WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


«УДК 536.46:532.517.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ БКЗ-75 ШАХТИНСКОЙ ТЭЦ Аскарова А.С., Болегенова С.А., Максимов В.Ю., ...»

VIII Всероссийская конференция с международным участием «Горение твердого топлива»

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, 13–16 ноября 2012 г.

УДК 536.46:532.517.4

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ БКЗ-75 ШАХТИНСКОЙ ТЭЦ

Аскарова А.С., Болегенова С.А., Максимов В.Ю.,

Бекмухамет А., Оспанова Ш.С.

Казахский национальный университет имени аль Фараби, г. Алматы, Казахстан В данной работе исследованы процессы формирования вредных веществ при горении низкосортного угля в камере сгорания котла БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ. Численно решена система трехмерных дифференциальных уравнений турбулентного переноса. Получены основные концентрационные характеристики процесса горения и формирования вредных азотосодержащих веществ.

Проблемы теплофизики и теплоэнергетики вызывают огромный интерес и имеют ценность для практики. Актуальность данной проблемы и растущее внимание к ней связаны с повышением эффективности использования энергии и с решением экологических проблем, с работой действующих энергетических установок, с созданием новых камер сгорания, с увеличением количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу [1].

Участие энергетических предприятий в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания топлива, твердыми отходами велико. Это, прежде всего, электростанции, работающие на твердом топливе и являющиеся основным источником загрязнения воздуха, воды и почвы. В атмосферу Казахстана выбрасываются такие вещества как оксид углерода, оксид азота, диоксид азота, пыль, свинец, диоксид серы и т.д., которые наносят существенный вред человеческому организму.

Эта проблема может быть решена только на основе физического, математического и химического моделирования. В этой связи численный эксперимент становится одним из наиболее экономичных и удобных способов для детального анализа сложных физических и химических явлений, происходящих в топочной камере. Использование современных супер-эвм (SUN) позволяет решать эти задачи для конкретных энергетических установок (ТЭС, ГРЭС и т.д.) и для любого энергетического топлива [2].

Теплоэнергетика Казахстана ориентирована на использование высокозольных углей (до 55%). Использование такого угля приводит к неустойчивому горению, возникают проблемы ошлакования и защиты атмосферы от выбросов золы, окиси углерода (CO), оксидов азота ( NO и NO 2 ), оксидов серы ( SO 2 и SO 3 ), соединений углеводородов и др.

Для решения этой проблемы необходим точный расчет аэродинамики и характеристик процесса конвективного тепломассопереноса в реагирующих многофазных потоках. Поэтому необходимо провести подробное теоретическое исследование процесса тепломассообмена при сжигании энергетического топлива в топочных камерах.

9.1 К настоящему времени среди методов моделирования горения топлива (газообразного, распыленной жидкости и пылеугольного) наибольшее распространение получил метод, в основе которого лежит эйлеров подход для описания движения и тепломассообмена газовой фазы. Этот метод использует пространственные уравнения баланса массы, импульса, концентраций газовых компонентов и энергий для газовой смеси, и лагранжев подход для описания движения и тепломассообмена одиночных частиц топлив вдоль их траекторий. Турбулентная структура потока описывается двухпараметрической k моделью турбулентности. Радиационный теплообмен представляется либо шестипоточной моделью, либо моделью дискретного переноса.

Математическое описание физических и химических процессов основано на решении уравнений баланса.

В общем виде все эти уравнения содержат 4 члена:

- изменение со временем (1-ая производная по времени);

- конвективный член (1-ая производная от скорости);

- диффузионный член (2-ая производная от скорости);

- источниковый/стоковый член (алгебраический член), и могут быть записаны в общем виде как:

( ) (u i ) ( ) S. (1) t x i x i Каждый закон сохранения выражен соответствующим дифференциальным уравнением. Каждое уравнение записывается для конкретного физического параметра и учитывает баланс различных факторов, влияющих на изменение величины.

Модель сжигания угольной пыли, используемая в данной работе, учитывает интегральные реакции окисления компонентов топлива до стабильных конечных продуктов реакции. Использование в работе модели интегральной реакции основано на том, что многие химические реакции протекают в несколько ступеней, самая медленная из которых определяет скорость всей реакции.

Скорость реакции можно записать в виде:

dc AB.

k (T ) c A c B. (2) dt Были проведены вычислительные эксперименты на примере высокозольного Карагандинского рядового угля КР200 в топочной камере действующего котла БКЗ-75, Шахтинской ТЭЦ. Метод исследования, предложенный нами, позволяет проводить такие численные эксперименты с любым твердым топливом на любых действующих электростанциях.

Были получены распределения температуры в объеме топочной камеры и концентраций реагирующих веществ, таких как NO, HCN и NO2.

Количество образующихся оксидов азота зависит от характеристики топлива и от конструкционного исполнения топочной камеры, поэтому на стадии проектирования камер сгорания необходимо провести расчет ожидаемых выбросов азота и предусмотреть меры по снижению их до величин, максимально приближающихся к нормативам удельных выбросов NOx в атмосферу.

–  –  –

Как видно из представленных графиков наиболее интенсивное газообразование основных азотосодержащих компонентов происходит в области распространения потоков из горелок, что соответствует реальной картине процесса в камере сгорания.

–  –  –

Характер распределения концентраций в этих плоскостях носит нелинейный характере процесса образования указанных веществ в этой области.

9.3 Полученные в работе результаты могут быть положены в основу разработки конкретных рекомендаций по организации процесса "чистого" сжигания твердого топлива.

Это в свою очередь позволить в значительной степени снизить вредные пылегазовые выбросы в атмосферу с целью эффективного развития топливноэнергетических предприятий и снижения до минимума вредного антропогенного воздействия ТЭС на окружающую среду.

В результате проведения вычислительного эксперимента был получен обширный банк всевозможных характеристик топочного процесса: аэродинамика, температура, давление, поле концентраций газового состава продуктов горения. Показано, что именно в области расположения горелок, где происходит как подача пылеугольной пыли с определенной концентрацией углерода, так и воздуха с определенным значением концентрации углерода процессы образования угарного газа протекают наиболее интенсивно. В этой области происходят основные реакции реагирования углерода, о чем свидетельствуют максимумы температуры, концентрации CO и азотосодержащих веществ.

Получено, что при сжигании угля четыре факела образуют в центральной области топки общее ядро факела с температурой порядка 1200оС, т.к. угольные частицы в этой области обладают более интенсивным излучением и имеют более высокую концентрацию и суммарную поверхность, что отвечает реальному протеканию процессов в камере сгорания ТЭЦ.

На выходе из камеры сгорания получена концентрация вредных веществ удовлетворяющая ПДК.

Литература

1. Askarova A.S., Heierle Ye., Leithner R., Mller H.CFD simulationen der NOx production in Kohlenstaub-befeuerten Brennkammern. VDI-Berichte 2056, VDI Verlag GmbH, Dsseldorf, 2009, S.575-579.

2. Askarova A.S., Bolegenova S., Bekmukhamet A., Maximov V. 3D modeling of heat and mass transfer in industrial boilers of Kazakhstan power plant // 2nd International Conference on Mechanical, Production and automobile Engineering (ICMPAE-'2012), Singapore, April 2012, pp.217-220

3. Mller H. Numerische Berechnung dreidimensionaler turbulenter Strmungen in Dampferzeugern mit Wrmebergang und chemischen Reaktionen am Beispiel des SNCR–Verfahrens und der Kohleverbrennung: Fortschritt–Berichte VDI–Verlag. –1992.

– Reiche 6, №268. – 158 s.

Похожие работы:

«Тарасова Наталья Михайловна СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ НОВЫХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ТИАДИАЗОЛИ ТИАЗОЛ-2-ТИОНОВ Специальность 02.00.03 – Органическая химия Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук Научный руководител...»

«Гайслер Алексей Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК InGaAs КВАНТОВЫХ ТОЧЕК ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИНИАТЮРНЫХ НЕКЛАССИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Специальность 01.04.07 – Физика конденсированного состояния А...»

«СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УДК 544.77.022.532:534-1:543.632.9 Р. Ф. Бакеева, О. Е. Вахитова, Л. М. Юсупова, В. Ф. Сопин КИНЕТИКА РЕАКЦИИ 5,7–ДИХЛОР–4,6–ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА С НОВОКАИНОМ В СРЕДЕ СМЕШАННЫХ МИЦЕЛЛ Ключевые слова: спектрофотометрия, 4,6–дихлор–5,...»

«МОРОЗОВ Григорий Владимирович АНАЛИЗ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СИСТЕМ СОТОВОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ КООРДИНИРОВАННУЮ ПЕРЕДАЧУ СИГНАЛОВ БАЗОВЫМИ СТАНЦИЯМИ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ВЗАИМНЫХ НЕПРЕДНАМЕРЕННЫХ ПОМЕХ 01.04.03 – радиофизика Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный ру...»

«КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН на 2008-2010 г. г. Председатель профкома Директор НИОХ СО РАН к.х.н. Олейник И.В. д.х.н., профессор Григорье...»

«Программа дисциплины "Биогеофизика и биогеохимия ландшафтов" Авторы: член-корр. РАН, профессор, д.г.н. Дьяконов Кирилл Николаевич, профессор, д. г. н. Сысуев Владислав Васильевич, доцент, к.г.н. Авессаломова Ирина Анатольевна Цель освоения дисциплины: дать знания о п...»

«Теория вероятностей и математическая статистика _рус_3кр_зим_Ибрагимова С.А._ССМ(2.4.очное) 1. Метаданные теста • Автор теста: Ибрагимова С.А. (для студентов преподавателя Елшибаева) • Название курса: Тео...»

«КАПУСТИН Владимир Владимирович СПЕКТРАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОПЕРАТОРОВ, ИНТЕГРАЛЫ ТИПА КОШИ И МЕРЫ КЛАРКА 01.01.01 вещественный, комплексный и функциональный анализ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Санкт-Петербург Работа выполнена в лаборатории м...»

«УСЛОВИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ВКЛАДОВ (действуют с 01.04.2015 до ввода в действие новой редакции) 1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ БАНК – Открытое акционерное общество "Сбербанк России". ВКЛАД денежные средства в валюте Рос...»

«528 8-Оптика и спектроскопия, квантовая электроника Антонов Иван Олегович, инженер физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Самарский филиал, Лаборатория химических и электроразрядных лазеров Энергообменные реакции в кислородно-иодной среде с высокой...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.