Analiza wyników obliczeń numerycznych przepływu pyłu węglowego oraz gazu w palenisku cyklonowym

• Autorzy: Zarzycki R. , Kratofil M. , Pawłowski D. , Ścisłowska M. , Kobyłecki R. , Bis Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the results of numerical calculations of the flow of pulverized coal and gas in a cyclone furnace

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję budowy pionowego przedpaleniska cyklonowego, w którym możliwe będzie prowadzenie procesu oxyspalania pyłu węglowego z ciekłym odprowadzaniem żużla. Proponowane przedpalenisko może stanowić integralną część pyłowego kotła energetycznego. Innowacyjność budowy omawianego przedpaleniska polega na rozdzieleniu procesu spalania na oddzielne spalanie części lotnych oraz pozostałości koksowej. W tym celu konstrukcja przedpaleniska składa się z dwóch komór: PC1 (dolna) i PC2 (górna), które połączone są stożkowym kanałem z zabudowanym w nim wewnętrznym nurnikiem oraz z wanny żużlowej do chłodzenia ciekłego żużla. Przeprowadzone obliczenia numeryczne pozwoliły na wyznaczenie pola prędkości gazu oraz paliwa w przedpalenisku. Wybrane wyniki obliczeń przedstawiają wpływ zmian średnich prędkości w przekrojach wylotowych dysz komory PC1, przy stałej średniej prędkości w przekrojach wylotowych dysz PC2, na hydrodynamikę przepływu gazu i paliwa. Wyniki obliczeń wykazały, że dla rozpatrywanej geometrii przedpaleniska cyklonowego istnieje możliwość sterowania przepływem gazu oraz pyłu węglowego. Potwierdza to analiza koncentracji paliwa na ściankach oraz w osi przedpaleniska. Koncepcja zastosowania wewnętrznego nurnika przyczyniła się do poprawy przepływu paliwa z komory PC2 do PC1, tworząc strefę przepływu pomiędzy nurnikiem a ścianką komory. Nurnik wewnętrzny w znacznym stopniu wyeliminował również unos drobnych frakcji paliwa w osi przedpaleniska z komory PC1 do PC2.

EN

This paperpresents the conceptofa vertical cyclone furnace forthe oxycombustionofpulverized coal with liquid slag discharge. The furnace may either become an integral part of the PC boiler or be operated independently. The proposed furnace provides the conditions for separate combustion ofthe fuel volatiles and the fixed carbon residue. For this purpose, the furnace consists of two sections: the lower one, called PC1 and devoted to the combustion of the fixed carbon; and the upper one, PC2, where the combustion of the volatiles may occur. The results of the numerical calculations focused on the determination of the gas and fuel velocities in the furnace indicated that the variation in gas velocities at the outlet cross-section of the nozzles of section PC1 offers the possibility to control and adjust over a wide range the hydrodynamics of the gas and fuel flows in the upper section, PC2. This finding is also confirmed by the distribution of the concentration of fuel particles at the furnace walls and in the interior. The results of the calculations also indicated that the application of an internal ram helped to improve the structure of the fuel flow between sections PC2 and PC1, particularly in the vicinity of the furnace walls. Through the application of a ram, it was also possible to minimize the carryover of fine fuel particles from section PC1 to PC2.

Słowa kluczowe

PL

palenisko cyklonowe; modelowanie numeryczne; oxy-spalanie

EN

cyclone furnace; numerical modelling; oxy-combustion

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, z. 3
• Strony: 325--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Zarzycki R.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Kratofil M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Pawłowski D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Ścisłowska M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Kobyłecki R.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Bis Z.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

Bibliografia

• BIS Z., CZAKIERT T., 2006 - Fluidalne spalanie węgla w atmosferze wzbogaconej tlenem. Polityka Energetyczna t. 9, z. spec., s. 329-342.
• BIS i in., 2011 – BIS Z., KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., 2011 - Analiza cieplno-przepływowa przedpaleniska cyklonowego w warunkach oxy-spalania węgla. Raport wewnętrzny PStrateg 2/17/2011Dz (etap 37) z dnia 01.05.2011. Częstochowa.
• BIS i in., 2012 – BIS Z., KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., 2012 - Opracowanie założeń konstrukcyjnych modelowego paleniska cyklonowego. Raport wewnętrzny PStrateg 2/13/2012/Dz (etap 37) z dnia 02.01.2012. Częstochowa.
• DEVAULT D.J., McDONALD D.K., 2006 - Cyclone furnance for oxygen fired boilers with flue gas recirculation. Patent US 2006/0201405.
• KALISKI i in. 2012 - KALISKI M., SZURLEJ A., GRUDZIŃSKI Z., 2012 - Węgiel i gaz ziemny w produkcji energii elektrycznej Polski i UE. Polityka Energetyczna t. 15, z. 4, 201-213.
• MAJA i in. 2010 - TOFTEGAARD M.B., BRIX J., JENSEN P.A., GLARBORG P., JENSEN A.D., 2010 -Oxy-fuel combustion of solid fuels. Progress in Energy and Combustion Science 36, 581-625.
• MALKO J., 2009 - Uwarunkowania polskiej polityki energetycznej. Polityka Energetyczna t. 12, z. spec. 2, 369-390.
• MUSKAŁA i in. 2008 - MUSKAŁA W., KRZYWAŃSKI J., CZAKIERT T., SEKRET R., NOWAK W., 2008 - Spalanie w atmosferach modyfikowanych O2, CO2. Energetyka nr 10, s. 713-718.
• NOWAK W., 2010 - Fluidalne spalanie węgla w tlenie cz. I. Energetyka Cieplna i Zawodowa 2, s. 46-48.
• NOWAK W., CZAKIERT T., 2012 - Spalanie tlenowe dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytywaniem CO2. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• RZEPA i in. 1987 - RZEPA K., ŻAMOJDO R., GŁĄBIK R., GUMULSKI A., ŚWIDERSKI M., 1987 - Palenisko cyklonowe do spalania odpadów tłuszczowych. Patent PRL 137038.
• SUCKEWER M., ŁUKOMSKI A., 1968 - Palenisko cyklonowe na paliwa ciekłe. Patent PRL 55034.
• WCA, 2012 - World Coal Association, 2012 - Coal Facts 2012 1-3, London.
• WICHLIŃSKI i in. 2012 - WICHLIŃSKI M., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2012 - Przegląd metod ograniczenia emisji rtęci w elektrowniach podczas spalania paliw stałych. Polityka Energetyczna t. 15, z. 4, 151-160.
• WÓJCICKI S., 1969 - Spalanie. WNT, Warszawa.
• ZARZYCKI i in. 2013 - ZARZYCKI R., KRATOFIL M., ŚCISŁOWSKA M., PAWŁOWSKI D., KOBYŁEC¬KI R., BIS Z., 2013 - Układ podawania paliwa do przedpaleniska cyklonowego. Złożono do druku.
• ŻAMOJDO i in. 1988 - ŻAMOJDO R., KRUCZEK S., SANDECKI A., BABIK W., MOKANEK R., 1988 -Sposób i palenisko cyklonowe do spalania niskokalorycznych gazów. Patent PRL 133939.