Удосконалення показників роботи котельних агрегатів шляхом інтенсифікації спалювання водопаливних емульсій

Abstract

Гаєвська Л. В. виконала кваліфікаційну роботу на здобуття першого (бакалаврського) рівня вищої освіти на тему: «Удосконалення показників роботи котельних агрегатів шляхом інтенсифікації спалювання водопаливних емульсій». Дослідження присвячене оптимізації технологій використання мазутних водопаливних емульсій у топкових пристроях котлів з метою підвищення їх економічної ефективності, екологічної безпеки та експлуатаційної надійності. Метою роботи є теоретичне обґрунтування та практична реалізація підходів до оптимізації функціонування котельних агрегатів на основі використання водопаливних емульсій для покращення їх енергетичних, економічних та екологічних характеристик. У вступі обґрунтовано актуальність застосування ВПЕ як ефективного засобу підвищення коефіцієнта корисної дії котельного обладнання та зниження рівня шкідливих викидів. Визначено наукову новизну, мету та основні завдання дослідження, окреслено існуючі наукові прогалини щодо комплексного впливу параметрів емульсій на процеси горіння, а також наведено відомості про апробацію результатів. У першому розділі здійснено аналітичний огляд наукових джерел щодо використання водопаливних емульсій у різних енергетичних установках, зокрема в котлах, двигунах та газотурбінних системах. Окрему увагу приділено впливу якості води на ефективність роботи установок та технологіям її підготовки, а також методам активації паливних сумішей, зокрема кавітаційній обробці. Виявлено недостатність систематизованих даних щодо нормативів якості води та особливостей роботи при різній концентрації водної фази. У другому розділі досліджено особливості вібраційного (термоакустичного) горіння та його вплив на процеси спалювання ВПЕ. Наведено математичні моделі різних режимів горіння та визначено умови, що забезпечують інтенсифікацію теплообміну і зменшення екологічного навантаження. Розглянуто механізми трансформації водної фази емульсії, що впливають на диспергування паливних крапель. У третьому розділі проаналізовано процеси високотемпературної та низькотемпературної корозії при спалюванні ВПЕ. Описано експериментальну установку та досліджено вплив складу палива, температурного режиму металу (сталі 20 та 1Х18Н10Т) і коефіцієнта надлишку повітря на інтенсивність корозійних процесів. Встановлено залежності швидкості корозії від мінералізації водної фази та отримано регресійні моделі для її прогнозування. У четвертому розділі запропоновано інженерні рішення щодо вдосконалення котельних агрегатів, зокрема інтеграцію конденсаційних поверхонь нагріву з корозійностійких матеріалів та застосування скруберних технологій. Для суднових енергетичних установок обґрунтовано використання електродіалізної водопідготовки. У висновках узагальнено основні результати дослідження та підтверджено досягнення поставленої мети й розв’язання визначених завдань.