ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛОЭМИССИОННЫХ ГОРЕЛ ОЧНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ПОЛУКОКСОВОГО ГАЗА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОТЛЕ

摘要

Рассмотрены различные варианты конструкций малоэмиссионных горелочных устройств, предназначенных для сжигания полукоксового газа в действующем котле ТП-101 Эстонской электростанции. Планируемое увеличение объемов переработки сланцев и, соответственно, рост объемов полукоксового газа обусловливают необходимость их совместного сжигания. В связи с этим возникла необходимость разработать горелочное устройство заданной мощности, обеспечивающее эффективное сжигание полукоксового газа при выполнении требований по надежности и экологической безопасности. С этой целью в основу конструкций горелки был положен принцип стадийного сжигания топлива с вводом газов рециркуляции. В результате предварительного анализа возможных вариантов конструкции были выбраны три типа ранее хорошо зарекомендовавших себя горелочных устройств: вихревая горелка с подачей газов рециркуляции во вторичный воздух, вихревая горелка с экранным вводом газов рециркуляции между потоками первичного и вторичного воздуха, горелочное устройство с вихревой пилотной горелкой. Оптимальные конструктивные характеристики и режимные параметры определялись с помощью численных экспериментов. При их проведении с использованием программных комплексов вычислительной гидродинамики ANSYS CFX моделировались процессы смешения, воспламенения и выгорания полукоксового газа. Численные эксперименты позволили определить для каждого типа горелочного устройства конструктивные и режимные параметры, обеспечивающие эффективное сжигание полукоксового газа и выполнение требуемых экологических нормативов по эмиссии оксидов азота. С учетом результатов расчета было разработано и изготовлено горелочное устройство для сжигания полукоксового газа с пилотной диффузионной горелкой в центральной части. Предварительные натурные испытания, проведенные на котле ТП-101, показали, что фактическое содержание оксидов азота в факелах горелок полукоксового газа не превышает заявленную концентрацию 150 ppm (200 мг/м~3).