NUMERIČKA SIMULACIJA KRETANJA ČESTICA UGLJENOG PRAHA PRILIKOM NAPUŠTANJA MLINSKOG SEPARATORA KROZ KANAL AEROSMEŠE

Abstract

U radu su prikazani rezultati numeričke simulacije kretanja čestica ugljenog praha prilikom napuštanja mlinskog inercijalnog separatora i ulaza u kanal aerosmeše. Korišćeni geometrijski model u simulacijama obuhvata inercijalni separator ugljenog praha i deo kanala aerosmeše u kome je analizirano strujanje dvokomponentne mešavine. Model separatora identičan je inercijalnom separatoru ventilatorskog mlina N 400.42 koji je sastavni deo postrojenja za pripremu ugljenog praha u termoelektrani "Nikola Tesla" B. Kanal aerosmeše predstavlja sledeći element nakon inercijalnog separatora kroz koji struji aerosmeša. U korišćenom geometrijskom modelu površina i oblik poprečnog preseka kanala konstantni su na celoj njegovoj dužini i identični su izlaznom poprečnom preseku inercijalnog separatora. Ovakva koncepcija odgovara novijim konstrukcijama kanala koje se ugrađuju prilikom rekonstrukcije postojećih višeetažnih gorionika u cilju ugradnje gorionika sa niskom emisijom azotnih oksida nakon sagorevanja. Za potrebe proračuna strujanja dvokomponentne mešavine korišćen je kombinovani Oiler – Lagrange pristup. Oiler-ov pristup i k-ε turbulentni model korišćeni su za modeliranje strujanja gasne faze dok su trajektorije čestica ugljenog praha različitih frakcija sračunate primenom Lagrange-ovog DPM (Discrete Phase Model) modela. Za potrebe definisanja graničnih uslova analiziranog strujnog prostora korišćena su merenja izvršena na realnom modelu inercijalnog separatora u eksploataciji. Dostupna merenja izvršena su u izlaznom poprečnom preseku predmetnog separatora pri jednom određenom položaju tri regulacione klapne. Raspored čestica u ulaznom poprečnom preseku separatora (izlazu iz mlina) variran je sve do postizanja poklapanja granulometrijske karakteristike ugljenog praha u izlaznom poprečnom preseku sa pomenutim merenjima. Nakon postizanja poklapanja sa rezultatima merenja izvršenim na separatoru u eksploataciji u daljim simulacijama variran je položaj dve regulacione klapne: nezavisne klapne postavljene ispod plafona separatora a ispred „kragne“ izlaznog kanala i tri regulacione klapne vezane za zajednički pokretni mehanizam i postavljene u prelaznom, horizontalnom kanalu separatora. Analizirano je strujanje aerosmeše za više različitih položaja svake od pomenutih klapni. Nakon toga, razmatrano je kretanje čestica ugljenog praha različitih dimenzija u izlaznom prostoru separatora i ulazu u kanal aerosmeše. Dodatno, izvršena je analiza rasporeda čestica različitih dimenzija u dva poprečna preseka po visini dela kanala za aerosmešu. Izvedeni zaključci na osnovu dobijenih rezultata mogu doprineti boljem uvidu u kretanje ugljenih čestica različitih dimenzija prilikom napuštanja separatora. Takođe, oni se mogu iskoristiti u cilju poboljšanja procesa razdvajanja frakcija čvrste faze u individualnim modifikovanim sistemima za pripremu ugljenog praha sa direktnim uduvavanjem kao i u kotlovima sa višeetažnim gorionicima.