Анотація до роботи:

Горячкін А.В. Підвищення ефективності суднових котлів при спалюванні водопаливних емульсій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05 – суднові енергетичні установки. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2007.

Дослідження, проведені на основі запропонованої моделі теплотехнічних і термохімічних процесів, показують, що спалювання ВПЕ з водовмістом W ^r близько 30 % надає можливість одночасно вирішувати задачі підвищення надійності роботи суднових котлів, захисту навколишнього середовища, забезпечення енергозбереження при спалюванні важких залишкових палив, що підтверджується результатами експериментальних та аналітичних досліджень. Збільшення частки NO₂ в NO_x до 33 % при спалюванні ВПЕ сприяє зростанню розчинності оксидів азоту в конденсаті сірчаної кислоти на поверхні, що приводить до зниження інтенсивності НТК. Експериментально отримані залежності збитку металу від вмісту сірки DG = f (S ^r), надлишку повітря DG = f (a), водовмісту емульсії DG = f (W ^r), а також залежності швидкості корозії від температури стінки K = f (t_ст) і вмісту води у ВПЕ K = f (W ^r). В області температур стінки 70...150 С при спалюванні ВПЕ з водовмістом W ^r = 30 % за різних режимів (a= 1,15…1,45) і вмісту сірки S ^r до 2,0 % швидкість корозії нижча, ніж при спалюванні необводненого палива навіть при низьких a та практично відсутньому «кислотному піку» корозії.

На основі отриманих результатів побудовано номограму, яка надає можливість визначення надійності і довговічності (ресурсу) НТП,

максимальних значень ККД суднових котлів і мінімальних витрат палива, вмісту шкідливих речовин у газах та їх токсичності. Вона може бути покладена в основу розробки режимних карт для організації оптимальних режимів експлуатації котлів і використана при проектуванні котлів.

Зниження інтенсивності НТК при спалюванні ВПЕ дозволяє підвищити ККД ДК до 93 %, глибину утилізації – до 65 %, забезпечити роботу ДК танкерів протягом рейсу за рахунок власних енергоресурсів судна.

1. Отримано рішення важливої для суднової енергетики науково-прикладної задачі підвищення надійності і довговічності суднових котлів при спалюванні ВПЕ за рахунок зниження інтенсивності низькотемпературної корозії (НТК) до економічно прийнятного рівня (0,2…0,3 мм/рік) при температурах поверхонь нагріву, нижчих за ТТР (до 70...80 С), що забезпечує комплексне використання палив і вторинних енергоресурсів.

2. Уперше одержані залежності збитку металу НТП суднових котлів унаслідок корозії від вмісту сірки в паливі DG = f (S ^r), надлишку повітря DG = f (a) і водовмісту емульсії DG = f (W ^r) при спалюванні ВПЕ, які можуть бути використані у вигляді порівняльних характеристик інтенсивності низькотемпературної корозії на відповідних режимах роботи котлів, а також для прогнозування довговічності суднових котлів.

3. Уперше виявлені закономірності перебігу процесів низькотемпературної корозії в області температур стінки t_ст = 70...150 С при спалюванні ВПЕ з водовмістом W ^r до 30 % при різних режимах: коефіцієнтах надлишку повітря a = 1,15...1,45 і вмісту сірки S ^r в паливі до 2,0 %, які показують, що швидкість корозії майже в 5 разів нижча, ніж при спалюванні необводненого палива навіть при низьких надлишках повітря, при практично відсутньому "кислотному піку" корозії.

4. Отримані залежності швидкості корозії від температури стінки K = f (t_ст) при t = 100 год практично характеризують реальну інтенсивність корозійних процесів при експлуатації котлів між періодами очищеннями, а отже і термін служби суднових котлів. Установлено, що середнє значення швидкості корозії K_сер при спалюванні ВПЕ з водовмістом W ^r = 30 % і підвищеному значенні a (1,45) в 1,5 разу нижче від K_сер при a = 1,01 у разі спалювання необводненого палива.

5. При спалюванні ВПЕ з W ^r близько 30 % навіть з підвищеними при зниженні температури стінки до 70…80 С досягаються зменшенням рівня забруднення навколишнього середовища, підвищення надійності роботи котлів, збільшення міжремонтного періоду, зниження витрат на ремонт низькотемпературних поверхонь нагріву, зниження вимог до регулювання величини в автоматиці горіння.

6. Побудована на підставі узагальнення результатів експериментальних иа аналітичних досліджень номограма, яка пов’язує швидкість корозії при використанні ВПЕ та екологічні й економічні показники, спрямована на розробку режимних карт для організації оптимальних режимів експлуатації суднових котлів, а також на використання при їх проектуванні.

7. Розроблено раціональні схемні рішення УК і ВК. Установлено, що спалювання обводненого палива необхідно проводити в спеціально

проектованих під його використання котлах з урахуванням зниження швидкості НТК, зменшення температури вихідних газів J_вих і a, посилення інтенсивності теплообміну, що розширює можливості збереження і навіть збільшення ККД (до 93 % при вмісті води у ВПЕ до 40 %).

8. Розроблені наукові основи методики оцінки надійності НТП за результатами досліджень інтенсивності НТК, які дають можливість установлення ресурсу роботи металу, значення температури вихідних газів і ККД котлів.

9. Використання нафтозалишків і відходів підготовки палива у вигляді ВПЕ, економія палива при спалюванні ВПЕ у ГД і ДК, можливість зменшення J_вих внаслідок зниження інтенсивності НТК і відповідно істотне підвищення ККД ДК, збільшення глибини утилізації вихлопних газів до 65 % дозволяють практично повністю забезпечити роботу ДК танкерів протягом рейсу за рахунок власних енергоресурсів.

10. Отримані результати можуть бути використані також і в стаціонарній енергетиці при спалюванні всіх видів органічного палива, нафтовмісних вод тощо.

Основні результати дисертації, опубліковані у наукових спеціалізованих виданнях:

1. Горбов В.М., Горячкин А.В. Исследование интенсивности коррозионных процессов при сжигании водомазутных эмульсий // Зб. наук. праць УДМТУ. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – № 5(391). –
   С. 87–95.

2. Горячкин А.В. Влияние содержания влаги в зоне горения на эмиссию оксидов азота и серы // Наук. праці: Наук.-метод. журнал. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2004. – Т. 31, вип. 18, Техногенна безпека. – С.27–38.

3. Горбов В.М., Горячкин А.В. Влияние состава и содержания оксидов азота и серы в газах на процессы в элементах ГТУ // Наук. праці: Науково–методичний журнал. Техногенна безпека. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2005. – Т.43, вип.30. – С. 119–127.

Основні публікації, в яких додатково викладено зміст дисертації:

4. Горбов В.М., Горячкин А.В. Утилизация теплоты дымовых газов при сжигании водотопливных эмульсий // Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении: Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-техн. конф. – Николаев: УГМТУ, 1998. – С. 20–21.

5. Горячкин А.В. Влияние состава оксидов азота на процессы в элементах ГТУ // Сучасні проблеми суднової енергетики: Матер. Міжнар. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів, молодих учених та молодих спеціалістів. – Миколаїв: УДМТУ, 2003. – С. 98–100.

6. Горбов В.М., Горячкін А.В. Шляхи підвищення екологічних та економічних показників котлів при спалюванні водопаливних емульсій // Екологічна безпека об’єктів господарської діяльності: Тези допов. до Міжнар. наук.-практ. конф. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2004. – С. 81–83.

7. Горячкин А.В. Исследование кинетики низкотемпературных коррозионных процессов при сжигании водомазутных эмульсий // Суднова енергетика: стан та проблеми: Матер. Міжнар. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів, молодих учених та молодих спеціалістів. – Миколаїв: НУК, 2005. – С. 93–94.

   Горбов В.М., Горячкин А.В. Повышение экономических, экологических характеристик и надежности работы котлов при сжигании водомазутных эмульсий // Матер. Міжнар. наук.-техн. конференції "Муніципальна енергетика: проблеми, рішення". – Миколаїв: НУК, 2005. – С. 57-61.

   Горбов В.М., Горячкин А.В. О повышении КПД вспомогательных котлов при сжигании водомазутных эмульсий // Матер. 4-й Междунар. науч.-техн. конф. "Проблемы экологии и энергосбережения в судостроении". – Николаев: НУК, 2005. –
   С. 275-277.

   Особистий внесок здобувача в роботах, які опубліковані в співавторстві: [1] – проведення досліджень корозійних процесів та обробка їх результатів; [3] – проведення експериментів, обробка їх результатів; [4] – знаходження взаємозв'язку зниження швидкості корозії і глибини утилізації; [6] – розробка конструктивних схем допоміжних та утилізаційних котлів і розрахунки їх теплових балансів при спалюванні ВПЕ; [8] – розробка критерію оптимального водовмісту ВПЕ з позицій еколого-економічної ефективності їх спалювання; [9] – розгляд чинників, що визначають ККД котлів при спалюванні ВПЕ.