Том 335 № 10 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/10/4778
Влияние изменения нагрузки котельного агрегата на топочные процессы
Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки стабильности горения, теплового напряжения и эмиссии оксидов азота (NOx) при снижении нагрузки парового котла. Поскольку в перспективе большое внимание будет уделяется возобновляемым источникам энергии и АЭС, то угольные ТЭС будут работать на пониженных нагрузках, поэтому важно исследовать надежность эксплуатации и экологические параметры котельного агрегата при регулировании нагрузки. Цель: исследование выгорания пылеугольного топлива, температурных параметров и эмиссии NOx при снижении нагрузки котельного агрегата до 50 % в базовой компоновке и с учетом наличия сопел третичного дутья. Объекты: топочная камера котельного агрегата с естественной циркуляцией паропроизводительностью 220 т/час в базовой компоновке и с соплами третичного дутья. Методы. Применен пакет прикладных программ FIRE-3D для численного исследования. Горение пылеугольного топлива является сложным физико-химическим процессом, поэтому взаимодействие газового потока и твердых частиц моделировалось с использованием эйлеровой и лагранжевой схем соответственно. В газовой фазе моделируется выгорание летучих веществ и CO с дальнейшим догоранием углеродного остатка. Прогноз эмиссии NOx моделировался с помощью моделей постобработки, включающих образование быстрых, топливных и термических оксидов азота. Результаты. Получены поля температур, характеристики потока, выбросов NOx для различных нагрузок топочной камеры котельного агрегата паропроизводительностью 220 т/час на основе численного моделирования. Получены количественные оценки параметров топочной среды, соответствующие нескольким уровням снижения нагрузки котла вплоть до 50 % от номинальной. Установка четырех сопел третичного дутья позволяет снизить выбросы NOx на 12,75 % при теоретически необходимом количестве воздуха в горелочных устройствах (α=1,0).
Ключевые слова:
топочная камера, пылеугольное топливо, вихревые горелки, численное моделирование, нагрузка