ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗБЫТКА ПЕРВИЧНОГО ВОЗДУХА НА ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ В ТОПОЧНОЙ КАМЕРЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛА С МНОГОКАНАЛЬНЫМИ ВИХРЕВЫМИ ГОРЕЛКАМИ

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска оптимальных решений по организации сжигания полифракционного пылеугольного топлива на действующих и новых тепловых электрических станциях с учетом снижения выбросов вредных веществ, в частности оксидов азота. За последнее десятилетие значительно выросли экологические требования, направленные на регулирование выбросов от угольных электростанций в атмосферу, которые были спроектированы в целях повышения тепловой эффективности. В настоящее время проблема совершенствования экологических параметров ТЭС в России обостряется тем, что большинство действующих станций не удовлетворяют современным экологическим нормам и требованиям. Цель: установить влияние организации сжигания твердого топлива на топочные процессы при минимальной возможной модернизации действующего парового котла с использованием низкоэмиссионных горелочных устройств. Объекты: топочная камера энергетического котла в проектном исполнении и в варианте с заменой проектных горелочных устройств на низкоэмиссионные. Методы. Численное исследование проведено с использованием пакета прикладных программ Ansys Fluent v.12.1. Математическое моделирование физико-химических процессов в топочной камере на основе Эйлеро–Лагранжева подхода, который позволяет выявить главные взаимодействия процессов переноса частиц. Математические модели горения угольной пыли с кинетическими параметрами заданы и включены в код в качестве пользовательских функций. Результаты. Разработана математическая модель на основе пакета прикладных программ с качественным представлением сложных физико-химических процессов в объеме топочной камеры. Дана оценка возможности организации сжигания каменного угля в низкоэмиссионных горелочных устройствах с учетом оптимального соотношения первичного и вторичного воздуха без изменения установочных углов лопаточных заверителей. В данном исследовании установлено снижение концентрации оксидов азота на 14 % при замене проектных двухканальных вихревых горелочных устройств на низкоэмиссионные.