Численное исследование сжигания резервного топлива в топке котла БКЗ-210-140

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью оценки эффективности и надежности работы котельных агрегатов на резервном топливе после реконструкции связанной с изменением базового топлива и применяемых подходов численного анализа. Цель работы: анализ физико-химических процессов в топочном объеме котла БКЗ-210-140 при работе на резервном топливе и номинальной нагрузке при использовании Эйлерова и совмещенного Эйлерова и Лагранжева подходов к моделированию. Построение математических моделей объекта исследования с учетом рационального количества расчетных областей и применения современных численных алгоритмов и подходов. Сравнение численных результатов, полученных с использованием различных программных комплексов и различного представления горения жидкого топлива в камерной топке энергетического котла. Оценка температурных полей в объеме топочной камеры, концентраций химических элементов продуктов сгорания, формирования аэродинамической структуры потоков и эффективности выгорания резервного топлива. Методы исследования: численное моделирование на основе Эйлерова и Лагранжева подходов, метод конечного объема, пристеночных функций, двухпараметрическая k-e? модель турбулентности, модель протекания химической реакции в турбулентном потоке Eddy-Break-Up - EBU, P1-приближение метода сферических гармоник, теоретический расчет на основе нормативного метода теплового расчета котлов. Результаты: численное представление физико-химических процессов в топке котла БКЗ-210-140 при организации сжигания резервного топлива; сравнение результатов, полученных по различным численным моделям; оценка надежности работы испарительных поверхностей и эффективности эксплуатации котельного агрегата на резервном виде топлива; рекомендации по совершенствованию топочного режима с целью повышения эффективности эксплуатации котла БКЗ-210-140 при сжигании мазута.

Relevance of the work is caused by the need to assess the effectiveness and reliability of the boiler units on reserve fuel after reconstruction associated with a change in the base fuel and approaches of numerical analysis. The main aim of the research is to analyze physical and chemical processes in the furnace volume of boiler BKZ-210-140 operating on reserve fuel and rated load when using the Euler and Euler combined and Lagrangian modeling approaches; to construct the mathematical models of the object of study, taking into account the number of rational settlement areas and application of modern numerical algorithms and approaches; to compare numerical results obtained by using different software packages and different representations of the combustion of liquid fuel in the power boiler furnace; to evaluate temperature fields in the volume of the combustion chamber, the concentration of chemical elements of the combustion products, formation of a wind flow patterns and efficiency of backup fuel burn. Methods: numerical simulation based on the Euler and Lagrangian approaches, the finite volume method, wall functions, the two-parameter k-e? turbulence model, the model of the chemical reaction in a turbulent flow Eddy-Break-Up - EBU, P1 approximation of spherical harmonics method, the theoretical calculation based on the standard method of thermal calculation of boilers. Results: numerical representation of physical and chemical processes in the furnace of the boiler BKZ-210-140 at reserve fuel combustion; comparison of the results obtained by different numerical models; assessment of the reliability of evaporator surface functioning and efficient of operation of the reserve fuel boiler unit; recommendations for improving the combustion mode in order to increase the operational efficiency of the boiler BKZ-210-140 when combusting fuel oil.