T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o . 2 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   3 0 3 ~ 3 0 8   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           3 0 3       R e c e i v e d   M a y   1 ,   2 0 1 2 ;   R e v i s e d   J u n e   3 ,   2 0 1 3 ;   A c c e p t e d   J u n e   8 ,   2 0 1 2   N u m e r i c a l   A n a l y s i s   o f   t h e   F a c t o r s   a b o u t   C o m b u s t i o n   S t a b i l i t y   o n   B o i l e r       L i   J u n * ,   Y a n   W e i p i n g ,   G a o   Y a n g   Ke y   L a b o r a t o r y   o f   C o n d i t i o n   M o n i t o r i n g   a n d   C o n t r o l   f o r   P o w e r   Pl a n t   E q u i p m e n t   o f   M i n i s t r y   o f   Ed u c a t i o n ,   N o r t h   C h i n a   El e c t r i c   Po w e r   U n i v e r s i t y ,   H e Be i   Ba o d i n g   0 7 1 0 0 3 ,   C h i n a   e - m a i l :   l j 2 1 1 0 2 7 1 @ 1 6 3 . c o m * ,   w p y a n @ 1 2 6 . c o m ,   b a i d u y u w e i @ y a h o o . c n       A b s t r a k   M e l a l u i   p e n e l i t i a n   b u b u k   b a t u b a r a   t e r b a k a r   d a n   m e k a n i s m e   p e m b a k a r a n   t e r u s - m e n e r u s ,   s i m u l a s i   n u m e r i k   b o i l e r   3 0 0 M W   b e r b a h a n   b a k a r   b u b u k   b a t u b a r a   s e c a r a   t a n g e n s i a l   d e n g a n   p e r a n g k a t   l u n a k   C o a l - f i r e ,   d a n   m e n g g a b u n g k a n   d a t a   o p e r a s i   b o i l e r ,   h u b u n g a n   y a n g   s e s u a i   a n t a r a   h a s i l   s i m u l a s i   n u m e r i k   d a n   p e m b a k a r a n   s t a b i l i t a s   d i t e t a p k a n .   H a s i l n y a   m e n u n j u k k a n   b a h w a   a b u   y a n g   m e n g u a p   l e b i h   t i n g g i ,   i s i   l e b i h   r e n d a h   d a n   k e l e m b a b a n   b a t u b a r a ,   m e m b a n t u   a l i r a n   u d a r a   b u b u k   b a t u b a r a   u n t u k   t e r b a k a r .   Bu b u k   b a t u b a r a   y a n g   l e b i h   h a l u s   l e b i h   m u d a h   t e r b a k a r .   Ke t i k a   b e b a n   b o i l e r   b e r k u r a n g ,   i t u   a k a n   m e m p e n g a r u h i   k a r a k t e r i s t i k   " p e n y a l a a n   o l e h   d i r i   s e n d i r i "   d a r i   b o i l e r   b u b u k   b a t u b a r a   t a n g e n s i a l ,   d a n   a k a n   m e n y e b a b k a n   p e m b a k a r a n   t i d a k   s t a b i l .     K a t a   k u n c i :   b o i l e r ,   s i f a t   b a t u b a r a ,   s i m u l a s i   n u m e r i k ,   s t a b i l i t a s   p e m b a k a r a n     A b s t r a c t   T h r o u g h   t h e   r e s e a r c h   o f   t h e   c o a l   p u l v e r i z e d   c a t c h e s   f i r e   a n d   s t e a d i l y   c o m b u s t i o n   m e c h a n i s m ,   t h e   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   t h e   3 0 0 M W   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   b y   C o a l - f i r e   s o f t w a r e ,   a n d   c o m b i n e   t h e   o p e r a t i n g   d a t a   o f   t h e   b o i l e r ,   t h e   c o r r e s p o n d i n g   r e l a t i o n   b e t w e e n   t h e   r e s u l t   o f   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   h a v e   b e e n   e s t a b l i s h e d .   T h e   r e s u l t   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   h i g h e r   v o l a t i l e   m a t t e r ,   l o w e r   c o n t e n t   o f   a s h   a n d   m o i s t u r e   o f   t h e   c o a l ,   i t   h e l p s   t h e   c o a l   p u l v e r i z e d   a i r   c u r r e n t   t o   c a t c h   f i r e .   M o r e   f i n e n e s s   c o a l   p u l v e r i z e d   i s   f a v o r a b l e   t o   c a t c h   f i r e .   W h e n   b o i l e r   l o a d   r e d u c e d ,   i t   w i l l   i n f l u e n c e   t h e   c h a r a c t e r i s t i c " l i g h t e d   b y   i t s e l f "   o f   t h e   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r ,   a n d   i t   w i l l   c a u s e   c o m b u s t i o n   u n s t a b l y .       K e y w o r d s :     b o i l e r ,   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y ,   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n ,   n a t u r e   o f   t h e   c o a l       1 .     I n t r o d u c t i o n   T h e   3 0 0 M W   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   i s   o n e   o f   t h e   m a j o r   e q u i p m e n t   o f   p o w e r   p l a n t s   i n   C h i n a ,   a n d   i t s   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   l a r g e l y   d e t e r m i n e   t h e   e c o n o m y   a n d   s e c u r i t y   o f   t h e   e n t i r e   p l a n t s   o p e r a t i o n .   S o ,   t h e   l a c k   o f   m a t u r e   t h e o r y   a n d   e x p e r i e n c e   o f   t h e   d e s i g n   a n d   o p e r a t i o n   o f   t h e   b o i l e r   r e s u l t e d   t h a t   c o l d   a n d   h o t   p o s i t i o n   t e s t   a r e   r e q u i r e d   t o   d e t e r m i n e   t h e   p a r a m e t e r   o f   o p e r a t i o n   a n d   d e s i g n   . I n   s u c h   k i n d   o f   t e s t ,   t h e   c y c l e   o f   t h e   t e s t   i s   l o n g   a n d   t h e   c o s t   i s   h u g e   a n d   i t s   d i f f i c u l t   t o   g o t   c o m p r e h e n s i v e   a n d   s a t i s f a c t o r y   d a t a   [ 1 - 3 ] .   I t s   n e c e s s a r y   t o   u n d e r s t a n d   t h e   i n s i d e   p r o c e s s   a n d   f u l l y   s i m u l a t e   t h e   t u r b u l e n t   f l o w   t h r o u g h   t h e   n u m e r i c a l   m e t h o d .   M o s t   o f   t h e   e x i s t i n g   l i t e r a t u r e s   u s e   g e n e r a l - p u r p o s e   n u m e r i c a l   s o f t w a r e ,   F l u e n t   f o r   e x a m p l e ,   t o   s t u d y   t h e   c o m b u s t i o n   p r o p e r t y   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   [ 4 - 8 ] .   B e c a u s e   t h i s   k i n d   o f   s o f t w a r e   d i d   n o t   c o n s i d e r   t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   f o u r   c o r n e r s   t a n g e n t i a l l y   c o m b u s t i o n   b o i l e r   s p e c i f i c a l l y ,   t h e r e   a r e   i n s u f f i c i e n t   i n   a s p e c t s   s u c h   a s   v i s i o n   o f   t h e   g r i d ,   t h e   s e t   o f   s o l v e r   a n d   m o n i t o r i n g   o f   t h e   r e s i d u a l   c u r v e .   T h e   s o f t w a r e ,   w h i c h   w a s   d e s i g n e d   b y   3   d o m e s t i c   r e s e a r c h   i n s t i t u t i o n s   w h i c h   i n c l u d e   N o r t h   C h i n a   E l e c t r i c   P o w e r   U n i v e r s i t y   t h e   C a n a d i a n   E n e r g y   R e s e a r c h   C e n t e r   a n d   A E A - T   a n d   w a s   f u n d e d   b y   C I D A   p r o j e c t   a n d   u s e   s e v e r a l   y e a r s   t o   r e s e a r c h ,   w a s   d e s i g n e d   f o r   c o m b u s t i o n   p r o p e r t y   o f   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   [ 9 - 1 1 ] .   T h e   s o f t w a r e   c a n   c o n s i d e r   t h e   s t r u c t u r e   d e t a i l s   o f   t h e   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   i n   d e t a i l   a n d   m a d e   c a l c u l a t i o n   m o d e   h i g h l y   f i n e .   T h e   s o f t w a r e   c a n   g e t   t h e   d i s t r i b u t i o n   f i e l d   o f   f u r n a c e   t e m p e r a t u r e ,   f l o w   r a t e ,   f l u e   g a s   c o m p o s i t i o n ,   t h e   d e t a i l e d   d i s t r i b u t i o n   o f   f i e l d   p a r t i c l e s ,   N O x ,   e t c ,   w h i c h   h a s   b e e n   v e r i f i e d   b y   a   l a r g e   n u m b e r   o f   a c t u a l   d a t a   t h r o u g h   c a l c u l a t i o n .   T h e   t r e n d   o f   t h e   m a i n   p a r a m e t e r s   w h i c h   w a s   p r e d i c t e d   b y   t h e   s o f t w a r e   c a n   m e e t   t h e   n e e d   o f   a d j u s t m e n t   o f   t h e   a c t u a l   b u r n i n g   o p e r a t i o n   [ 1 2 - 1 5 ] ,   w h e n   c o a l   f o r   b u r n i n g   a n d   o p e r a t i o n   m o d e   c h a n g e ,   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 0 3     3 0 8   3 0 4 c h a r a c t e r i s t i c   o f   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   i s   i m p a c t e d .   A n y   w i d e l y   c h a n g i n g   p a r a m e t e r s   s u c h   a s   c o a l ,   s e c o n d a r y   a i r   d i s t r i b u t i o n ,   t h e   p u l v e r i z e d   c o a l   c o n c e n t r a t i o n ,   t h e   b o i l e r   l o a d   a n d   c o m p a r i n g   t h e   n u m e r i c a l   r e s u l t s ,   o n   t h e   b a s i s   o f   a c t u a l   c o n d i t i o n   w h i c h   i s   d i f f i c u l t   t o   a d j u s t   i n   a c t u a l   c o n d i t i o n   s u c h   a s   C o a l - f i r e d   h e a t ,   p u l v e r i z e d   c o a l   c o n c e n t r a t i o n   o f   P r i m a r y   a i r   f l o w   a n d   t e m p e r a t u r e ,   c a n   p r o v i d e   t h e o r e t i c a l   s u p p o r t   f o r   t h e   s a f e   a n d   s t a b l e   o p e r a t i o n   [ 1 6 - 1 8 ] .       2 .     S i m u l a t i o n   O b j e c t   T h e   s i m u l a t i o n   o b j e c t   i n   t h i s   a r t i c l e   i s   D G 1 0 2 5 / 1 8 . 2 -   I V   s u b c r i t i c a l   r e h e a t ,   n a t u r a l   c i r c u l a t i o n ,   c o a l - f i r e d   d r u m   b o i l e r ,   w h i c h   i s   p r o d u c e d   b y   D o n   F a n g   b o i l e r   p l a n t .   T h e   b o i l e r   h a s   П - t y p e   a r r a n g e m e n t   a n d   a   s i n g l e   f u r n a c e ,   w i t h   p u l v e r i z e d   c o a l   s t o r a g e   s y s t e m ,   D C   s w i n g   b u r n e r ,   d r y   a s h   e x t r a c t i o n   . T h e   e n t i r e   g r o u p   o f   b u r n e r   i n c l u d e   5   l a y e r s   o f   t h e   p r i m a r y   a i r   v e n t ,   9   l a y e r s   o f   s e c o n d a r y   a i r   v e n t s   a n d   o n e   l a y e r s   o f   t e r t i a r y   a i r   v e n t s .   C o n s i d e r i n g   t h e   i m p a c t s   o f   c h a n g e s   o f   c o a l ,   p u l v e r i z e d   c o a l   f i n e n e s s ,   l o a d ,   s e c o n d a r y   a i r   d i s t r i b u t i o n   a n d   t e r t i a r y   a i r   s t o p   v o t i n g   o n   c h a n g e s   t o   t h e   b o i l e r   c o m b u s t i o n   c h a r a c t e r i s t i c s   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T a b l e   1   s h o w s   t w o   k i n d s   o f   b o i l e r   b u r n i n g   c o a l   e l e m e n t a l   a n a l y s i s ,   a n d   t h e   c o n d i t i o n s   o f   t h e   b o i l e r   f o r   t h e   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   s h o w s   a s   T a b l e   2 .       T a b l e   1 .   B u r n i n g   c o a l   e l e m e n t s   o f   b o i l e r s   C o a l   C a r ( % )   H a r ( % )   O a r ( % )   N a r ( % )   S a r ( % )   A a r ( % )   M a r ( % )   a r , e t , a r   ( k J / k g )   V d a f ( % )   1   7 0 . 8   4 . 5   7 . 1   0 . 7   2 . 2   1 1 . 7   3 . 0   2 7 8 0 0   2 4 . 7   2   5 8 . 2   4 . 3   6 . 3   1 . 1   0 . 8   2 8 . 1   1 . 2   2 2 8 2 5   2 4 . 0   3   5 6 . 0 4   3 . 0 6   7 . 0 9   1 . 2 3   0 . 1   2 4 . 8 4   7 . 6 4   2 2 3 0 6   2 2 . 2 8   4   6 7 . 3 4   3 . 9 8   1 0 . 8 1   0 . 7 3   0 . 0 1   1 0   7 . 1 3   1 8 8 6 2   1 8 . 7 5       T a b l e   2 .   S u m m a r y   o f   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   t h e   c o n d i t i o n s   f o r   t h e   v a r i o u s   c o n d i t i o n s       3 .     B o u n d a r y   C o n d i t i o n   o f   N u m e r i c a l   C a l c u l a t i o n     T h e   a r e a   b e t w e e n   h o p p e r - s h a p e d   b o t t o m   a n d   f u r n a c e   a r c h   w a s   s e l e c t e d   a s   c o m p u t a t i o n   d o m a i n   w h i c h   a d o p t   u n s t r u c t u r e d   t e t r a h e d r a l   e l e m e n t ,   t h e   f u r n a c e   w i d t h   d i r e c t i o n   w a s   s e l e c t e d   a s   X   d i r e c t i o n ,   t h e   f u r n a c e   d e p t h   d i r e c t i o n   w a s   s e l e c t e d   a s   Y   d i r e c t i o n ,   t h e   f u r n a c e   h e i g h t   d i r e c t i o n   w a s   s e l e c t e d   a s   Z   d i r e c t i o n   w e r e   d i v i d e d   i n t o   1 6   u n i t s ,   5 0 8 8 9 6   g r i d s .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   a d o p t s   t h e r e - d i m e n s i o n a l   s t e a d y - s t a t e   c a l c u l a t i o n .   T h i s   a r t i c l e   a d o p t   s t a n d a r d   k - ε   t w o - e q u a t i o n   m o d e l   t o   s i m u l a t e   t u r b u l e n c e   m e t e o r o l o g i c a l   f l o w .   T h e   s o l u t i o n   o f   s o l i d   p a r t i c l e   p h a s e   a d o p t   r a n d o m   p a r t i c l e   t r a j e c t o r y   m o d e l .   R a d i a t i o n   h e a t   t r a n s f e r   a d o p t   P 1   r a d i a t i o n   m o d e .   R e l e a s e   o f   c o k e   a d o p t   s i m p l e   m e t h o d   w h i c h   h a s   n o n - s t a g g e r e d   g r i d .   O n   t h e   b a s i s   o f   r e s i d u a l   j u d g e   c o n v e r g e n c e ,   t h e   c o n v e r g e n c e   c r i t e r i o n   i s   t h a t   t h e   r e l a t i v e   e r r o r   o f   a l l   t h e   c o m p u t a t i o n   m u s t   b e   l e s s   t h a n   1 0 - 4 .   F u r n a c e   m e s h   s h o w s   a s   F i g u r e   1 .   T h r o u g h   n u m e r i c a l   c a l c u l a t i o n ,   w e   c a n   o b t a i n   d a t e s   s u c h   a s   c e n t e r   s e c t i o n /   t h e   t e m p e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   b u r n e r   r e g i o n ,   f l u e   g a s   t e m p e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   f u r n a c e   e x i t ,   t h e   h e a t   l o a d   o f   t h e   f u r n a c e   w a l l ,   o x y g e n   d i s t r i b u t i o n   o f   f u r n a c e   e x i t ,   C O   d i s t r i b u t i o n   o f   f u r n a c e   e x i t ,   C a r b o n   c o n t e n t   o f     f l y   a s h   o f   f u r n a c e   e x i t ,   e t c .           L o a d   ( % )   C o a l   P u l v e r i z e d   c o a l   m a s s   f l o w   r a t e   o f   e a c h   n o z z l e   ( k g / s )   P r i m a r y   a i r   v e l o c i t y   ( m / s )   P u l v e r i z e d   c o a l   c o n c e n t r a t i o n     ( k g /   k g )   T h e   v e l o c i t y   o f   s e c o n d   a i r ( m / s )   T e r t i a r y   a i r   v e l o c i t y   ( m / s )   1   2   3   4   1 0 0   L e a n   c o a l   2 . 2 5   3 1   0 . 4 5   5 3   4 5   3 4   4 0   3 7   1 0 0   B i t u m i n o u s   c o a l   1 . 8 9   2 6   0 . 4 5   5 3   4 5   3 4   4 0   3 1   1 0 0   B i t u m i n o u s   c o a l   2 . 2 5   3 1   0 . 4 5   4 3   4 3   4 3   4 3   3 7   1 0 0   B i t u m i n o u s   c o a l   2 . 2 5   3 1   0 . 4 5   3 4   4 0   4 5   5 3   3 7   1 0 0   B i t u m i n o u s   c o a l   2 . 2 5   3 1   0 . 4 5   5 3   4 5   4 0   3 4   3 7   8 0   B i t u m i n o u s   c o a l   1 . 8   2 5   0 . 4 5   4 3   3 6   2 7   3 2   2 7   6 0   B i t u m i n o u s   c o a l   1 . 3 5   1 8 . 6   0 . 4 5   3 2   2 7   2 1   2 4   2 3   1 0 0   B i t u m i n o u s   c o a l   2 . 2 5   3 1   0 . 4 5   5 3   4 5   3 4   4 0   3 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N u m e r i c a l   A n a l y s i s   o f   t h e   F a c t o r s   a b o u t   C o m b u s t i o n   S t a b i l i t y   o n   B o i l e r   ( L i   J u n )   3 0 5       F i g u r e   1 .   F u r n a c e   m e s h       4 .     A n a l y s i s   o f   t h e   N u m e r i c a l   C a l c u l a t i o n   R e s u l t   T h e r e   a r e   m a n y   f a c t o r s   t h a t   c a n   i m p a c t   t h e   i g n i t i o n   o f   T a n g e n t i a l l y   P u l v e r i z e d   C o a l   F i r e d   B o i l e r   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y .   F o r   t h e   p a r a m e t e r s   t h a t   c h a n g e   f r e q u e n t l y   i n   o p e r a t i o n ,   w e   c a n   g e t   t h e   c o n c l u s i o n   t h r o u g h   t h e o r e t i c a l   a n a l y s i s   a n d   n u m e r i c a l   c a l c u l a t i o n .   F r o m   f u e l   a n d   c o m b u s t i o n ,   f a c t o r s   t h a t   i m p a c t   i g n i t i o n   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   m a i n l y   i n c l u d e   i g n i t i o n   p e r f o r m a n c e   o f   c o a l   i t s e l f   a n d   t h e   w a y   o f   a i r   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   b u r n e r ,   a i r   t e m p e r a t u r e ,   a i r   f l o w ,   w i n d   s p e e d ,   c o a l   f i n e n e s s ,   e x c e s s   a i r   r a t i o ,   f u r n a c e   t e m p e r a t u r e .   F r o m   t h e   f a c t o r   o f   t h e   f u r n a c e   s t r u c t u r e ,   i t   m a i n l y   i n c l u d e s   h e a t   l o a d   o f   c r o s s - s e c t i o n   a n d   t h e   w a l l   o f   b u r n e r   r e g i o n .   T h e   r e s u l t s   c a n   b e   g e t   t h a t   t h e   r e l e v a n t   d a t a   s u c h   a s   r e g i o n a l   w a l l   h e a t   l o a d   o f   t h e   f u r n a c e   c r o s s - s e c t i o n   h e a t   l o a d   a n d   t h e   b u r n e r .     A l s o   t h e   r e l e v a n t   d a t a   s u c h   a s   t h e   t e m p e r a t u r e   o f   t h e   e x i t   s e c t i o n ,   o x y g e n ,   c a r b o n   m o n o x i d e ,   f l y   a s h   c a r b o n   c o n t e n t   a n d   r a d i o a c t i v e   h e a t i n g   s u r f a c e ,   h e a t   l o a d   i n   t h e   f u r n a c e   e x i t   s e c t i o n   t h r o u g h   n u m e r i c a l   c a l c u l a t i o n .   E s t a b l i s h m e n t   o f   b u r n i n g   t h e   c o r r e s p o n d e n c e   b e t w e e n   t h e   s t a b i l i t y   i n d e x   a n d   t h e   n u m e r i c a l   r e s u l t s   c a n   h e l p   u s   m a k e   t h e   e v a l u a t i o n   o n   f u e l   i g n i t i o n   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y .     C o r r e s p o n d e n c e   b e t w e e n   t h e   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   i n d e x   a n d   t h e   n u m e r i c a l   r e s u l t s   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   3 .       T a b l e   3 .   t h e   c o r r e s p o n d i n g   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   X   a n d   Y   T h e   a c t u a l   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   Y = F ( X )   C o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   i n d i c a t o r s   Y   T h e   c o r r e s p o n d i n g   n u m e r i c a l   r e s u l t s   X   P a g o d a   d o w n   t h e   p a g o d a ,   e q u a l   A i r   D i s t r i b u t i o n   O x y g e n   c o n c e n t r a t i o n   o x y g e n   d i s t r i b u t i o n   o f   f u r n a c e   e x i t   C o a l ( V o l a t i l e   m a t t e r ,   m o i s t u r e ,   a s h )   C o m b u s t i o n   h e a t   o f   r e a c t i o n     a s   r e c e i v e d   b a s i s   c a l o r i f i c   v a l u e   C o n c e n t r a t i o n   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   T h e   c o n c e n t r a t i o n   o f   c o m b u s t i b l e   m i x t u r e   o f   f u e l     C a r b o n   c o n t e n t   o f     f l y   a s h   o f   f u r n a c e   e x i t       4 . 1 .     T h e   I n f l u e n c e   o f   M a r   T h e   b i t u m i n o u s   c o a l s   m o i s t u r e   ( M a r )   c h a n g e   f r o m   4 . 3 %   t o   2 4 %   ( a s s u m e   t h a t   a s h   o f   a s   r e c e i v e d   b a s i s   r e d u c e   a c c o r d i n g l y ) ,   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   c o a l s   m o i s t u r e   ( M a r / % )   a n d   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e   ( t / ° C )   a n d   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   c o a l s   m o i s t u r e   ( M a r / % )   a n d   a c t i v i t y   e n e r g y   ( E / ( k J / m o l ) )   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   I t   s h o w s   t h a t   i g n i t i o n   h e a t   w i l l   i n c r e a s e   w i t h   t h e   b i t u m i n o u s   c o a l s   m o i s t u r e   ( M a r )   g e t   b i g g e r .   A t   t h e   s a m e   t i m e   t h e   p u l v e r i z e d   c o a l   f l o w s   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e   w i l l   i n c r e a s e   a s   i g n i t i o n   h e a t   i n c r e a s e .     B e c a u s e   a   p a r t   o f   t h e   c o m b u s t i o n   h e a t   c o n s u m e s   o n   h e a t i n g   m o i s t u r e   a n d   i t s   v a p o r i z a t i o n   a n d   t h e r m a l   c o n s u m e   a   p a r t   o f   c o m b u s t i o n   h e a t ,   f u r n a c e   f l u e   g a s   t e m p e r a t u r e   w i l l   r e d u c e .   I t s   u n f a v o r a b l e   t o   i g n i t i o n .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   a s   t h e   i n n e r   w a t e r   a n a l y s i s   f r o m   t h e   p u l v e r i z e d   c o a l ,   t h e   p o r o s i t y   o f   c a l   w i l l   i n c r e a s e ,   t h a t   i s   t h e   a c t i v i t y   i n c r e a s e s ,   a c t i v a t i o n   e n e r g y   d e c r e a s e .   T h e   i n c r e a s i n g   o f   a c t i v a t i o n   e n e r g y   o f   c o a l   w i l l   m a k e   p u l v e r i z e d   c o a l   e a s y   f i r e d .   I n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 0 3     3 0 8   3 0 6 t h i s   r e g a r d ,   m o i s t u r e   i n   t h e   c o a l   i s   f a v o r a b l e   t o   s t a b i l i t y   o f   i g n i t i o n .   O v e r a l l ,   t h e   i n c r e a s i n g   o f   m o i s t u r e   i n   t h e   c o a l   w i l l   c a u s e   t h e   d i f f i c u l t i e s   o f   f l o w s   i g n i t i o n   a n d   m a k e   s t a b i l i t y   w o r s e .       5 1 0 1 5 2 0 2 5 8 6 0 8 8 0 9 0 0 9 2 0 9 4 0   t   E M a r t 4 8 5 0 5 2 5 4 5 6 E   F i g u r e   2 .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   c o a l - f i r e d   t / E         4 . 2 .     T h e   I n f l u e n c e   o f   A a r   F i g u r e   3   s h o w s   h o w   a s h   i m p a c t   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y . I n   t h e   s a m e   c a s e   t h a t   t h e   p r i m a r y   a i r   a n d   a i r   q u a n t i t y   w e r e   c o n s t a n t ,   a s   t h e   a s h   i n   t h e   f u e l   i n c r e a s e ,   i t s   i g n i t i o n   h e a t   w i l l   i n c r e a s e .   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e   i n c r e a s e   o f   a s h   w i l l   m a k e   t h e o r e t i c a l   c o m b u s t i o n   t e m p e r a t u r e   d e c l i n e .   B e c a u s e   h e a t i n g   a s h   w i l l   i n c r e a s e   h e a t   c o n s u m p t i o n   a n d   d e c r e a s e   t h e   a v e r a g e   t e m p e r a t u r e   w i t h i n   t h e   f u r n a c e ,   p u l v e r i z e d   c o a l   f l o w   w i l l   f i r e   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   w i l l   b e   w o r s e .       1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 1 5 5 0 1 6 0 0 1 6 5 0 1 7 0 0   T a   Q z h A a r T a 6 5 0 0 0 7 0 0 0 0 7 5 0 0 0 8 0 0 0 0 8 5 0 0 0 9 0 0 0 0 Q z h   F i g u r e   3 .   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   C o a l   a s h   A a r / i g n i t i o n   h e a t / T a         4 . 3 .     T h e   I n f l u e n c e   o f   C o a l   F i n e n e s s   T h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   c o a l   f i n e n e s s   a n d   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e   i s   t h a t   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   d e c l i n e   a p p a r e n t l y   a s   f i n e n e s s   b e c o m e   t h i n n e r   i n   t h a t   t h e   d e c r e a s i n g   o f   t h e   s i z e   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   p a r t i c l e   c a n   i n c r e a s e   t h e   r e l a t i v e   s u r f a c e   a r e a   o f   c o m b u s t i o n   r e f l e c t s   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N u m e r i c a l   A n a l y s i s   o f   t h e   F a c t o r s   a b o u t   C o m b u s t i o n   S t a b i l i t y   o n   B o i l e r   ( L i   J u n )   3 0 7   d e c r e a s e   a c t i v i t y   e n e r g y   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   p a r t i c l e .   t h e   d e c r e a s i n g   o f   s i z e   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   c a n   i n c r e a s e   r e l a t i v e   s u r f a c e   a n d   d e c r e a s e   t h e   h e a t   c o n d u c t i o n   r e s i s t a n c e .   I n   t h i s   w a y ,   r e a c t i o n   w i l l   r e a c t   f a s t e r   a n d   p u l v e r i z e s   c o a l   c a n   a b s o r b   o u t s i d e   h e a t   f a s t e r   t o   f i r e   . S o   i n   g e n e r a l   ,   f i n e   p u l v e r i z e d   c o a l   w i l l   b u r n   f i r s t .   C o a r s e   p u l v e r i z e d   c o a l   m a k e s   i g n i t i o n   d e l a y   a n d   m a k e s   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y   w o r s e .     T h i s   m e a n s   t h a t   s o m e   b o i l e r s   f u e l e d   w i t h   l o w   v o l a t i l e   c a l   , t h e   p e a k   o f   b o i l e r s   e f f i c i e n c y   i s   n o t   a t   t h e   m a x i m u m   r a t e d   l o a d ,   b u t   a t   t h e   l o a d   t h a t   l e s s   t h a n   r a t e d   l o a d .   T h a t   i s   b e c a u s e   p u l v e r i z e d   c o a l s   f i n e n e s s   i s   t h i n n e r   w h e n   p u l v e r i z i n g   s y s t e m   a t   l o w   l o a d .         5 .     C o n c l u s i o n s   T h e   p r o p e r t y   o f   f u e l   a n d   a   g o o d   f u r n a c e   c o m b u s t i o n   e n v i r o n m e n t   a r e   t h e   d e t e r m i n e   f a c t o r s   t h a t   t a n g e n t i a l l y   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r   c a n   s u s t a i n   s t a b l e   c o m b u s t i o n .   T h e   q u a l i t y   o f   f u e l ,   s u c h   a s   v o l a t i l e ,   m o i s t u r e   a n d   a s h   c o n t e n t ,   h a v e   a   s i g n i f i c a n t   i m p a c t   o n   i g n i t i o n   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   f l o w   a n d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y .   T h e   c o a l s   w h i c h   h a v e   a   h i g h   v o l a t i l e   h a v e   a   l o w   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e .   I t s   n o t   o n l y   e a s y   t o   f i r e ,   b u t   h a s   g o o d   c o m b u s t i o n   s t a b i l i t y .   T h e   c o a l s   w h i c h   h a v e   a   h i g h   a s h   h a v e   a   h i g h   i g n i t i o n   h e a t   a n d   i t   i s   d i f f i c u l t   t o   f i r e .   I n   t h e   i n n e r   a r e a   o f   c o a l   p a r t i c l e s   u s e d   f o r   r e a c t i o n   w i l l   i n c r e a s e   a f t e r   i n t e r n a l   m o i s t u r e   e v a p o r a t e   f r o m   p u l v e r i z e d   c o a l ,   a n d   i m p r o v e   i t s   i g n i t i o n   c a p a b i l i t y   , b u t   b e c a u s e   a   p a r t   o f   t h e   c o m b u s t i o n   h e a t   c o n s u m e   o n   h e a t i n g   m o i s t u r e   a n d   i t s   v a p o r i z a t i o n   a n d   o v e r h e a t ,   i n c r e a s e   t h e   i g n i t i o n   h e a t .   T h e   o v e r a l l   e f f e c t   m a k e s   i t   d i f f i c u l t   t o   f i r e .   T h e   i g n i t i o n   t e m p e r a t u r e   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   w i l l   r e d u c e   w i t h   p u l v e r i z e d   c o a l   f i n e n e s s   t h i n n i n g ;   t h i s   i s   b e c a u s e   t h e   s m a l l   p u l v e r i z e d   c o a l   p a r t i c l e   s i z e   c a n   i n c r e a s e   t h e   r e l a t i v e   s u r f a c e   a r e a   o f   c o m b u s t i o n ,   d e c r e a s e   t h e   a c t i v a t i o n   e n e r g y   o f   t h e   c o a l   p a r t i c l e s   c o r r e s p o n d i n g l y .   T h e   s m a l l   p u l v e r i z e d   c o a l   p a r t i c l e   s i z e   c a n   i n c r e a s e   t h e   r e l a t i v e   s u r f a c e   a r e a   o f   c o m b u s t i o n ,   a n d   r e d u c e   t h e   p u l v e r i z e d   c o a l   t h e r m a l   c o n d u c t i v i t y   r e s i s t a n c e ,   s o   t h a t   t h e   c o a l s   c a n   a b s o r b   o u t s i d e   h e a t   m o r e   q u i c k l y   t o   r e a c h   i g n i t i o n .   W h e n   t h e   b o i l e r   l o a d   i s   r e d u c e d ,   b e c a u s e   t h e   f u r n a c e   t e m p e r a t u r e   r e d u c e s   t o   t h e   l o w   l e v e l ,   i t   w i l l   r e s u l t   i n   l a c k   o f   h e a t   s o u r c e   o f   p u l v e r i z e d   c o a l   i g n i t i o n .   I t   i s   n o t   c o n d u c i v e   t o   t h e   i g n i t i o n   o f   p u l v e r i z e d   c o a l .   W h e n   t h e   b o i l e r   l o a d   i s   r e d u c e d   t o   a   c e r t a i n   e x t e n t ,   i t   w i l l   e n d a n g e r   t h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   f i r e ,   o r   e v e n   c a u s e   t h e   f l a m e   t u r n   o f f .       A c k n o w l e d g m e n t     S u p p o r t e d   b y   T h e   F u n d a m e n t a l   R e s e a r c h   F u n d s   f o r   t h e   C e n t r a l   U n i v e r s i t i e s   ( 1 0 Q G 1 4 )       R e f e r e n c e s   [ 1 ]   Su n i l   M   J a r a l i k a r ;   M a n g a l p a d y   Ar u n a .   C a s e   St u d y   o f   a   H y b r i d   Po w e r   Pl a n t .   T EL KO M N I KA ,   2 0 1 1 ;   0 9 ( 1 ) :   1 9 - 2 6 .   [ 2 ]   Ar i b o w o   W .   R e c u r r e n t   N e u r a l   N e t w o r k   f o r   S i n g l e   M a c h i n e   P o w e r   Sy s t e m   St a b i l i z e r .   T EL K O M N I KA ,   2 0 1 0 ;   0 8 ( 1 ) :   6 5 - 7 2   [ 3 ]   Y a n g   D o n g ,   L u   C h u n m e i ,   W a n g   Y o n g z h e n g .   E x p e r i m e n t a l   s t u d y   o n   t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   N O x   e m i s s i o n   w i t h   d i f f e r e n t   p u l v e r i z e d   c o a l   c o m b u s t i n g .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   C SEE,   2 0 0 7 ,     2 7 ( 5 ) : 1 8 - 2 1   [ 4 ]   F a n   X i a n z h e n ,   G u o   L i e j i n ,   G a o   H u i ,   e t   a l .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   f l o w   a n d   c o m b u s t i o n   p r o c e s s   i n   t h e   t a n g e n t i a l l y   f i r e d   f u r n a c e   o f   a   2 0 0 M W   p u l v e r i z e d   c o a l   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   X i ' a n   J i a o t o n g   U n i v e r s i t y ,   2 0 0 2 .   3 6 ( 3 ) :   2 4 1 - 2 4 5 .   [ 5 ]   Y a n   W e i p i n g ,   L i u   Y a z h i .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   c o m b u s t i o n   a n d   n i t r o g e n   o x i d e s   g e n e r a t i o n   p r o c e s s   i n   a   3 0 0 M W   t a n g e n t i a l   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   Bo i l e r   T e c h n o l o g y ,   2 0 0 7 ;   ( 6 ) 1 4 - 1 9   [ 6 ]   N i e   Q i h o n g ,   Su n   Sh a o z e n g ,   W u   S h a o h u a ,   e t   a l .   S t u d y   o n   a p p l i c a t i o n   o f   n e w   t y p e   H BC - SS b u r n e r s   w i t h   l o w   N O x   e m i s s i o n   i n   a   l e a n   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   C SEE,   2 0 0 2 ,   2 2 ( 7 ) :   1 5 5 - 1 5 9 .   [ 7 ]   C h e n g   J u n f e n g ,   Z e n g   H a n e a i ,   X i o n g   W e i l i ,   e t   a l .   R e s e a r c h   a n d   t e s t   f o r   r e d u c i n g   N O x   e m i s s i o n   o f   a   3 0 0 M W   l e a n   c o a l - f i r e d   b o i l e r .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   C SEE,   2 0 0 2 ,   2 2 ( 5 ) :   1 5 7 - 1 6 0 .   [ 8 ]   W e n g   An x i n ,   Z h o u   H a o ,   Z h a n g   L i ,   e t   a l .   Ex p e r i m e n t a l   r e s e a r c h   o f   t h e   N O x   g e n e r a t i o n   a n d   b u r n o u t   c h a r a c t e r i s t i c s   d u r i n g   t h e   c o m b u s t i o n   o f   b l e n d e d   c o a l s .   J o u r n a l   o f   En g i n e e r i n g   f o r   T h e r m a l   En e r g y   a n d   Po w e r .   2 0 0 4 ,   1 9 ( 3 ) :   2 4 2 - 2 4 5 .   [ 9 ]   L i n   Pe n g y u n ,   L u o   Y o n g h a o .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   a n a l y s i s   o f   i n f l u e n c e   f a c t o r   f o r   t h e   N O x   e m i s s i o n   o f   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   f o r   T h e r m a l   E n e r g y   a n d   Po w e r .   2 0 0 7 ;   ( 5 ) :   5 3 0 - 5 3 3 .   [ 1 0 ]   X i n   F e i ,   F a n   W e i j u n ,   C u i   J i n l e i ,   e t   a l .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   f o r   t h e   r e d u c i n g   t h e   N O x   o n   a   2 0 0 M W   t a n g e n t i a l   f i r i n g   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   En g i n e e r i n g   f o r   T h e r m a l   En e r g y   a n d   P o w e r .   2 0 0 7 ;   ( 5 ) :   5 3 4 - 5 3 8 .   [ 1 1 ]   An   En k e ,   Y u   J u a n .   St u d y   o f   N O x   r e a c t i o n   i n   3 5 0 M W   u t i l i t y   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   T o n g j i   U n i v e r s i t y   ( N a t u r a l   S c i e n c e ) .   2 0 0 7 ;   ( 6 ) :   8 0 1 - 8 0 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   2 ,     J u n e   2 0 1 2   :     3 0 3     3 0 8   3 0 8 [ 1 2 ]   C F X - T ASC F L O W   U s e r   D o c u m e n t a t i o n   Ve r s i o n   2 . 1 0 .   AEA  T e c h n o l o g y   En g i n e e r i n g   So f t w a r e   L i m i t e d   W a t e r l o o ,   O n t a r i o ,   C a n a d a ,   2 0 0 0 :   2 4 - 2 8   [ 1 3 ]   C F X - T ASC F L O W   T h e o r y   D o c u m e n t a t i o n   Ve r s i o n   2 . 1 .   AEA  T e c h n o l o g y   En g i n e e r i n g   So f t w a r e   L i m i t e d   W a t e r l o o , O n t a r i o , C a n a d a ,   2 0 0 0 3 2 - 3 4   [ 1 4 ]   L i   Y o n g h u a ,   C h e n   H o n g w e i ,   L i u   J i z h e n   e t   a l .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   b l e n d i n g   c o a l s   c o m b u s t i o n   o f   8 0 0 M W   b o i l e r .   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   C SEE,   2 0 0 2 ,   2 2   ( 6 )   1 0 1 - 1 0 4 ,   ( i n   C h i n e s e ) .   [ 1 5 ]   Pa d u c h o w i c z   M i c h a l ,   G o r s k i   A r t u r ,   C z m o c h o w s k i   J e r z y .   N u m e r i c a l   a n d   e x p e r i m e n t a l   i d e n t i f i c a t i o n   o f   v i b r a t i o n   c o n v e c t i o n   c h a m b e r   o f   f l u i d   p o w e r   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   Vi b r o e n g i n e e r i n g .   2 0 1 2 ;   1 4 ( 1 ) :   1 5 1 - 1 5 6 .     [ 1 6 ]   L i n   Pe n g y u n ,   L u o   Y o n g h a o   e t   a l .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   a n a l y s i s   o f   i n f l u e n c e   f a c t o r   f o r   t h e   N O x   e m i s s i o n   o f   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   f o r   T h e r m a l   En e r g y   a n d   Po w e r .   2 0 0 7 ;   ( 5 ) :   3 3 - 3 9 .   [ 1 7 ]   An   En k e , Y U   J u a n   e t   a l .   St u d y   o f   N O x   r e a c t i o n   i n   3 5 0 M W   u t i l i t y   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   T o n g j i   U n i v e r s i t y ( N a t u r a l   S c i e n c e ) .   2 0 0 7 ;   ( 6 ) :   4 2 - 4 8 .   [ 1 8 ]   X i n   F e i ,   F a n   W e i j u n   e t   a l .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   f o r   t h e   r e d u c i n g   t h e   N O x   o n   a   2 0 0 M W   t a n g e n t i a l   f i r i n g   b o i l e r .   J o u r n a l   o f   En g i n e e r i n g   f o r   T h e r m a l   En e r g y   a n d   Po w e r .   2 0 0 7 ;   ( 5 ) :   2 4 - 2 8 .   [ 1 9 ]   Y a n   W e i p i n g ,   L i u   Y a z h i .   N u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o f   c o m b u s t i o n   a n d   n i t r o g e n   o x i d e s   g e n e r a t i o n   p r o c e s s   i n   a   3 0 0 M W   t a n g e n t i a l   p u l v e r i z e d   c o a l   f i r e d   b o i l e r .   Bo i l e r   T e c h n o l o g y .   2 0 0 7 ;   2 ( 6 ) :   1 2 - 1 5 .   [ 2 0 ]   F a n g   Q i n g y a n ,   M u s a   Am i r   AB ,   W e i   Y a n .   N u m e r i c a l   Si m u l a t i o n   o f   M u l t i f u e l   C o m b u s t i o n   i n   a   2 0 0 M W   T a n g e n t i a l l y   F i r e d   U t i l i t y   Bo i l e r .   EN ER G F U EL S .   2 0 1 1 ;   2 6 ( 1 ) :   3 1 3 - 3 2 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.