Том 335 № 2 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/2/4475
Процессы сжигания в камерной топке с тангенциально закрученным вихрем
Актуальность исследования обусловлена необходимостью анализа топочных процессов в котельных агрегата с вертикальным вихрем при организации сжигания пылеугольного топлива с повышением экологических параметров посредством установки сопел третичного дутья. Несмотря на безуглеродную политику в современной энергетике, уголь остается одним из основных источников энергии, поэтому реконструкция котельных агрегатов с целью снижения вредных выбросов является весьма актуальной. Цель: исследование аэродинамики и процессов горения пылеугольного топлива в объеме топочной камеры котельного агрегата с тангенциальной компоновкой горелочных устройств при организации схемы сжигания с третичным дутьем. Объекты: камерная топка с вертикальным вихрем котельного агрегата мощностью 150 МВт при организации схемы сжигания с добавление сопел третичного дутья. Методы. Применен Эйлерово-Лагранжев подход для численного исследования характеристик потока, процессов теплопередачи и горения в топке с тангенциальной компоновкой горелок. Для численных расчетов использовались: k-ε-модель турбулентности газа при взаимодействии частиц с турбулентностью, диффузионная модель дисперсии частиц, метод радиационного моделирования P-1 и модель горения частиц пылевидного угля, основанная на глобальной кинетике частиц и экспериментальных данных. Результаты. Получены зависимости концентраций продуктов сгорания, температуры, гидродинамики при сжигании кузнецкого угля марки Д в топочной камере с тангенциальной компоновкой горелок, спроектированной под бурые угли, а также при установке сопел третичного дутья. Выявлено недостаточное перераспределение воздуха между горелками и соплами третичного дутья, поскольку для поддержания стабильной закрутки вертикального вихря и соответственно наличия высоких значений скоростей на выходе из горелочных устройств не представляется возможным увеличение доли третичного воздуха без реконструкции горелок. Также установлена слабая вовлеченность в теплообмен объема топочной камеры ниже горелок.
Ключевые слова:
Топочная камера, процессы горения, третичное дутье, численное моделирование, уголь