Системно структурированная адаптация теплопередачи в котлах

Константин Владимирович Осинцев

Аннотация


Представлена модель процессов теплообмена и горения в котельных агрегатах, разработанная методами системного анализа и адаптированная к пятиступенчатой схеме процессов. Для каждой из ступеней (локальных систем) сформулированы условия разделения всех факторов и параметров на входные, выходные и факторы управления, определены связи и границы между локальными системами.
В качестве модельной схемы компоновки конструктивных элементов котельных агрегатов рассмотрена наиболее распространенная П-образная схема, которая легко преобразуется в другие схемы. Многообразие систем подготовки и подачи компонентов горения топлива унифицируется по выходным параметрам, которые являются входными параметрами для зоны интенсивного горения. Распределение температуры по зоне интенсивного горения топлива и основному объему топки реализовано на основе применения представлений теории вероятности к потоку топливо-воздушной смеси. Решенная задача является этапом при режимной и конструктивной оптимизации котельных агрегатов в стационарных условиях, в основном промышленных ТЭС средних параметров, но может быть распространена на котельные агрегаты других типов и параметров.


Ключевые слова


котельный агрегат; структура; управление; теплообмен; система потоков

Полный текст:

PDF

Литература


Teplovoy raschet kotlov. Normativnyy metod [Thermal Design of Boilers. Standard method]. 3d ed., revised and enlarged. St. Petersburg, NPO TsKTI-VTI Publ., 1998. 256 p.

Aerodinamicheskiy raschet kotel'nykh ustanovok (Normativnyy metod) [Aerodynamic Design of Boiler Units. Standard method]. 3d ed., revised and enlarged, ed. S.I. Mochan. Leningrad, Energy Publ., 1977. 184 p.

Pollard D. Market Opportunities in the Power Generation Sector. – May, 2006. – 30 p.

(www. alstom.com).

Ganjehkaviri A., Jaafar M.N.M., Ahmadi P., Barzegaravval H. Modelling and Optimization of Combined Cycle Power Plant Based on Exergoeconomic and Environmental Analyses. Appl Therm Eng, 2014, vol. 67,

pp. 566–578. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.03.018.

Kaviri A.G., Jaafar M.N.M., Lazim T.M., Barzegaravval H. Exergoenvironmental Optimization of Heat Recovery Steam Generators in Combined Cycle Power Plant Through Energy and Exergy Analysis. Energy Convers Manage, 2013, vol. 67, pp. 27–33. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2012.10.017.

Nise N.S. Control Systems Engineering. 3d ed. – 2000, USA, John Wiley & Sons, Inc. 970 p.

Omar M., Jihong W., Shen G., Bushra A., Jianlin W. Modelling Study of Supercritical Power Plant and Parameter Identification Using Genetic Algorithms. In: Proceedings of the World Congress on Engineering, London, 2010, vol. II, pp. 973–978.

Yu J., Jia B., Wu D., Wang D. Optimization of Heat Transfer Coefficient Correlation at Supercritical Pressure Using Genetic Algorithms. Heat Mass Transf, 2009, vol. 45, pp. 757–766. DOI: 10.1007/s00231-008-0475-4

Jones J.C. Combustion Science: Principles and Practice. Australia, Millennium Books, 1993. 306 p. DOI: 10.1016/0010-2180(95)00222-7

Bond T.C., Streets D.G., Yarber K.F., Nelson S.M., Woo J.H., Klimont Z. A Technology-Based Global Inventory of Black and Organic Carbon Emissions from Combustion. J. Geophys. Res., 2004, vol. 109,

pp. D14203. DOI: 10.1029/2003JD003697

Raask E. Mineral Impurities in Coal Combustion: Behaviour, Problem and Remedial Measures. Washington, DC, Hemisphere Publishing Corporation, 1985, pp. 283–310.

Shvydkiy V.S., Spirin N.A., Ladygichev M.G. et al. Elementy teorii sistem i chislennye metody modelirovaniya protsessov teplomassoperenosa [Elements of Theory of Systems and Numerical Methods for Modeling Heat and Mass Transfer Processes: Textbook for Universities]. Moscow, Intermet Inzhiniring Publ, 1999. 520 p.

Roslyakov P.V. Metody zashchity okruzhayushchey sredy [Methods of Environmental Protection]. Moscow, MEI Publ., 2007. 336 p.

Law C.K. Combustion Physics. Cambridge: Cambridge University Press, 2006. 309 p.

Ye Y., Li S., Li G., Wu N., Yao Q. The Transition of Heterogeneous-Homogeneous Ignitions of Dispersed Coal Particle Streams. Combust Flame 2014, vol. 161, pp. 1458–1468. DOI: 10.1016/j.combustflame.2014.03.008

Bäckström D., Gall D., Pushp M., Johansson R., Andersson K., Pettersson J.B.C.. Particle Composition and Size Distribution in Coal Flames – the Influence on Radiative Heat Transfer. Exp Thermal Fluid Sci, 2015, vol. 64, pp. 70–80. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2015.02.010

Bäckström D., Johansson R., Andersson K., Johnsson F., Clausen S., Fateev A. Measurement and Mode¬ling of Particle Radiation in Coal Flames. Energy Fuels, 2014, vol. 28, pp. 2199–2210. DOI: 10.1021/ef402271g

Lou C., Zhou H-C., Yu P-F., Jiang Z-W. Measurements of the Flame Emissivity and Radiative Properties of Particulate Medium in Pulverized-Coal-Fired Boiler Furnaces by Image Processing of Visible Radiation.

Proc Combust Inst, 2007, vol. 31, pp. 2771–2778. DOI: 10.1016/j.proci.2006.07.178

Zima W., Nowak-Oclon M., Oclon P. Simulation of Fluid Heating in Combustion Chamber Waterwalls of Boilers for Supercritical Steam Parameters. Energy, 2015, vol. 92, pp. 117–127. DOI: 10.1016/j.energy.2015.02.111

Li Y., Zhou L., Xu G., Fang Y., Zhao S., Yang Y. Thermodynamic Analysis and Optimization of a Double Reheat System in an Ultra-Supercritical Power Plant. Energy, 2014, vol. 74, pp. 202–214. DOI: 10.1016/j.energy.2014.05.057

Bogomolov V.V., Artem'eva N.V., Alekhnovich A.N. et al. Energeticheskie ugli vostochnoy chasti Rossii i Kazakhstana [Energy Coals in the Eastern Part of Russia and Kazakhstan: Reference book]. Chelyabinsk, UralVTI Publ., 2004. 304p.

Telegin A.S., Shvydkiy V.S., Yaroshenko Yu.G. Teplomassoperenos [Heat and Mass Transfer]. Moscow, Academkniga Publ., 2002. 455 p.

Taler J., Duda P. Solving Direct and Inverse Heat Conduction Problems. Berlin: Springer; 2006. DOI: 10.1007/978-3-540-33471-2

Diller T. Advances in Heat Flux Measurements. Adv Heat Transf, 1993, vol. 23, pp. 279–368.

Incropera F.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons, 2011.

Toropov E.V., Osintsev K.V. The Concept of the Flame Continuum for Zone of Intense Burning of Boiler Unit. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2015, vol. 15, no. 3, pp. 5–10.

(in Russ.) DOI: 10.14529/power150301

Toropov E.V., Osintsev K.V. Mathematical Model of Heat Transfer into the Intensive Burning Zone of Steam Generator. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 19–25. (in Russ.) DOI: 10.14529/power150403

Toropov E.V., Osintsev K.V. Main Characteristics of Flame Continuum within Active Combustion Area of Boiler Unit. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2016, vol. 16, no. 2, pp. 14–22. (in Russ.) DOI: 10.14529/power160202

Arutyunov V.A., Bukhmirov V.V., Krupennikov S.A. Matematicheskoe modelirovanie teplovoy raboty promyshlennykh pechey [Mathematical Modeling of Thermal Operation of Industrial Furnaces: Manual for Universities]. Moscow, Metallurgy Publ. 1990. 239 p.

Samarskiy A.A., Mikhaylov A.P. Matematicheskoe modelirovanie: Idei. Metody. Primery [Mathematical Modeling: Ideas. Methods. Examples]. Moscow, Science. Fizmatlit. Publ., 1997. 320 p.

Yin C., Yan J. Oxy-Fuel Combustion of Pulverized Fuels: Combustion Fundamentals and Modeling. Appl Energy, 2016, vol. 162, pp. 742–762. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.10.149

Chui E., Hughes P.M., Raithby G. Implementation of the Finite Volume Method for Calculating Radiative Transfer in a Pulverized Fuel Flame. Combust Sci Technol, 1993, vol. 92, pp. 225–242. DOI: 10.1080/00102209308907673

Parshin A.A., Mitor V.V., Bezgreshnov A.N. et al. Teplovye skhemy kotlov [Heat Circuits of Steam Gene¬rators]. Moscow, Mechanical Engineering, 1987. 224 p.

Basu P., Kefa C., Jestin L. Boilers and Burners: Design and Theory. Springer Science & Business Media; 2012.

Osintsev K. V., Osintsev V. V., Sukharev M. P., and Toropov E. V. [Shifting Equipment of Thermal Power Stations for Firing Different Kinds of Fuels in Flames Using Technology of Distributed Admission of Reagents into the Furnace]. Thermal engineering (English translation of Teploenergetika), 2008, vol. 55, no. 4, pp. 355–360. DOI: 10.1134/S0040601508040174

Osintsev K.V. [Combustion of Solid Fuels Different in Thermal and Physical Characteristics in Low-Temperature Flame]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2011, vol. 16, no. 34 (251), pp. 4–7. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power170301

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.