Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Aspekty ekonomiczno-techniczne wykorzystania OZE w produkcji energii (cz. 2.)

Dopalanie gazów to jedna z technik wykorzystania OZE w produkcji energii
Dopalanie gazów to jedna z technik wykorzystania OZE w produkcji energii
Ciąg dalszy artykułu...

Dla gazu i cząstek przyjęto istnienie wspólnego pola przepływu mieszaniny o zastępczej gęstości. Zakłada się, że w przedpalenisku następuje całkowite odparowanie wilgoci oraz zgazowanie przy nadmiarze powietrza λ = 0,4 palnik gazowy eksploatowany jest przy nadmiarze powietrza λ = 1. W piecu obrotowym stopień zgazowania wynosi r = 1, a w skład części lotnych wchodzą H2O, CO2, CO, H2, N2. Dodatkowo generuje się tlenek węgla w komorze fluidalnej, a na wylocie z przedpaleniska poprzez doprowadzenie powietrza uzupełniającego do współczynnika nadmiaru powietrza λ = 1 znajdują się: H2O, CO2, N2.

Spalenie w komorze paleniskowej kotła prowadzi się przy nadmiarze powietrza λ = 1,15 odniesionym do węgla. Zakłada się, że w skład części lotnych węgla wchodzą: Cx Hy, CO, H2O. Współczynniki x, y dla węglowodoru oraz udziały poszczególnych składników gazowych określa się na podstawie wielkości Cr, Vr i analizy elementarnej węgla.

W oparciu o daną wartość opałową węgla roboczego Qr w i przyjętą wartość ciepła spalania koksu Qc (jak dla pierwiastka C) oblicza się wartość opałową węglowodoru Qcx, H y i wartość opałową części lotnych Qv. Dokonuje się podziału frakcyjnego pyłu dla określonych średnic. Początkowy udział każdej frakcji w ogólnej masie pyłu określa się w danych wejściowych, analizując np. eksperymentalne wartości R90, R 200 . Zmiennymi modelu spalania wyznaczonymi z równań zachowania są: współczynnik zmieszania, koncentracja części lotnych, rzeczywisty udział węglowodoru w mieszaninie, udział tlenku węgla i koncentracje wszystkich frakcji pyłu.

Spalanie koksu związane jest ze zmniejszaniem się średnicy ziaren, dlatego człon źródłowy równania zachowania i-tej frakcji ziarnowej zawiera obok członu związanego z przechodzeniem do fazy gazowej człony wynikające z konieczności przeklasyfikowania części ziaren z frakcji o większej średnicy i przesunięcia części ziaren pierwszej frakcji do frakcji niższej.

Metodyka obliczeń

Trójwymiarowa symulacja przepływu ze spalaniem w komorze paleniskowej kotła energetycznego obejmuje jednoczesne rozwiązanie następujących zagadnień:

  • turbulentnego, recyrkulacyjnego przepływu gaz – cząstki stale,
  • odgazowania ziaren węgla,
  • turbulentnego spalania węglowodorów z odgazowania węgla.

Istotnym zagadnieniem jest modelowanie spalania tlenku węgla powstającego:

  • ze spalania części lotnych węgla,
  • z odgazowania biomasy,
  • ze spalania pozostałości koksowej węgla i biomasy:
    -spalania pozostałości koksowej węgla i biomasy,
    -wymiany ciepła w komorze paleniskowej ze szczególnym uwzględnieniem promieniowania.

Matematyczny model powyższych zagadnień zawiera kilkanaście różniczkowych, trójwymiarowych równań zachowania i szereg algebraicznych zależności. Ich rozwiązanie opiera się najczęściej na tzw. metodzie objętości kontrolnej. Do obliczenia przepływu ze spalaniem w komorze kotła OP-150 wykorzystano kod COMSTAR, rozwijany od wielu lat w Zakładzie Kotłów i Turbin Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej.

Jest to wyspecjalizowany do obliczeń komór program obliczania przepływów ze spalaniem. Biorąc pod uwagę procesy i zjawiska zachodzące przy spalaniu węgla w komorach kotłów, COMSTAR jest kodem klasy FLUENT, STAR3D, SATURN, Lip. Wymienione kody są z powodów handlowych niezwykle rozbudowane i umożliwiają zwykle rozwiązywanie zagadnień z różnych dziedzin nauki i techniki.

Szczegółowe cechy kodu COMSTAR:

  • kartezjański układ współrzędnych; w tym układzie zapisywane są różniczkowe równania zachowania i tworzona jest siatka różnicowa; za wyborem tego układu współrzędnych przemawia prostopadłościenny kształt komory paleniskowej i prosta forma równań; dla odwzo-  rowania szczegółów palnika (np. wirowego) stosowane są czasami nieortogonalne układy współrzędnych (siatka różnicowa budowana jest z czworościanów o dowolnym kształcie), ale ceną jest wyraźna komplikacja równań i znaczne wydłużenie czasu obliczeń,
  • model turbulencji k – ε, ze względu na prostotę i stabilność jest to najchętniej stosowany model turbulencji,
  • odgazowanie i spalanie pozostałości koksowej opisano reakcjami pierwszego rzędu,
  • spalanie tlenku węgla modelowano za pomocą modelu eddy-breakup,
  • promieniowanie modelowano za pomocą metody discret transfer będącej uproszczoną wersją metody Monte Carlo.

Analiza wyników obliczeń przepływu ze spalaniem

Porównanie pola przepływu i temperatury w komorze paleniskowej kotła dla dwóch przypadków zasilania komory:

  • tradycyjnego z wykorzystaniem węgla o wartości opałowej 22 MJ/kg przy wydajności masowej kotła 150 t/h,
  • planowanego, z wykorzystaniem biomasy jako paliwa dodatkowego, spalanego w przedpalenisku w ilości 4,5 kg/s przy wydajności masowej kotła analogicznej do testu tradycyjnego.
   18.04.2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Gdzie produkowane są komponęty do klimatyzacji i wentylacji » Zapoznaj się z nowymi technologiami w systemach ogrzewania podłogowego »
kompotenety do wentylacji ogrzewanie podłogowe
czytam więcej » przeczytam dziś »

 


Naczynie przeponowe – dlaczego jest aż tak ważne? »

projektowanie

 



Czy warto inwestować w wentylację mechaniczną? » Jak bezproblemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
 wentylacja mechaniczna pomoc w projektowaniu
wiem więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj udogodnienia montażowe w produktach ogrzewań podłogowych» Czy ogrzewanie wpływa na nasze zdrowie? »
wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Metody klimatyzacji - czy znasz je wszytkie »

klimatyzacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
12/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Automatyka kotłów na pelety
  • - Zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl