Совершенствование топочного процесса пылеугольных котельных агрегатов П-67 на основе численного моделирования

• Автор: Тэпфер, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Раздел 1. Современное представление и уровень моделирования топочных процессов

1.1. Проблемы, возникающие в энергетических котлах при сжигании бурых каискоачинских углей

1.2. Обзор работ по моделированию процессов в топочных камерах

1.3. Выводы и постановка задач работы Раздел 2. Математическая модель процессов в топочной камере.

Метод расчета

2.1. Описание турбулентной аэродинамики, теплообмена и горения в газовой фазе

2.1.1. Уравнения движения газа, теплообмена и переноса газовых компонент

2.1.2. Модель турбулентности

2.1.3. Модель радиационного переноса тепла

2.1.4. Модель горения в газовой фазе
2.2. Описание движения, теплообмена и горения полидисперсных
частиц угля в топочной камере
2.2.1. Уравнение движения частиц угля
2.2.2. Тепломассобмен и горение частиц угля в газовом потоке
2.2.3. Осаждение частиц на поверхности нагрева
2.3. Модель образования оксидов азота
2.4. Метод расчета процессов в топочной камере
2.4.1. Уравнение переноса для обобщенной переменной
2.4.2. Конечнообъемный метод получения разностного аналога уравнения переноса
2.4.3. Использование криволинейной системы координат
2.5 Выводы к разделу 2
Раздел 3. Тестирование моделей и методов расчета процессов в топочной камере
3.1. Моделирование ламинарных закрученных потоков
3.2. Закрученное турбулентное течение в трубе
3.3. Течение в модели тангенциальной топочной камеры с угловым расположением горелок
3.4 Моделирование фонтанно вихревой топочной камеры
3.5 Течение в модели тангенциальной топочной камеры с настенным расположением горелок
3.6 Моделирование процессов в топочной камере котла П Березовской ГРЭС1
3.7 Выводы к разделу 3
Раздел 4. Исследование и оптимизация процессов в топочной камере котла Березовской ГРЭС1
4.1. Исследование схем размещения воздушных сопел и организации ступенчатого сжигания
4.2. Исследование влияния нижнего дутья, перераспределения топлива
по ярусам горелок и тонины помола угольной пыли на эффективность топочного процесса
4.2.1 Анализ способа организации нижнего воздушного дутья
4.2.2 Результаты моделирования топки с новой схемой организации нижнего дутья и у трубленным помолом топлива .
4.2.3 Исследование влияния перераспределения топлива по ярусам горелок и тонины его помола
4.3. Результаты моделирования топки котла П, блок 2
4.4 Результаты моделирования топки котла П, блок 3
4.5 Выводы к разделу 4
Основные результаты и выводы диссертационной работы
Список использованных источников


П- с целыо повышения эффективности сжигания топлива, снижения скорости шлакования, уменьшения концентрации оксидов азота в дымовых газах. Научна)! Впервые построена комплексная математическая модель котла П-, учитывающая турбулентную пространственную аэродинамику, сложный теплообмен, выгорание пылеугольного топлива, образование оксидов азота, шлакование поверхностей нагрева. Впервые для тангенциальных топочных камер с настенным расположением горелок выявлено, что зоны интенсивного шлакования топочных экранов находятся в области нечетного блока горелок и обусловлены характером аэродинамики газов. Установлено, что в углах топки формируются вторичные вихри, взаимодействие которых с основным вихревым потоком приводит к набросу факела на стенки топки. На основе проведенных расчетных исследований предложены и реализованы технологические решения по модернизации топок котлов П- блоков № 1 и № 2, позволившие снизить вероятность шлакования топочных экранов, что обеспечивает возможность котлу нести длительную максимальную нагрузку 0 МВт, сократить количество выбросов оксидов азота до 0 мг/м3. Разработаны предложения по конструкции топочной камеры котла блока № 3, при реализации которых котел будет удовлетворять современным экологическим требованиям для вновь проектируемых агрегатов. Разработанное специализированное программное обеспечение и рекомендации но конструкции и организации топочного • процесса используются в исследовательской деятельности ряда научных оршнизаций (ВТИ, СибВТИ СибЭНТЦ, ООО «ТОРИНС») и для подготовки специалистов в учебном процессе на кафедре теплофизики ИИФиРЭ СФУ. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов теоретических исследований в области гидродинамики, теплообмена, горения твердого топлива. Результаты математического моделирования, не противоречат основным физическим законам и удовлетворяют результатам, полученным на лабораторных стендовых и промышленных установках. Достоверность математической модели была подтверждена сравнением результатов моделирования котла П- с данными натурного эксперимента. П- Берёзовской ГРЭС-1. Международной конференции “ Потоки и структуры в жидкостях”, Санкт-Петербург, - июня г; Семинаре-совещании «Опыт внедрения новой техники и технологий в энергетике», г. Шарыпово, ОАО «Березовская ГРЭС», октябрь г. Проблемы реабилитации и развития». Сентябрь -, г. Алушта, Украина; X Всероссийский научно-практическом семинаре "Обеспечение безопасности и экономичности энергетического оборудования", - ноября г. C-Пб. Международной конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» г. Алушта, - сентября ,, г; 4st International Conference on Computational Heat and Mass Transfer May -, , Paris-Cachan, FRANCE; 4-й Российской национальной конференция по теплообмену. Москва; Всероссийской научно - технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий». Улан- Удэ, - июля г. VI Всероссийская конференция «Горение твердого топлива», Россия, Новосибирск, 8- ноября, г. III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики», - ноября г. Екатеринбург; Конференции «Результаты фундаментальных исследования в области энергетики и их практическое значение», Москва - марта г. Объединенный Институт Высоких Температур Российской Академии Наук; VI Всероссийский семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике ВСВТЭ-. Красноярск, - мая г. СФУ; VII Всероссийской конференции «Горение твердого топлива», Новосибирск - ноября г. Институт Теплофизики СО РАН. Основные результаты исследований по данной теме опубликованы в печатных работах, из которых 1 статья из перечня ВАК. Диссертация состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения и приложения. Основной текст на 4 страницы, 5 таблиц и , рисунков. Список литера туры из 9 наименований. Автор выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю A. A. Дсктереву за плодотворное сотрудничество и полезное обсуждение работы, а также всем коллегам по работе.