Диссертация (1143428), страница 42

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

Текст из файла (страница 42)

№ 1 МУП “Южная тепловая станция”Модель котла БКЗ-85-1,3 ст. № 1 МУП “Южная тепловая станция” (рисунок4.33) разработана согласно принятым проектным решениям.Анализ развития горелочных струй (рисунок 4.34) показал, что в НТВтопке модернизированного котла для снижения вероятности возникновенияэрозионного износа боковых экранов (рисунок 4.34, а) крайние горелки необходимо повернуть к оси топки (рисунок 4.34, б).

Угол поворота горелок (приподдержании в них на номинальной нагрузке скорости 27 м/с) составил 5.Аэродинамическая картина течений (векторы скорости) газо-воздушныхпотоков в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3 находилась с использованием программного комплекса Ansys Fluent. Проекции векторов скорости на координатные оси определялись в узловых точках (рисунок 4.35) с дальнейшим экспортом расчетных данных в разработанную модель (рисунок 4.36) ипоследующей аппроксимацией для нахождения вектора скорости в искомойточке по четырехточечной схеме.Расчет горения движущейся углеродной частицы проводился с учетомколичества реагирующих компонентов (О2, СО2, Н2О), определяемого из полей концентраций этих компонентов (рисунок 4.37).

Концентрации оксидовазота и серы находились расчетным путем.240Рисунок 4.33 – Модель котла БКЗ-85-1,3 ТЭЦ МУП "Южная тепловая станция"г. Рубцовска с низкотемпературной вихревой топкойа)б)Рисунок 4.34 – Развитие горелочных струй в топке котла БКЗ-85-1,3 ТЭЦ МУП "ЮТС":а – при соосной установке горелок; б – с разворотом крайних горелок к оси топки241Рисунок 4.35 – Узловые точкидля расчета аэродинамической картинытечений в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3О2 , %а)СО2, %б)Рисунок 4.36 – Векторы скоростигазовоздушных потоков в НТВ-топкекотла БКЗ-85-1,3Н2О, %в)Рисунок 4.37 – Концентрации основных реагирующих компонентовв НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3 МУП “ЮТС”:а – кислород, %; б – двуокись углерода, %; в – водяные пары, %242Размеры топливных частиц, их число на 1 кг расчетного топлива, массав пределах каждой фракции и площадь начальной поверхности реагированиянаходились путем обработки рассевочной кривой (рисунок 4.38) исходноготоплива (кузнецкий каменный уголь ССР, R90 = 25 %, R200 = 4 %.) и представлены на рисунке 4.39.Остаток на сите, %100755025004590135180225270315360405450Размер частиц, мкмРисунок 4.38 – Обработка рассевочной кривой исходного топлива(кузнецкий каменный уголь ССР, Wr = 14,5 %, Ar = 9,8 %), R90 = 25 %, R200 = 4 %Анализ температурного уровня в НТВ топке котла БКЗ-85-1,3, полученного путем зонального теплового расчета, показал, что расчетные температуры (рисунок 4.40) не превышают допустимых по условию шлакованияповерхностей нагрева и не способствуют возникновению термических оксидов азота (Tmax < 1800 K).Анализ состава исходного топлива показал, что ввиду большого содержания азота в рабочей массе (Nr = 1,44 %) интерес представляют результатырасчетного определения конечной концентрации оксидов азота, в то времякак концентрация в уходящих газах оксидов серы (при ее содержании в топливе Sr = 0,26 %), определенная из баланса реакции горения серы (2.28), непревысит требуемых нормативов [128].Расчетные поля концентраций оксидов азота и оксидов серы находились изрешения дифференциальных уравнений массообмена (3.84), (3.90) при наличииисточникового члена для каждой из элементарных ячеек нерегулярной криволинейной сетки, максимальный размер которых не превышает 0,20,20,2 м(рисунок 4.41).

Генерация загрязнителей в элементарных ячейках топки (источниковые члены) определялась путем суммирования количества NO и SO2, выделившихся в этих ячейках за время пребывания в них реагирующих частиц.2434111 1043 1042 1041 100108 10Число частиц фракцииСредний размер частиц, м4 10123456789106 10104 10102 10010123Номер фракции789108910150Площадь поверхности фракции, м20.4Масса фракции, кг6б)0.50.30.20.115Номер фракцииа)04234567Номер фракциив)89101005001234567Номер фракцииг)Рисунок 4.39 – Результаты обработки рассевочной кривой (на 1 кг исходного топлива):а  средние размеры частиц топлива, м; б  количество частиц в каждой фракции, шт.;в  масса частиц каждой фракции, кг; г  начальная площадь поверхности фракции, м2Решением уравнения движения получены траектории реагирующих топливных частиц в объеме топки (рисунок 4.42), определено время их горения, найдены источниковые члены генерации оксидов азота и серы для уравнений (3.84) и (3.90).

Применительно к рассевочной характеристики на рисунке 4.38 время полного выгорания топливных частиц в зависимости от ихначального размера составило от 0,35 до 6,2 с (рисунок 4.43).Сгорание основной массы топлива происходит в нижней вихревой зонетопки. Мелкие частицы ( = 20...30 мкм) за время горения делают в ней менееодного оборота, а крупные ( = 390...412 мкм) успевают сделать 4...5 оборотов.

Разрушения частиц при их ударе об экраны топочной камеры ввиду высокой тонкости помола топлива не происходит.Результаты расчетного анализа представлены применительно к сечениютопки, проходящему через ось центральной горелки (рисунок 4.44), при этом24420T8=950T7=99015T6=1035T5=109010T4=1320T3=1395T1=1270T2=134250246Рисунок 4.40 – Температуры в зонахНТВ-топки котла БКЗ-85-1,3, Са)Рисунок 4.41 – Разбиение НТВ-топкикотла БКЗ-85-1,3 на элементарные ячейкиб)Рисунок 4.42 – Траектории движения реагирующих частиц в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3:а – в объеме топки; б – вид на фронт котла2454Размеры частиц, м4.5 1043.75 1043 1042.25 1041.5 1057.5 10000.511.522.533.544.555.566.5Время процесса, сРисунок 4.43 – Выгорание частиц в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3Рисунок 4.44 – Сечение топки котлаБКЗ-85-1,3 для анализа результатов расчетаРисунок 4.45 – Пример начальногораспределения частиц топлива на выходеиз канала топливовоздушной смесиначальные координаты частиц на выходе из топливного канала горелки задавались случайным образом (рисунок 4.45).246а)б)Рисунок 4.46 – Зоны интенсивной генерации газовых загрязнителейв НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3: а – оксидов азота; б – оксидов серыа)б)Рисунок 4.47 – Усредненное расчетное поле концентрацийоксидов азота (а) и оксидов серы (б) в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3247Генерация оксидов азота в нижней вихревой зоне (рисунок 4.46, а) увеличивает их локальные концентрации, что улучшает условия дальнейшегореагирования с углеродной поверхностью.

Для рассматриваемых условийразложение оксидов азота на поверхности горящих коксовых частиц достигает 30 % и зависит от гранулометрического состава и времени пребывания топлива в НВЗ. Увеличение показателя полидисперсности (n = 0,8...1,6) приводит к незначительному снижению количества разложившихся NO, ввиду чегоболее равномерному помолу следует отдавать предпочтение.Результирующая концентрация оксидов азота на выходе из топки с учетом суммарного воздействия на их генерацию и преобразование в процессегорения (пониженные температуры в нижней вихревой зоне; затянутое смесеобразование и воспламенение топлива; пониженная концентрация окислителя в НВЗ и ступенчатый его подвод, а также разложение образовавшихсяоксидов азота на поверхности коксовых частиц) составила 350...400 мг/нм3(рисунок 4.47, а), что на 40...50 % ниже, чем при сжигании по схеме прямоточного пылеугольного факела.Генерация оксидов серы максимальна в зонах интенсивного выгорания углерода (рисунок 4.46, б).

К выходу из НВЗ она выравнивается и в прямоточной части факела остается практически без изменения на уровне  500 мг/нм3 (рисунок 4.47, б).Таким образом, результаты проведенных расчетов подтвердили возможность сжигания кузнецкого каменного угля в НТВ-топке котла БКЗ-85-1,3[560, 561], с полным выполнением действующих нормативных требований поуровню выбросов вредных веществ [128], что подтвердило целесообразностьвнедрения НТВ-метода на МУП “Южная тепловая станция” г.

Рубцовска.4.2.4 Пусконаладочные испытания и результаты модернизациикотла БКЗ-85-1,3 ст. № 1 МУП “Южная тепловая станция”Модернизация котла БКЗ-85-1,3 ст. № 1 МУП “Южная тепловая станция” на НТВ-сжигание осуществлена в 2006 году (к концу года котел пущенв эксплуатацию). Испытания котла после модернизации проводились в соответствии с методиками [562, 563] при сжигании кузнецкого каменного угляразреза “Киселевский” марки “ССР”, средний состав которого приведен в таблице 4.11. Технические характеристики угля во время испытаний изменялисьв следующих пределах: влажность Wtr = 11,2…15,0 %, зольностьAr = 18,3…29,6 %; выход летучих Vdaf = 24,3…27,5 %; удельная теплота сгора-248ния Qir= 17,7…21,1 МДж/кг (4230…5050 ккал/кг).

Гранулометрический составпыли варьировался при помощи направляющего аппарата сепаратора в пределах изменения полного остатка на сите 90 мкм от R90 = 9…10 % доR90 = 17…18 %.Таблица 4.11 – Усредненные характеристики кузнецкого каменного углямарки “ССР” разреза “Киселевский”а) характеристики рабочей массы топлива, %WtrrВлажность,Зольность, АСера, SrУглерод, СrВодород, HrАзот, NrКислород, ОrТеплота сгорания Qir, МДж/кг (ккал/кг)Выход летучих,Vdaf, %Коэффициент размолоспособности, Kлоб) температурные характеристики золы, CТемпература начала деформации золы tAТемпература начала размягчения золы tBТемпература начала жидкоплавкого состояния золы tCв) химический состав золы, %SiO249,7Na2OAl2O324,4TiO2Fe2O316,1P2O5CaO5,2MnO2MgO1,4SO3K2O1,814,59,80,2663,93,21,446,923,91 (5710)24,51,51150…12001300…13501350…14500,41,00,520,063,1Испытания проводились на одной и двух пылесистемах при работе котла без подсветки факела мазутом.

Характеристики

Список файлов диссертации