Abstract. Modeling of various processes in CFB boilers (combustion, aerodynamics, hydrodynamics, etc.) is connected with the solution of systems of differential equations with a large number of unknowns that leads to their simplification and, accordingly, affect the quality of the calculation. The work consists of several parts and aims to assess the applicability of some or other mathematical algorithms to obtain a quantitative simulation of processes in power boilers with circulating fluidized bed. In part, presented in this article, the simulation of CFB boiler aerodynamics using ANSYS FLUENT is considered.

Актуальность исследования. В современных научных исследованиях вычислительный эксперимент является одним из наиболее продуктивных средств изучения комплекса задач, в которых результат зависит от одновременного проявления аэродинамики, теплообмена и горения. Численные расчеты при этом позволяют не только правильно интерпретировать физические явления, фиксируемые на экспериментальных установках, но нередко и дополнить существенно более дорогостоящий и трудоемкий физический или натурный эксперимент компьютерной симуляцией. В связи с этим актуальность проведения исследований, направленных на совершенствование методов численного анализа топочных процессов в котлах с циркулирующим кипящим слоем на основе компьютерного математического моделирования, является весьма высокой для обоснования основных проектно-конструкторских и технологических решений, принимаемых при создании котлов с циркулирующим кипящим слоем. Помимо практической значимости, такого рода исследование обладает высокой научной составляющей, поскольку в основе поставленной задачи лежат фундаментальные закономерности физико-химических процессов в циркулирующемкипящемслое. Цель: определение подходов и применимости численных алгоритмов с удовлетворительным уровнем детализации и сходимости для моделирования топочных процессов в котлах с циркулирующим кипящим слоем. Объекты: топка с циркулирующим кипящим слоем, оборудованная двумя вводами подачи топлива и инертных частиц на тыльной стене и десятью трубопроводами вторичного дутья на фронтовой стене в два яруса. Методы: математическое моделирование физико-химических процессов в топочной камере с циркулирующим кипящим слоем на основе Эйлеро-Эйлерова и Эйлеро–Лагранжева подходов с использованием RANS моделей.Записаны дифференциальные уравнения длясохранения массы, импульса, энергии и переноса частиц. Численное исследование проведено с использованием пакета прикладных программAnsysFluentv.12.1. Результаты. Определены начальные и граничные условия для численного моделирования процессов в топочной камере котельного агрегата с циркулирующим кипящим слоем при использовании Эйлеро-Эйлерова и Элеро–Лагранжева подходов.

Abstract. The paper considers the combustion chamber of the boiler unit designed for burning Ekibastuz coal by vortex burners with opposed wall firing. Since Ekibastuz coal is not highly reactive, and also has a high content of the mineral part, then vortex burners are used for its combustion. The use of standard two-channel burners leads to increased generation of nitrogen oxides, therefore, in this article the combustion processes of burning Ekibastuz coal using multi-channel burners are considered. The studies were carried out using numerical methods.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска оптимальных решений по организации сжигания полифракционного пылеугольного топлива на действующих и новых тепловых электрических станциях с учетом снижения выбросов вредных веществ, в частности оксидов азота. За последнее десятилетие значительно выросли экологические требования, направленные на регулирование выбросов от угольных электростанций в атмосферу, которые были спроектированы в целях повышения тепловой эффективности. В настоящее время проблема совершенствования экологических параметров ТЭС в России обостряется тем, что большинство действующих станций не удовлетворяют современным экологическим нормам и требованиям. Цель: установить влияние организации сжигания твердого топлива на топочные процессы при минимальной возможной модернизации действующего парового котла с использованием низкоэмиссионных горелочных устройств. Объекты: топочная камера энергетического котла в проектном исполнении и в варианте с заменой проектных горелочных устройств на низкоэмиссионные. Методы. Численное исследование проведено с использованием пакета прикладных программ Ansys Fluent v.12.1. Математическое моделирование физико-химических процессов в топочной камере на основе Эйлеро–Лагранжева подхода, который позволяет выявить главные взаимодействия процессов переноса частиц. Математические модели горения угольной пыли с кинетическими параметрами заданы и включены в код в качестве пользовательских функций. Результаты. Разработана математическая модель на основе пакета прикладных программ с качественным представлением сложных физико-химических процессов в объеме топочной камеры. Дана оценка возможности организации сжигания каменного угля в низкоэмиссионных горелочных устройствах с учетом оптимального соотношения первичного и вторичного воздуха без изменения установочных углов лопаточных заверителей. В данном исследовании установлено снижение концентрации оксидов азота на 14 % при замене проектных двухканальных вихревых горелочных устройств на низкоэмиссионные.

This paper presents the application of numerical calculation of a hybrid Euler-Lagrange approach to model the gas-solid flow combined with a combustion process in the CFB boiler that has been resolved by applying the ANSYS FLUENT 14.0. In this work, the numerical modelling of furnace processes at various speeds of airflow supply from below was estimated. For the design speed adopted values of 0.5, 1.5, 2.5 and 5 m/s. The research object is the combustion chamber of boiler unit with CFB, with steam capacity of 230 t/h.