Выбор и обоснование направления исследований, подготовка к их проведению

Цель выполнения ПНИ - разработка и реализация новых технических решений по созданию нового типа горелочного устройства для энергоэффективного и экологически безопасного сжигания (утилизации) некондиционных жидких углеводородных топлив (и опасных производственных отходов) с применением паровой газификации. В результате выполнения первого этапа работ выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ; обоснован выбор направления исследований; разработана и обоснована физико-математическая модель турбулентного горения жидкого углеводородного топлива в условиях подачи перегретого водяного пара, обеспечивающая учет детальной кинетики химического реагирования для многокомпонентной газовой смеси, а также процессов сажеобразования и образования оксидов азота. Разработаны технические решения по созданию лабораторного образца горелочного устройства для сжигания некондиционных жидких углеводородных топлив в условиях паровой газификации. Новое горелочное устройство, в отличие от разработанных ранее испарительных горелочных устройств с паровой газификацией, характеризуется конструктивной и технологической новизной, представляя собой паромасляное горелочное устройство с вертикальным факелом, горящим в открытом пространстве, имеющее короткое время запуска и выхода на рабочий режим, обеспечивающее эффективное диспергирование топлива, непрерывное устойчивое воспламенение и интенсивное горение жидких углеводородных некондиционных топлив и производственных отходов с пониженным содержанием токсичных компонентов продуктов сгорания. Основными преимуществами горелочного устройства являются эффективный распыл топлива при взаимодействии со струей перегретого водяного пара, инжектируемого через пневматическую форсунку, простота топливоподачи без предварительного перемешивания топлива и воды (пара), отсутствие контакта топлива с форсункой, что предотвращает коксование ее поверхностей и последующие сбои в работе горелочного устройства, возможность регулирования параметров пара для управления показателями процесса горения. Устройство предназначено для эффективного сжигания высоковязких и некондиционных видов топлива, позволяя преодолеть недостатки, связанные с неустойчивым воспламенением, нестабильностью горения в топочной камере, относительно быстрым коксованием поверхностей горелок. Разработана эскизная конструкторская документация на лабораторный образец оригинального горелочного устройства (рассчитанного на мощность не менее 10 кВт), реализующего способ сжигания некондиционных жидких углеводородов (и производственных отходов) в режиме паровой газификации. Изготовлен лабораторный образец горелочного устройства для сжигания некондиционных жидких углеводородных топлив. Основные технико-эксплуатационные характеристики устройства: мощность не менее 10 кВт; регулируемая температура пара от 150 до 550°С; регулируемый расход пара от 0,25 до 1,2 кг/ч; регулируемый расход топлива от 0,2 до 2 кг/ч. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Принято участие в мероприятиях по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки с представлением результатов проекта (работа выполнена получателем субсидии за счет собственных средств из внебюджетных источников). Проведены адаптация и тестирование физико-математической модели турбулентного горения углеводородного топлива, обеспечивающей учет детальной кинетики химического реагирования для многокомпонентной газовой смеси, а также процессов сажеобразования и образования оксидов азота, применительно к условиям в тракте экспериментальной горелки (работа выполнена индустриальным партнером за счет собственных средств из внебюджетных источников).