Диссертация (1143428), страница 64

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

Текст из файла (страница 64)

Определение изменения температуры факела по высоте производится поформуле, предложенной А.М. Гурвичем и А.Г. Блохом:1/ 4   e  Z  Ae  Z (П7.1),применительно для ступенчатого сжигания преобразованной к виду:1/ 4   eZ  AeZ  bI  e( Z Zmax )  Ae(Z Zmax )1/ 4bII ,(П7.2)где Z – относительное расстояние от места ввода топлива; Zmax – положение максимума температуры в топочной камере; A=1 – 04; α и β – опытные коэффициенты,принимаемые согласно рекомендациям [222]; 04 – безразмерная температура навходе в топку.3. Обработка рассевочной характеристики проводится с использованием зависимости РозинаРаммлераБеннета распределения частиц пыли по фракциям (размерам  группам размеров):361nR0i  eb0 i ,(П7.3)где R0i – относительное массовое содержание частиц размером, равным или большеδ0i; b и n – опытные коэффициенты, характеризующие соответственно тонкостьпомола и полидисперсность пыли.

Для угольной пыли в зависимости от сорта угляи типа мельниц n меняется в пределах от 0,8 до 1,6, а коэффициент b – в пределахот 4∙10-3 (грубая пыль) до 4∙10-2 (тонкая пыль).Размер самой крупной частицы δ01 определяется из соотношения1 01 m n  , b (П7.4)где m – параметр, принимаемый равным 6,9. При этом размер самой крупной частицы равен диаметру отверстий такого сита, на котором остаток составляет 0,1 %массы угольной пыли.4.

Определение констант скорости реакций.Константы скорости реакции представлены в виде зависимости Аррениуса:k C+O 2  k 0C+O 2 exp  E C+O 2 / RT ,(П7.5)k C+NO  k0C+NO exp   EC+NO / RT  ,(П7.6)где k 0C O и k0C  NO  предэкспоненциальные множители, E C  O и EC  NO  энергии ак22тивации соответствующих реакций.Предэкспоненциальный множитель для реакции C+O2 находится с помощьюполюса С.М. Шестакова:lg(k0C+O2 )  0,2 104 EC+O2  2 ,(П7.7)а энергия активации зависит от вида сжигаемого топлива и приведена в [222].Предэкспоненциальный множитель в выражении (П7.6) реакции C + NO принимается равным k0C+NO  1,18  104 , энергия активации E C+NO  145000 Дж/моль (поданным Tang Biguang, Kazutomo Ohtake) [539].5. Величина механического недожога определяется при средней эффективнойтемпературе факела, которая, в свою очередь, зависит от параметра zmax, определяющего положение максимума температур в топочной камере, и температуры тгазов на выходе из топки. Средняя температура факела определяется согласно рекомендаций и положений [222].Принимается, что частицы пыли движутся со скоростью газового потока без362отставания, что допустимо для условий прямоточного пылеугольного факела.

Относительный размер самой крупной частицы, через который определяется величина механического недожога, находится после определения области горения топлива (кинетическая, промежуточная или диффузионная). Результаты проведенныхрасчетов показали, что выгорание полифракционного пылеугольного факела происходит, как правило, в промежуточной области.6) Изменение площади поверхности реагирующего топлива по высоте топкирассчитывается с использованием зависимости [222]:16mn my n ( x  y  1)Fedy ,к 01 1 xy3(П7.8)где ρк – плотность кокса, кг/м3; x=δ1 / δ01 – относительный размер самой крупнойчастицы; y = δ0i / δ01 – отношение начального размера частицы i-й фракции к начальному размеру самой крупной частицы.7) Количество образовавшихся оксидов азота определяется как сумма топливных и термических NOx:топлтермСNO  CNO CNO(П7.9)Количество “термических” оксидов азота, образующихся по реакции (2.5), определяется по зависимости, предложенной Я.Б. Зельдовичем, И.Я.

Садовниковым иД.А. Франк-Каменецким (зависимость 2.8). “Термические” оксиды азота образуются в большом количестве при температуре T > 1800 K, при меньших температурах“термическими” оксидами можно пренебречь.Итоговая концентрация “топливных” оксидов азота определяется по методике,предложенной в [105], построенной по результатам лабораторных исследованийсотрудников ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского, в которых установлена связь между конструктивными особенностями горелок и топочных устройств, с одной стороны, ипараметрами факельного процесса горения  с другой.Количество выбросов оксидов азота за котлом M NO2 , г/с, рассчитывается поудельным выбросам K NO2 , г/МДж:топлтоплM NO BpQir KNO,22KтоплNO 210 N rk Г  1  r    см  n ,Qir(П7.10)(П7.11)где г, 1, r, , см, n  опытные коэффициенты, учитывающие коэффициент избытка воздуха в горелке, долю первичного воздуха в горелке, долю рециркуляции363дымовых газов в первичный воздух, значение максимальной температуры на участке образования NOx, смесеобразование в корне факела вихревых горелок, параметр крутки вихревых горелок.Таким образом, концентрация топливных оксидов азота, г/м3, будет равна:C NO2 топлQir K NO2Vсг.(П7.12)При расчете динамики изменения концентрации топливных оксидов азотапринимается, что их образование происходит за время выхода и сгорания летучих.8.

Определение времени выхода и сгорания летучих проводится по эмпирическим зависимостям [222]:(П7.13)(П7.14)с вл, с;вл  k вл2  1013 Tгn вл  mвл 1  wотнсглгл  kгл2 108 Tгn гл mгл 1  wотн, с;где kвл2 , nвл , mвл , свл , kгл2 , nгл , mгл , сгл  опытные коэффициенты.9) Определение количества разложившихся оксидов азота на поверхностикоксовых частиц.В соответствии со стехиометрией реакции 2NO + C = N2 + CO2 оксидов азотаразлагается в 2,5 раза больше, чем выгорает по ней углерода кокса. В этом случаескорость выгорания углерода кокса по этой реакции запишется в видеGC+NO NC+NOC+NO2 D PNOΔ , кмоль/(м ·с),RT  1  NC+NO(П7.15)Nu D D– коэффициент диффузионного массообмена; NuD – диффузионный критерий Нуссельта; D – коэффициент диффузии; R=8,314 Дж/(моль·K) –где  C+NODуниверсальнаягазоваяпостоянная;C+NONC+NO = kC+NO /  Dдиффузионно-кинетический критерий реакции; PNO – парциальное давление NO.Таким образом, количество разложившегося оксида азота, кг:NOразл  2,5GC+NO12F  ,(П7.16)где  – интервал времени.10) В месте ввода третичного дутья происходит дожигание продуктов неполного сгорания, поступающих из зоны восстановления, по реакции:3642CO + O2 = 2CO2 + 571 кДж/кмоль.(П7.17)Предэкспоненциальный множитель в выражении для константы скорости реакции (П7.17) k04 = 7∙106 с-1, энергия активации  E4 = 96800 кДж/кмоль (принимаются по данным [222]).11) Оценка экономической целесообразности внедрения reburning-процесса.При оценке экономической эффективности сопоставляются затраты, связанные с покупкой новой мельницы для приготовления пыли более тонкого помола(без учёта стоимости подводящих пылепроводов, горелок вторичного топлива исопел третичного дутья), и экономия средств, благодаря снижению штрафныхсанкций за выбросы вредных веществ в атмосферу.Для проведения вариантных расчетов и исследования влияния определяющихфакторов по разработанной модели составлен алгоритм и программа расчета текущей концентрации образующихся и разлагающихся оксидов азота.

Дополнительнодля универсализации модели разработан блок определения объемов воздуха и продуктов сгорания.Для расчета по программе необходимо знать характеристики и состав топлива,конструктивные параметры топки и основные параметры топочного процесса (коэффициент избытка воздуха, температура горячего воздуха, доля газов рециркуляции и их температура, температура газов на выходе из топки), тип горелок, долюпервичного воздуха.Программа расчета включает следующие основные блоки:1. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания.2. Расчет изменения температур по высоте топки и построение профиля температур.3. Обработка рассевочной кривой, определение размеров самых крупных фракций.4.

Расчет кинетических констант реакций.5. Определение механического недожога.6. Определение площади поверхности пыли.7. Расчет количества образующихся топливных оксидов азота.8. Определение количества образующихся термических оксидов азота.9. Расчет количества разложившегося оксида азота на поверхности коксовых частиц.П7.2 Расчетное исследование Reburning-процессаприменительно к котлу Пп-1050-25-580/585Котел Пп-1050-25-580/585 спроектирован для работы на Татауровском буромугле марки 2БР (характеристики топлива на рабочую массу: Qri = 15,2 МДж/кг,Ar = 7,3 %, Wr = 34,3 %, Nr = 0,7 %, Vdaf = 45 %). Котел с твердым шлакоудалением365имеет 16 прямоточных горелок, расположенных встречно в два яруса на фронтальной и задней стенках котла, через которые подается первичное топливо в количестве 90 % от общего расхода.60555045В ы сота топк и, м403530252015105006.1412.29Глубина топки, мРисунок П7.1  Продольный разрезкотла Пп-1050-25-580/585Рисунок П7.2  Эскиз топки котлаПп-1050-25-580/585Высота установки восстановительных горелок варьировалась в пределах от 5до 12 м над основным ярусом горелок.

Характеристики

Список файлов диссертации