Результаты численных исследований процесса раздельного циркуляционного подогрева мазута в резервуаре с помощью параллельно соединенных 4-х подогревателей

УДК 621.182

РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЬНОГО ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ПОДОГРЕВА МАЗУТА В РЕЗЕРВУАРЕ С ПОМОЩЬЮ ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ 4-Х

ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Г. Т. ОСИПОВ

В статье представлены результаты численных исследований зависимости температуры мазута в резервуаре от времени подогрева мазута по раздельной схеме, а также результаты расчета в трехмерном пространстве с введением дополнительной оси - расхода мазута через подогреватели.

В работе [1] предложена новая теплотехнологическая схема мазутного хозяйства ТЭС на базе каскада 4-х подогревателей, для расчета которой в работе [2] предложена математическая модель циркуляционного подогрева мазута в резервуаре с помощью параллельно соединённых 4-х подогревателей.

Для рассматриваемой схемы подогрев мазута может осуществляться как по совмещенной, так и по раздельной схеме. В работе [3] авторами представлены результаты численных исследований, проведенных для совмещенной схемы циркуляционного подогрева мазута.

В данной работе рассмотрены результаты численных исследований, проведенных для циркуляционного подогрева мазута в резервуаре по раздельной схеме при помощи 4-х параллельно соединенных подогревателей.

При подогреве мазута по раздельной схеме наиболее часто на практике встречаются следующие варианты:

1. Наличие потоков мазута, идущих с выхода подогревателей на их входы.

2. Отсутствие потоков мазута, идущих с выхода подогревателей на их входы.

В качестве объекта исследования использовалась теплотехнологическая

схема 2-й очереди резервного мазутного хозяйства Набережночелнинской ТЭЦ, описание которой приведено в [1].

На рис. 1 приведены расчетные зависимости температуры мазута в полном резервуаре объемом у=20000 м от времени т при подогреве мазута по раздельной схеме с помощью четырёх параллельно соединённых подогревателей ПМ-10-120 для зимнего режима эксплуатации (температура окружающей среды *о.с = -30 °С) и различных значений начальной температуры мазута в резервуаре 4 для различных значений расхода потока мазута через подогреватели (температура

насыщенного пара, используемого в подогревателе, = 180 °С), при отсутствии

потоков мазута, поступающего в резервуар от других видов оборудования Спост = = 0 кг/с и отводимого из него к другим видам оборудования вдр = 0 кг/с, и наличии потока мазута с выхода подогревателя на его вход (С11 = С, С22= С33= С44 = 0).

На рис 2. представлены результаты расчетов для тех же условий, как и на рис. 1, с тем отличием, что отсутствуют потоки мазута с выходов подогревателей на их входы (С=0).

На рис. 3 представлены результаты расчетов в трехмерном пространстве с введением дополнительной оси - функции от - расхода мазута через подогреватели. Графики представлены для зимнего режима эксплуатации при

© Г. Т. Осипов Проблемы энергетики, 2003, № 7-8

температуре окружающей среды /о.с= -30 °С в случае отсутствия потоков мазута с выхода подогревателей на их входы (С = 0) при подогреве мазута с помощью четырёх параллельно соединённых подогревателей ПМ-10-120 по раздельной схеме (7К=0), отсутствии потоков мазута, поступающего в резервуар от других видов оборудования Спост=0 кг/с и отводимого из него к другим видам оборудования Сдр = 0 кг/с, и различных значений начальной температуры мазута в резервуаре 4. Температура насыщенного пара, используемого в подогревателе ^ = 180 °С.

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

t, °С

1 20 1 50 1 8 0 2 1 0 2 40 270 3 00 т,Ч

а)

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

t, °С

, С*

Г •

* tir• 4

^•4

'С'

я'-'

/

0 1 0 2 0 3 0 40

50

б)

60 70 80 90 10 0 Т,Ч

в)

Рис. 1. Зависимости температуры мазута в полном резервуаре объемом у=20000 м3 от времени т при подогреве мазута по раздельной схеме (Ск = 0) с помощью четырёх параллельно соединённых подогревателей ПМ-10-120 при наличии потока мазута с выхода подогревателя на его вход (Сц = С, (?22 = 7зз = (744 = 0): а), в) т = 300 ч; б), г) т = 100 ч; а), б) Си = 0,1С; в), г) - СП=0,2С -------*х=30 °С и Сп1 =Сп2 = Сп3 = (п4 =33,33 кг/с;.- *х =30 °С и Сп1 =16,67 кг/с, Сп2 =Сп3 =

Сп4 =33.33 кг/с;-*х=30 °С и Сп1 = Сп2 =16.67 кг/с, Сп3 = Сп4 =33,33 кг/с;---------------------------*х=30 °С и

G=0.4 Gn;

Гх=60 °С и Сп1 = Сп2 = Сп3 =16,67 кг/с, Сп4 =33,33 кг/с;............- 4=60 °С и С=0,2

Gn;

- tx=60 °С и G=0,3 Gn;

- tx=60 °С и G=0,4Gn;

г, °С

т,ч

г, °С

б)

г, °С

170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Ш

-—.

г, °С

10 15 20 25 30 35 40 45

50

т,ч

т,ч

в)

0

5

Рис. 2. Зависимости температуры мазута в полном резервуаре объемом у=20000 м3 от времени т при подогреве мазута по раздельной схеме (Ск =0) с помощью четырёх параллельно соединённых подогревателей ПМ-10-120 при отсутствии потока мазута с выхода подогревателя на его вход (б=0): а) т=300 ч; б) т=100 ч;в) т=50 ч; г) т=10 ч. Обозначения как на рис. 1.

Из приведенных результатов численных исследований видно, что наличие или отсутствие линии рециркуляции (байпасной линии) для различных режимов работы мазутного хозяйства при раздельной схеме циркуляционного подогрева мазута в одном резервуаре с помощью 4-х параллельно соединенных подогревателей не оказывает существенного влияния на интенсивность подогрева. Это объясняется тем, что весь подогревательный блок работает на подогрев мазута в резервуаре.

t, °C

35 3025 20

Gnj, кг/с 15 3 10

100 150 200 250 300

т, ч

б) ^

3

Рис. 3. Зависимости температуры мазута в полном резервуаре объемом у=20000 м от времени т и от расхода потока мазута через подогреватели Оп при подогреве мазута по раздельной схеме (бк =0) с помощью четырёх параллельно соединённых подогревателей ПМ-10-120 в условиях отсутствия потоков мазута с выхода подогревателей на их вход, зимнего режима эксплуатации и различных значений начальной температуры мазута в резервуаре гх: а) гх=30 °С; б) гх=50 °С; в) гх=70 °С; г) гх=90 °С.

Summary

The article deals with the problems of numerical investigations of separated mazut heating process in an oil-tank, also article deals with the calculation results in 3D space by using the third additional axis -mazut flow thru oil-heater.

Литература

1. Осипов Г.Т., Казайкин К.Ф., Будилкин В.В., И. А. Белов, Назмеев Ю.Г. Новая совмещенная теплотехнологическая схема мазутного хозяйства ТЭС на базе

© Проблемы энергетики, 2003, № 7-8

каскада 4-х подогревателей // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. -2003. -№ 3-4. - С. 164-170.

2. Осипов Г.Т., Будилкин В.В., Назмеев Ю.Г. Математическая модель циркуляционного совмещенного подогрева мазута в резервуаре мазутных хозяйств ТЭС с помощью параллельно соединенных 4-х подогревателей // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. - 2003. - № 3-4. - С. 86-96.

3. Осипов Г.Т., Назмеев Ю.Г. Численное исследование процесса совмещенного циркуляционного подогрева мазута в резервуаре с помощью параллельно соединенных 4-х подогревателей // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. -2003. - № 5-6. - С. 70 - 76.