ТРЕХМЕРНЫЙ РАСЧЕТ ПЛАЗМЕННОЙ АКТИВАЦИИ ГОРЕНИЯ ЭКИБАСТУЗСКОГО УГЛЯ В ТОПКЕ КОТЛА ПК-39-II

Abstract

В работе представлены результаты расчетов плазменного воспламенения и горения угля в топке котла ПК-39-II Рефтинской ГРЭС. Расчеты выполнены с использованием программ кинетических расчетов Plasma-Coal и Cinar ICE. Для математического моделирования процесса сжигания угля в топке котла использовалась трехмерная математическая модель Cinar ICE. Cinar ICE – это программный комплекс для физического моделирования и расчета гидродинамики, тепломассообмена и горения топлив в объеме топочных устройств. Уравнения сохранения массы и импульса решаются методом контрольных объемов с использованием алгоритма Патанкара. Для описания осредненных во времени уравнений сохранения для газовой фазы используется подход Эйлера. В Эйлеровом подходе частицы интерпретировались как псевдо-газ, т.е. учитывались лишь источник или сток массы, обмен импульсом и энергией. Для моделирования поведения твердой фазы использовался подход Лагранжа, учитывающий динамическое и тепловое отставание частиц, движущихся в потоке. Турбулентность моделируется с помощью стандартной “k-   e  ” модели турбулентности. Выполнено сравнение результатов расчетов для двух режимов горения пылеугольного топлива, традиционного и с использованием плазменной активации горения угля. Показано, что применение плазменно-топливных систем для активации горения твердого топлива позволяет оптимизировать процесс горения угля в топочной камере. Анализ распределения основных характеристик процесса горения показывает, что применение плазменно-топливных систем для растопки котла и стабилизации горения пылеугольного факела положительно влияет на характеристики процесса сжигания, снижая выход NO и мехнедожог топлива как в топочном пространстве, так и на выходе из него. Использование 12 плазменно-топливных систем позволяет понизить температуру сгорания продуктов на выходе топки на 7%, выход оксида азота на 40%, концентрации кислорода на 6% и мехенедожог топлива на 43%.