Abstract

Celem pracy jest przeprowadzenie wielowariantowych obliczeń spalania oraz wymiany ciepła w kotle dużej mocy zasilanym biomasą. Proces spalania biomasy rozpoczyna się odparowaniem wilgoci, po którym następuje zgazowanie części lotnych, a kończy się spalaniem węgla drzewnego. Ze względu na zmienne, w każdym punkcie rusztu, warunki cieplne spalanie przebiega tam z różną intensywnością. Wpływ na przebieg spalania mają również rodzaje paliwa, wilgoć oraz szybkość przesuwu rusztu. Wyniki obliczeń opartych na stałych warunkach brzegowych porównane są z rezultatami uzyskanymi przy zmiennym składzie gazu powstającego w wyniku spalania paliwa na ruchomym ruszcie kotła. Badany jest wpływ niejednorodnych warunków brzegowych zarówno na proces wymiany ciepła, jak również na szczegółowe elementy konstrukcyjne kotła (intensywność ekranowania poszczególnych ścian komory, analiza zjawiska korozji). W obliczeniach uwzględniono szczegółową geometrię kotła. Modelowanie procesu spalania i wymiany ciepła przeprowadzono przy wykorzystaniu programu Ansys Fluent. Zaprezentowana zostanie charakterystyka urządzenia oraz analiza odbieranej mocy w zależności od rodzaju paliwa oraz jego wydatku masowego. Prace oparte są na istniejącym algorytmie pozwalającym na wyznaczenie funkcji składu gazu w zależności od położenia paliwa w różnych punktach ruchomego rusztu. Polega to na uwzględnieniu globalnego procesu pirolizy drewna i szczegółowej kinetyki powstawania poszczególnych związków gazu pizolitycznego. Z modelem pirolizy połączono model spalania powierzchniowego węgla a wyniki działania tych dwóch modeli stanowią podstawę do określenia warunków brzegowych dla symulacji na ruszcie. Pracę kończy porównanie wyników cieplnych, chemicznych i przepływowych w kotle uzyskanych przy założeniu stałych i zmiennych warunków brzegowych.

Authors (3)