Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0063

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0063
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Закрытое акционерное общество "Южно-Уральский инновационно-технологический центр"
Название доклада
Проведение прикладных исследований и разработка способа подготовки котловой и теплофикационной воды методом фазовых переходов в вихревом потоке в условиях глубокого вакуума.
Докладчик
Томилов Сергей Борисович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Проект направлен на обеспечение качественного водного режима работы систем теплоснабжения для устранения процессов накипеобразования в водогрейном тракте котлоагрегатов и транспортных трубопроводах с целью повышения энергоэффективности работы основного оборудования.
Целью реализуемого проекта является разработка и создание высокоэффективных многоцелевых водоподготовительных установок (МВУ), позволяющих повысить энергоэффективность работы оборудования паровых и водогрейных котельных систем теплоснабжения промышленных предприятий и объектов жилищно-коммунального хозяйства.
Актуальность и новизна исследования


В настоящее время актуальной задачей в энергетике является применение наукоемких, прогрессивных технологий направленных на повышение эффективности производства, при этом особое внимание уделяется вопросам энергосбережения, снижение себестоимости тепловой и электроэнергии, а также уменьшение вредного воздействия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) на окружающую среду
Использование технологии получения дистиллята посредством обработки воды, без применения дорогих химических реагентов, для подпитки котлов и теплосетей позволяет наряду с современными видами подготовки воды значительно снизить производственные издержки.
Исследуемая конструкция обеспечивает аналогичные конкурентам показатели обессоленной воды не за счет многократного адиабатного вскипания воды в ступенях испарителя, а за счет интенсифицированных тепло-массообменных процессов в поле центробежных сил с использованием эффекта механоактивации в условиях сложного неравномерного движения рабочего тела.
Использование вихревого эффекта в контуре циркуляционной воды позволяет снизить температуру охлаждающего агента до 30-40 градусов ºС. Это существенно влияет на массогабаритные размеры конденсаторной секции, что позволяет установить сроки внедрения водоподготовительных установок менее одного года и снизить минимум в два раза затраты на строительно-монтажные работы. Использование интенсифицированных процессов тепломассообмена в условиях фазовых переходов в поле центробежных сил также существенно влияет на увеличение КПД водоподготовительной установки за счет снижения подводимой мощности.
Описание исследования

- Выбор направления исследования

Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы с обоснованием и выбором направления исследований и способов решения поставленных задач. Исследованы существующие физические и технологические решения в области фазовых переходов в вихревом потоке. 

 

- Теоретические исследования

          В качестве базовых вариантов исследований приняты схемы многоцелевых водоподготовительных установок на базе 2-х технологий, использующие вихревые потоки рабочего тела: эффект Ранка-Хилша и центробежного эффекта.

Исследованы существующие физические принципы и технологические решения в области фазовых переходов в вихревом потоке. Предложены варианты использования вихревой трубы, реализующей эффект Ранка-Хилша для энергетического разделения потоков жидкости, в качестве испарительной секции многофункциональной водоподготовительной установки.

Рассмотрены вопросы применения центробежного эффекта в центробежных форсунках. Показана возможность применения центробежных форсунок с кипящей жидкостью в многофункциональной водоподготовительной установке.

          Разработана математическая модель  фазовых переходов в вихревом потоке, с использованием разработанных модельных (тестовых) задач. Обработаны и интерпретированы результаты моделирования с целью исследования чувствительности результатов к допущениям, сделанным при построении модели.

- Изготовление образцов и экспериментальные исследования

         Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы многоцелевой водоподготовительной установки четырех видов и испытательный стенд. Разработаны программы и методики испытаний  и проведены испытания экспериментальных образцов многоцелевой водоподготовительной установки четырех видов.

- Обобщение и оценка результатов исследований

     Выполнена оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.

Результаты исследования

Испытания экспериментальных образцов показали показали высокую эффективность работы МВУ всех моделей. Показатели качества воды обработанной на установках стали существенно лучше. Обессоленная вода, получаемая на выходе полностью соответствует требованиям технического задания и нормативным документам на нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов. Так, напимер, такие важные показатели как удельная электрическая проводимость снизилась в 100 раз, сухой остаток уменьшился в 20 раз, жёсткость снизилась в 5 раз, мутность в 50-100 раз, содержание растворённого кислорода в 5-7 раз. 

Хорошее качество водоподготовки на данных типах установок позволяет сделать вывод о перспективе их применения в различных отраслях промышленности в том числе и для подготовки котельной воды в теплоэнергетике.

    Основываясь на результатах проведенных исследований был разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме: "Разработка и создание опытного образхца высокоэффективной многоцелевой водоподготовительной установки для подготовки котловой теплофикационной воды методом фазовых переходов в вихревом потоке в условиях глубокого вакуума"

Практическая значимость исследования
Разработка научно-технического задела в области создания высокоэффективных многоцелевых водоподготовительных установок, позволяющих повысить энергоэффективность работы оборудования паровых и водогрейных котельных систем теплоснабжения промышленных предприятий и объектов жилищно-коммунального хозяйства.
Многоцелевые водоподготовительные установки будут обеспечивать создание унифицированных решений для организации очистки воды для различных производств и минимизацию давления на экологический фон. Многоцелевые водоподготовительные установки могут быть востребованы в технологических процессах водоподготовки не только энергетики и жилищно-коммунального хозяйства, но и в металлургической, химической и нефтехимической промышленности, а также пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Технология вакуумного термообессоливания малочувствительна к механическим, органическим и минеральным (накипеобразующим) примесям в исходной воде. Использование технологии получения дистиллята без доочистки воды, посредством минимального потребления реагентов (безреагентной обработки), для подпитки котлов и теплосетей позволит наряду с современными видами подготовки воды значительно снизить производственные издержки за счёт:
- уменьшения потребления химреактивов (до 90%);
- использования вторичных энергоресурсов - низкопотенциальный пар давлением от 0,12 МПа и температурой 115ºС, горячая вода до t=90ºС;
- включения оборудования в тепловую схему теплофикационного цикла без потерь тепловой экономичности;
- значительно уменьшить сброс химически загрязненных стоков в водные источники.