V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Целью данной работы является оценка возможности использования численных методов для исследования процессов тепломассообмена в топочной камере котла ТПЕ-215 и анализ различных вариантов её модернизации с целью устранения эксплуатационных проблем.

В ходе выполнения работы была разработана модель топки котла. Расчетная область представляет собой топочную камеру с 16-ю горелками, установленными в два яруса и системой рециркуляции нижнего ввода. Основным топливом является природный газ Сахалинского месторождения. Газ подается равномерно по 12 горелкам со скоростью 90 м/с. В качестве окислителя во все 16 горелок подается обычный воздух со скоростью 40 м/с и температурой 450 °С.

Адекватность математической модели и точность результатов оценивалась путем сравнения полученных расчётом значений температуры в различных точках топки с замеренными значениями температуры факела в топке котла ТПЕ-215 в этих точках. Анализ представленных данных показал соответствие экспериментальных и расчетных значений, погрешность при этом не превышает 10%. Это позволяет считать математическую модель адекватной, точность приемлемой и дает возможность перейти к исследованию процессов тепломассообмена в топке котла ТПЕ-215 для устранения эксплуатационных проблем.

За время работы станции произошло снижение температур по газовому и паровому трактам. Один из возможных вариантов модернизации, способных устранить проблему является повышение уровня ядра факела. Это возможно путем уменьшения угла установки верхнего сопла вторичного воздуха (рис 1а).

Результаты расчетов с использованием описанной выше математической модели представлены на рис. 1б. При изменении угла установки с 25 градусов до горизонтального положения происходит увеличение температуры вверху топки на 29 ˚С.

Кроме этого рассматривалась задача стабилизации факела путем изменения горизонтальных углов установки горелок (рис 2а).

а) б)

Рис 1. Влияние изменения угла установки верхнего сопла вторичного воздуха (угол α) на температуру в зоне пароперегревателя

а) б) в)

Рис 2. Расположение горелок во втором варианте модернизации (а)

Линии тока в сечении выше горелок б) - исходный вариант; в) - вариант с измененным углом установки горелок

Вихрь (рис 2в), созданный таким расположением горелок, приведет к более равномерному распределению температур в топке, уменьшению химической неполноты сгорания и повышению устойчивости процесса горения [1]. В этом варианте температура вверху топки также несколько возросла.

Проделанная работа позволила математически обосновать варианты модернизации котла ТПЕ-215, необходимые для обеспечения номинальной температуры перегретого пара, и рекомендовать описанные варианты модернизации для внедрения на станции.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Иссерлин А.С. Основы сжигания газового топлива: Справочное пособие. – Л.: Недра, 1987. – 336 с.

Код для цитирования: Скопировать