Исследования в области прогрессивных технологических процессов по совершенствованию установок сжигания угля являются в настоящее время наиболее актуальными для предприятий теплоэнергетики. Основной проблемой в совершенствовании пылеугольного сжигания и использовании альтернативных видов топлива является обеспечение жестких экологических требований в соответствии с нормами ГОСТ Р50831-95 по удельным выбросам вредных веществ с отработанными газами котельных установок.
Работа станции сопровождается целым рядом негативных факторов:
1) Выбросы NOx до1500 мг/нм3;
2) Выбросы золы;
3) Низкий КПД котельной установки;
Которые являются следствием:
1) Неравномерности распределения поля температур;
2) Неполнота сгорания топлива;
3) Аэродинамическая нестабильность факела.
Актуальными становятся разработка и применение универсальной технологии сжигания разнородных топлив, обеспечивающей повышенную надёжность, высокие технические и экологические показатели котлов, а также горелочных устройств, для её реализации с системой управления по изменению режимов горения без существенного вмешательства в конструкции узлов. Так как КПД станции непосредственно зависит от показателей работы котельной установки, поэтому задача повышения эффективности работы котлоагрегата является весьма актуальной. А именно объектом исследования явился котлоагрегат БКЗ-210-140, эксплуатируемый на Амурской ТЭЦ-1, Комсомольской ТЭЦ-2 и т.д.
Нормативный метод не может учитывать в полном объеме влияние конструктивных параметров на процесс горения факела, поэтому математическая модель была основана на численном методе. Моделирование проводилось с помощью конечно-элементной модели топки котла, построенной в программном пакете ANSYS. Для повышения эффективности топки и снижения вредных выбросов NOx , необходимо снизить максимальную температуру и повысить среднюю температуру в топке котла.
В первом варианте оптимизации модели топки котла менялся угол наклона горелок.
|
Угол наклона |
Тмакс, °С |
Тср, °С |
|
20° |
1663 |
1527 |
|
10° |
1661 |
1545 |
|
0° |
1700 |
1507 |
Во втором варианте оптимизации модели топки котла менялся по ранее определенным углам диаметр горелок (d < 20 %) и скорость подачи топлива (v > 25 %).
|
Угол наклона |
Тмакс, °С |
Тср, °С |
|
20° |
1615 |
1455 |
|
10° |
1686 |
1462 |
|
0° |
1645 |
1464 |
Анализируя все представленные решения можно отметить, что эффективнее топка котла будет работать при неизменном диаметре горелок и скорости подачи топлива. Оптимальная работа котла будет достигнута при угле наклона 10°.