Научная статья на тему 'Совершенствование характеристик топочного устройства котла при переводе на сжигание природного газа'

Совершенствование характеристик топочного устройства котла при переводе на сжигание природного газа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
670
71
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОРЕЛКА / BURNER / ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / NUMERICAL SIMULATION / МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ / COMBUSTION MODELING / ТОПКА КОТЛА / BOILER FURNACE / СЖИГАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА / BURNING NATURAL GAS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Юрьев Евгений Игоревич

Представлены основные результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук. Исследовательская работа направлена на повышение характеристик топочно-горелочного устройства пылеугольных котлов геометрически подобных БКЗ-320-140 при переводе на сжигание природного газа с установкой различных типов газовых горелок на боковые стены топки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF CHARACTERISTICS OF BOILER FURNACE WHEN TRANSLATED TO BURNING NATURAL GAS

Presents the main results of the thesis on competition of a scientific degree of candidate of technical Sciences. The research work focuses on improving the characteristics of furnace-burner of coal-fired boilers geometrically similar, BKZ-320-140 when translating to the burning of natural gas with the installation of various types of gas burners of the lateral walls of the furnace.

Текст научной работы на тему «Совершенствование характеристик топочного устройства котла при переводе на сжигание природного газа»

УДК 621.18

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА КОТЛА ПРИ ПЕРЕВОДЕ НА СЖИГАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА

© 2013 г. Е.И. Юрьев

Юрьев Евгений Игоревич - соискатель, кафедра «Тепловые электрические станции и теплотехника», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). E-mail: yurjev.evgeniy @yandex.ru

Yuryev Evgeniy Igorevich - applicant for a degree of department «Thermal power station and thermotechnics», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). E-mail: yurjev.evgeniy@yandex.ru

Представлены основные результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук. Исследовательская работа направлена на повышение характеристик то-почно-горелочного устройства пылеугольных котлов геометрически подобных БКЗ-320-140 при переводе на сжигание природного газа с установкой различных типов газовых горелок на боковые стены топки.

Ключевые слова: горелка; численное моделирование; моделирование процессов горения; топка котла; сжигание природного газа.

Presents the main results of the thesis on competition of a scientific degree of candidate of technical Sciences. The research work focuses on improving the characteristics offurnace-burner of coal-fired boilers geometrically similar, BKZ-320-140 when translating to the burning of natural gas with the installation of various types of gas burners of the lateral walls of the furnace.

Keywords: burner; numerical simulation; combustion modeling; boiler furnace; burning natural gas.

В сентябре 2007 г. приказом Министерства промышленности и энергетики РФ утверждена Государственная «Программа создания в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке единой системы добычи, транспортировки газа и газоснабжения с учетом возможного экспорта газа на рынки Китая и других стран АТР» (Восточная газовая программа) [1]. Координировать деятельность по реализации Программы Правительство РФ поручило ОАО «Газпром».

Вслед за принятием решения по газификации Дальнего Востока на основных генерирующих мощностях (Южно-Сахалинской ТЭЦ-1, Камчатской ТЭЦ-1, Владивостокской ТЭЦ-1, Владивостокской ТЭЦ-2 и др.) были приняты инвестиционные программы по переводу оборудования на сжигание природного газа. В частности перевод котлоагрегатов БКЗ-320-140 Южно-Сахалинской ТЭЦ-1. При этом резервным топливом для станции остается уголь.

БКЗ-320-140 - барабанный паровой котел с естественной циркуляцией, производительностью 320 т острого пара в час, температурой 545 °С, давлением 140 атм. Топка котла снабжена восемью пылеуголь-ными горелками с возможностью сжигания мазута, мощностью 30 МВт, расположенными на фронтовой стене в два яруса.

Для сжигания природного газа в дополнение к пылеугольным горелкам на боковые стены топки в результате реконструкции установлено восемь вихревых газовых горелок в два яруса (рис. 1). При эксплуатации вихревых горелок отмечен низкий межремонтный период, связанный с обгоранием элементов горелки, подверженных прямому излучению из топки.

Рис. 1. Компоновка горелок после реконструкции: 1 - пылевые горелки; 2 - газовые горелки

Актуальным является вопрос повышения характеристик топочного процесса при переводе котлоагрегатов на сжигание природного газа. Для поиска и обоснования проектных решений используется программный комплекс ЛЫ8У8 CFX, позволяющий провести численное моделирование топочного процесса.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается применением передовых компьютерных средств численного моделирования на базе апробированных математических моделей, широко используемых в задачах вычислительной гидродинамики, в частности при моделировании горения в топках, и хорошим соответствием получаемых результатов с экспериментальными данными.

По результатам анализа работ других авторов [2, 3 и др.] для моделирования топочных процессов в настоящей работе использовались следующие модели: Л-е-модели турбулентности; для описания процесса горения, учитывая условия в топке котла (стадийное горение, нестехиометрическое горение, необходимость получения фронта горения), - комбинированная модель горения FRC/EDM в сочетании с двухстадий-ной реакцией горения метана в воздухе; для оценки количества образующегося оксида азота используется термический механизм Зельдовича и механизм образования быстрых оксидов по Фенимору; для учета радиационных свойств топочной среды - модель взвешенной суммы серых газов; для описания переноса теплового излучения - модель дискретного переноса. Основное топливо - природный газ, поэтому принято, что экранные поверхности не имеют загрязнений, и степень черноты стен топки равна е = 0,85.

Установленные на котлы вихревые горелки (рис. 2) являются двухпоточными по воздуху, центральный канал с аксиальным завихрителем и периферийный с тангенциальным завихрителем, также незначительная доля воздуха (порядка 3 %) подается через центральный канал. Газовая часть представляет собой центральный газовый коллектор с раздающим конусным насадком и газораздающие трубы, расположенные между внутренним и периферийным воздушным каналом.

2 3

Рис. 2. Горелка вихревая: 1 - внутренний воздушный канал; 2 - периферийный воздушный канал; 3 - центральный канал воздуха; 4 - коллектор газовый с раздающими отверстиями; 5 - газовые трубки; 6 - труба для запального устройства

Расчетная область для проведения численного исследования топочных процессов с вихревыми горелками включает: топочный объем и геометрию основной части горелки (без тангенциального завихрителя) с правой и левой круткой, что позволяет оценить воздействие топочной среды на выходные элементы го-релочного устройства.

Для определения распределения расходов воздуха по внутреннему и периферийному каналам горелки, а также данных для входного граничного условия периферийного канала было выполнено численное моделирование топочных процессов с полной геометрией одной вихревой горелки.

На котлах реализован ввод газов рециркуляции в поток воздуха, идущего на горелки. На входных сечениях топлива и воздуха заданы соответствующие расходы, температуры и компонентный состав смеси [4]. На выходном сечении задавался уровень полного давления.

Избыток воздуха на выходе из топки равен 1,1. Избыток воздуха в горелках агор = 0,85, остальной воздух подается через пылевые горелки для охлаждения выходных элементов конструкции с целью защиты их от пережога.

В результате математического моделирования топочных процессов котла БКЗ-320-140 получено распределение параметров по объему и стенам топки, выходным элементам горелочных устройств: температур, давлений, скоростей и траекторий движения, концентраций компонентов, тепловых потоков, воспринимаемых экранами топки, и др.

По результатам математического моделирования топочных процессов с вихревыми горелками (табл. 1) сделаны выводы:

1. Высокие радиационные тепловые потоки, падающие на выходные элементы горелки и амбразуру, обусловлены аэродинамикой факела (рис. 3) - зона активного горения начинается в 100 - 150 мм от наконечников газовых трубок и наблюдается интенсивная центральная зона рециркуляции топочных газов, имеющих температуру около 1500 °С.

2. Из-за высокой скорости смешения и интенсивной рециркуляции топочных газов происходит быстрое выгорание топлива, что приводит к высоким локальным максимумам температур и может способствовать более активному образованию оксидов азота.

3. Сопротивление горелки по воздуху составило 1172 Па.

Таблица 1

Количественные характеристики различных вариантов прямоточно-вихревой горелки (ПВГ), вихревой горелки (ВГ) и плоскофакельной (ПФГ)

Варианты* Tmax? К ^>1500, М3 Gno, г/c 9гор/ qгорMax, Вт/М2 qaM6p, Вт/м2 V, к

ПВГ-40 2146 70,861 11,58 9528/43106 43785 1354

ПВГ-55 2135 74,813 7,74 9693/42863 45061 1348

ПВГ-60 2134 65,760 6,60 9728/43764 46246 1359

ВГ 2135 80,341 6,76 9890/49376 126837 1350

ПФГ 2026 50,580 3,46 - /54300 - 1282

Примечание. * ПВГ-40, ПВГ-55, ПВГ-60 - доля воздуха в вихревом канале 40, 55 и 60 % соответственно; ПФГ результаты для варианта №-В3х32,7х64,3-Г0х0х100-Р94.

а) Вихревая горелка б)* Прямоточно-вихревая горелка в)** Плоскофакельная горелка

Рис. 3. Поля распределения температур в объеме топки в горизонтальном сечении на уровне верхнего яруса горелок, К: а - вихревая горелка; б - прямоточно-вихревая горелка, * доля воздуха в вихревом канале - 60 %; в - плоскофакельная горелка, ** № 2 табл. 3

По результатам моделирования определено два основных направления работ по повышению характеристик топочного процесса:

1) малозатратная реконструкция имеющейся вихревой горелки (учитывая, что горелки уже установлены и эксплуатируются);

2) замена вихревых горелок на горелки, работа которых уменьшит выявленные негативные факторы, а также позволит в полной мере использовать имеющуюся компоновку горелок и размеры топки.

Выбраны следующие малозатратные и легкореализуемые варианты:

1. Вырезка 12 из 24 лопаток тангенциального аппарата (через лопатку).

2. Изменение угла раскрытия амбразуры с 15° на 8°.

3. Вырезка всех лопаток тангенциального завих-рителя.

4. Увеличение расхода через центральный воздушный канал.

По результатам численного моделирования сделан следующий вывод: возможность качественно улучшить характеристики работы вихревой горелки путем малозатратной реконструкции не обнаружена. Все

варианты реконструкции показали худшие параметры в сравнении с исходной горелкой (табл. 2): больше объем зоны максимальных температур, выше максимальная температура, увеличенный выход оксидов азота. Наихудшими показателями обладает вариант с вырезкой всех лопаток тангенциального аппарата. Параметр «пульсация» температуры (табл. 2) характеризует превышение локальной температуры над усредненной температурой потока в рассматриваемом конечном объеме.

Для замены вихревых горелок выбрано два типа горелок: прямоточно-вихревые и плоскофакельные.

Прямоточно-вихревая газовая горелка [5, рис. 1] по воздуху разделена на два канала: внутренний -вихревой и периферийный - прямоточный. Для регулирования доли воздуха в распределительный короб прямоточного канала установлен шибер. Газ подается по газораздающим трубкам, проходящим через периферийный канал горелки.

Конструкция горелки, участвующая в моделировании, ограничена плоскостью перед завихрителем и плоскостью на выходе из прямоточного воздушного канала.

Таблица 2

Количественные характеристики различных вариантов вихревой горелки

№* Tmax? К Vt > 1500, м3 T / T КЛ2 1 var ' 1 varmax, ^ Gno, г/c qrop / ^ropmax:; Вт/м ?амбр / qамбpmax, Вт/М2

1 2018 4,409 5871 / 257513 0,317 7749 / 27292 84899/ 129842

2 2035 3,8 6817 / 251261 0,58 7437 / 26832 68860 / 113496

3 2034 4,73 6844 / 284257 0,48 7872 / 29003 87295 / 126420

4 2106 6,27 9135 / 353454 1,11 7729 / 32000 76589 / 99407

5 2024 4,47 6215 / 259785 0,32 756 5/ 25832 74442 / 124655

Примечаие. *1 - без изменений; 2 - угол амбразуры 8°; 3 - вырезка 12 лопаток; 4 - вырезка всех лопаток; 5 - увеличенная доля воздуха в центральном канале; Ттах - максимальная температура в топочном объеме; ^>15оо - объем зоны с температурой более 1500 °С; Туаг/ Тшптах - пульсация температуры, усредненная по объему и максимальная; - расход оксида азота через выходное сечение; qгор / qг0рmax - средний и максимальный падающий тепловой поток на выходные элементы горелки; qамбр / qaмбрmax - средний и максимальный падающий тепловой поток на амбразуру горелки.

С целью определения лучшего соотношения долей воздуха, подаваемого в вихревой и прямоточный каналы, проведен ряд численных экспериментов с долями воздуха, подаваемого в вихревой канал: 0,4; 0,55; 0,6 (соотношения среднерасходных скоростей Wв/Wп = = 0,43; 0,79; 0,96). Полученные данные позволяют констатировать, что с увеличением доли воздуха в вихревом канале наблюдается: снижение уровня температур; уменьшение длины факела и соответствующее уменьшение площади фронта горения; увеличение скорости реакции горения; незначительный рост теплового потока, падающего на выходные элементы горелки, что можно объяснить приближением факела к устью горелки. По результатам моделирования получено, что соотношение среднерасходных скоростей по каналам, близкое к единице, характеризуется лучшими параметрами топочного процесса (табл. 1).

Прямоточно-вихревая горелка имеет по сравнению с вихревой ряд преимуществ [5]:

1. Изменение доли воздуха по вихревому и прямоточному каналам позволяет менять длину факела и регулировать работу котла.

2. Благоприятная аэродинамика факела (рис. 3) -активная зона горения располагается на расстоянии 300 - 400 мм от устья горелки и замкнутая зона рециркуляции (снижение теплового потока падающего на элементы горелки).

3. Растянутая зона горения положительно сказывается на снижении образования N0* при организации благоприятного перемешивания (в нашем случае при доле воздуха в вихревом канале 0,6).

4. Диаметр выходного сечения амбразуры прямо-точно-вихревой горелки (700 мм) меньше, чем вихревой (890 мм).

Плоскофакельные горелки (ПФГ) обладают следующей аэродинамикой: факел и продукты сгорания движутся веерообразно вдоль оси горелки, сверху и снизу плоскости факела образуется четыре вихря обратных токов топочных газов, оси которых расположены параллельно оси горелки и два вихря по правую и левую сторону горелки с вертикальными осями. По степени турбулизации потока плокофакельные горелки близки к вихревым, при этом стоимостью и простотой конструкции соответствуют прямоточным.

В настоящей работе рассматриваются четыре исполнения (рис. 4) ПФГ (разработка автора). Для выявления особенностей протекания топочного процесса с плоскофакельными горелками была выполнена серия численных экспериментов. Для удобства изложения приняты условные обозначения вариантов численных экспериментов. В начале обозначения располагается номер конструкции (рис. 4): «N1» - первый вариант, «N2» - второй вариант и т.д. Далее следуют доли воздуха по каналам горелки в процентах «В3х32,7х64,3», т.е. 3 % по центральному, 32,7 % -внутреннему, 64,3 % - периферийному. Аналогично обозначение долей газа по воздушным каналам горелки «Г28*28х44». В случае различного расхода возду-

ха по правым и левым горелкам добавляется индекс «Р» с процентом воздуха, подаваемого в горелки, ближние к пылевым горелкам (фронтовому экрану).

А-А

3

4 7

5

ES^ 5

/

\ 6

1 2 Вариант 1

т-1

3 к 4

Вариант 2

■А

3

4

Ж

л

т-1

1 2

Вариант 3

Вариант 4

Рис. 4. Варианты конструктивного исполнения плоскофакельной горелки: 1 - внутренний канал; 2 - периферийный канал; 3 - центральный канал; 4 - центральная газовая труба; 5 - периферийные газовые трубы и газовая труба соответственно; 6 - труба для запального устройства; 7 - труба для датчика контроля факела; 8 - газовые сопла

В результате выполненных исследований (табл. 3) установлено, что для полноты выгорания топлива необходимо обеспечить незначительный разбаланс по воздуху, подаваемому на левый и правый ряд горелок. Увеличение расхода воздуха через горелки, удаленные от пылевых горелок на 5 - 6 %, позволяет обеспечить полное выгорание топлива в объеме топки при минимальных избытках воздуха. Для варианта № 1 (табл. 3) был выполнен ряд расчетов с выявлением необходимого уровня разбаланса по воздуху.

Лучшим вариантом можно считать Ш-В3х32,7* х64,3-Г0*0х100-Р94 - концентрированная подача газа в периферийный канал с разбалансом по воздуху 6 %, который характеризуется низким выходом оксидов азота и достаточной полнотой выгорания в топочном объеме. Наибольший выход оксидов азота наблюдается при равномерном распределении газа в выходном сечении горелки (№ 5, № 8 табл. 3).

7

1

5

6

6

7

7

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1

2

Таблица 3

Основные количественные параметры топочного процесса с плоскофакельными горелками

№ Обозначение Tmax? К V>1500, М3 GNo, г/c qrop, Вт/м2 9т", K q3*, %

1 №-В3х32/7х64,3-Г0х0х100 2014 33,51 2,87 63700 1276 0,16

2 №-В3х32/7х64,3-Г0х0х100-Р94 2026 50,58 3,46 54300 1282 7х10-4

3 №-В3х32/7х64,3-П)х0х100-Р85 2063 64,79 4,56 53200 1285 6х10-4

4 №-В3х32/7х64,3-ГШх0х0 2054 59,63 3,27 69400 1298 0,12

5 Ш-В6х31х63-Г20х30х50 2079 79,73 8,06 64292 1290 0,148

6 №-В3х32/7х64,3-Г28х28х44 2077 80,07 7,63 73795 1303 0,043

7 Ш-В6х31х63-П)х100х0 2052 74,82 6,68 75692 1267 0,004

8 Ш-В6х31х63-Г0х40х60 2098 83,89 9,72 134400 1298 0,074

9 №-В6х31х63-П)х0х100 2087 78,12 7,75 133500 1314 0,013

10 №-В6х31х63-П)х100х0 2046 69,60 5,14 128700 1302 0,23

11 Ж-В6х31х63-Г0хШх0 2044 74,50 5,34 68141 1296 0,15

12 Ж-В0,8х31х68,2-П)х100х0 2050 71,52 4,71 73382 1306 0,034

13 Ш-В0,8х31х68,2-П)х100х0 2055 83,80 5,09 96260 1291 0,017

14 N3-В1х31х68-Г5х35х60 Недопустимые режимы: горение в центральном воздушном канале

15 Ш-В0,5х31х68,5Т20х30х50

Примечание. *q3 - недожог топлива.

По результатам выполненных исследований с ПФГ при сжигании газа сформулированы следующие выводы:

1. Сжигание газа в плоскофакельных горелках с достаточной полнотой выгорания можно осуществлять при пониженных избытках воздуха.

2. Температура газов на выходе из топки ниже на 70 - 100 °С в сравнении с вихревыми горелками. При необходимости можно повысить температуру на выходе из топки за счет перераспределения воздуха по каналам горелки (поднятие ядра горения).

3. Распределение топлива в выходном сечении горелки оказывает значительное влияние на размеры фронта горения, максимум температур и объем зоны максимальных температур.

4. При концентрированной подаче газа в периферийный канал обеспечивается минимальный уровень температур в топочном объеме, минимальный выход оксидов азота и высокая полнота выгорания.

5. Достаточно высокие показатели топочного процесса при подаче топлива исключительно через центральную газовую трубу, что связано с затяжкой горения и протеканием реакции с пониженным содержанием кислорода. При этом отмечается достаточная полнота выгорания топлива.

6. С увеличением равномерности распределения топлива в потоке воздуха происходит интенсификация горения, как следствие увеличивается максимальная температура и объем зоны высоких температур, растет выход оксидов азота.

7. Организация «треугольника воспламенения» (зона разрежения, образованная потоками воздуха внутренних каналов плоскофакельной горелки) при различных исполнениях может привести к горению газового топлива в выходном сечении горелки, что не допустимо.

8. За счет регулирования расхода воздуха и газа по каналам есть возможность организовать стабильное горение при нагрузке 40 %.

9. При наиболее удачном конструктивном и режимном оформлении (№ 2, табл. 3) максимальная температура факела ниже на 100 - 120 °С в сравнении с прямоточно-вихревыми и вихревыми горелками.

10. По результатам моделирования, при замене прямоточно-вихревых и вихревых горелок плоскофакельными есть возможность снижения концентрации оксидов азота в топочных газах до 1,5 - 1,9 раза.

Основные количественные характеристики топочного процесса с различными типами горелок сведены в табл. 3.

Особый научно-практический интерес представляет распределение температур в объеме топки (рис. 3) и распределение тепловых потоков по фронтовому экрану при вводе третичного воздуха через сопла значительного размера, размещенные на фронтовой стене. В нашем случае функцию сопел третичного воздуха выполняют пылевые горелки.

В топочном объеме в районе ввода третичного воздуха наблюдаются зоны пониженных температур: глубина 1,5 - 2,0 м (от фронтового экрана), ширина -равна ширине фронта, высота около двух диаметров амбразуры пылевой горелки. В результате наблюдаются значительные градиенты по тепловосприятию экрана, а также пониженное тепловосприятие фронтового экрана относительно среднего тепловосприятия стен топки.

На основе результатов исследования выполнен расчет коэффициентов распределения тепловых потоков по высоте, ширине и стенам топки с целью уточнения теплового расчета и расчета температуры металла стенок труб по нормативному методу [6, 7].

Разница в распределении тепловых потоков по ширине топки для различных горелок не существенна. Характер распределения тепловых потоков по высоте топки имеет практический интерес, в связи со значительным отличием для различных типов горелок (рис. 5).

Пв

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

Ii 1 1

1 1 / у* 1 / / —~ l\___^«v

— 1 \ 1 N. 1 \

2 1 1

3 1 1 1 1 5

8 Я

6 H 7 1 1

1 1 1

0,2

0,4

0,6

0,S

1,0

hH

Рис. 5. Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки пв: 1 - ПФГ; 2 - ПВГ; 3 - ВГ; 4 - НТР 1998 г. [7]; 5 - НТР 1973 г. [6]; 6, 7 - оси горелок нижнего яруса и верхнего яруса ПВГ и ВГ; 8, 9 - оси горелок нижнего и верхнего яруса ПФГ. Обозначения - см. табл. 3

Из представленного графика видно, что тепловос-приятие для плоскофакельных горелок смещено к нижней части топки, вследствие чего получена пониженная температура на выходе из топки.

Данное явление можно объяснить излучательной особенностью факела плоскофакельной горелки: площадь излучения факела занимает 70 - 80 % поперечного горизонтального сечения топки, в результате чего наблюдается повышенный радиационный поток, падающий на скаты холодной воронки.

Незначительное смещение тепловосприятия к нижней части топки прямоточно-вихревых горелок относительно вихревых можно объяснить протяженностью факела, в результате при столкновении встречных потоков факел отклоняется вниз, тем самым увеличивая тепловосприятие нижней части топки.

Коэффициенты распределения тепловосприятия по стенам топки (пст) для ВГ, ПВГ (^вихр = 0,6), ПФГ (№ 2 табл. 2) соответственно равны: для фронтовой стены 0,95/ 0,95/ 1,07, для боковой стены 0,86/ 0,81/ 0,82, для задней стены 1,4/ 1,47/ 1,32. Имеется существенное отличие в коэффициентах п (рис. 6) и пст , полученных по результатам моделирования и приведенных в нормативном методе (НТР) [6, 7]. Для всех случаев, кроме однофронтового расположения горелок, в нормативном методе указан коэффициент пст=1. Причинами расхождения служат как значительная обобщенность коэффициентов в НТР, так и наличие ввода третичного воздуха через пылевые горелки.

Отметим, что масса горелки (без арматуры) мощностью 30 МВт составляет: вихревой - 1680 кг, пря-моточно-вихревой - 880 кг, плоскофакельной около 450 кг. Плоскофакельная газовая горелка в сравнении с вихревой характеризуется: сравнительно высокой технологичностью и простотой изготовления, а также пониженными затратами на дутье за счет низкого Поступила в редакцию

аэродинамического сопротивления (в 2 - 3 раза ниже чем для вихревых и прямоточно-вихревых горелок).

Практический результат выполненной работы - это выработанные технические решения и рекомендации, направленные на повышение экологических и экономических характеристик топоч-но-горелочного устройства котлов, геометрически подобных БКЗ-320-140 при переводе с угля на сжигание природного газа и установкой различных типов газовых горелок на боковые стены топки.

Выводы

1. При удачном конструктивном оформлении (№ 2, табл. 3) плоскофакельная горелка позволяет обеспечить сжигание газа с значительно более высокими показателями в сравнении с вихревыми и прямоточно-вихревыми горелками.

2. Увеличение площади фронта горения, снижение интенсивности перемешивания (затяжка горения), снижение параметра крутки, в вихревой и прямоточно-вихревой горелке приводит к увеличению объема зоны максимальных температур, максимальной температуры, что способствует увеличению концентрации оксидов азота.

3. Чем равномерней распределение газа в выходном сечении горелки - тем выше выход оксидов азота.

4. Фактическое распределение тепловых потоков, воспринимаемых экранами топки для различных го-релочных устройств, при сжигании природного газа, имеет существенное отличие от распределения, указанного в нормативном методе [6, 7].

Литература

1. Bосточная газовая программа. URL: http:ZZwww.gazprom. ruZaboutZproductionZprojectsZeast-program (дата обращения 08.07.2012).

2. Khalil E.E. Modelling of Furnaces and Combustors, Abacus Press, Kent, U.K., 1982. 260p.

Dannecker R., Noll B., Hase M., Krebs W., Schildmacher K.-U., Koch R., Aigner M. Impact of Radiation on the Wall Heat Load at a Test Bench Gas Turbine Combustion Chamber: Measurements and CFD Simulation, Proceedings of the ASME Turbo Expo 2007. Vol. 4 Part B, P. 1311 - 1321. Юрьев Е.И. Численное исследование топочных процессов в котле БКЗ-320-140 с вихревыми газовыми горелками ZZ Изв. вузов. Электромеханика. Спец. выпуск «Диагностика энергооборудования» ЮРГТУ (ШИ). 2010. С. 168 - 170. Юрьев Е.И. Численное моделирование топочных процессов в топке БКЗ-320-140 с прямоточно-вихревыми и плоскофакельными газовыми горелками ZZ Изв. вузов. Электромеханика. 2013. №1. С. 164 - 66. Тепловой расчет котельных агрегатов (Hормативный метод) Z под ред. H.B. Кузнецова [и др.], М., 1973. 296 с. Тепловой расчет котельных агрегатов (Hормативный метод). СПб., 1998. 256 с.

22 июля 2013 г.

3

7

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.