Цифровая модель процессов в топке котла
Автор: Торопов Евгений Васильевич, Лымбина Людмила Ефимовна
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
Нормативный метод (НМ) теплового расчета котлов, неоднократно подтвержденный и уточненный, содержит структуру идей и методов, которые были сохранены и адаптированы при переходе к цифровым технологиям. В применении к анализу тепловых процессов в топке котла с факельными топками это потребовало преобразования большого массива исходных и справочных данных, которые без изменения не могут применяться в цифровых технологиях, в том числе при использовании ЭВМ. Это касается графических и табличных данных, которые занимают до 80 % объема НМ. Основными нормативными элементами цифровой модели в данном случае являются: температура адиабатного горения топлива, коэффициент ослабления излучения топочной средой, степень черноты топки с учетом размера излучающего слоя, коэффициент тепловой эффективности экранов топки, результирующее число Больцмана и финальное расчетное значение температуры газа на выходе из топки. Применение конкретных данных для котла с D = 400 т/ч позволило уточнить структуру аналитических зависимостей, а также величину отклонений величин от нормативных в конечных значениях температуры. Разработан переход к зависимостям с учетом тепловой мощности котла и вида топлива. Адаптация цифровой модели к условиям котла при использовании всех видов топлива позволила определить средние значения отклонений конечных параметров. Количественно весь материал соответствует нормативным данным, представлен в цифровом формате и методически отвечает пакету Mathcad-15. В отличие от известных работ в этой области все факторы, влияющие на тепловой баланс, представлены аппроксимациями с учетом переменности температуры.
Цифровая модель, котел, топка, аппроксимации, полиномы, степень черноты, поглощение, экраны
Короткий адрес: https://sciup.org/147234098
IDR: 147234098 | УДК: 621.18.04 | DOI: 10.14529/power210203
Digital model of boiler furnace processes
The normative method (NM) of thermal boiler calculation, which has been confirmed and refined multiple times, contains the structure of ideas and methods retained and adapted during the transition to digital technologies. As applied to the analysis of thermal processes in the boiler furnace with flare furnaces, this required the transformation of a large array of initial and reference data, which cannot be used unchanged in digital technologies, including computer-assisted. This applies to graphical and tabular data, which occupy up to 80% of the NM volume. The main regulatory elements of the digital model in this case are the temperature of adiabatic combustion of the fuel, the coefficient of attenuation of radiation by the combustion medium, the degree of emissivity of the furnace taking into account the size of the radiating layer, the coefficient of thermal efficiency of the furnace wall pipings, the resulting Boltzmann number and the final calculated value of the gas temperature at the exit from the furnace. The use of specific data for a boiler with D = 400 t/h made it possible to clarify the structure of analytical dependencies, as well as the magnitude of deviations from the standard values in the final temperature values. The paper presents a developed transition to dependencies accounting for the thermal power of the boiler and the type of fuel. The digital model adaptation to the boiler conditions with all types of fuel in use made it possible to determine the average deviations of the final parameters. Quantitatively, the entire material corresponds to the normative data, is presented digitally and corresponds methodically to the Mathcad-15 package. In contrast to acclaimed works in this area, all factors affecting the heat balance are represented by approximations taking into account temperature variability.
Список литературы Цифровая модель процессов в топке котла
- Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Н.В. Кузнецов, В.В. Митор, И.Е. Дубовский, Э.С. Карасина. – Минск: ЭКОЛИТ, 2011. – 206 с.
- Липов, Ю.М. Компоновка и тепловой расчет парового котла / Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – Репринтное воспроизведение изд. 1988 г. – М.: Альянс, 2012. – 208 с.
- Тепловые схемы котлов / А.А. Паршин, В.В. Митор, А.Н. Безгрешнов и др. – М.: Машиностроение, 1987. – 224 с
- Макаров, Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad-15: учеб. курс. – СПб.: Питер, 2011. – 400 с.
- Организация факельного сжигания низкосортного твердого топлива и природного газа в топках котлов с фронтальной компоновкой горелок / В.В. Осинцев, М.П. Сухарев, Е.В. Торопов, К.В. Осинцев. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 150 с.
- Корн, Г.А. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы / Г.А. Корн, Т.М. Корн. – СПб.: Лань, 2003. – 206 с.
- Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов / под ред. Э.Х. Вербовецкого и Н.Г. Жмерика. – СПб.: Изд-во АООТ НПО ЦКТИ, 1996. – 268 с.
- Росляков, П.В. Методы защиты окружающей среды: учеб. для вузов / П.В. Росляков. – М.: Издат. дом МЭИ, 2007. – 336 с.
- Энергетические угли восточной части России и Казахстана: справ. / В.В. Богомолов, Н.В. Артемьева, А.Н. Алехнович и др. – Челябинск: УралВТИ, 2004. – 304 с.
- Стерман, Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: учеб. для вузов / Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин. – М.: Издат. дом МЭИ, 2010. – 464 с.
- Теплоэнергетика и теплотехника. Книга 2: Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент / под общ. ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина. – М.: Издат. дом МЭИ, 2007. – 564 с.
