1.5. Моделирование зависимости температуры уходящих газов

от нагрузки и степени рециркуляции

В общем случае для конкретного котла, работающего на конкретном топливе, температура уходящих газов зависит от трех независимых режимных факторов: паровой нагрузки D, степени рециркуляции r и коэффициента избытка воздуха α. Коэффициент избытка воздуха в контрольном сечении газового тракта (обычно это камера за последней ступенью конвективного пароперегревателя, в рассечке водяного экономайзера или за экономайзером) жестко связан с паровой нагрузкой и эта связь зафиксирована в режимной карте; поэтому в дальнейшем будем считать, что температура уходящих газов является функцией двух переменных: r и D. Анализ режимных карт энергетических газомазутных котлов показывает, что зависимость t_ух(D) близка к линейной.

В зависимости от конструкции котла, вида топлива, места отбора дымовых газов на рециркуляцию и способа ввода их в топку зависимость

t_ух(r) различна. Поэтому действительная зависимость t_ух(r) должна определяться экспериментально.

t_ух = t_ух^r=0 + Δt_ух^r , (1.6)

где t_ух^r=0 - температура уходящих газов при r = 0; Δt_ух^r - приращение температуры уходящих газов при r ≠ 0.

В свою очередь t_ух^r=0 зависит от нагрузки котла; вследствие небольших отклонений эта зависимость аппроксимируется линейным выражением

t_ух^r=0 = a₁^DD + b₁^D , (1.7)

где a₁^D, b₁^D - постоянные коэффициенты, определяемые из экспериментально найденной зависимости t_ух^r=0(D).

Приращение Δt_ух^r зависит от нагрузки и степени рециркуляции:

Δt_ух^r = (a₂^DD + b₂^D)r , (1.8)

где а₂^D, b₂^D - постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально.

Значения а₂^D, b₂^D определяются следующим образом: обозначим

(a₂^DD + b₂^D) = К^r(D), тогда K^r = Δt_ух^r/r. Коэффициент К^r(D) определяет чувствительность Δt_ух^r к изменению r. Предполагая, что зависимость К^r(D) линейна [51], и определив экспериментально значения К^r(D) при двух нагрузках, составляем уравнения К^r(D₁) = (a₂^DD₁ + b₂^D); К^r(D₂) = (a₂^DD₂ + b₂^D), из которых определяем a₂^D и b₂^D.

Если зависимость К^r(D) существенно нелинейна, несложно подобрать более точную аппроксимацию Δt_ух^r(D,r), соответствующую экспериментальным данным.

1.6. Моделирование влияния нагрузки парового котла и степени

рециркуляции дымовых газов на расход электроэнергии

тягодутьевыми устройствами

Основная доля экономических потерь, вызванных использованием рециркуляции дымовых газов в паровом котле, связана с повышением расхода электроэнергии на привод ТДУ. Главная часть прироста идет на привод ДРГ, но при этом также в разной степени догружаются основные дымососы и вентиляторы. Лучший способ смоделировать зависимость указанных дополнительных затрат от нагрузки и степени газовой рециркуляции – выполнить полномасштабные испытания с измерением расхода электроэнергии в различных режимах с последующим математическим моделированием полученных экспериментальных данных. Но у автора не было возможности провести подобные испытания. В доступных публикациях [9,10,49] имеется довольно скудная информация по данному вопросу.

Поэтому был использован другой способ, основанный на измерении параметров, от которых зависит расход электроэнергии тягодутьевым устройством (метод косвенного измерения). Известно, что мощность W (кВт), требуемая для привода вентилятора или дымососа, вычисляется по формуле [70] :

, (1.9)

где Q – объемный расход перекачиваемой среды при нормальных условиях, нм³/с; h – перепад давления, создаваемый тягодутьевым устройством, кПа;

ψ - коэффициент использования теплоты сжатия (учитывается при расчете мощности, потребляемой дутьевым вентилятором); η_{тду ,} η_дв – коэффициенты полезного действия соответственно тягодутьевого устройства и электродвигателя; t – температура перекачиваемой среды, °С.

При турбулентном течении расход среды Q и гидравлическое сопротивление участка газовоздушного тракта h с достаточной для практических расчетов точностью связаны соотношением

Q = kh^0.5 (1.10)

(квадратичный закон сопротивления), где k –коэффициент, учитывающий геометрию гидравлического сопротивления и свойства (плотность, вязкость) среды; при незначительных изменениях свойств среды (для тягодутьевых устройств это допущение обычно справедливо) этот коэффициент можно считать постоянным. Значение k для конкретного участка тракта определяется из выражения (1.10) при известных (измеренных или рассчитанных) Q и h.

В данной работе перепады давления h, используемые для расчета мощности конкретного ТДУ, рассчитываются по формуле

(1.11)

полученной из (1.10).