Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2022

Идентификатор DOI: 10.1134/S0040363622040014

Ключевые слова: <b></b>furnace, Combustion modes, optimization of furnace processes, computer simulator, топочная камера, режимы горения, оптимизация топочных процессов, компьютерный тренажер, расчетные зоны, математическая модель

Аннотация: Рассмотрен подход к решению задачи имитационного моделирования пылеугольной топки и управления ею. В этой задаче учитываются процессы горения топлива и сложного теплообмена. Особенность методического подхода, представленного в данной работе, заключается в выделении отдельных расчетных зон топочной камеры по функциональному признаку и физико-химической однородности, а также в возможности учета реакционных характеристик отдельных процессов термохимического превращения, а следовательно, и качества сжигаемого топлива. Методика деления объема топочной камеры на зоны базируется на использовании теоретической модели проточного реактора идеального перемешивания без теплоотвода через стенку с учетом кинетического сопротивления горению. В модели предполагается отсутствие градиента концентрации как по горючему, так и по окислителю, что исключает диффузионное сопротивление горению. Формирование математического описания локальных участков моделируемого устройства, динамически разбиваемых в вертикальном и горизонтальном направлениях на последовательные цепочки объемных и поверхностных зон, выполнено в классе обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений с сохранением всех сколько-нибудь существенных особенностей процесса, таких как множественность стационарных состояний и критические уровни теплонапряжения топочного объема, соответствующие срывам факела. Приведены математическая модель и сравнительные результаты расчетов для нескольких топок при сжигании углей различных видов. На базе предложенной расчетной методики разработан динамический компьютерный тренажер для отработки процессов, протекающих в топочных устройствах паровых котлов (тренажер-имитатор). Он позволяет персоналу тепловой электростанции (ТЭС) выполнять отработку оперативных задач управления топочным процессом в котельном агрегате с возможностью изменения состояния вспомогательного оборудования и режимных параметров как агрегата в целом, так и его отдельных функциональных групп. —An approach to simulating and controlling a pulverized coal furnace with taking into account the fuel combustion and complex heat transfer processes is considered. A distinguishing feature of the methodical approach presented in the article is that individual calculated zones are separated in the furnace chamber according to their functional features and physicochemical homogeneiity, and also that it is possible to take into account the reaction characteristics of individual thermochemical conversion processes and, hence, the quality of fuel combusted. The procedure of dividing the furnace chamber into zones is based on using the theoretical model of a flow-type reactor with ideal mixing without heat removal through the wall with taking into account kinetic resistance to combustion. The model assumes zero gradients of both fuel and oxidizer concentrations, due to which there is no diffusion resistance to combustion. The mathematical description of the modeled equipment local areas, which are dynamically divided in the vertical and horizontal directions into sequential chains of volume and surface zones, is given in the class of ordinary differential equations with retaining all essential features of the process, such as multiplicity of stationary states and critical levels of furnace volume calorific intensity corresponding to flame failures. The mathematical model and comparative computation results for a few furnaces in combusting different kinds of coal are given. Based on the proposed analysis procedure, a dynamic computer simulator for perfecting the working processes running in steam boiler furnace devices (a training simulator) has been developed. By using this simulator, the thermal power plant (TPP) personnel can be trained to perform operative control of furnace process in the boiler unit with the possibility of changing the state of auxiliary equipment and operating parameters of the unit as a whole and of its individual functional groups.

Журнал: Теплоэнергетика

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 81-92

ISSN журнала: 00403636

Место издания: Москва

Издатель: Национальный исследовательский университет "МЭИ", Российская академия наук

• Бойко Е.А. (Сибирский федеральный университет)
• Пачковский С.В. (Сибирский федеральный университет)
• Вольнев В.Н. (Сибирский федеральный университет)
• Сургутский Д.В. (Сибирский федеральный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)