Диссертация (1143428), страница 63

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

Текст из файла (страница 63)

Число ярусов горелок изменялось от одного до трех.Рисунок П4.12 – Зависимость концентрацииоксидов азота от степени рециркуляции газовдля различного числа ярусовгорелок для котла ТП-87:(число ярусов горелок:——  1, •••••  2, JJJ  3, ••••  4)Рисунок П4.13 – Зависимостьконцентрации оксидов азотаот степени рециркуляциидля котла ТГМП-204 ХЛ(——  без впрыска влаги в ЗАГ,JJJ  впрыск влаги в ЗАГ)Паровой котел ТП-87 имеет жидкое шлакоудаление; следовательно, в зонемаксимального тепловыделения температура продуктов сгорания может достигатьзначений, при которых помимо “топливных” образуются “воздушные” оксиды азота. На рисунке П4.12 наблюдается несколько другой характер изменения (отличный от рисунка П4.8) концентрации оксидов азота. Введение газов рециркуляции rв данном случае имеет больший эффект, нежели для котла Еп-300-14-530/520 (приr = 15 % снижение NOх на 25 %).

Таким образом ввод газов рециркуляции имеетбольшую эффективность для топлив с содержанием азота более 1 % и при температурах горения выше 1800 K. Увеличение числа ярусов горелок с одного до двухбез ввода газов рециркуляции дает снижение концентрации NOх на 15 %.3. Паровой котел ТГМП-204ХЛ производительностью 2650 т/ч сжигает природный газ. Для котла ТГМП-204ХЛ проведено расчетное исследование влияниярециркуляции газов в пределах r = 0…0,15 (рисунок П4.13). Высокая производительность парового котла и температуры горения в ЗАГ более 1800 K приводят кповышенным выбросам оксидов азота.

Однако в данном случае мы имеем лишь“термические” оксиды азота ввиду отсутствия топливного N2. Поэтому введениегазов рециркуляции, например в количестве r = 0,06, уже приводит к снижениюNOх более чем на 20 %, что гораздо больше, чем для ранее рассмотренного котлаЕп-300-14-530/520. Впрыск влаги в ЗАГ в количестве g = 0,17 (по отношению к349расходу топлива) совместно с вводом газов рециркуляции приводит к снижениюконцентрации NOх более чем на 30 %.П4.4 Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данныхДля определения достоверности результатов расчета проведен сравнительныйанализ расчетных данных с экспериментальными результатами других авторов[411, 414], полученных при испытании следующих котлов:1.

БКЗ-210-140Ф при сжигании кузнецкого каменного угля марки Гr(Q i = 20,9 МДж/кг, Ar = 13,2 %, Wr = 12 %, Nr = 1,9 %, Vdaf = 42 %). Котел БКЗ-210140Ф Западно-Сибирской ТЭЦ оборудован четырьмя прямоточными тангенциально-направленными горелками и предназначен для сжигания в режиме твердогошлакоудаления кузнецких каменных углей марок Г, Д и др., а также промпродуктаих мокрого обогащения. На котле установлены две шаровые барабанные мельницыс промбункером. Испытания показали, что концентрация NOх при α"т = 1,27…1,31составляет 870 мг/м3.2. БКЗ-220-100 при сжигании кузнецкого каменного угля марки Дr(Q i = 21,9 МДж/кг, Ar = 15,2 %, Wr = 11,5 %, Nr = 1,9 %, Vdaf = 40,5 %). Котел оборудован шестью пылегазовыми горелками, расположенных на боковых экранах треугольником вершиной вниз.

Горелка вихревая, двухпоточная с регулируемой круткой вторичного воздуха. Подача топлива в горелки осуществляется отработаннымсушильным агентом. Испытания на котле проводились с целью оценки возможности снижения выбросов оксидов азота за счет режимных мероприятий, а также дляопределения наиболее эффективных реконструктивных методов подавления NOх.Испытания с разными параметрами крутки, избытками воздуха и нагрузками горелок показали, что концентрация NOх при снижении избытка воздухаα"т = 1,08…1,46 уменьшается от 1000 до 470 мг/м3.3. БКЗ-420-140 при сжигании экибастузского каменного угля ССr(Q i = 17,5 МДж/кг, Ar = 38,1 %, Wr = 7 %, Nr = 0,8 %, Vdaf = 30 %). Испытания показали, что концентрация NOх при α"т = 1,2 составляет 720 мг/м3.Для этих котлов произведен расчет концентрации оксидов азота с учетом параметров топочного процесса по условиям проводимых опытов.

Расчет показал,что максимальное отклонение расчетных значений от экспериментальных не превышает 10 % при параметрах работы котла близких к номинальным (рисунокП4.14). Погрешность, по видимому, связана с тем, что при выполнении расчетов поопытным данным не учитывались некоторые параметры: например в результатахиспытаний многими авторами не указаны полный состав топлива и его расход,температура горячего воздуха, коэффициент избытка воздуха.

Эти величины принимались по [574].35012001000Концентрация NOx, мг/нм3Концентрация NOx, мг/м3110090080070060010009008007006005004005000,50,70,91,11,31,51,71,92,1Содержание азота в топливе, %Рисунок П4.14 – Сопоставление расчетныхи экспериментальных данныхпо концентрации оксидов азотапри изменении содержания азота в топливе(● – эксперимент, ▲ – расчет)1,081,121,161,21,241,281,32Коэффициент избытка воздуха α"Рисунок П4.15 – Сопоставление расчетныхи экспериментальных данныхпо концентрации оксидов азота для котлаБКЗ-220-100 при изменении (● – расчет, ▲ – эксперимент)В ходе дальнейших расчетов выяснилось, что при изменении параметров топочного процесса, отличных от режимных, отклонение расчетных значений от экспериментальных превышает 10 % и порой доходит до 30 %. В качестве примераприведены опытные данные для котла БКЗ-220-100 (рисунок П4.15).В целом методика показала приемлемую сходимость расчетных и опытныхрезультатов.

Одним из главных ее преимуществ можно выделить ориентацию инженера на создание топочного устройства, обеспечивающего минимизацию загрязнения атмосферы оксидами азота.1,36351Блок-схема расчетной программыНачало20Ввод технического составатоплива, его теплотысгорания, плотности,рассевочных характеристик,геометрии топки, скоростейгорелочного воздухаи нижнего дутья, полейконцентраций газовыхкомпонентов30Пересчет состава топлива в случае изменениявлажности (зольности)40Расчет расхода топлива,обработка рассевочной кривой, пересчетреального расхода топлива наэквивалентный, состоящий из N-фракций50Тепловой расчет топочной камеры,расчет поля температур60i=1 (номер фракции),а=0 (параметр)70Задание временного шага процесса(=0,01 с), =080движения=090Расчет времени прогрева частиц довоспламенения летучих и временидо начала горения углерода кокса002100Рисунок П5.1 – Блок-схема программы.

Лист 001Приложение 535200190100движения=движения+110Определение по x,y граничныхусловий: Wx, Wy, Tг,CO2, CCO2, CH2O120Интегрирование уравнениядвижения, определение величиныперемещения и нового положениячастицы x, y130Проверка на пересечение частицейконтура топки140нетКонтур топкипересекла траекториячастицыда003190150004280нетПересеченныйотрезок являетсястенкойда160Поворот системыкоординат и расчетпараметров удара003170Рисунок П5.1 – Блок-схема программы. Лист 002353002160170нетСкорость частицывыше критическойскоростида180Разрушение частицы на две(четыре) равные по массе частинет190дадвиженияг.л220200Расчет измененияплотности и массычастицы в процессесушки и выходалетучих210Расчет выходаактивного азота изтоплива, генерации NO,SO2 и определениеисточниковых членовпо зонам002100i=i+100170да230i  N, a=0нет240Расчет поля концентрацийоксидов азота и серы, а=1, i=1250Расчет изменения массы иразмера частицы в процессегорения кокса, определение Gcи новых массы и радиусачастицы r260Расчет количестваразложившихся NO и SO2по зонам004270Рисунок П5.1 – Блок-схема программы.

Лист 003354003260002100270нетr0280даВывод изменениямассы, размерачастицы ивремени горения290Суммирование массытоплива в топкеи потерь q400170да300iN310нетОпределение новых источниковых членов NOи SO2 по зонам и расчет итогового поляконцентраций NO и SO2 с учетом разложенияNO на углероде коксаи реагирования SO2 с СаО320Вывод массы топливав топке, потерь q4,количества разложившихсяNO и прореагировавшихSO2340КонецРисунок П5.1 – Блок-схема программы. Лист 004Таблица П6 – Результаты расчетного исследования влияния гранулометрического составана разложение оксидов азота при сжигании исследуемых топлив355Приложение 6Продолжение таблицы П6356Продолжение таблицы П6357Продолжение таблицы П6358Продолжение таблицы П6359360Приложение 7П7 Возможности расчетной модели применительно к горению твердоготоплива в прямоточном пылеугольном факелеП7.1 Расчет процесса горения с учетом генерации оксидов азотаи их разложения (REBURNING-процесс) на коксовых частицахВ настоящее время на электростанциях для расчета выбросов оксидов азотаиспользуется методика [471], основанная на усреднении результатов большогочисла испытаний котлов с различными конструктивными и режимными параметрами.

При расчете учитываются характеристики топлива, конструктивные параметры горелок, температурный уровень в топке, наличие рециркуляции и способподачи воздуха. Результаты расчета могут существенно отличаться от действительных выбросов оксидов азота конкретного котла, поэтому методика используется лишь для статистической отчетности.Разработанная методика расчета основана на диффузионно-кинетической теории горения, учитывает генерацию и разложение оксидов азота, позволяет проводитьколичественные оценки выбросов NOх при работе котлов, в том числе при организации ступенчатого сжигания по технологии прямоточного пылеугольного факела.Основные этапы расчета содержат следующие положения.1. В случае необходимости для определения геометрических характеристиктопки и основных характеристик топочного процесса по рекомендациям [574] проводится тепловой расчет топочной камеры.2.

Характеристики

Список файлов диссертации