На даний момент дуже важливе значення для паливно-енергетичного потенціалу країни має забезпечення нормального, безаварійного та економічного функціонування систем теплопостачання як громадянських так І промислових об’єктів

Идентификация и моделирование производства теплоты котлоагрегатом с НТКС

Целью разработки математической модели котлоагрегата с НТКС является исследование динамических изменений производительности котла в зависимости от комбинаций таких управляющих воздействий, как расход твердого топлива, скорость дутьевого воздуха и степень введения в слой ППН. Существующие на данный момент модели топок НТКС, как правило, имеют вид аналитических выражений [7, 20, 28, 29], которые не позволяют исследовать изменения производительности колоагрегата при параллельном управлении по нескольким управляющим воздействиям. Так, традиционно с помощью дифференциального уравнения теплового баланса слоя возможно оценить изменение температуры t_ks НТКС в динамике [88]

n

3
dt_ks dt
S_ks
c_ks H
 В_S
Q^p S(1 q
 q₄ ) 
, (2.7)

vz
 S
^cvz
^vdv
(t_ks

• 
  t_dv
  

)  q_z

• 
  q_L
  

где t_ks – температура слоя, ⁰C
c_vz, c_ks – теплоемкости воздуха и материала слоя (КС), Дж/(кг∙К);

^ vz ^,
ks
– плотность воздуха и насыпная плотность материала КС, кг/м³;

S – площадь зеркала горения, м²;
Н – высота слоя, м;
t_dv– температура дутьевого воздуха, ⁰С;

n
^{Q p} – низшая теплота сгорания твердого топлива, Дж/кг;
B_S – расход топлива на 1 м² площади зеркала горения, кг/(м²∙с);
v_dv – скорость дутьевого воздуха через слой, м³/с;
q₃, q₄ – доля соотвественно химического и механического недожогов, %;
q_Z, q_L – доли потери теплоты с отводимой золой и излучением, %. Существенные недостатки данного вида матмодели следующие:

• 
  удельные теплоемкости c_vz и c_ks зависят от температуры слоя и при изменениях t_ks существенно меняются, что вносит погрешности при вычислениях, поэтому целесообразно вместо теплоемкостей использовать удельные энтальпии реагентов НТКС, значения которых можно точно определять по специальным таблицам зависимостей [120];
  
• 
  не учитывается разница в химическом составе дутьевого воздуха и исходящих из слоя дымовых газов, а, следовательно, и разница в удельной теплоемкости (энтальпиях) при определении теплоты, выносимой из слоя дымовыми газами (продукты сгорания с непрореагировавшим дутьевым воздухом);
  
• 
  в промышленных условиях невозможно массовое дозирование расхода твердого топлива, а только объемное;
  

• 
  не рассматривается изменение производительности топки с помощью погружения ППН;
  
• 
  не рассматривается теплообмен между дымовыми газами и поверхностями нагрева, а также КС и погруженной частью ППН.
  

Следовательно, для решения поставленных задач исследования необходимо устранить вышеперечисленные недостатки и разработать адекватную математическую модель производства и распределения материальных и энергетических потоков в котлоагрегате с НТКС. Синтез модели будет производится с учетом следующих исходных положений: исследуемый котлоагрегат с НТКС – водогрейный, в качестве твердого топлива рассматривается высокозольный уголь (или продукт обогащения), параметры модели рассчитываются исходя из определения массовых и энергетических составляющие на единицу времени.
Произведем структурную идентификацию котлогарегата. Для этого применим метод декомпозиции. На рисунке 2.2 приведена структурная схема распределения массовых и энергетических потоков в водогрейном котлоагрегате с НТКС.
Как видно из рисунка 2.2 в топку НТКС теплота поступает от двух источников:

• 
  в результате сгорания забрасываемого в топку угля Q_ugol;
  
• 
  вносится вместе с дутьевым воздухом Q_dv.
  

При этом в расходной части теплового баланса присутствуют следующие составляющие:

• 
  химический Q_h.n. и физический недожоги Q_f.n. твердого топлива;
  
• 
  унос теплоты вместе с физической теплотой шлаков Q_f.sh;
  
•