Трехмерное математическое моделирование эффективности угольной ступени восстановления в системе трехступенчатого сжигания Докладчик: Сергеева А.И. Руководители: Серант Ф.А., Коняшкин В.Ф. Первый Открытый Конкурс молодых специалистов ЗАО «СибКОТЭС» в области энергетики

2 Система трехступенчатого сжигания с угольной ступенью восстановления Параметры, влияющие на эффективность ступени восстановления: - Содержание летучих в топливе - Содержание азота в топливе - Аэродинамика топки - Подвод горячих топочных газов к устью горелки - Концентрация кислорода - Температурный уровень Необходимо сохранение высокого уровня выгорания топлива Основная зона Восстановительная зона Зона догорания 80-85% топлива α осн =1,05-1,1 α т =1, % топлива α восст =0,85-0, % воздуха

3 ХарактеристикиЗначение Углерод на рабочую массу C r, % 55,2 Водород на рабочую массу H r, %3,8 Кислород на рабочую массу O r, %8,7 Азот на рабочую массу N r, %1,8 Полная сера на рабочую массу S r, %0,4 Зола на рабочую массу A r, %17,2 Влага на рабочую массу W r, %12,9 Выход летучих на горючую массу V daf, %39 Низшая теплотворная способность топлива на рабочую массу Q ri, ккал/кг 5280 Расход топлива на котел В=148,1т/ч Паропроизводительность котла D=1050т/ч Исходные данные Характеристики каменного угля марки Г

4 Топливно-воздушный баланс топки Вариант с газовой сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки. Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

5 Построение сеточной модели в программе GAMBIT - Построение трехмерной модели топки - Определение типов граничных условий (входы, выходы, стены расчетной области) - Экспорт сетки в расчетную программу FLUENT

6 Определение физических моделей и параметров в программе FLUENT - модель излучения - модель турбулентности - свойства материалов - описание химических реакций, в том числе задание кинетических констант горения топлива - задание граничных условий (скоростей, температур, состава поступающих в топку потоков, тепловой эффективности экранов) - задание инжекторов (расход топлива, компоненты скоростей, температуры, параметры распределения размера топливных частиц по Розину-Рамлеру)

7 Результаты расчета Поля температур, о С Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки. Вариант с газовой сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

8 Результаты расчета Концентрация кислорода, % Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки. Вариант с газовой сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

9 Результаты расчета Концентрация оксидов азота, ppm Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки. Вариант с газовой сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

10 Влияние рециркуляции газов в ступени восстановления на снижение NO x Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки. α гор =0,89 α ярус =1,06 α гор.восст =0,79 α гор =0,92 α ярус =1,08 α гор.восст =0,38 Результаты расчета кольцевой топки котла для блока 330 МВт на кузнецких углях марки Г. Вариант с газовой сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

11 Влияние отключения ступени восстановления на образование NO x Вариант без ступени восстановления Результаты расчета кольцевой топки котла для блока 330 МВт на кузнецких углях марки Г. α гор =0,89 α ярус =1,06 α гор.восст =0,79 α гор =0,87 α ярус =1,01 Вариант с воздушной сушкой топлива, подаваемого в восстановительные горелки.

12 Выводы 1. Угольная ступень восстановления при подаче восстановительного топлива воздухом не работает 2.При подаче восстановительного топлива газами рециркуляции возможно получить снижение выбросов оксидов азота ( ~ 40%) 3. При хорошо организованном с точки зрения аэродинамики процессе горения сохраняется высокий уровень выгорания топлива (~ 98,5%)

13 Благодарю за внимание!

14 Азот топлива Промежуточные компоненты HCN, NH 3 NO N2N2 Восстановление NO Окисление О 2 Механизм образования топливных оксидов азота