Специализированное программное обеспечение для моделирования топочных камер

Abstract

Программный продукт разработан для моделирования сжигания пылеугольного топлива в энергетических котлах. Модель сжигания угля основана на подходе Эйлер / Лагранж для турбулентных реагирующих газовых потоков частицами пыли. Для описания турбулентных характеристик течения используется модифицированная высокорейнольдсовая k-ε модель турбулентности. Для численной реализации перечисленных процессов используется метод контрольного объема на структурированных криволинейных неортогональных сетках с блочной техникой. Расчет горения летучих компонент топлива основан на использовании глобальных необратимых реакцией между горючим и окислителем. Для описания процессов движения угольной пыли использовался метод Лагранжа. При моделировании движения частиц основными силами, воздействующими на частицу, являются сила межфазного взаимодействия (сила аэродинамического сопротивления) и сила тяжести. В процессе движения угольной частицы происходит ее прогрев, сопровождающийся выходом остаточной влаги и летучих, горение летучих и коксового остатка. При моделировании образования NOx учитывались три механизма: образование термических NOx (по модели Зельдовича), образование быстрых NOx по модели Фенимора и образование топливных NOx. Для описания шлакования используется модель, позволяющая качественно предсказать зоны осаждения частиц на поверхности топочной камеры. Используется эмпирическая модель, в соответствии с которой вероятность осаждения частицы на стенку считается постоянной величиной. Величина вероятности осаждения определялась путем обработки данных, полученных на экспериментальном стенде для используемого угля (СибВТИ, ВТИ). Программный продукт был применен для моделирования полномасштабных котлов. Результаты сравнивались с экспериментальными данными.