Optymalizacja pracy pomp cyrkulacyjnych instalacji mokrego odsiarczania spalin pod kątem eksploatacji bloków energetycznych w pełnym zakresie obciążeń
Wariant tytułu
Optimization of the operation of circulating pumps in wet flue gas desulfurization installations for the operation of power blocks across the full range of loads
Autor
Wielgus, Szymon
Promotor
dr hab. inż. Marcin Trojan, prof. PK
Data wydania
2024
Data obrony
05.11.2024
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
odsiarczanie spalin, modelowanie CFD, model komory paleniskowej
flue gas desulfurization, CFD modeling, combustion chamber model
Abstrakt
Celem rozprawy było opracowanie metody pozwalającej na dobór ilości i kolejności załączania pracujących pomp cyrkulacyjnych instalacji odsiarczania pod kątem optymalnej pracy instalacji a także dochowania odpowiednich poziomów emisji tlenków siarki z uwagi na ograniczenia środowiskowe i pracę. Ponadto dokonano analizy możliwości redukcji tlenków siarki SOx z wykorzystaniem metody mokrej wapiennej podczas elastycznej pracy bloków energetycznych z wykorzystaniem modelowania CFD.
W pracy opisano mechanizmy powstawania emitowanych do środowiska zanieczyszczeń w tym tlenków azotu, pyłu i tlenków siarki. Ponadto omówiono proces ich usuwania ze spalin oraz ścieków po IMOS. Następnie przedstawiono opracowany model numeryczny komory paleniskowej pozwalający na wyznaczenie rozkładów temperatury spalin oraz poziomów emisji substancji szkodliwych pochodzących z procesu spalania dostarczonego paliwa oraz przedstawiono i przeanalizowano wyniki obliczeń na podstawie których opracowano charakterystykę ilości SO₂ na wylocie z komory paleniskowej. Szczegółową analizę ukazano dla dwóch przypadków – 60% i 90% obciążenia kotła. Na podstawie wyników i opracowanej charakterystyki, przedstawiono metodykę doboru ilość i kolejności załączeń pomp cyrkulacyjnych instalacji mokrego odsiarczania spalin pod kątem optymalnej pracy. Metodykę ukazano na przykładzie dwóch scenariuszy oraz przedstawiono korzyści płynące z zastosowania zaproponowanego algorytmu.
The aim of this dissertation was to develop a method for selecting the number and sequence of operating circulation pumps in the desulfurization system, focusing on optimal system performance and maintaining appropriate sulfur oxide emission levels in line with environmental restrictions and operational requirements. Additionally, an analysis was conducted on the potential for sulfur oxide (SOx) reduction using the wet limestone method during the flexible operation of power units, utilizing CFD modeling.
The dissertation describes the mechanisms of pollutant formation released into the environment, including nitrogen oxides, dust, and sulfur oxides. Furthermore, the process of their removal from flue gases and wastewater after IMOS was discussed. A numerical model of the combustion chamber was then developed, allowing for the determination of flue gas temperature distributions and harmful substance emission levels from the combustion of supplied fuel, with results analyzed to develop a SO₂ output characteristic from the combustion chamber. A detailed analysis was presented for two cases: 60% and 90% boiler load. Based on the results and developed characteristics, a methodology for selecting the number and sequence of activation of circulation pumps in the wet flue gas desulfurization system was introduced, focusing on optimal operation. This methodology was demonstrated through two scenarios, and the benefits of the proposed algorithm were presented.
