012, pp. 72.1–72.8. (in Russ.)

Mingaleeva G.R. [Determination of the Optimal Characteristics of Coal-Water Fuel under the Terms

of Transportation and Gasification]. VIII Vserossiyskaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiyem “Goreniye tverdogo topliva” [VIII All-Russian Conference with International Participation “Solid Fuel Combustion”], 2012, pp. 65.1–65.4. (in Russ.)

Baranova M.P. [Influence of Plasticizing Additives on the Rheological Characteristics of Coal-Water Slur-ries from Coal of Varying Degrees of Metamorphism]. Trudy KGTU [Proc. of KSTU], 2006, no. 2–3,

pp. 143–147. (in Russ.)

Tarabanko V.E., Baranova M.P. [Nature of Stabilization of Coal-Water Fuel Suspensions]. Tekhnich-eskaya khimiya. Ot teorii k praktike: sb. nauch. tr. [Technical Chemistry. From Theory to Practice: Col. of Scien-tific Proc.], Perm, 2008, pp. 299–304. (in Russ.)

Beletsky V.S., Sergeev P.V., Boreyko M.K. [On the Regulation of the Electrokinetic Properties of Coal in Suspensions]. Khimiya tverdogo topliva [Chemistry of Solid Fuels], 1990, no. 5, pp. 73–75. (in Russ.)

Ukigai T. et. al. Coal Slurry. Chem. Lett, 1995, pp. 371–374.

Tolokolnikov A.A., Yankovsky S.A., Gubin V.E., Zenkov A.V., Zaitsev A.S. Research of Mechanical Treatment Influence on Rheological Properties of Coal-Water Fuel Based on Low-Grade 3B Coal. MATEC Web of Conferences, 2016, vol. 91, 01012. DOI: 10.1051/matecconf/20179101012

Gao Z., Zhu S., Zheng M., Wu Z., Lü H., Liu W. Effects of Fractal Surface on Rheological Behavior and Combustion Kinetics of Modified Brown Coal Water Slurries. International Journal of Coal Science and Techno-logy, 2015, vol. 2, iss. 3, pp. 211–222. DOI: 10.1007/s40789-015-0075-0

Senchurova Yu.A., Murko V.I., Fedyayev V.I., Dziuba D.A., Puzyrev E.M. [Research Results of Spraying of Water Coal Fuel by Pneumo-Mechanical Nozzles]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [News of Tomsk Polytechnic University], 2008, vol. 312, no. 4, pp. 37–40. (in Russ.)

Murko V.I., Fedyaev V.I., Karpenok V.I. et al. [The Results of Studies of the Processes of Spraying and Burning Coal Suspension Fuel]. Sovremennaya nauka [Modern Science], 2012, no. 1 (9), pp. 89–96. (in Russ.)

Senchurova Yu.A., Murko V.I. [The Mechanism of Spraying Water Coal Fuel]. Tekhnologii. Innovatsii: materialy vserossiyskoy nauchnoy konferentsii molodykh uchenykh (8–11 dekabrya 2005 g.): Novosibirskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet [Science. Technology. Innovations: Materials of the All-Russian Scien-tific Conference of Young Scientists (December 8–11, 2005): Novosibirsk State Technical University], 2006, part 3, pp. 84–86. (in Russ.)

Daviault S.G., Ramadan O.B., Matida E.A., Hughes P.M., Hughes R. Atomization of the Twin Fluid

Atomizer. Fuel, 2012, vol. 98, pp. 183–193. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.02.042

Ma X., Duan Y., Liu M. Atomization of Petroleum-Coke Sludge Slurry Using Effervescent Atomizer.

Experimental Thermal and Fluid Science, 2013, vol. 46, pp. 131–138. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2012.12.003

Boyko V.M., Poplavsky S.V. [Experimental Study of Two Types of Disruptive Destruction of a Drop in

a Stream Behind a Shock Wave]. Fizika goreniya i vzryva [Physics of Combustion and Explosion], 2012, vol. 48, no. 4, pp. 76–82. (in Russ.)

Jakobs T., Djordjevic N., Fleck S. et al. Gasification of High Viscous Slurry R & D on Atomization and Numerical Simulation. Applied Energy, 2012, vol. 93, pp. 449–456. DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.12.026

Smith C.F., Sojka P.E., Thames J.M. Water-Free-Fluid-Resistance Slurry Atomization. Journal of Engi-neering for Gas Turbines and Power, 1990, vol. 112 (1), pp. 15–20. DOI:10.1115/1.2906470

Pilch M., Erdman C.A. Accuracy of the Acceleration-Induced Breakup of Liquid Drop. Int. J. Multiphase Flow, 1987, vol. 13, pp. 741–757. DOI: 10.1016/0301-9322(87)90063-2

Galustov V.S. Pryamotochnyye raspylitel’nyye apparaty v teploenergetike [Direct-Flow Spray Devices in Power System]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1989. 240 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180401

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.