Оценка влияния теплотехнических характеристик непроектных бурых углей на их пригодность для сжигания в топке энергетического котла

Возможность сжигания различных бурых углей (БУ) в топке котла БКЗ-420-140-6 исследовалась с помощью численного моделирования в программе ANSYS Fluent. Для проверки составленной численной модели сжигания твердого топлива предварительно проведена ее валидация, применительно к сжиганию БУ определенного состава путем сравнения результатов расчетов с данными, полученными при режимно-наладочных испытаниях реального котла.

Был разработан способ усреднения характеристик угля и получены зависимости, определяющие состав угля на основании анализа состава 14 типов углей в диапазоне значений низшей теплоты сгорания  $Q_H^P$от 7.5 до 16 МДж/кг. По полученным зависимостям для 4-х значений  $Q_H^P$ определен теоретический усредненный состав (ТУС) углей. Для одного из ТУС на 10% в большую и меньшую стороны варьировалась влажность.

В качестве показателей эффективности работы топочной камеры котла, приняты температура газов на выходе из топочной камеры, механический недожог и концентрация оксидов азота в дымовых газах. Результаты численного моделирования показывают, что при теплотворной способности топлива $Q_H^P\le$ 10 МДж/кг механический недожог $q_4$ превышает допустимые нормативы. Наибольшая концентрация оксидов азота на уровне 800–900 мг/нм³ наблюдается для бурых углей с высокой $Q_H^P$  и наибольшим содержанием углерода. Также показано, что применение прямоточных горелок с организацией ступенчатого сжигания топлива позволяет в 3.25 раза снизить образование оксидов азота в топке по сравнению с исходной схемой сжигания с использованием существующих вихревых горелочных устройств. Влияние низшей теплоты сгорания топлива на температуру газов на выходе из топочной камеры в диапазоне $Q_H^P$ от 11.75 до 16.45 МДж/кг незначительное. Повышение влажности топлива сказывается на температуре газов на выходе из топочной камеры и на механическом недожоге только при значении более примерно 45%. В целом исследования показали, что рассматриваемая топка позволяет сжигать различные бурые угли при изменении физико-химического состава и теплотехнических характеристик в широких пределах.