3654574646

Obliczenia numeryczne kotła WR-25

Obliczenia numeryczne przeprowadzono przy wykorzystaniu programu Fluent obejmując nimi komorę spalania kotła oraz obszar skrzyń podmuchowych. Wykorzystano standardowe modele zjawisk takie jak na przykład model k-e turbulencji czy szybkości reakcji zachodzących w fazie gazowej. Odnośnie spalania węgla na ruszcie wykorzystano modele opracowane w ramach działalności własnej Instytutu Techniki Cieplnej. Ze względu na symetrię kotła obliczeniami objęto tylko jego połowę, odpowiadającą jednemu z rusztów. Przyjęto stałą temperaturę ścian chłodzonych kotła oraz stałą temperaturę ścian niechłodzonych. Do analizy torów cząstek pyłu wykorzystano analizę wędrowną, zakładając że pomiędzy płynem a cząstkami pyłu zachodzi wymiana pędu oraz energii. Ze względu na fakt, że nieznany jest rozkład generowania pyłu wzdłuż rusztu przyjęto, że pył jest emitowany równomiernie z całej długości kotła. Nie jest to założenie odpowiadające rzeczywistości i z tego względu wyniki obliczeń nie mogą być porównywalne ilościowo z wynikami pomiarów, a jedynie wyjaśniają mechanizm funkcjonowania systemu recyrkulacji powietrza. W obliczeniach założono przy tym, że całość powietrza recyrkulowanego zasysana jest poprzez ostatnią strefę podmuchową kotła, która jest odseparowana fizycznie od reszty przestrzeni powietrznej.

Na Rysunku 2 przedstawiono obliczone pole stężenia tlenu we wnętrzu komory spalania kotła w przypadku wyłączonego (lewa strona) i włączonego systemu recyrkulacji. Pierwszym wnioskiem, jaki wynika z przedstawionych wyników jest mocne uwarstwienie przepływu w kotle, w konsekwencji czego tlen obecny w tylnej części kotła nie uczestniczy w procesie spalania, a przedostaje się do wylotu, będąc przyczyną zwiększonej straty wylotowej w spalinach. Z danych wynika, że włączenie systemu recyrkulacji powoduje zmniejszenie stężenia tego nadmiarowego tlenu, który nie uczestniczy w procesie spalania. W obu z przedstawionych przypadków stężenie tlenu w początkowej części rusztu pozostaje na podobnym poziomie.