Цифровая модель износа конвективных поверхностей теплообмена пылеугольного котла

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью использования непроектных углей на действующем оборудовании ТЭС. Как известно, использование таких углей может негативно сказаться на работе, в первую очередь, угольного котла. Цель: определить межремонтный период, а также скорость низкотемпературной коррозии и абразивного износа конвективных поверхностей (воздухоподогревателя и водяного экономайзера), вызванных использованием различных углей (Азейского, Мугунского, Переясловского и Ирбейского месторождений) и их смесей. Методы: математическое моделирование и комплексная технико-экономическая оптимизация параметров моделей с применением автоматизированной системы машинного построения программ, которая предназначена для генерации математических моделей исследуемых установок на основании математических моделей отдельно взятых элементов, информации о технологических связях между ними, целях расчета. Данный комплекс разработан в Институте систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН. Результаты. Для оценки последствий использования непроектного топлива разработана достаточно точная математическая модель парового котла БКЗ-420-140. Проведены исследования на математической модели котла с целью определения оптимальных составов топлива для минимизации эксплуатационных издержек, связанных с изменением топлива, и увеличения межремонтного периода конвективных поверхностей нагрева для повышения надежности работы котельного агрегата. Построены аппроксимационные зависимости скорости низкотемпературной коррозии металла от средней температуры стенки труб и сернистости сжигаемого топлива. Получены технико-экономические показатели работы котлоагрегата на углях Азейского, Мугунского, Переясловского и Ирбейского месторождений, а также на угольных смесях (Азейский уголь (7 %) + Ирбейский уголь (93 %), Азейский уголь (23 %) + Переясловский уголь (77 %), Переясловский уголь (80 %) + Мугунский уголь (20 %), Ирбейский уголь (95 %) + Мугунский уголь (5 %)).

The relevance of the study is caused by the need to use off-design coals on the operating equipment of TPPs. As you know, the use of such coals can adversely affect the operation, first of all, of a coal-fired boiler. The main aim of the research was to determine the overhaul period as well as the rate of low-temperature corrosion and the rate of abrasive wear of convective surfaces (air heater and water economizer) caused by the use of various coals (Azeisky, Mugunsky, Pereyaslоvsky and Irbeysky deposits) and their mixtures. Methods: mathematical modeling and complex optimization studies on models using System of Computer-Aided Construction of Programs, designed to generate mathematical models of the investigated installations based on mathematical models of individual elements, information on technological relations between them, and calculation purposes. This complex was developed at the Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Results. To assess the consequences of the use of non-design fuel, a sufficiently accurate mathematical model of the BKZ-420-140 steam boiler has been developed. Research was carried out on a mathematical model of the boiler in order to determine the optimal fuel compositions to minimize the operating costs associated with changing the fuel, and to increase the overhaul period of convective heating surfaces to improve the reliability of the boiler unit. The approximate dependences of the rate of low-temperature corrosion of metal on the average temperature of the pipe wall and the sulfur content of the combusted fuel are constructed. The technical and economic indicators of the boiler unit operation were obtained on the coals of the Azeisky, Mugunsky, Pereyaslavsky and Irbeysky deposits, as well as on coal mixtures (Azeysky coal (7 %) + Irbeysky coal (93 %), Azeysky coal (23 %) + Pereyaslovsky coal (77 % ), Pereyaslovsky coal (80 %) + Mugunsky coal (20 %), Irbeysky coal (95 %) + Mugunsky coal (5 %)).