Applied Energy, Volume 260, 2020, Article 114206

MATHEMATICAL MODELLING AND OPTIMISATION OF LIGNITE AND WHEAT STRAW CO-COMBUSTION IN 350 MW_e BOILER FURNACE

МАТЕМАТИЧКО МОДЕЛИРАЊЕ И ОПТИМИЗАЦИЈА ПРОЦЕСА КОСАГОРЕВАЊА ЛИГНИТА И ПШЕНИЧНЕ СЛАМЕ У ЛОЖИШТУ КОТЛА СНАГЕ 350 MW_e

Milićević Aleksandar^a, Belošević Srdjan^a, Crnomarković Nenad^a, Tomanović Ivan^a, Tucaković Dragan^b

Милићевић Александар^a, Белошевић Срђан, Црномарковић Ненад^a, Томановић Иван^a, Туцаковић Драган ^б

^aDepartment of Thermal Engineering and Energy, "VINČA" Institute of Nuclear Sciences - National Institute of thе Republic of Serbia, University of Belgrade, Belgrade, Serbia
^bUniversity of Belgrade, Faculty of Mechanical Engineering, Belgrade, Serbia

^aЛабораторија за термотехнику и енергетику, Институт за нуклеарне науке „ВИНЧА” - Институт од националног значаја за Републику Србију, Универзитет у Београду, Србија
^бУниверзитет у Београду, Машински факултет, Београд, Србија

The lignite-fired boiler furnace is selected for numerical simulations, performed by means of in-house developed CFD code, to deepen understanding of complex processes during direct co-firing with wheat straw. The computer code is significantly upgraded and the fuel devolatilisation model improved to accommodate for simulation of fuels particle reactions and interactions with gas phase, and to allow analysis of particle behavior inside the furnace. The parametric analysis examined the influence of the biomass thermal share, feeding into the furnace and distribution over the burners, as well as the size and shape of biomass particles, on the combustion process. Results of the research could support implementation of biomass co-firing technology in power plants, to increase energy efficiency and mitigate environmental pollutants.

У циљу бољег разумевања сложених процеса који се одигравају током директног косагоревања спрашеног лигнита са биомасом у ложишту енергетског парног котла изведене су симулације применом сопственог нумеричког кода. Компјутерски код је значајно модификован и модел деволатилизације горива побољшан да би се прилагодио симулацијама хемијских реакција и интеракција дисперзне и гасне фазе и тако омогућила анализа понашања честица горива у ложишту. Параметарска анализа је обухватила утицај термалног удела биомасе, начина њеног увођења у ложиште и расподеле по горионицима, као и величине и облика честица биомасе на процес сагоревања. Резултати истраживања могу послужити као подршка увођењу технологије косагоревања у термоенергетска постројења ради унапређења енергетске и еколошке ефикасности процеса.