Адаптація математичної моделі теплових та енергетичних характеристик котлів середнього тиску до реальних умов експлуатації
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.210540Ключові слова:
котлоагрегати середнього тиску, конвективний теплообмін в топці, коефіцієнт ефективності нагріву поверхні.Анотація
Об’єктом даного дослідження є теплові та енергетичні характеристики котлів середнього тиску теплоелектроцентралі металургійного комбінату, які працюють на загальний паровий колектор. Паливо, що використовується, – суміш доменного та природного газів. Об'ємна частка доменного газу 80–95 %. Характеристики доменного газу непостійні: істотно змінюються елементарний склад, вологість і запиленість.
Розроблена з метою комплексної оптимізації режимів спільної роботи котлів математична модель вимагає адаптації енергетичних характеристик, отриманих розрахунковим шляхом, до реальних умов експлуатації. Адаптація розрахункових енергетичних характеристик проводилася індивідуально на основі теплових балансових випробувань котлів і обліку конструктивних і експлуатаційних особливостей кожного котла. В процесі випробувань була визначена доля конвективної складової теплообміну в топці для розглянутих котлоагрегатів за допомогою нестаціонарного тепломіра. Абсолютне значення щільності теплового потоку визначалося згідно теорії нестаціонарного регулярного нагріву чутливого елементу (ЧЕ). Було встановлено, що по мірі вигорання палива рівень теплових потоків знижується, а при збільшенні теплової долі доменного газу абсолютне значення локальних потоків, що падають, зменшується. Середня доля конвективної складової знаходиться на рівні 15–20 %. Адаптація до реальних умов роботи пароперегрівача та хвостових поверхонь нагріву запропоновано здійснити за допомогою коригуючих емпіричних коефіцієнтів, отриманих при обробці результатів балансових випробувань.
Урахування конвективного теплового потоку в топці дозволяє більш точно визначати параметри теплоносіїв по парогазовому тракту котла, а отже, забезпечується можливість отримання адаптованих енергетичних характеристик котлів. Порівняно з аналітичними розрахунковими залежностями, пропонована методика забезпечує індивідуальний підхід до режимів роботи котлів. Завдяки цьому можливо знизити похибку у визначенні оптимальних рішень менш ніж до 1 %.
Посилання
- Gornshtein, V., Miroshnichenko, B., Ponomarev, A. et. al. (1981). Metody optimizatsii rezhimov energosistem. Moscow: Energiia, 336.
- Venikov, V., Zhuravlev, V., Filippova, T. (1990). Optimizatsiia rezhimov elektrostantsii i energosistem. Moscow: Energoatomizdat, 352.
- Andriuschenko, A., Zmachinskii, A., Poniatov, V. (1974). Optimizatsiia teplovykh tsiklov i protsessov TES. Moscow: Vysshaia shkola, 279.
- Andriuschenko, A., Aminov, R. (1983). Optimizatsiia rezhimov raboty i parametrov teplovykh elektrostantsii. Moscow: Vysshaia shkola, 255.
- Aminov, R. (1994). Vektornaia optimizatsiia rezhimov raboty elektrostantsii. Moscow: Energoatomizdat, 304.
- Kalikhman, I., Voitenko, M. (1979). Dinamicheskoe programmirovanie v primerakh i zadachakh. Moscow: Vysshaia shkola, 125.
- Barochkin, E., Zhukov, V., Ulanov, D. (2009). Raspredelenie nagruzki mezhdu turboagregatami teploelektrotsentrali s ispolzovaniem printsipa optimalnosti Belmana. Vestnik IGEU, 3, 11–14.
- Madejski, P., Janda, T., Modlinski, N., Nabaglo, D. (2016). A Combustion Process Optimization and Numerical Analysis for the Low Emission Operation of Pulverized Coal-Fired Boiler. Developments in Combustion Technology, 33–76. doi: http://doi.org/10.5772/64442
- Maximov, A. (2008). Radiative Heat Transfer In Boiler Furnaces. Lappeenranta, 85. Available at: https://lutpub.lut.fi/bitstream/handle/10024/42028/nbnfi-fe200808041751.pdf?sequence=1&isAllowed=y
- Bordbar, H., Hyppänen, T. (2007). Modeling of Radiation Heat Transfer in a Boiler Furnace. Advanced Studies in Theoretical Physics, 1 (12), 571.
- Mehdizadeh, H., Alishah, A., Astani, S. H. (2016). Study on performance and methods to optimize thermal oil boiler efficiency in cement industry. Energy Equipment and Systems, 4 (1), 53–64.
- Gómez, A., Fueyo, N., Díez, L. I. (2008). Modelling and simulation of fluid flow and heat transfer in the convective zone of a power-generation boiler. Applied Thermal Engineering, 28 (5-6), 532–546. doi: http://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2007.04.019
- Redko, A., Dzhyoiev, R., Davidenko, A., Pavlovskaya, A., Pavlovskiy, S., Redko, I. et. al. (2019). Aerodynamic processes and heat exchange in the furnace of a steam boiler with a secondary emitter. Alexandria Engineering Journal, 58 (1), 89–101. doi: http://doi.org/10.1016/j.aej.2018.12.006
- Hashimoto, N., Watanabe, H. (2016). Numerical analysis on effect of furnace scale on heat transfer mechanism of coal particles in pulverized coal combustion field. Fuel Processing Technology, 145, 20–30. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.01.024
- Zhang, Y., Luo, R., Dou, Y., Zhou, Q. (2018). Combustion Characteristics and NOx Emission through a Swirling Burner with Adjustable Flaring Angle. Energies, 11 (8), 2173. doi: http://doi.org/10.3390/en11082173
- Zhang, Y., Li, Q., Zhou, H. (2016). Heat Transfer Calculation in Furnaces. Theory and Calculation of Heat Transfer in Furnaces, 131–172. doi: http://doi.org/10.1016/b978-0-12-800966-6.00005-3
- Rahmani, A. (2014). Numerical Investigation of Heat Transfer in 4-Pass Fire-Tube Boiler. American Journal of Chemical Engineering, 2 (5), 65. doi: http://doi.org/10.11648/j.ajche.20140205.12
- RD 34.09.155-93. Metodicheskie ukazaniia po sostavleniiu i soderzhaniiu energeticheskikh kharakteristik oborudovaniia teplovykh elektrostantsii (1999). Moscow: SPO ORGRES. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200039161
- Trembovlia, V., Finger, E. (1991). Teplotekhnicheskie ispytaniia kotelnykh ustanovok. Moscow: Energoatomizdat, 416.
- Danilin, E., Klochkov, V. (1988). Kontrol szhiganiia topliva v promyshlennykh kotelnykh ustanovkakh. Kyiv: Tekhnika, 167.
- Teplovoi raschet kotlov (normativnii metod) (1998). Saint Petersburg: NPO TSKTI, 256.
- Teplovye ispytaniia kotla PK-14-2M Magnitogorskogo MK. Tekhnicheskii otchet (1988). Leningrad: TSECHM.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Volodymyr Zhitarenko, Volodymyr Bejan, Oleksij Оstapenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
