Диссертация (1143428), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

Расход натурального твердого топлива с полифракционным составом, подаваемого в топочную камеру, пересчитывался на эквивалентный расход шарообразныхчастиц. При этом эквивалентный расход топлива должен иметь такую жерассевочную кривую, как и исходный. Для выполнения этого условия рассевочная кривая разбивалась на N фракций (в данном случае принималосьN=10), каждая из которых характеризуется своим средним диаметромi = (i+i+1)/2,(3.27)где i – средний диаметр частицы из i-й фракции, м; i, i+1 – максимальныйи минимальный размер частиц i-ой фракции, м.Частота подачи частиц i-й фракции в топку определяется по зависимостиni 6 B Ri  Ri 1,  y 3i 100(3.28)164где ni – частота подачи частиц i-ой фракции, шт/с; В – расход топлива, подаваемого в топку, кг/с; Ri, Ri+1 – полные остатки на ситах с размерами ячеек i и i+1, %.Распределение частиц исходной пыли по фракциям описывалось формулой РозинаРаммлераБеннетаR0i=exp(bn0i),(3.29)где b и n – опытные коэффициенты, характеризующие соответственно тонкость помола и равномерность зернового состава [222].Интервал i…i+1 определялся следующим образом.

Средний диаметрчастиц первого промежутка выбран равным 1 = 2,510-4 м для выделения мелких частиц, которые минуя НВЗ, сразу уходят в прямоточную часть факела.Каждый последующий интервал был получен умножением предыдущего накоэффициент увеличения интервала kинт таким образом, чтобы правая граница последнего интервала была равна размеру самой крупной частицы 01. Коэффициент увеличения интервала kинт для каждой конкретной рассевочнойкривой получался путем численного решения уравнения10ШkN 1инт 01 ,(3.30)N 1где Ш – величина первого шага, м.Расчет поверхности реагирования частиц каждой фракции проводилсяпо формуле2Fфр,i  4 i / 2 ni ,(3.31)а масса каждой фракции определялась по зависимости3M фр,i  ni  i / 6 угля ,(3.32)Таким образом, расчет выгорания топлива полифракционного составапри использовании эквивалентного расхода выполняется как последовательность расчетов выгорания одиночных частиц, каждая из которых представляет собой одну из фракций топлива.

При этом делается допущение о том, что165частицы в процессе движения взаимодействуют только с экранными поверхностями нагрева, ограничивающими топочную камеру.3.1.3 Расчет поля температур в низкотемпературной вихревой топкеДля определения температурного поля выполнялся зональный тепловойрасчет топочной камеры котла ПК-24, позволивший определить необходимоеколичество локальных характеристик ее тепловой работы с учетом особенностей движения среды. Топочная камера котла разбивалась на отдельные зоны две по глубине и четыре по высоте топки  (рисунок 3.16) с расчетом размеров каждой зоны, площадей тепловоспринимающих поверхностей экранов,ограждающих каждую зону (или включаемых в зону, как, например, в случаеналичия внутритопочных ширм) и площадей поверхностей переизлучениясоседних зон.

Распределение температур и степень выгорания в зоне определялись путем численного решения системы балансовых уравнений (16 уравнений), записанных для каждой из восьми зон [19, 520]. Температуры на выходе из каждой зоны рассчитывались по формуле:"Ti (Tac cBp M т  Tac cBp M ac  Ti 'cBp M г  Tгв cв Bp M гв  Tхв cв Bp M хвсВр ( М т  М ас  М г  М гв  М хв )(3.33)40 аТ i  Fi  ij  i BpQirjсВр ( М т  М ас  М г  М гв  М хв ), K,где Тi, Тi, Тас, Тгв, Тхв  соответственно температуры на выходе и входе в зону, аэросмеси, горячего и холодного воздуха, K; Т i – средняя температура взоне, K; c, cв – теплоемкости топочной среды и воздуха соответственно(с учетом с = f(T)), кДж/(кгK); Вр – расчетный расход топлива, кг/с;Мг, Мас, Мгв, Мхв – массовые доли соответственно топочных газов из предстоящей по ходу газов зоны, первичного, горячего и холодного воздуха, поданных в зону, кг/кг; Мт – массовая доля поданного в зону топлива, кг/кг; а –степень черноты зоны;Fiiij– сумма произведений поверхностей, ограни-166чивающих зону и включенных в объемзоны, на соответствующие коэффициенты тепловой эффективности i и переизлучения ij (суммарная эффективная лучевоспринимающая поверхностьзоны), м2; i – доли топлива, сгоревшеговкаждойиззон i 1  q4 /100  .Средняя температура в зоне определялась как средняя арифметическаямежду входом и выходом из зоны:T i  (Ti '  Ti '' )/2 , K.(3.34)Коэффициентыпереизлучениядля плоскостей, разделяющих зоны,рассчитывались с последующим приближением по средним температурамв зонах Т i , Т j :ij = 1  ( T i / T j )4.Рисунок 3.16  Схема разбиенияна зоны топки котла ПК-24 ст.

№ 9для зонального теплового расчетаВ таблице 3.2 приведены значения массовых долей воздуха и газов,участвующих в теплообмене каждойзоны, а в таблице 3.3  доли выгораниятоплива в зонах НТВ-топки.Таблица 3.2 – Массовые доли воздуха и газов, участвующих в теплообменекаждой зоны№№зоныМассовая доля поданного в зонупервичногогорячеготопливавоздухавоздуха10002345678000,55 Мв000000,25 Мв0,15 Мв0,05 Мв00000Мт0000(3.35)Массовая доля топочных газов,вошедших из предстоящейпо ходу газов зоны, (Mгi)0,55Мв + 0,15 Мв + 0,25 Мв ++ 0,7 Мв + Мт = 1,65 Мв + 10,7 Мв0,7 Мв0,95 Мв0,95 Мв + 1Мв + 1Мв + 1Мв + 11672827261170251 1 7 5 .6 4 72412102312302221201 2 5 2 .1 1 81912601 3 2 8 .5 8 81812701716151330141 25 2 .1 1 8131 3 2 8 .5 8 812111 4 0 5 .0 5 91 4 81 .52 910914 0 5 .0 5 9813201400761 3 2 8 .5 8 8541 4 05 .0 59313 2 8 .5 8 81 25 2 .1 1 8213 2 8 .5 8 89 46 .23 59 4 6 .2 3 51 1 75 .6 474 1 0 .9 4 14 1 0 .9 4 110012345678T экспРисунок 3.17  Общая картина линийтока, характерная для НТВ-топокРисунок 3.18 – Поле температур, K,в НТВ-топочной камере котлаПК-24 ст.

№ 9 ИТЭЦ-10(1260 экспериментальныезначения)Для газоплотной топки доля холодного воздуха Мхв принимается равнойнулю во всех зонах. Массовые доли топочной среды, проходящей через каждую зону (Мг, Мас, Мгв, Мт), оценивались с учетом распределения горячегодутья и линий тока характерных режимов работы топок с НТВ (блок 1) (пример  рисунок 3.17).168Таблица 3.3 – Выгорание топлива в зонах НТВ-топкиСланецОстатокна ситеR90, %R200, %Номерзоны12345678ТорфБурый угольКаменныйугольГранулометрический состав топлива251060309050401470405015703525450150,250,110,180,300,100,030,020,010,250,030,050,550,100,00,00,020,300,060,100,450,080,00,00,01Доля сгоревшего топлива, i0,200,020,070,580,100,020,00,010,220,050,090,550,100,00,00,010,220,150,200,400,050,00,00,00,220,030,050,600,090,020,00,010,250,110,150,350,100,030,010,00,200,080,110,500,100,00,00,01В результате зонального теплового расчета получены входные (Тi), выходные (Тi) и средние ( T i ) температуры в зонах, а также температура на выходе из топки (Тт).

Для проверки точности полученных результатов Тт, полученная из зонального расчета, сравнивалась с температурой на выходе изтопки, полученной в расчете суммарного теплообмена в топочной камере.Для расчета суммарного теплообмена использовался нормативный метод[249] с учетом особенностей НТВ-сжигания [19].Сравнение температур Тт, полученных этими методами, показало высокую сходимость результатов для различных углей с разницей, не превышающей 5 %. Для тестирования результатов использовались также экспериментальные данные (в том числе и по Тт) [34], сравнение которых показало(рисунок 3.18) сходимость с величиной стандартной неопределенности, непревышающей 6 %.3.1.4 Стадийное горение полифракционного твердого топливав НТВ-топке.

Анализ констант химического реагирования3.1.4.1 Сушка топливаПроцесс горения природного твердого топлива представляет собой комплекс сложных физико-химических явлений; его определяющими стадиямиявляются прогрев и сушка материала топливной частицы, термическое раз-169ложение главным образом органической массы топлива и взаимодействиетвердого углерода с кислородом, двуокисью углерода, водяным паром, водородом и другими газами. В отношении временной связи перечисленных стадий установлено, что в зависимости от размера, относительной скоростидвижения частицы в газовой среде и температуры последней они могут протекать как параллельно, так и последовательно, с некоторым наложениемэтих процессов друг на друга. В условиях пылеугольных топок, как принимается рядом исследователей [166, 222, 521...523 и др.], эти стадии протекаютпоследовательно. Однако такое рассмотрение процесса горения для крупнойтопливной частицы недопустимо.

Экспериментальные данные [34, 514, 524]показывают, что стадии горения крупной частицы протекают со значительным временным наложением предыдущей стадии на последующую. В некоторый промежуток времени при горении крупной частицы топлива возможнопротекание всех стадий одновременно. Для расчета процесса горения крупных частиц топлива в НТВ-топке необходимо рассматривать все стадии процесса с учетом конструкции топки, сложного движения частиц и других особенностей НТВ-сжигания.Таблица 3.4 – Коэффициенты, характеризующие влияние различных параметровна продолжительность отдельных стадий процесса горения частицы [222, 524]ОбозначениекоэффициентаАзейскийБЧеремховскийДИнтинскийДКузнецкийДКузнецкий2ССКузнецкийГВоркутинскийЖkвлnвлmвлСвл (Wп  1 м/с)Свл (Wп  1 м/с)kглnглmвлСгл (Wп  1 м/с)Сгл (Wп  1 м/с)kвкnвкmвкСвк (Wп  1 м/с)Свк (Wп  1 м/с)kгкnгкmгкСгк (Wп  1 м/с)Сгк (Wп  1 м/с)5,42-40,5-0,08-0,164,31-1,161,9-0,13-0,442,09-1,411,31-0,16-0,851,05-0,811,54-0,17-0,335,81-40,5-0,08-0,164,55-1,161,9-0,13-0,452,45-1,421,33-0,16-0,862,19-0,841,56-0,17-0,353,55-40,5-0,08-0,168,76-1,261,87-0,13-0,466,96-1,61,34-0,17-0,883,53-0,891,6-0,17-0,392,55-40,5-0,09-0,178,32-1,281,83-0,14-0,499,76-1,441,36-0,18-0,93,59-0,871,63-0,17-0,383,93-40,5-0,17-0,2813,19-1,351,79-0,17-0,5731,98-1,731,46-0,2-0,992,31-40,5-0,11-0,198,45-1,31,79-0,16-0,5523,38-1,71,45-0,19-0,9610,39-0,911,8-0,18-0,422,76-40,5-0,13-0,2210,52-1,321,78-0,17-0,5631,59-1,721,47-0,2-0,9815,98-0,931,83-0,18-0,44170Для расчета времени прогрева мелких (  10-3 м) частиц до момента воспламенения летучих в среде с концентрацией О2 10…21 % использоваласьэмпирическая зависимость В.И.

Характеристики

Список файлов диссертации