Диссертация (1143428), страница 35

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

Текст из файла (страница 35)

Для каждой фракции i вычисляется степеньсульфуризации частиц известиR 3  i 2  ri3 xi() =  3   R  1  3  dR , Ri  0  rз (3.102)где хi() – степень сульфуризации.Так как при сульфуризации один моль CaO связывает один моль SO2, тоС0() = SO2   xi () CaOi .i(3.103)Численное интегрирование системы (3.92) проводится до тех пор, покане обратится в нуль либо С0 (), либо пористость частицы известиПi = Пi (R, ) у её поверхности (при R = Ri).По представленной методике составлен алгоритм и программа расчета(блок-схема программы приведена в приложении 5), произведена ее отладка итестирование по опытным данным [34, 166, 218, 290, 318, 514, 524, 540, 548и др.]. Программа имеет блочное построение, что дает возможность проведения расчетов и анализа отдельных составляющих процесса путем отключенияотдельных блоков или подключения новых.

Проведенное тестирование какотдельных блоков, так и программы в целом показало удовлетворительноесовпадение расчетных данных с экспериментальными, что дает возможностьиспользовать ее для расчета процесса горения в НТВ-топочных камерах с одновременным исследованием процессов образования и разложения оксидовазота, генерации оксидов серы и их взаимодействия с CaO золы топлива.3.2 Результаты расчетного исследования процесса горенияполифракционного твердого топлива, генерации и преобразованиявредных веществ в НТВ-топке. Анализ результатовРасчетное исследование процесса горения полифракционного твердоготоплива с учетом разложения оксидов азота на коксовых частицах в процессе горения проведено применительно к НТВ-топке котла ПК-24 ИТЭЦ-10.Исследовалось горение (азейский, ирша-бородинский, березовский) бурых икаменных (черемховский, нерюнгринский, кузнецкий) углей, сжигавшихся192в НТВ-топках котлов ПК-24 ст.

№ 9 ИТЭЦ-10 и БКЗ-420-140-9 УстьИлимской ТЭЦ. Вариантные расчеты проводились для следующих гранулометрических составов [34]: дробленого топлива (R1000 = 85 %, R10000 = 10 %),пыли угрубленного (R90 = 80 %, R200 = 50 %) и тонкого (R90 = 50 %, R200 = 0,2 %)помолов (рисунок 3.23).Рисунок 3.23  Гранулометрический состав топлива и потери тепла q4,характерные для различных способов сжигания [34]: 1, 2  пылеугольный факел;3, 4  НТВ-топка; 5  котел № 11 ТЭЦ АБК; 6, 7, 8  n = var; 9  12  дробленое топливо(————  расчетные значения q4;   опытные значения q4;-  -  -  -  масса циркулирующего в топке топлива (М))Исходными данными для проведения расчетов были: геометрия топочной камеры, горелок, устройства ввода нижнего дутья, характеристики сжигаемого топлива (состав топлива на рабочую массу, автоматически пересчитываемый при изменении влажности (зольности)); низшая теплота сгораниятоплива; характеристики полидисперсности топлива (остатки на двух ситах иразмеры ячеек сит); поля концентраций О2, СО2, Н2О; скорости и расходы горелочного воздуха и воздуха нижнего дутья; значения энергии активации ипредэкспоненциального множителя в зависимости Аррениуса для расчетаконстант скоростей реакций системы (3.42).Анализ результатов расчета процесса горения и разложения оксидовазота представлен на примере азейского бурого угля.

Аналогичный анализрезультаты которого приводятся в приложении 6, выполнен для всех исследуемых топлив.В результате обработки рассевочной кривой (рисунок 3.24) получены193(в расчете на 1 кг топлива): средние размеры частиц топлива (рисунок3.25, а), поступающего в топочную камеру; количество таких частиц в каждой фракции (рисунок 3.25, б); распределение массы частиц по фракциям(рисунок 3.25, в); начальная площадь поверхности фракций (рисунок 3.25, г).В процессе движения частиц в НТВ-топочной камере учитывалосьих разрушение на четыре равные по массе части при ударе о поверхностинагрева (зависимость (3.26), рисунок 3.26), что влечет за собой изменениеразмера горящих частиц, поверхности реагирования топлива, а следовательно, времени горения.Анализ расчетных результатов показал (рисунок 3.27), что увеличениеповерхности реагирования вследствие термопневморазрушения частиц топлива составляет 4…5 %.При поступлении частицы топлива в топочную камеру происходитуменьшение ее плотности за счет сушки и выхода летучих (рисунок 3.28),а ее размер остается неизменным.

Введение в программу расчета условныхпараметров сушки (Рсушi) и выхода летучих (Рлетi) для частиц каждой i-йфракции позволяет судить о времени протекания этих процессов. ЕслиРсушi = 0 (Рлетi = 0), то процесс продолжается; в момент времени, когда Рсушi = 1(Рлетi = 1), процесс закончен.На стадии выхода и горения летучих происходит генерация топливныхоксидов азота. Количество оксидов азота, образующихся из частиц каждойфракции, суммировалось в тех элементарных объемах, в которых пребываличастицы в процессе их движения в топочной камере (рисунок 3.29).

Расчетдля частиц i-й фракции производился до момента времени, когда Рлетi становилось равным 1, а полное время расчета генерации NO определялось моментом времени, когда для частиц всех размеров Рлетi = 1. В результате расчетаэтого блока определялись источниковые члены оксидов азота, после чего изрешения уравнения (3.84) находилось поле концентраций NO (рисунок 3.30).Результаты расчета показали, что на фронтовом скате топочной воронкиимеется область с максимальными концентрациями NO, к ней можно отнеститакже вертикальный участок под горелками (600…800 мг/м3).При известном поле концентраций оксидов азота начинался расчет горения углерода для частиц каждой i-й фракции с момента времени Рлетi = 1 свведением параметра Ргорi, который приравнивался равным нулю для частицразмером i > 0 в случае их пребывания в топочной камере либо единице, кактолько размер частицы становился меньше нуля или она покидала пределытопки.

Расчет горения прекращался в момент времени, когда для частиц194Остаток на сите, %100755025044444442594.13 5188.26 7782.39 1.04 10 1.3 10 1.56 10 1.82 10 2.08 10 2.33 10 2.59 10Размеры частиц, мкм12 3 4 5678910Номер фракции0Рисунок 3.24 – Обработка рассевочной кривой исходного топлива(азейский бурый уголь, Wr = 25 %, Ar = 12,8 %, R1000 = 85 %, R10000 = 10 %)1 10Количество частиц фракцииСредний размер фракции, м0 .0 30 .0 20 .0 101234567897.5 105 102.5 1076660101234а)789109101.5Площаь поверхности фракции, м2Масса частиц фракции, кг6б)0.20.150.10.0505Номер фракцииНо мер ф р акции123456Номер фракциив)7891010.5012345678Номер фракцииг)Рисунок 3.25 – Результаты обработки рассевочной кривой в расчете на 1 кгисходного топлива: а  средние размеры частиц топлива, м; б  количество частицв каждой фракции, шт.; в  масса частиц каждой фракции, кг;г  начальная площадь поверхности фракции, м220Vкр и Vчаст, м/сVкр и Vчаст, м/с19510001220100301Время, с23Время, са)б)Рисунок 3.26 – Кривые разрушения частиц в НТВ-топке котла ПК-24а)  = 1,210-3 м; б)  = 2,210-3 м;   Vчаст;     Vкр1.5Площадь поверхности фракции, м2Средний размер фракции, м0.030.020.01012345678910.5010123Номер фракции456789Номер фракцииа)б)Рисунок 3.27 – Изменение среднего размера частиц фракции (а)и площади поверхности фракции (б)после разрушения частиц об ограждающие поверхности нагрева1200Плотность частиц, кг/м3 чi,11000 чi,3 чi,5800 чi,7 чi,96004000246810iВремя процесса, сРисунок 3.28 – Изменение плотности материала частицыв процессе сушки и выхода летучих1214101962827262524232221201918171615141312111098765432100122 .9 9 3 .9 9 4 .9 9 5 .9 9 6 .9 8 7 .9 8а)б)в)Рисунок 3.29 – Расчетные траектории движения горящих частиц в НТВ-топке котла ПК-24:а  проекции на координатную плоскость yz: - - - -   = 25010-6 м;    = 0,016 м;б  проекции на координатную плоскость xz; в  в объеме топки котла ПК-24всех фракций Ргорi становился равным единице, после чего определялись потери тепла от механического недожога топлива.

Количество разложившихсяNO по зонам (рисунок 3.31) определялось из баланса реакции (1.6), после чего находилось новое поле концентраций оксидов азота с учетом их разложения на коксовых частицах (рисунок 3.32) и профиль концентраций NO в газовом потоке, покидающем топку, в сечении выходного окна (рисунок 3.33).Полученный профиль NO показывает, что для корректного определения концентрации NO на выходе из топки необходимо иметь несколько контрольныхточек замеров для последующего усреднения (по расходу) экспериментальных результатов. В результате расчета процесса горения дробленого азейского бурого угля с учетом разложения оксидов азота на коксовых частицах получено: снижение (на 28 %) концентрации NO (в сечении выходного окна);время горения частицы максимального размера 01  383 с (удовлетворительносогласуется с опытными данными А.П.

Парамонова, полученными на экспериментальной установке) и q4 = 1,4 %.1972828282727262625250 .05324240 .0532323222221210.05 3270.05 30.05 3260.05 3 0.05 3250.053240.05 30.0530 .1 060.0530 .053230 .03 80 .0 3 80 .0 3 80 .0 3 80 .0 3 80 .0 3 80 .07 60 .0 3 80 .0 3 80 .03 80 .0 7 60.106220.0530 .0530.0530.106210.0530 .1 060.0 530 .0530.0530 .0530.159180.1060.05320200 .0 3 80 .0 7 619190 .0 7 618181717161615151414131312121111101099887766550 .0 380.0 760 .03 80.053170 .1590.053160 .1060.05 30.0530 .159150 .0 380 .0 3 80.10620190 .0 3 80.0 3 80.1 1 50 .07 60 .0 3 80.1150 .0 760 .03 80 .0 3 80 .0 7 60 .0 3 80.0 53140.15 90 .0 3 80 .11 50.053130.1060.05 30.106 0.21 2120.15 90.0530.1060.10 6 0.10 60.05 3 0 .2 120.106 0.05 30.106110.053100.0530.21 20 .2650 .1 590.4760.0530.1060.31 80 .2650 .1590.371 0.3180.4240 .5820.42 40.2650.1590.31 80.4240 .1060.3710.371 0.4760.0530 .1 060 .424 0.4240 .2120.10 60.1 590 .4240.1 590.05 3 0 .1060 .4240.21 2 0 .1 590.3180.2650 .4240.3180.1060.3180 .6 880.1 060.1060.0530.3710.1 060.2650.0530.0530 .1590.21298765432431.207101.2071021012345678Рисунок 3.30 – Расчетноеполе концентрацийоксидов азота, %,(без учета разложения)в НТВ-топке котла ПК-2400 .1 1 50 .3 0 61.2071070.1 1 50 .1 5 30 .0 3 80.0 7 60 .2 2 90 .1 9 10 .2 6 80 .2 6 80 .1 9 10 .2 6 8Рисунок 3.31 – Усредненное поле разложения оксидов азота (кг в ячейке0,250,250,25 м)в НТВ-топке котла ПК-240 .0 380 .0 7 60 .0 3 80.1 5 3 0 .07 60 .1 9 1 0.1 9 10 .1 1 50 .07 60 .1 9 10 .42 0.0 7 60 .0 3 80 .4 20 .3 0 60 .0 7 6 0 .3 0 60 .0 3 8 0 .03 80 .1 1 5 0 .2 6 80.1 5 30 .2 2 920.0 3 8170.1 530 .1 1 50 .2 6 80.1 910 .0 7 60 .2 6 8 0 .1 9 10 .26 80 .1 5 30 .0 7 60.2680 .2 2 90 .1 1 50 .0 3 80 .0 3 80 .2 6 80 .0 7 637100 .0 7 60 .0 3 80.0 38 0 .0 3 80 .1 1 50 .0 3 8 0 .0 7 60.0 7 6 0.0 760.1 9 10 .0 3 8 0 .0 7 60 .0 7 6 0 .0 3 8470.0 530 .0 3 80012345678Рисунок 3.32 – Расчетноеполе концентрацийоксидов азота, %,(с учетом разложения)в НТВ-топке котла ПК-24В процессе расчета находилось распределение количества разложившихся NO на частицах каждой фракции (из расчета на 1 кг топлива) в течении всего процесса горения (рисунок 3.34, а) и на одной отдельно взятой изкаждой фракции частице (рисунок 3.34, б).

Характеристики

Список файлов диссертации