ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ ТЕЧЕНИЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ТЭС С РАЗЛИЧНОЙ ПОДАЧЕЙ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v83.i4.06Ключевые слова:
numerical simulation, combustion chamber, turbulence model, velocity, pressureАннотация
Методами численного моделирования проведено исследование влияния аварийной остановки подачи топливной аэросмеси через отдельные горелочные устройства на аэродинамику течения в камере сгорания энергетического котла. Выполненные вычислительные эксперименты позволили получить основные аэродинамические характеристики процессов тепломассопереноса (вектор полной скорости, давление, кинетическая энергия турбулентности и энергия диссипации) в объеме камеры сгорания и на выходе из нее при аварийном режиме (работают две вихревые горелки) и сравнить их с традиционным сжиганием твердого топлива (базовый режим – работают четыре прямоточные горелки). Полученные результаты свидетельствуют о том, что при вихревой подаче топлива в центральной области камеры сгорания наблюдается резкое изменение аэродинамических характеристик с образованием вихревого течения, которое ослабевает по мере продвижения пылеугольного потока и продуктов горения к выходу. Наличие вихревого течения обуславливает стабильное горение твердого топлива и равномерное распределение тепловых потоков по стенкам топочной камеры. Кроме того, вихревой характер течения увеличивает время пребывания угольных частиц в камере сгорания, что способствует более полному выгоранию и снижению механического недожога топливной аэросмеси.. Такое подробное исследование аэродинамической картины течения, имеющей место в камере сгорания энергетических котлов действующих ТЭС, можно получить только методами численного моделирования и путем проведения вычислительных экспериментов. Полученные высокоинформативные результаты позволяют разрабатывать “чистые” технологии производства энергии и решать экологические проблемы выброса вредных веществ в окружающую среду.
Библиографические ссылки
transfer during combustion of low-grade coal // Thermal Science. – 2020. - Vol. 24, Issue 5(A). - P. 2823-2832.
2. A. Bekmukhamet, Z. Gabitova, et al. Control of harmful emissions concentration into the atmosphere of megacities of Kazakhstan Republic // Proceedings of International conference on Future Information Engineering. – Beijing, 2014. - Vol. 10. – P. 252-258.
3. V. Maksimov, M. Beketayeva, et al. Modeling of heat mas transfer in high-temperature reacting flows with combustion // High Temperature. – 2018. – Vol. 56, Issue 5. – P. 738–743.
4. A. Georgiev, Zh. Baizhuma, S. Bolegenova The use of a new “clean” technology for burning low-grade coal in on boilers of Kazakhstan TPPs // Bulgarian Chemical Communications. – 2018. - Vol. 50. – P. 53-60.
5. A. Askarova, S. Bolegenova, V. Maximov Influence of boundary conditions to heat and mass transfer processes // International Journal of Mechanics. – 2016. - Vol. 10. – P. 320-325.
6. E.I. Heierle, R.K. Manatbayev, A.B. Yergaliyeva CFD study of harmful substances production in coal-fired power plant of Kazakhstan // Bulgarian Chemical Communications. – 2016. - Vol. 48, Issue (E2). – P. 260-265.
7. R. Leithner, E. Ergalieva, Z. Gabitova Computational modeling of heat and mass transfer processes in combustion chamber at power plant of Kazakhstan // MATEC Web of Conferences. – 2016. - Vol.76. – P. 5.
8. A.E. Boranbayeva, S.A. Bolegenova, A.N. Aldiyarova Mathematical modeling of heat and mass transfer in the presence of physicalchemical processes // Bulgarian Chemical Communications. – 2016. - Vol. 48, Issue E. – P. 272-277.
9. R.K. Manatbayev, Ospanova Sh.S., Maximov V.Yu. The computational study of heat and mass transfer processes at combustion of pulverized Kazakh coal in real conditions of energy objects // Bulgarian Chemical Communications. – 2018. – Vol. 50. – P. 61-67.
10. P. Safarik, A. Nugymanova, V. Maximov 3-D modeling of heat and mass transfer process during the combustion of solid fuel in a swirl furnace // Acta Polytechnica. – 2019. - Vol. 59, Issue 6. – P. 543-553.
11. V. Messerle, A. Askarova, S. Bolegenova, A. Nugymanova Processes of heat and mass transfer in furnace chambers with combustion of thermochemically activated fuel // Thermophysics and Aeromechanics. – 2019. - Vol. 26, Issue 6. – P. 925-937.
12. A. Nugymanova, V. Maximov, S. Bolegenova Minimization of toxic emissions during burning low-grade fuel at Kazakhstan thermal power plant // Acta Polytechnica. – 2020. - Vol. 60, Issue 3. – P. 206-213.
13. P. Safarik, V. Maximov, S. Bolegenova Simulation of low-grade coal combustion in real chambers of energy objects // Acta Polytechnica. – 2019. - Vol. 59, Issue 2. – P. 98-108.
14. H. Muller Numerische Berechnung dreidimensionaler turbulenter Strömungen in Dampferzeugern mit Wärmeübergang und chemischen Reaktionen am Beispiel des SNCR-Verfahrens und der Kohleverbrennung // Fortschritt-Berichte VDI-Verlag. – 1992. - Vol. 6, Issue 268. – P. 158. (in German)
15. R. Leithner, B. Epple, H. Walter Simulation von Kraftwerken und wärmetechnischen Anlagen. - Vienna: Springer-Verlag, 2009. – 693 p.
