Совершенствование факельно-вихревых схем сжигания твердого топлива на основе численного моделирования : на примере котла БКЗ-210-140Ф

• Автор: Бетхер, Татьяна Михайловна
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ФАКЕЛЬНОВИХРЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА.

1Л. Общие тенденции развития факельновихревых топок

1.2. Технологии на основе вихрей с горизонтальной осью вращения

1.3. Технологии с вертикальным вихревым факелом

1.4. Синтезированные аэродинамические схемы факельновихревых

технологий

1.5. Постановка обоснование задач исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ 1ЮЛОЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристика объекта исследования.
2.2. Варианты совмещения аэродинамических схем топочного
процесса.
2.3. Физикоматематическая основа моделирования топочных
процессов
2.4. Выбор программного обеспечения
2.5. Адаптация программного продукта к объекту исследования
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЧНОЙ СРЕДЫ
ПЫЛЕУГОЛЫ ЮГО КОТЛА БКЗ00Ф
3.1. Режимные условия организации топочных процессов.
3.2. Характеристика топочных процессов при работе четырех
горелочных блоков.
3.3. Изменения топочных процессов при работе трх горелочных
блоков
3.4. Особенности топочных процессов при работе двух горелочных
блоков
3.5. Краткие выводы.
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЧНОЙ СРЕДЫ ПРИ СОВМЕЩЕНИИ БАЗОВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ВАРИАНТОВ IГИЖНЕГО ДУТЬЯ.
4.1. Исследованные условия организации сжигания.
4.2. Характеристики топочных процессов при наличии однонаправленного нижнего дутья
4.3. Характеристики топочных процессов при пропеллерном направлении нижнего дутья
4.4. Характеристики топочных процессов при фонтанном направлении нижнего дутья.
4.5. Краткие выводы.
ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАИЯ ТЮЧНЫХ ПРОЦЕССОВ
5.1. Аэродинамика топочной среды.
5.2. Температурные поля топочной камеры.
5.3. Концентрационные поля топочной среды.
5.4. Возможности практического использования совмещения
исследуемых аэродинамических схем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Основные результаты, полученные при численном исследовании процессов в топочной камере с тангенциальной компоновкой горелок, полностью соответствует экспериментальным данным исследований других авторов. В четвертой главе представлена оценка общих и локальных характеристик топочного процесса и влияния на них основных эксплуатационных режимов для принятых к рассмотрению вариантов организации факельно-вихревого сжигания твердого топлива. Всего для каждого из вариантов комбинированных аэродинамических схем по четырём сочетаниям задействованных горелок и для четырёх анализируемых характеристик топочного процесса с учётом их пошагового фиксирования по трём осям координат на данном этапе исследования получено экспозиций картины топочной среды. В общей сложности для всех трёх рассмотренных вариантов аэродинамических схем база для сравнительного анализа состояла из таких экспозиций. На основе выполненных исследований особенностей топочного процесса выявлены преимущества и недостатки совмещения аэродинамической схемы тангенциально закрученного факела и нижнего воздушного дутья. Полученные результаты численного моделирования в целом подтверждают работоспособность рассмотренных вариантов аэродинамических схем топочного процесса применительно к модернизации камерной топки котла БКЗ-0-0Ф и являются основой для исследования наиболее экономичных режимов их применения. В пятой главе выполнена оценка полученных результатов, на основании которой определены индивидуальные особенности влияния варьируемых режимных факторов на параметры работы топки. В частности, возможности вариативной организации эксплуатации котла в зависимости от свойств топлива: сжигание угольной пыли с использованием существующих пылесистем по традиционной тангенциальной схеме, различные сочетания одновременного сжигания гонко молотой и пыли грубого помола. В заключении приведены основные выводы по результатам диссертационного исследования. В приложении приведены результаты решения задач на ЭВМ и визуализация численного моделирования, а также материалы, подтверждающие характер и степень практического использования полученных результатов. Автором выбраны варианты исполнения аэродинамических схем для реализации факельно-вихревых технологий сжигания твёрдого топлива, проведены вычислительные эксперименты, анализ полученных результатов, формулирование выводов. В постановке задач исследований, обсуждении методики вычислительных экспериментов и полученных результатов принял участие научный руководитель д. Заворин A. ГЛАВА 1. Конструктивные воплощения факельно-вихревых топок берут начало еще с -х годов прошлого века. Они представляют собой камеры с вихревым движением газов в их объеме, которое организуется особым расположением горелок и соответствующей конструкцией топочной камеры. Создание, освоение новых и совершенствование эксплуатируемых топочных устройств с факельным принципом сжигания, как правило, было направлено на интенсификацию процессов воспламенения и более полное выгорание топлива и одновременно на уменьшение габаритов топочной камеры. Это позволяет сократить высоту котла, а значит, - снизить расходы на сооружение и ремонт не только собственно котла, но и главного корпуса электростанции. В послевоенные годы начался процесс создания форсированных топочных устройств и увеличения единичных мощностей котельных установок. Тогда крупными считались котлы паропроизводительностью 0 т/ч, с середины -х годов в США работали котлы паропроизводительностью по 0 т/ч (моноблоки по 0 МВт на ТЭС «Гаплатин»), а отечественные энергомашиностроители создавали котлы к дубль-блокам мощностью 0 МВт. В конце -х годов в США были сданы в эксплуатацию котлы производительностью т/ч (моноблоки 0 МВт). В Европе также сооружались мощные котлы, высота которых достигала нескольких десятков метров. Именно в эти годы в энергетике США, ФРГ и СССР начали применяться высокофорсированные циклонные предтопки, которые обеспечивали экономию по площади до % и по объему - до % по сравнению с уже существовавшими пылеугольными котлами [].