CFD-моделювання впливу типу газороздачі в пальниках на теплоаеродинамічні процеси в котлі ДКВР 10-13

Аннотация

Теми, пов’язані зі згорянням палива та його впливом на навколишнє середовище, ніколи не втратять своєї актуальності, оскільки питання ефективного згоряння й зменшення викидів є ключовими у виробництві електроенергії й охороні навколишнього середовища. Країни Європейського Союзу масово відмовляються від використання природного газу як палива для ТЕС. Проте в країнах Азії простота використання в промисловості природного газу як основного палива, його екологічність порівняно із вугіллям дали змогу ширше застосовувати природний газ у промисловості й енергетиці. Порівнюючи природний газ з альтернативними горючими газами (генераторним, доменним, шахтним, біогазом), можна зробити головний висновок про те, що він має найпривабливіші характеристики для використання в промисловості, зокрема і в енергетиці. Отже, у найближчий час заміна його на альтернативні палива в хімічній, важкій промисловості й енергетиці неможлива. Представлена робота присвячена CFD-моделюванню стабілізованого горіння без попереднього змішування в пальнику з низьким завихренням для двох режимів роботи котельного агрегату – номінального і на 60% потужності. Дослідження виконувалося за допомогою чисельних методів при використанні пакета прикладних програм Ansys-Fluent. Об’єкт дослідження – пальник, побудований за технологією, основаною на використанні струменево-нішевих систем із газорозподілом палива круглими струменями, що подаються перпендикулярно в потік окислювача через однорядну систему отворів. Предметом дослідження обрано процеси гідродинаміки і теплообміну, на підставі результатів аналізу яких отримана модель генерації NО_x в струменево-нішевих системах. Автори роботи вважають, що заміна штатних пальників водогрійного котла типу ДКВР-10-13 на струменево-нішеві може сприяти кращому змішуванню палива й повітря, а також забезпечити більш повне згоряння. У даній роботі розглянуто два типи пальників. В одному з пальників паливо подається крізь прямокутні щілини, в іншому – через розташовані в ряд круглі отвори. Повітря в обидва пальники подається через прямокутні щілини. Визначено, що газороздача крізь круглі отвори посилює розпилення суміші і збільшує зону розпилення продуктів згоряння. Проведена візуалізація розподілу середньої швидкості, температури, шкідливих домішок типу NO_x і компонентів реакції. Отримані результати свідчать, що зміна режиму течії, зміщення полум’я або його нестабільності відсутні. Встановлено, що на поширення продуктів згоряння і шкідливих домішок типу NO_x впливають як осьова, так і тангенціальна швидкість потоку. Газороздача круглими струменями стабілізує горіння і зменшує розширення полум’я.