Системно структурированная адаптация теплопередачи в котлах
DOI:
https://doi.org/10.14529/power170301Ключевые слова:
котельный агрегат, структура, управление, теплообмен, система потоковАннотация
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.
Библиографические ссылки
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 C