Оптимизационные исследования способов снижения низкотемпературной коррозии конвективных поверхностей котлоагрегата предварительным подогревом воздуха

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения надежности работы и снижения затрат на ремонт конвективных поверхностей теплообмена котлоагрегата при сжигании сернистых углей. Цель работы: проведение комплексных технико-экономических исследований и сравнительного анализа методов предварительного подогрева воздуха перед котлоагрегатом с целью определения эффективности их реализации при решении задачи снижения скорости протекания низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева воздухоподогревателя. Методы исследования: тепловые (поверочные и конструкторские) и оптимизационные расчеты характерных режимов работы котлоагрегата БКЗ-420-140-6 с применением математических моделей как базовой схемы котлоагрегата, так и схем, дополненных системами предварительного подогрева воздуха. Математическая модель котлоагрегата разработана с применением созданной в ИСЭМ СО РАН Системы машинного построения программ (СМПП-ПК) на основании действующей нормативной документации, технических характеристик котлоагрегата, инструкции по его эксплуатации и результатов его испытаний. Результаты: Разработана математическая модель котлоагрегата, включающая в себя расчет скорости низкотемператнурной коррозии, позволяющая с достаточной точностью описывать происходящие в нем процессы, определять характеристики, параметры и технико-экономические показатели работы котлоагрегата в различных режимах; разработаны математические модели схем предварительного подогрева воздуха перед котлоагрегатом, позволяющие определять конструктивные характеристики входящих в них элементов; проведены оптимизационные исследования способов предварительного подогрева воздуха, что позволяет сравнить технико-экономические показатели их эффективности в рамках задачи снижения скорости низкотемпературной коррозии. Сделаны выводы о применимости предварительного подогрева воздуха в качестве метода снижения скорости протекания низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева воздухоподогревателя.

The relevance of the research is explained by the need to improve the reliability and to reduce the costs of repairing convective heat transfer surfaces in a boiler unit burning sulfur coals. The main aim of the study is to conduct optimization research and to compare different methods for air preheating before boiler units to reduce the rate of low-temperature corrosion of the air heater surfaces. The methods used in the study: thermal (verification and design) and optimization calculations on a mathematical model of the boiler unit BKZ-420-140-6. The model is supplemented by the flow diagrams of air preheating. The mathematical model of the boiler unit is developed using a system for computer-aided program generation (SCAPG-PC). The System was developed at the Energy Systems Institute SB RAS on the basis of applicable normative documents, technical feature of the boiler unit, instructions for its operation and results of its tests. The results: The authors have developed the mathematical model of the boiler unit which includes the calculation of a low-temperature corrosion rate, and makes it possible to define rather accurately the processes that occur in the boiler, and to determine the characteristics and the parameters of its operation. The optimization, technical and economic studies of the air preheating methods have been conducted. The findings allow the efficiency of the methods to be compared within the problem of the reduction in a low-temperature corrosion rate.