Badania eksperymentalne i symulacje numeryczne w celu wyrównania rozpływu spalin i popiołu lotnego w kanałach spalin kotła BB-1345 w Elektrowni Pątnów II
autor:
ROBERT LEWTAK, BEATA GLOT, BARTOSZ ŚWIĄTKOWSKI, PAWEŁ KUDŁA
ORCID ID:
0000-0002-9797-5562, 0000-0002-1547-2575, 0000-0002-4339-3436, 0000-0002-0568-083X
Numer miesięcznika:
02/2023 Instal s. 13-19
DOI:
DOI 10.36119/15.2023.2.2
Celem pracy było zdiagnozowanie przyczyn nierównomierności rozpływu spalin i popiołu lotnego w kanałach spalin
elektrofiltra kotła BB-1345 w Elektrowni Pątnów II oraz przedstawienie sposobu rozwiązania ww. problemu. Pracę
rozpoczęto od serii pomiarów prowadzonych w kanałach spalin nad i pod obrotowym podgrzewaczem powietrza
(OPP) od strony przedniej i tylnej kotła. Celem pomiarów było wyznaczenie rozkładu temperatury, prędkości i ciśnienia względnego spalin oraz koncentracji popiołu lotnego w wybranych punktach. Następnie sporządzono modele
geometryczne kanałów spalin wraz z OPP dla stanu aktualnego oraz proponowanych koncepcji zmian. Geometria
została wykonana na podstawie dokumentacji technicznej udostępnionej przez operatora elektrowni i uwzględniała
kanały i OPP od strony przepływających spalin bez izolacji. Obliczenia numeryczne wykonano za pomocą programu Ansys FLUENT i przeprowadzono dla stanu aktualnego oraz zaproponowanych koncepcji zmian.
Obliczenia stanu aktualnego wykonano dla dwóch wariantów, tj. wariant bez uwzględnienia dossania powietrza
do spalin oraz wariant z uwzględnieniem dossania powietrza do spalin. Uwzględnienie dossań powietrza spowodowało uzyskanie zbieżnej z pomiarami nierównomierności rozdziału pyłu na stronę lewą i prawą. Przepływ
powietrza dossanego powodował przepychanie pyłu w kierunku przegrody tylnej OPP zbierającej pył do prawego
kanału spalin. Efekt przepychania pyłu był szczególnie widoczny dla dossania nad wirnikiem OPP, ze względu na
wystąpienie efektu „ślizgania się” powietrza po górnej stronie wirnika OPP. Natomiast powietrze wypływające
z dossania pod OPP było kierowane w mniejszym stopniu w głąb kanału spalin i nie mając fizycznej przeszkody
w postaci wirnika w większości przepływało do dołu. Uwzględnienie dossania powietrza do spalin okazało się kluczowe w celu poprawnego zamodelowania rzeczywistych warunków rozdziału spalin i pyłu do prawego i lewego
kanału pod OPP. Na podstawie symulacji stanu istniejącego określono przyczynę zaburzeń przepływu oraz określono rekomendowaną do zabudowy w kanałach spalin koncepcję zmian powodującą równomierny rozkład spalin.
Podczas analiz zmodyfikowanego układu opracowano cztery koncepcje zmian elementów kierujących spaliny
w przestrzeni pod OPP w celu wyrównania rozpływu spalin. W rezultacie wybrano koncepcję, która polegała na
zabudowie pionowej przegrody dzielącej kanał spalin pod OPP na stronę prawą i lewą. Biorąc pod uwagę, że
obliczenia numeryczne pokazały gromadzenie się pyłu przy tylnej ścianie, wybrana koncepcja została dodatkowo
zmodyfikowana o elementy nastawne, regulujące strumień pyłu i gazu. W końcowym etapie pracy wykonano
wstępny projekt konstrukcyjny wybranego wariantu modernizacji.
Słowa kluczowe:
Informacje o autorach:
dr inż. Robert Lewtak, https://orcid.org/0000-0002-9797-5562, mgr inż. Beata Glot, https://orcid.org/0000-0002-1547-2575, dr inż. Bartosz Świątkowski, https://orcid.org/0000-0002-4339-3436 – Instytut Energetyki, Zakład Procesów Cieplnych, Warszawa mgr inż. Paweł Kudła, https://orcid.org/0000-0002-0568-083X – ZE PAK SA, Konin. Adres do korespondencji :kontakt e-mail: robert.lewtak@ien.com.pl