Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5062679B2 - Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5062679B2 - Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus - Google Patents

Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5062679B2
JP5062679B2 JP2007282295A JP2007282295A JP5062679B2 JP 5062679 B2 JP5062679 B2 JP 5062679B2 JP 2007282295 A JP2007282295 A JP 2007282295A JP 2007282295 A JP2007282295 A JP 2007282295A JP 5062679 B2 JP5062679 B2 JP 5062679B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
pulverized coal
simulation
information
mass ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007282295A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009109081A (en
Inventor
望 橋本
良一 黒瀬
裕三 白井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP2007282295A priority Critical patent/JP5062679B2/en
Publication of JP2009109081A publication Critical patent/JP2009109081A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5062679B2 publication Critical patent/JP5062679B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

本発明は、シミュレーション方法、プログラム及びこれを記録した記録媒体、並びにシミュレーション装置に関し、特に、微粉炭燃焼のシミュレーション方法、プログラム及びこれを記録した記録媒体、並びに微粉炭燃焼のシミュレーション装置に関する。   The present invention relates to a simulation method, a program, a recording medium recording the same, and a simulation apparatus, and more particularly to a simulation method, a program, a recording medium recording the same, and a simulation apparatus for pulverized coal combustion.

汎用熱流体解析ソフトウエアによるCFD(Computational Fluid Dynamics)シミュレーション技術は、様々な工業分野での設計や現象解析へ利用されている。近年注目を集めている石炭火力発電における微粉炭燃焼においても、CFDシミュレーションにより、火炉のバーナ付近での微粉炭粒子の挙動の分析が進められている。   CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation technology using general-purpose thermal fluid analysis software is used for design and phenomenon analysis in various industrial fields. In pulverized coal combustion in coal-fired power generation, which has been attracting attention in recent years, the behavior of pulverized coal particles in the vicinity of the burner of the furnace is being analyzed by CFD simulation.

ここで、微粉炭燃焼について図1を用いて説明する。図1(a)に示すように、微粉炭は、水分、灰分、固定炭素、及び揮発分とからなり、これらの割合は、工業分析によりあらかじめ予測される。この微粉炭が火炉に投入され加熱されると、水分が放出され、次いで熱分解により、揮発分が放出される。揮発分が放出された後の微粉炭はそのほとんどが固定炭素及び灰分からなるチャーとなる。チャーに含まれる固定炭素のうち燃焼しきらないまま火炉から出て行ってしまったものが、灰中未燃分となる。   Here, pulverized coal combustion will be described with reference to FIG. As shown to Fig.1 (a), pulverized coal consists of a water | moisture content, ash content, fixed carbon, and a volatile content, and these ratios are estimated beforehand by industrial analysis. When this pulverized coal is put into a furnace and heated, moisture is released, and then volatile components are released by thermal decomposition. Most of the pulverized coal after the volatile matter is released becomes char composed of fixed carbon and ash. The fixed carbon contained in the char that has left the furnace without being burned is unburned in ash.

微粉炭の成分のうち、揮発分は、火炉のバーナ近傍での火炎形状及び微粉炭粒子の挙動に大きな影響を与えるものであるが、この揮発分の放出量及び放出速度は、微粉炭の昇温速度によって大きく異なる。例えば、図1(b)に示す昇温速度が大きい場合、実際放出される揮発分の量は、低い昇温速度で行われる工業分析によって得られる揮発分放出量より多くなる。   Among the components of pulverized coal, the volatile matter has a great influence on the flame shape and the behavior of pulverized coal particles in the vicinity of the furnace burner. Varies greatly depending on the temperature rate. For example, when the temperature rising rate shown in FIG. 1B is large, the amount of volatile matter actually released becomes larger than the amount of volatile matter released by industrial analysis performed at a low temperature rising rate.

従来、このような微粉炭燃焼のシミュレーションでは、揮発分の成分を、疑似成分CHxyと仮定してモデリングすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。例えば、揮発分中のC:H:O比(元素構成比)がn:m:lであれば、揮発分の成分をnCHm/nl/nとして仮定する。そして、このように仮定された揮発分において、実際放出される揮発分の量を、工業分析値に定数(1.2〜1.5)をかけて得られる値として一定のものとし、粒子の昇温速度の違いによる揮発分の放出総量及び放出速度の変化を考慮していなかった。 Conventionally, in such a simulation of pulverized coal combustion, it is known that modeling is performed on the assumption that a volatile component is a pseudo component CH x O y (see, for example, Patent Document 1). For example, if the C: H: O ratio (element composition ratio) in the volatile component is n: m: l, the component of the volatile component is assumed to be nCH m / n O 1 / n . In the volatile matter thus assumed, the amount of volatile matter actually released is assumed to be constant as a value obtained by multiplying the industrial analysis value by a constant (1.2 to 1.5), It did not take into account changes in the total amount of volatile matter released and the rate of release due to differences in the heating rate.

特開2002−356681号公報(請求項1、段落0021)JP 2002-356682 A (Claim 1, paragraph 0021)

ところで、微粉炭燃焼のシミュレーションでは、揮発分中の成分毎に輸送方程式を解いている。このような微粉炭燃焼シミュレーションにおいて、従来のシミュレーションでは考慮されていなかった粒子の昇温速度の違いによる揮発分の放出総量及び放出速度の変化の点を考慮して、温度に関してより現実に近いシミュレーションを行おうとすると、以下のような問題が生じる。   By the way, in the simulation of pulverized coal combustion, the transport equation is solved for each component in the volatile matter. In such a pulverized coal combustion simulation, a simulation that is closer to reality is performed with regard to the temperature, taking into account changes in the total amount of volatile matter released and the release rate due to the difference in the temperature rise rate of particles that was not considered in the conventional simulation If you try to do this, the following problems occur.

即ち、従来のように揮発分の疑似成分をCHxy、又はCxyzと仮定すると、粒子の昇温速度の違いにより揮発分の放出量が変化する度に、言い換えると揮発分の疑似成分に対し異なる元素構成比(C:H:O=x:y:z)が与えられる度に、揮発分の成分にかかる輸送方程式を解くことになり、膨大な数の輸送方程式を解くために計算時間が大幅に増加してしまうという問題が生じる。 That is, the conventional pseudo component of volatiles CH x O y as, or C x H y O z with assuming, every time a change in amount of released volatiles due to the difference in heating rate of the particles, in other words the volatile Each time a different element composition ratio (C: H: O = x: y: z) is given to the pseudo component of the minute, the transport equation concerning the volatile component is solved, and a huge number of transport equations are obtained. In order to solve, the problem that calculation time increases significantly arises.

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、計算負荷が小さく、かつ、温度に関してより現実に近い微粉炭燃焼のシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提供することにある。また、このシミュレーション方法を実施するためのプログラム及びこれを記録した記録媒体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a simulation method and a simulation apparatus for pulverized coal combustion that have a small calculation load and are more realistic in terms of temperature. Another object of the present invention is to provide a program for executing this simulation method and a recording medium on which the program is recorded.

本発明の微粉炭燃焼のシミュレーション方法は、微粉炭の粒子が温度上昇により熱分解されることによって放出される揮発分を、第1の成分、第1の成分と分子式が異なる第2の成分、及び第1の成分と分子式は等しいが標準生成エンタルピーが異なる第3の成分を少なくとも含んで構成されていると仮定するモデリングに基づいて微粉炭の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼のシミュレーション方法であって、前記第1の成分と第2の成分とが、一方が炭素原子のみからなり、他方が水素原子のみからなるか、又は、前記第1の成分と第2の成分とが、それぞれ、炭素原子に対する水素原子の構成比が異なる炭化水素からなると仮定するとともに、第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を調整して前記モデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とを等しくすることを特徴とする。   The method for simulating pulverized coal combustion according to the present invention includes a first component, a second component having a molecular formula different from that of the first component, and a volatile matter released by pyrolyzing the particles of the pulverized coal. And pulverized coal combustion for simulating pulverized coal combustion based on computational fluid dynamics based on modeling assuming that the first component is composed of at least a third component that has the same molecular formula but different standard generation enthalpy The first component and the second component, one of which consists only of carbon atoms and the other consists of only hydrogen atoms, or the first component and the second component Are assumed to be composed of hydrocarbons having different composition ratios of hydrogen atoms to carbon atoms, respectively, and the mass ratios of the first component and the third component in the pulverized coal are adjusted. Characterized by equalizing the amount of heat generated by the heating value and industrial analysis calculated based on the modeling.

本発明のシミュレーション方法では、揮発分の成分として少なくとも3つの成分からなると仮定し、揮発分の成分を固定することにより、揮発分の成分に関する輸送方程式の数を限定することが可能である。つまり、従来のシミュレーションのように、揮発分の成分をCxyzと仮定する場合、例えば昇温速度毎に異なる構成比を表す変数(x、y、z)を与えられると揮発分の成分に関する輸送方程式の数が増える虞がある。このことに鑑みて、本発明では、揮発分の成分を常に固定して変数をなくすことで、計算中に解かねばならない輸送方程式の数を制限することにより、計算負荷を小さくすることを可能としている。この場合に、3つの成分のうち、第1の成分と第2の成分とは、炭素と水素の構成比が互いに異なっているので、この2つの成分で揮発分中の炭素と水素の総量を表すことが可能である。さらに、本発明のシミュレーション方法においては、第1の成分と第3の成分との揮発分中の質量割合を調整して前記モデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とを等しくすることで、温度に関してより現実に即した結果を得ることができる。 In the simulation method of the present invention, assuming that the volatile component is composed of at least three components, the number of transport equations relating to the volatile component can be limited by fixing the volatile component. In other words, as in the conventional simulation, when the volatile component is assumed to be C x H y O z , for example, if variables (x, y, z) representing different composition ratios are given for each temperature increase rate, the volatile content There is a possibility that the number of transport equations related to the components of the number increases. In view of this, in the present invention, it is possible to reduce the calculation load by restricting the number of transport equations that must be solved during the calculation by constantly fixing the volatile component and eliminating the variable. It is said. In this case, among the three components, the first component and the second component are different in the composition ratio of carbon and hydrogen, so the total amount of carbon and hydrogen in the volatile matter is determined by these two components. Can be represented. Further, in the simulation method of the present invention, the calorific value calculated based on the modeling by adjusting the mass ratio in the volatile component of the first component and the third component is equal to the calorific value by the industrial analysis. By doing so, a more realistic result with respect to temperature can be obtained.

各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、前記シミュレーション工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、微粉炭情報データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、微粉炭情報データベースからその参照微粉炭粒子の揮発分質量割合を含む微粉炭の物性情報を抽出する情報抽出工程と、工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出する成分情報算出工程とからなり、前記判定工程により前記シミュレーション結果が前記終了条件を満たさないと判定された場合に、情報抽出工程及び成分情報算出工程を実行し、前記情報抽出工程により抽出された物性情報、成分情報算出工程により算出された各質量割合、並びに前記シミュレーション工程により得られた前記シミュレーション結果を、シミュレーション工程における設定値として再設定し、シミュレーション工程を再度実行することが好ましい。かかるシミュレーション方法においては、上述したように揮発分の成分をモデリングしているので、計算負荷が小さい上に、情報抽出工程により、温度経過による微粉炭の物性情報を抽出し、シミュレーション工程において各値を再設定できるので、より現実に近いシミュレーションを行うことができる。   A simulation process for simulating the combustion of each pulverized coal particle to calculate a simulation result including temperature progress information of each pulverized coal particle, and whether the simulation result obtained by the simulation process satisfies a predetermined termination condition Based on the determination process and the temperature progress information of each pulverized coal particle obtained by the simulation process, the temperature progress information of each pulverized coal particle is the most out of the reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database. An information extraction step for identifying reference pulverized coal particles having near temperature progress information and extracting physical property information of the pulverized coal including the volatile matter mass ratio of the reference pulverized coal particles from the pulverized coal information database; The first component adjusted to be equal to the calorific value calculated based on the modeling And a component information calculation step of calculating a mass ratio of the third component in the pulverized coal, and when the determination result determines that the simulation result does not satisfy the termination condition, the information extraction step and the component information Execute the calculation step, and reset the physical property information extracted by the information extraction step, each mass ratio calculated by the component information calculation step, and the simulation result obtained by the simulation step as set values in the simulation step It is preferable to execute the simulation process again. In such a simulation method, since the volatile component is modeled as described above, the calculation load is small, and the physical property information of the pulverized coal over the temperature is extracted by the information extraction process, and each value is calculated in the simulation process. Can be reset, so that a more realistic simulation can be performed.

前記成分情報算出工程は、情報抽出工程で得られた揮発分質量割合から揮発分中の前記第2の成分の各質量割合を算出すると共に、第1の成分の質量割合と第3の成分の質量割合とを加算して得られる合計質量割合を求める質量割合算出工程と、工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように、合計質量割合から、第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出する算出工程とを備えたことが好ましい。かかる工程により、第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出し、前記モデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とを等しくすることで、温度に関してより現実に近いシミュレーションを行うことが可能となる。   The component information calculation step calculates each mass proportion of the second component in the volatile matter from the volatile mass proportion obtained in the information extraction step, and also calculates the mass proportion of the first component and the third component. From the total mass ratio, the mass ratio calculation step for obtaining the total mass ratio obtained by adding the mass ratio and the calorific value calculated by the industrial analysis and the calorific value calculated based on the modeling are equal to each other. And a calculation step of calculating a mass proportion of the third component and the third component in the pulverized coal. By this process, the mass ratio of the first component and the third component in the pulverized coal is calculated, and the calorific value calculated based on the modeling is made equal to the calorific value by the industrial analysis, so that the temperature is more It is possible to perform a simulation close to reality.

ここで、前記第1の成分及び第2の成分を、一方がCH4、他方がC22であると仮定してシミュレーションすることが好ましい。これら二つの成分を、実際に揮発分に含まれるCH4、及びC22に模擬することで、現実の微粉炭燃焼により近い状態を模擬してシミュレーションすることができるからである。 Here, it is preferable to simulate the first component and the second component on the assumption that one is CH 4 and the other is C 2 H 2 . This is because, by simulating these two components in CH 4 and C 2 H 2 that are actually included in the volatile matter, it is possible to simulate a state closer to the actual pulverized coal combustion.

また、前記揮発分を、O2、HCN、前記第1の成分、前記第2の成分、及び前記第3の成分で構成されていると仮定してモデリングすることが好ましい。第1〜第3の成分以外にこれらのO2、HCNを仮定することで、より現実の微粉炭燃焼に近い状態を模擬してシミュレーションすることができるからである。 The volatile component is preferably modeled on the assumption that it is composed of O 2 , HCN, the first component, the second component, and the third component. This is because by assuming these O 2 and HCN in addition to the first to third components, it is possible to simulate a state closer to the actual pulverized coal combustion.

本発明のコンピュータで実行可能なプログラムは、前記微粉炭燃焼のシミュレーション方法の手順がプログラムコードとして記述されたことを特徴とし、また、本発明のコンピュータで読取可能な記憶媒体は、微粉炭燃焼のシミュレーション方法のプログラムが記憶されたことを特徴とする。   The computer-executable program according to the present invention is characterized in that the procedure of the pulverized coal combustion simulation method is described as a program code, and the computer-readable storage medium according to the present invention includes a pulverized coal combustion A simulation method program is stored.

本発明の微粉炭燃焼シミュレーション装置は、微粉炭燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼のシミュレーション装置において、各微粉炭粒子の揮発分を、第1の成分、第1の成分と分子式が異なる第2の成分、及び第1の成分と分子式は等しいが標準生成エンタルピーが異なる第3の成分を少なくとも含んで構成されていると仮定し、前記第1の成分と第2の成分とが、一方が炭素原子のみからなり、他方が水素原子のみからなるか、又は、前記第1の成分と第2の成分とが、それぞれ、炭素原子に対する水素原子の構成比が異なる炭化水素からなるとして、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するように構成されたシミュレーション手段と、複数の参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と揮発分質量割合を含む物性情報とがそれぞれ格納された微粉炭情報データベースと、該シミュレーション手段によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記微粉炭情報データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の揮発分質量割合を含む物性情報をそれぞれ抽出するように構成された情報抽出手段と、工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出するように構成された成分情報算出手段と、前記シミュレーション工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定するように構成された判定手段とを備えることを特徴とする。   The pulverized coal combustion simulation apparatus of the present invention is a pulverized coal combustion simulation apparatus that simulates pulverized coal combustion based on computational fluid dynamics. The volatile content of each pulverized coal particle is expressed by the first component, the first component, and the molecular formula. And the first component and the second component have the same molecular formula as the first component but at least a third component having a different standard generation enthalpy. , One is made up of only carbon atoms and the other is made up of only hydrogen atoms, or the first component and the second component are made of hydrocarbons having different composition ratios of hydrogen atoms to carbon atoms, respectively. A simulation means configured to calculate a simulation result including temperature course information of each pulverized coal particle, and temperature course information for a plurality of reference pulverized coal particles. And a pulverized coal information database in which physical property information including volatile matter mass ratios are respectively stored, and a reference stored in the pulverized coal information database based on temperature course information of each pulverized coal particle obtained by the simulation means The reference pulverized coal particles having the temperature course information closest to the temperature course information of each pulverized coal particle are identified from the pulverized coal particles, and the physical property information including the volatile matter mass ratio of the reference pulverized coal particles is extracted. The mass ratio in the pulverized coal of the first component and the third component adjusted such that the information extraction means configured in the above, the calorific value by the industrial analysis and the calorific value calculated based on the modeling are equal to each other The component information calculation means configured to calculate and the simulation result obtained by the simulation step satisfies a predetermined termination condition. Characterized in that it comprises a configured determining means to determine whether.

本発明のシミュレーション方法、プログラム及びシミュレーション装置によれば、計算負荷が小さく、かつ、より現実に即した高精度な計算を行うことができる。   According to the simulation method, the program, and the simulation apparatus of the present invention, it is possible to perform a highly accurate calculation that is light in calculation and more realistic.

初めに、本発明のシミュレーション方法に用いられるモデリング方法について説明する。   First, a modeling method used in the simulation method of the present invention will be described.

このモデリング方法は、前記微粉炭の粒子が温度上昇により熱分解することによって放出される揮発分が、第1の成分、第1の成分と分子式が異なる第2の成分、及び第1の成分と分子式は等しいが標準生成エンタルピーが異なる第3の成分を少なくとも含んで構成されていると仮定して微粉炭の燃焼をモデリングするものであり、前記第1の成分と、第2の成分とが、一方が炭素原子のみからなり、他方が水素原子のみからなるか、又は、前記第1の成分と、第2の成分とが、それぞれ、炭素原子に対する水素原子の構成比が異なる炭化水素からなると仮定する。例えば、第1の成分と第2の成分のうち、一方をH、他方をCとして仮定してもよく、また、第1の成分と第2の成分のうち、一方をCH4、他方をC24として仮定してもよい。つまり、第1の成分と第2の成分がそれぞれ異なる炭素原子に対する水素原子の構成比を有している分子式で表されることで、揮発分中の炭素原子と水素原子との総量を二つの成分で表すことができる。また、好ましくは、実際に揮発分として放出される成分としてはCH4及びC22があることに鑑みて、第1の成分及び第2の成分としてCH4、C22を仮定することである。さらに、第1〜第3の成分に加えて、揮発分として実際放出される成分として挙げられるO2、HCNで揮発分が構成されると仮定すれば、より現実に近いシミュレーションとできるので好ましい。 In this modeling method, the volatile matter released when the pulverized coal particles are thermally decomposed due to a temperature rise has a first component, a second component having a molecular formula different from the first component, and the first component. Modeling the combustion of pulverized coal on the assumption that it comprises at least a third component having the same molecular formula but different standard enthalpy of production, wherein the first component and the second component are: It is assumed that one is made up of only carbon atoms and the other is made up of only hydrogen atoms, or that the first component and the second component are made of hydrocarbons having different composition ratios of hydrogen atoms to carbon atoms, respectively. To do. For example, it may be assumed that one of the first component and the second component is H and the other is C, and one of the first component and the second component is CH 4 and the other is C. 2 H 4 may be assumed. That is, the first component and the second component are represented by molecular formulas having different composition ratios of hydrogen atoms to different carbon atoms, so that the total amount of carbon atoms and hydrogen atoms in the volatile matter can be expressed as two. It can be expressed as a component. Also preferably, it is assumed as an actual component to be released as volatiles in view that there is CH 4 and C 2 H 2, the CH 4, C 2 H 2 as a first component and a second component That is. Furthermore, in addition to the first to third components, it is preferable to assume that the volatile component is composed of O 2 and HCN which are listed as components that are actually released as a volatile component, because a simulation closer to reality can be achieved.

本発明では、このように揮発分が固定された成分からなると仮定し、変数で表された成分がないことで、シミュレーションにおいて解くべき輸送方程式の数が固定されるため、計算負荷が小さい。   In the present invention, it is assumed that the volatile component is composed of components fixed in this way, and since there are no components represented by variables, the number of transport equations to be solved in the simulation is fixed, so the calculation load is small.

ところで、この揮発分の成分を仮定したモデリングにおいては、さらに第1の成分と分子式は同一であるが標準生成エンタルピーの異なる第3の成分を規定している。このように第3の成分を規定することで、第1のモデリングに基づいて得られる揮発分の発熱量が、工業分析による揮発分の発熱量に一致するように、第1の成分と第3の成分との質量割合を調整することができ、その結果、温度に関してより現実に即したシミュレーションを行うことができる。このような第1の成分と第3の成分との質量割合の調整について、具体的に以下説明する。   By the way, in the modeling assuming the volatile component, a third component having the same molecular formula as that of the first component but having a different standard generation enthalpy is defined. By defining the third component in this way, the first component and the third component are set so that the calorific value of the volatile component obtained based on the first modeling matches the calorific value of the volatile component according to the industrial analysis. As a result, a more realistic simulation can be performed with respect to the temperature. The adjustment of the mass ratio between the first component and the third component will be specifically described below.

まず、各成分の質量割合を求めるため、揮発分の成分を、第1の成分及び第3の成分を表す分子式で規定される成分としてのCH4、第2の成分としてのC22、また、O2、HCNでモデリングする。なお、ここでは第1の成分及び第3の成分について別々に規定せず、これらを表す分子式で規定される成分としてまとめて規定しており、後述するようにこの成分の質量割合は、第1の成分の質量割合及び第3の成分の質量割合を合計したものに等しい。この場合、石炭中の揮発分の各成分の質量割合は、以下の式(1.1)で表される。 First, in order to obtain the mass ratio of each component, the volatile component is CH 4 as the component defined by the molecular formulas representing the first component and the third component, C 2 H 2 as the second component, Modeling is performed with O 2 and HCN. Here, the first component and the third component are not separately defined, but are collectively defined as components defined by molecular formulas representing them. As will be described later, the mass ratio of this component is the first component. Is equal to the sum of the mass proportion of the component and the mass proportion of the third component. In this case, the mass ratio of each component of the volatile component in coal is represented by the following formula (1.1).

Figure 0005062679
ここで、mvolaは石炭中揮発分の質量割合(kg/kg-coal)、mCH4は石炭中CH4として放出される揮発分の質量割合(kg/kg-coal)、mC2H2は石炭中C22として放出される揮発分の質量割合(kg/kg-coal)、mO2は石炭中O2として放出される揮発分の質量割合(kg/kg-coal)、mHCNは石炭中HCNとして放出される揮発分の質量割合(kg/kg−coal)である。また、各成分を構成する元素自体は以下の式で表される。
Figure 0005062679
Where m vola is the mass ratio of volatiles in coal (kg / kg-coal), m CH4 is the mass ratio of volatiles released as CH 4 in coal (kg / kg-coal), and m C2H2 is in coal Mass ratio of volatile matter released as C 2 H 2 (kg / kg-coal), m O2 is mass ratio of volatile matter released as O 2 in coal (kg / kg-coal), m HCN in coal It is the mass ratio (kg / kg-coal) of the volatile matter released as HCN. Moreover, the element itself which comprises each component is represented by the following formula | equation.

Figure 0005062679
Figure 0005062679

Figure 0005062679
Figure 0005062679

Figure 0005062679
Figure 0005062679

Figure 0005062679
Figure 0005062679

Figure 0005062679
Figure 0005062679

Figure 0005062679
Figure 0005062679

xは石炭中の元素Xの質量割合(kg/kg-coal)、Pxは工業分析値(到着ベース質量分率)、Uxは元素分析値(無水無灰ベース質量分率)であり、添え字C,vola、C,char、vola、H、O、N、ash、moistはそれぞれ、揮発分の炭素、チャーの炭素、揮発分の全量、水素、酸素、窒素、灰分、水分を示す。式(1.7)中のηNは石炭中元素Nのうち揮発分のHCNとして放出されるNの割合を示す。 m x is the mass ratio of element X in coal (kg / kg-coal), P x is the industrial analysis value (arrival base mass fraction), U x is the elemental analysis value (anhydrous ashless base mass fraction) , Subscripts C, vola, C, char, vola, H, O, N, ash, and moist indicate volatile carbon, char carbon, total volatile content, hydrogen, oxygen, nitrogen, ash, and moisture, respectively. . In formula (1.7), η N represents the ratio of N released as HCN in the element N in coal.

これらの(1.2)〜(1.7)式を連立して解くことにより、揮発分中のCH4、C22、O2、HCNの質量割合が得られる。 By solving these equations (1.2) to (1.7) simultaneously, mass ratios of CH 4 , C 2 H 2 , O 2 and HCN in the volatile matter can be obtained.

次いで、これらの質量割合から、第1の成分と第3の成分の質量割合を工業分析値に基づいて算出する。工業分析に基づいた発熱量GCVと、モデリングに基づいた発熱量とが一致するためには、以下の式(2.1)が成立する。   Next, from these mass ratios, the mass ratios of the first component and the third component are calculated based on the industrial analysis values. In order for the calorific value GCV based on the industrial analysis to coincide with the calorific value based on the modeling, the following equation (2.1) is established.

Figure 0005062679
・・・・・(2.1)
Figure 0005062679
(2.1)

xは揮発分中の質量分率であり、前記質量割合から求まる。Δhxは単位当たりの発熱量を示す。添え字、C,char、vola、moistはそれぞれ、チャーの炭素、揮発分の全量、水分を示す。また、C22の発熱量ΔhC2H2、およびチャーの発熱量Δhcharは規定されている。また、石炭中揮発分の熱分解反応に必要な熱量Δhdev及び水分の蒸発潜熱Δhlatはそれぞれ既知の値である。なお、ΔhGCVは工業分析に基づいた発熱量と、モデリングに基づいた発熱量とが一致するための調整値である。 f x is the mass fraction in volatiles, determined from the mass ratio. Δhx indicates the calorific value per unit. The subscripts C, char, vola, and moist indicate char carbon, the total amount of volatile matter, and moisture, respectively. Also, the calorific value Δh C2H2 of C 2 H 2 and the calorific value Δh char of char are defined. In addition, the amount of heat Δh dev and the latent heat of vaporization Δh lat necessary for the thermal decomposition reaction of volatile components in coal are known values. Note that Δh GCV is an adjustment value for matching the calorific value based on industrial analysis and the calorific value based on modeling.

ここで、この式(2.1)に発熱量の異なる第1の成分及び第3の成分を導入しこれらの質量割合を調整することで、調整値ΔhGCVをなくし各成分の発熱量のみでモデリングによる発熱量を規定しなおす。そのため、標準生成エンタルピーの高い第1の成分の単位質量当たりの発熱量ΔhCH4high、標準生成エンタルピーの低い第3の成分の単位質量当たりの発熱量ΔhCH4low、及びこれらの発熱量を調整するための発熱量調整パラメータξ(0以上1以下のいずれかの値をとり、以下存在割合ともいう)を用いて式(2.1)を書き直すと、以下の式(2.2)で表すことができる。 Here, by introducing the first component and the third component having different calorific values into the formula (2.1) and adjusting their mass ratios, the adjustment value Δh GCV is eliminated, and only the calorific value of each component is obtained. Redefine the amount of heat generated by modeling. Therefore, the calorific value Delta] h CH4high per unit mass of the high first component of standard enthalpy of formation, per unit mass of the lower third component of standard enthalpy heat value Delta] h CH4low, and for adjusting the heat value of When the equation (2.1) is rewritten using the calorific value adjustment parameter ξ (takes any value between 0 and 1 and is also referred to as the existence ratio hereinafter), it can be expressed by the following equation (2.2). .

Figure 0005062679
・・・・・(2.2)
Figure 0005062679
(2.2)

従って、この式(2.2)に工業分析値等既知の値及び規定されている値を代入することで、工業分析による発熱量とモデリングに基づく発熱量とが一致するように、第1の成分の質量割合及び第3の成分の存在割合ξを求めることができる。そして、CH4の質量割合である(mvola×fCH4)と前記存在割合ξを用いて、第1の成分の質量割合は、(mvola×fCH4×(1−ξ))、第3の成分の質量割合は(mvola×fCH4×ξ)と算出できる。即ち、規定されたCH4の質量割合は、第1の成分の質量割合と第3の成分の質量割合が加算されたものとしている。 Therefore, by substituting a known value such as an industrial analysis value and a specified value into this formula (2.2), the first calorific value based on the industrial analysis and the calorific value based on the modeling are matched. The mass ratio of the component and the existing ratio ξ of the third component can be obtained. Then, using (m vola × f CH4 ) which is the mass proportion of CH 4 and the abundance ratio ξ, the mass proportion of the first component is (m vola × f CH4 × (1-ξ)), third The mass ratio of the component can be calculated as (m vola × f CH4 × ξ). That is, the specified mass ratio of CH 4 is the sum of the mass ratio of the first component and the mass ratio of the third component.

以上のようにして、モデリングに基づく発熱量と、工業分析による発熱量とが等しくなるように第1の成分と第3の成分との質量割合(存在割合)を調整することで、温度に関してより現実に即したシミュレーションを行うことができる。   As described above, by adjusting the mass ratio (existence ratio) of the first component and the third component so that the calorific value based on the modeling and the calorific value based on the industrial analysis are equal, the temperature can be further increased. Realistic simulation can be performed.

以下、上記モデリング方法を用いたシミュレーション方法及びシミュレーション装置について説明する。   Hereinafter, a simulation method and a simulation apparatus using the modeling method will be described.

図2は、本発明の微粉炭燃焼のシミュレーション装置の概略を示すブロック図である。シミュレーション装置1は、CFD計算手段11と、判定手段12と、微粉炭情報データベース13と、微粉炭情報データベース13から微粉炭粒子に関する情報を抽出する情報抽出手段14と、成分情報算出手段15と、分析値格納部16とを備えている。   FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the pulverized coal combustion simulation apparatus of the present invention. The simulation apparatus 1 includes a CFD calculation unit 11, a determination unit 12, a pulverized coal information database 13, an information extraction unit 14 that extracts information on pulverized coal particles from the pulverized coal information database 13, a component information calculation unit 15, And an analysis value storage unit 16.

CFD計算手段11は、CFD計算に必要となるすべての変数に所定の初期値を設定し、かつ工業分析値及び元素分析値を分析値格納部16に格納する設定部111と、設定部111で設定された設定値で、上記モデリングに基づいて微粉炭粒子の燃焼の数値シミュレーションを行って、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するCFD計算部112とからなる。ここで、微粉炭粒子の温度経過情報とは、所定の時刻tj(0≦j≦n,j及びnは正の整数)における微粉炭粒子の温度Tjの集合からなり、微粉炭粒子の温度が時間の経過に従ってどのように変化したかを示す情報をいう。 The CFD calculating unit 11 sets predetermined initial values for all variables necessary for CFD calculation, and stores the industrial analysis value and the elemental analysis value in the analysis value storage unit 16, and the setting unit 111 A CFD calculation unit 112 that performs numerical simulation of combustion of pulverized coal particles based on the above modeling with the set value set, and calculates a simulation result including temperature progress information of each pulverized coal particle. Here, the temperature progress information of the pulverized coal particles includes a set of the temperatures T j of the pulverized coal particles at a predetermined time t j (0 ≦ j ≦ n, j and n are positive integers). Information indicating how the temperature has changed over time.

判定手段12は、CFD計算手段11のCFD計算部112に接続され、CFD計算部112により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているかを判定するように構成されている。   The determination unit 12 is connected to the CFD calculation unit 112 of the CFD calculation unit 11 and is configured to determine whether the simulation result obtained by the CFD calculation unit 112 satisfies a predetermined termination condition.

微粉炭情報データベース(微粉炭情報DB)13は、参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と揮発分の質量割合を含む物性情報とが予め格納されたデータベースであり、情報抽出手段14に接続されている。   The pulverized coal information database (pulverized coal information DB) 13 is a database in which temperature progress information with respect to the reference pulverized coal particles and physical property information including the mass ratio of volatile components are stored in advance, and is connected to the information extraction unit 14. .

情報抽出手段14は、微粉炭情報データベース13に接続されるとともに、CFD計算部112と判定手段12とに接続されている。情報抽出手段14は、判定手段12により終了条件が満たされていないと判断された場合に作動するように構成されている。かつ、情報抽出手段14は、CFD計算部112により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、微粉炭情報データベース13に格納されている参照微粉炭粒子の中から、各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の揮発分割合を含む微粉炭の物性情報を抽出するように構成されている。   The information extraction unit 14 is connected to the pulverized coal information database 13 and is also connected to the CFD calculation unit 112 and the determination unit 12. The information extraction unit 14 is configured to operate when the determination unit 12 determines that the end condition is not satisfied. And the information extraction means 14 is each pulverized coal particle from the reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database 13 based on the temperature progress information of each pulverized coal particle obtained by the CFD calculation unit 112. The physical property information of the pulverized coal including the volatile content ratio of the reference pulverized coal particles having the closest temperature progress information to the reference is extracted.

成分情報算出手段15は、情報抽出手段14及び分析値格納部16に接続されている。分析値格納部16には、CFD計算手段11の設定部111が接続されており、設定部111により入力された工業分析による微粉炭の工業分析値及び元素分析値が格納されている。   The component information calculation unit 15 is connected to the information extraction unit 14 and the analysis value storage unit 16. The analysis value storage unit 16 is connected to the setting unit 111 of the CFD calculation unit 11 and stores the industrial analysis value and elemental analysis value of pulverized coal by the industrial analysis input by the setting unit 111.

成分情報算出手段15は、上述したモデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とが等しくなるように第1の成分と第3の成分との揮発分中の質量割合を算出するように構成されている。   The component information calculation means 15 calculates the mass ratio in the volatile component of the first component and the third component so that the calorific value calculated based on the above modeling and the calorific value by the industrial analysis are equal. It is configured as follows.

また、情報抽出手段14、成分情報算出手段15及びCFD計算部112は、それぞれCFD計算手段11の設定部111に接続されており、CFD計算部112によるシミュレーション結果、情報抽出手段14で抽出された微粉炭の物性情報、成分情報算出手段15で算出された各成分の質量割合は、それぞれ設定部111に入力され、次回のCFD計算における変数として設定される。   The information extraction unit 14, the component information calculation unit 15, and the CFD calculation unit 112 are connected to the setting unit 111 of the CFD calculation unit 11, respectively, and the simulation result by the CFD calculation unit 112 is extracted by the information extraction unit 14. The physical property information of the pulverized coal and the mass ratio of each component calculated by the component information calculation means 15 are respectively input to the setting unit 111 and set as variables in the next CFD calculation.

即ち、本発明においては、微粉炭情報データベース13と情報抽出手段14とを設け、これにより、個々の微粉炭粒子の昇温速度に応じた微粉炭の物性情報を得ることができ、この情報をCFD計算において再設定することで、従来のCFD計算においては考慮されてこなかった揮発分の放出速度及び放出総量、各微粉炭粒子の種類や粒子径、並びにその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮して微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。   That is, in the present invention, the pulverized coal information database 13 and the information extracting means 14 are provided, whereby physical property information of the pulverized coal according to the temperature rising rate of each pulverized coal particle can be obtained. By resetting in the CFD calculation, the emission rate and total amount of volatile matter not considered in the conventional CFD calculation, the type and particle size of each pulverized coal particle, and the furnace in which the pulverized coal particle is charged The pulverized coal combustion simulation can be performed in consideration of the charging position.

そして、揮発分中の成分が固定されていることで、CFD計算手段11においては揮発分の成分にかかる解くべき輸送方程式の数が限定されるため、計算の負荷が小さくなる。さらに、成分情報算出手段15により、上述したモデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分と第3の成分との揮発分中の質量割合を算出することで、温度に関しより現実に近いシミュレーションを行うことができる。   And since the component in a volatile matter is being fixed, in the CFD calculation means 11, since the number of the transport equations which should be solved concerning the component of a volatile matter is limited, the load of calculation becomes small. Further, the calorific value calculated based on the above-described modeling by the component information calculating means 15 and the calorific value by the industrial analysis are adjusted to be equal to each other in the volatile content of the first component and the third component. By calculating the mass ratio, it is possible to perform a simulation closer to reality with respect to the temperature.

以下、シミュレーション装置1を用いたシミュレーション方法を、図3を参照して説明する。   Hereinafter, a simulation method using the simulation apparatus 1 will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の微粉炭燃焼のシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。同図に示すように、まずCFD計算手段11の設定部111によりCFD計算に用いられるすべての変数に初期値、工業分析値及び元素分析値を入力し、設定する(S21)。工業分析値は分析値格納部16に格納される。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the pulverized coal combustion simulation method of the present invention. As shown in the figure, first, initial values, industrial analysis values, and elemental analysis values are input and set to all variables used in the CFD calculation by the setting unit 111 of the CFD calculation means 11 (S21). The industrial analysis value is stored in the analysis value storage unit 16.

次いで、設定部111により設定された初期値に基づいて、CFD計算部112により上述したモデリング方法を組み込んで微粉炭燃焼シミュレーションを行い、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出する(CFD計算工程:S22)。この場合、CFD計算部112では、揮発分の成分は固定されているので、計算負荷が小さい。   Next, based on the initial value set by the setting unit 111, the CFD calculation unit 112 incorporates the above-described modeling method to perform a pulverized coal combustion simulation, and calculates a simulation result including temperature progress information of each pulverized coal particle ( CFD calculation step: S22). In this case, the CFD calculation unit 112 has a small calculation load because the volatile component is fixed.

その後、得られたシミュレーション結果が終了条件を満たすか否かの判定を判定手段12により行う(判定工程:S23)。シミュレーション結果が終了条件を満たす場合(S23:YES)には、シミュレーションは終了する。   Thereafter, the determination unit 12 determines whether or not the obtained simulation result satisfies the termination condition (determination step: S23). When the simulation result satisfies the termination condition (S23: YES), the simulation is terminated.

そして、シミュレーション結果が終了条件を満たさない場合(S23:NO)には、情報抽出手段14により、CFD計算工程S22により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、微粉炭情報データベース13から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の物性情報を抽出する(情報抽出工程:S24)。   If the simulation result does not satisfy the termination condition (S23: NO), the information extraction unit 14 uses the pulverized coal information database 13 based on the temperature progress information of each pulverized coal particle obtained in the CFD calculation step S22. To extract physical property information of the reference pulverized coal particles having the temperature lapse information closest to the temperature lapse information of each pulverized coal particle (information extraction step: S24).

この微粉炭の物性情報と、分析値格納部16に格納された(S21参照)工業分析情報とに基づいて、上述したモデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分と第3の成分との揮発分中の質量割合を算出する(成分情報算出工程:S25)。   Based on the physical property information of the pulverized coal and the industrial analysis information stored in the analysis value storage unit 16 (see S21), the calorific value calculated based on the above-described modeling is equal to the calorific value based on the industrial analysis. The mass ratio in the volatile content of the first component and the third component adjusted as described above is calculated (component information calculation step: S25).

その後、情報抽出工程S24で抽出された微粉炭の物性情報、及び成分情報算出工程S25で算出された各成分の質量割合は、それぞれCFD計算手段11の設定部111に入力され、CFD計算工程の設定値として再設定され(S26)、CFD計算工程S22が再度行われる。そして、CFD計算工程S22が再度実行されて得られたシミュレーション結果が上述した終了条件を満たすと判定されるまで、これらの工程(S22〜S26)が1サイクルとして繰り返される。   Thereafter, the physical property information of the pulverized coal extracted in the information extraction step S24 and the mass ratio of each component calculated in the component information calculation step S25 are respectively input to the setting unit 111 of the CFD calculation unit 11, and the CFD calculation step The setting value is reset (S26), and the CFD calculation step S22 is performed again. Then, these processes (S22 to S26) are repeated as one cycle until it is determined that the simulation result obtained by executing the CFD calculation process S22 again satisfies the termination condition described above.

このように、本発明のシミュレーション方法によれば、個々の微粉炭粒子の昇温速度に応じた微粉炭の物性情報を得ることができ、それをCFD計算において再設定することで、従来のCFD計算においては考慮されてこなかった揮発成分の放出速度及び放出総量、各微粉炭粒子の種類や粒子径、並びにその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮して微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。かつ、揮発分の成分が固定されているので、計算負荷が小さい。また、このように揮発分の成分をモデリングした場合に、成分情報算出工程S25により、温度に関してより現実に近いシミュレーション結果を得ることができる。   As described above, according to the simulation method of the present invention, it is possible to obtain physical property information of pulverized coal according to the temperature rising rate of each pulverized coal particle, and by resetting it in the CFD calculation, the conventional CFD can be obtained. The pulverized coal combustion simulation was performed in consideration of the release rate and total amount of volatile components that had not been considered in the calculation, the type and particle size of each pulverized coal particle, and the charging position in the furnace where the pulverized coal particle was charged. It can be carried out. In addition, since the volatile component is fixed, the calculation load is small. Moreover, when modeling the component of volatile matter in this way, a simulation result closer to reality can be obtained with respect to temperature by the component information calculation step S25.

以下、図4及び図5に基づいて、詳細な微粉炭燃焼のシミュレーション装置及びシミュレーション方法を、第1の成分及び第3の成分を表す分子式で規定される成分をCH4(即ち第1の成分がCH4high、第3の成分がCH4low)、第2の成分をC22と仮定し、さらにO2、HCNを含むと仮定した場合について説明する。図4は、シミュレーション装置のブロック図であり、図5は、シミュレーション方法のフローチャートを示す。なお、図4中、図2と同じ構成要素は同じ参照番号が付してあり、図5中、図3と同じ構成要素は同じ参照番号が付してある。 Hereinafter, with reference to FIGS. 4 and 5, a simulation apparatus and simulation method detailed pulverized coal combustion, the components defined by the molecular formula which represents the first component and the third component CH 4 (i.e. the first component Is assumed to be CH 4high , the third component is CH 4low ), the second component is C 2 H 2, and further O 2 and HCN are assumed. FIG. 4 is a block diagram of the simulation apparatus, and FIG. 5 shows a flowchart of the simulation method. 4, the same constituent elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and in FIG. 5, the same constituent elements as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

まず、CFD計算手段11から詳細に説明する。CFD計算手段11の設定部111では、CFD計算部112における変数の値、並びに工業分析値及び元素分析値が入力される。この設定値に基づいて、CFD計算部112では、上述したモデリングを組み込んでシミュレーションが行われる。以下、CFD計算部で行われる微粉炭粒子から放出される揮発成分の放出速度の算出方法について説明する。   First, the CFD calculation means 11 will be described in detail. In the setting unit 111 of the CFD calculation unit 11, the value of the variable in the CFD calculation unit 112, the industrial analysis value, and the elemental analysis value are input. Based on this set value, the CFD calculation unit 112 performs simulation by incorporating the above-described modeling. Hereinafter, the calculation method of the discharge | release rate of the volatile component discharge | released from the pulverized coal particle performed in a CFD calculation part is demonstrated.

微粉炭粒子から放出される揮発成分の放出速度(揮発成分放出速度dV/dt)は、下記の式(3.1)及び(3.2)(アレニウス型の揮発成分放出速度方程式)により算出される。   The release rate of volatile components released from the pulverized coal particles (volatile component release rate dV / dt) is calculated by the following equations (3.1) and (3.2) (Arrhenius type volatile component release rate equation). The

Figure 0005062679
ここで、V*は微粉炭粒子中の全揮発成分量、Vは微粉炭粒子から放出された揮発成分量を示す。
Figure 0005062679
Here, V * represents the total amount of volatile components in the pulverized coal particles, and V represents the amount of volatile components released from the pulverized coal particles.

Figure 0005062679
ここで、Kvは揮発成分放出速度係数、Avは頻度因子、Evは活性化エネルギー、Rは気体定数、Tjは時刻tjにおける微粉炭粒子の温度を示す。
Figure 0005062679
Here, K v is shown volatiles release rate coefficient, A v is the frequency factor, E v is the activation energy, R is the gas constant, and the temperature of the pulverized coal particles in T j at time t j.

すなわち、時刻tjにおける微粉炭粒子の温度Tjを式(3.2)に代入することにより、温度Tjにおける微粉炭粒子の揮発成分放出速度係数Kvを算出する。次いで、得られたKvを式1に代入することにより、時刻tjにおける微粉炭粒子の揮発成分放出速度dV/dtを算出することができる。 That is, by substituting the temperature T j of the pulverized coal particles at time t j in Equation (3.2) to calculate the volatile ingredient release rate coefficient K v of the pulverized coal particles at the temperature T j. Then, by substituting the obtained K v into Equation 1, the volatile component release rate dV / dt of the pulverized coal particles at time t j can be calculated.

ここで、式(3.1)における微粉炭粒子中の全揮発成分量V*は、各微粉炭粒子の温度経過情報に応じて異なる値を用いる。すなわち、本実施形態の微粉炭燃焼シミュレーションでは、後述するように、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置に応じて変化する温度経過情報に基づいてV*、AvおよびEvを算出しているので、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した各微粉炭粒子の揮発成分放出速度dV/dtを算出することができる。 Here, as the total volatile component amount V * in the pulverized coal particles in the formula (3.1), different values are used according to the temperature progress information of each pulverized coal particle. That is, in the pulverized coal combustion simulation of the present embodiment, as will be described later, based on temperature course information that changes according to the type and particle diameter of each pulverized coal particle and the charging position in the furnace where the pulverized coal particle is charged. V * , Av and Ev are calculated, and the volatile component emission of each pulverized coal particle considering the type and particle diameter of each pulverized coal particle and the charging position in the furnace where the pulverized coal particle is charged. The speed dV / dt can be calculated.

従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、微粉炭粒子中の全揮発成分量V*はその微粉炭粒子の質量にのみ依存し、その微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置に依存しない値を用いている。したがって、従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、微粉炭粒子の揮発成分放出速度dV/dtを算出する際に、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮することができないという問題があったが、本実施形態に係る微粉炭燃焼シミュレーションではそのような問題はない。 In the conventional pulverized coal combustion simulation, the total volatile component amount V * in the pulverized coal particles depends only on the mass of the pulverized coal particles, and the type and particle size of the pulverized coal particles and the furnace in which the pulverized coal particles are charged. A value that does not depend on the input position is used. Therefore, in the conventional pulverized coal combustion simulation, when calculating the volatile component release rate dV / dt of the pulverized coal particles, the type and particle diameter of each pulverized coal particle and the charging position in the furnace where the pulverized coal particles are charged. However, the pulverized coal combustion simulation according to the present embodiment does not have such a problem.

このようにしてCFD計算手段11により、揮発分放出速度を算出するシミュレーションを行なう。なお、このシミュレーションは、STAR-CD(登録商標)、FLUENT(登録商標)、CFX(登録商標)などの汎用熱流体解析ソフトウエアを用いて実現することができ、具体的な計算方法については、参考文献1(保原充・大宮司久明編,数値流体力学−基礎と応用,東京大学出版会(1992年))、及び参考文献2(大宮司久明・三宅裕・吉沢徴編,乱流の数値流体力学−モデルと計算方法,東京大学出版会(1998年))を参照することができる。シミュレーション結果は、判定手段12に出力され、判定手段12において、終了条件が満たされているかどうかを判定される。終了条件としては、上述した汎用熱流体解析ソフトウエアに組み込まれている終了条件をそのまま用いればよい。満たされていない場合には、シミュレーション結果は、微粉炭情報データベース13に接続されている情報抽出手段14へ入力される。   In this way, the CFD calculating means 11 performs a simulation for calculating the volatile matter release rate. This simulation can be realized using general-purpose thermal fluid analysis software such as STAR-CD (registered trademark), FLUENT (registered trademark), CFX (registered trademark). Reference 1 (Mitsubasa Hohara and Sasaaki Omiya, Computational Fluid Dynamics-Fundamentals and Applications, University of Tokyo Press (1992)), and Reference 2 (Takehisa Omiya, Hiroshi Miyake and Satoru Yoshizawa, Computational Fluid Dynamics of Turbulence) -Model and calculation method, University of Tokyo Press (1998)). The simulation result is output to the determination unit 12, and the determination unit 12 determines whether the end condition is satisfied. As the termination condition, the termination condition incorporated in the general-purpose thermal fluid analysis software described above may be used as it is. If not satisfied, the simulation result is input to the information extraction means 14 connected to the pulverized coal information database 13.

ここで、微粉炭情報データベース13について説明すると、微粉炭情報データベース13には、参照微粉炭粒子ごとに、温度経過情報と物性情報とが関連付けられて格納されている。物性情報としては、式(3.1)における変数である全揮発成分量V* rを求めるための石炭中揮発分割合mvolaと、頻度因子Avrと、活性化エネルギーEvrとが格納されている。なお、V* rはmvolaと粒子の質量との積で求めることができる。なお、微粉炭情報データベース13に格納されているこれらのデータは、実際に実験して得られたデータであってもよいし、たとえばPC Coal Lab(登録商標)などのようなFLASHCHAINモデルに基づく熱分解シミュレーションソフトウェアを用いて算出されたデータであってもよい。 Here, the pulverized coal information database 13 will be described. In the pulverized coal information database 13, temperature elapsed information and physical property information are stored in association with each reference pulverized coal particle. As the physical property information, the volatile component ratio m vola in coal for obtaining the total volatile component amount V * r which is a variable in the formula (3.1), the frequency factor A vr, and the activation energy E vr are stored. ing. V * r can be determined by the product of m vola and the mass of the particles. Note that these data stored in the pulverized coal information database 13 may be data obtained by actual experiments, or heat based on a FLASHCHAIN model such as PC Coal Lab (registered trademark), for example. Data calculated using decomposition simulation software may be used.

情報抽出手段14は、CFD計算部112及び判定手段12に接続された温度差算出手段141と、温度差算出手段141に接続された特定手段142と、特定手段142に接続された抽出手段143とを備えている。   The information extraction unit 14 includes a temperature difference calculation unit 141 connected to the CFD calculation unit 112 and the determination unit 12, a specification unit 142 connected to the temperature difference calculation unit 141, and an extraction unit 143 connected to the specification unit 142. It has.

温度差算出手段141では、CFD計算部112により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報ごとに、微粉炭情報データベース13に格納されているすべての参照微粉炭粒子の温度経過情報に対して、下記の式(3.3)に示される数値erroriを算出する。 In the temperature difference calculation means 141, for each temperature progress information of each pulverized coal particle obtained by the CFD calculating unit 112, for the temperature progress information of all the reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database 13, The numerical value error i shown in the following formula (3.3) is calculated.

Figure 0005062679
式中、Tjは微粉炭粒子の時刻tjにおける温度を示し、Tri,jは微粉炭情報データベースに格納されているi番目の参照微粉炭粒子の時刻tjにおける温度を示す。
Figure 0005062679
In the equation, T j represents the temperature of the pulverized coal particles at time t j , and T ri, j represents the temperature of the i-th reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database at time t j .

特定手段142では、この得られたすべてのerroriの中で最も小さな値となる参照微粉炭粒子を各微粉炭粒子ごとに特定する。次いで、抽出手段143において、微粉炭情報データベース13から、特定手段142により特定された参照微粉炭粒子の石炭中揮発分割合mvolaと、頻度因子Avrと、活性化エネルギーEvrとを抽出する。その結果、各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の石炭中揮発分割合mvolaと、頻度因子Avrと、活性化エネルギーEvrをそれぞれ抽出することができる。 The specifying means 142 specifies the reference pulverized coal particles having the smallest value among all the obtained error i for each pulverized coal particle. Next, the extraction means 143 extracts from the pulverized coal information database 13 the volatile content ratio m vola in the coal of the reference pulverized coal particles specified by the specifying means 142, the frequency factor A vr, and the activation energy E vr. . As a result, it is possible to extract the volatile matter ratio m vola in the coal of the reference pulverized coal particles having the closest temperature course information to each pulverized coal particle, the frequency factor A vr, and the activation energy E vr , respectively.

成分情報算出手段15は、この情報抽出手段14及び分析値格納部16に接続された質量割合算出手段151と、質量割合算出手段151及び分析値格納部16に接続された算出手段152とを備えている。   The component information calculation means 15 includes a mass ratio calculation means 151 connected to the information extraction means 14 and the analysis value storage section 16, and a calculation means 152 connected to the mass ratio calculation means 151 and the analysis value storage section 16. ing.

質量割合算出手段151は、分析値格納部16にCFD計算手段11によって予め入力されていた工業分析値及び元素分析値から、前記Px及びUxを得て前記(1.2)〜(1.7)の連立方程式を解いてO2、HCN、C22、CH4の各質量割合をそれぞれ算出するように構成されている。 The mass ratio calculation unit 151 obtains the Px and Ux from the industrial analysis value and the elemental analysis value input in advance by the CFD calculation unit 11 in the analysis value storage unit 16 to obtain the above (1.2) to (1.7). ) To calculate the respective mass ratios of O 2 , HCN, C 2 H 2 , and CH 4 .

算出手段152は、質量割合算出手段151で得られた各質量割合及び分析値格納部16に格納された工業分析値から、式(2.2)に基づいて存在割合ξを算出すると共に、標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの質量割合を算出することができるように構成されている。 The calculation means 152 calculates the existence ratio ξ based on the formula (2.2) from each mass ratio obtained by the mass ratio calculation means 151 and the industrial analysis value stored in the analysis value storage unit 16, and the standard It is comprised so that the mass ratio of CH4high with high production | generation enthalpy and CH4low with low can be calculated.

即ち、本実施形態においては、標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの質量割合を調整することで、モデリングに基づく発熱量を工業分析による発熱量に一致するように調整し、より現実に近いシミュレーションを行えるようにしている。 That is, in this embodiment, the calorific value based on modeling is adjusted to match the calorific value by industrial analysis by adjusting the mass ratio of CH 4high with high standard generation enthalpy and low CH 4low, and more realistically. Simulation is possible.

各情報抽出手段14の抽出手段143、並びに成分情報算出手段15の質量割合算出手段151及び算出手段152は、それぞれCFD計算手段11の設定部111に接続されており、これにより、質量割合算出手段151により算出された各質量割合、算出手段152によって得られた標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの質量割合は、それぞれ情報抽出手段14から得られた値と同様に設定部111から再設定されるように構成されている。 The extraction means 143 of each information extraction means 14 and the mass ratio calculation means 151 and the calculation means 152 of the component information calculation means 15 are respectively connected to the setting unit 111 of the CFD calculation means 11, whereby the mass ratio calculation means Each mass ratio calculated by 151 and the mass ratio of CH 4high having a high standard generation enthalpy obtained by the calculation means 152 and low CH 4low are respectively obtained from the setting unit 111 in the same manner as the values obtained from the information extraction means 14. It is configured to be reset.

このように、本発明においては、情報抽出手段14で、式(3.3)に示される数値erroriを算出し、簡易に参照微粉炭粒子を特定し、微粉炭の物性情報を抽出することができる。また、本発明の成分情報算出手段15で、標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの割合を調整することで、簡易にモデリングに基づいた発熱量の値を工業分析による発熱量に一致するように調整することができ、より現実に近いシミュレーションを行うことが可能である。 Thus, in the present invention, the information extraction means 14 calculates the numerical value error i shown in the equation (3.3), easily specifies the reference pulverized coal particles, and extracts the physical property information of the pulverized coal. Can do. Further, a component information calculation means 15 of the present invention, by adjusting the proportion between the high CH 4High and low CH 4Low the standard enthalpy of formation, consistent values of the heating amount based on the modeling easily the amount of heat generated by industrial analysis It is possible to perform a simulation closer to reality.

以下、揮発分の成分を上記のように仮定したシミュレーション方法の詳細を図5を用いて説明する。   The details of the simulation method assuming the volatile component as described above will be described below with reference to FIG.

まずCFD計算手段11の設定部111によりCFD計算に用いられるすべての変数に初期値、工業分析値及び元素分析値を入力し、設定する(S21)。工業分析値は分析値格納部16に格納される。   First, the initial value, the industrial analysis value, and the elemental analysis value are input and set to all variables used for the CFD calculation by the setting unit 111 of the CFD calculation means 11 (S21). The industrial analysis value is stored in the analysis value storage unit 16.

次いで、設定部111により設定された初期値に基づいて、微粉炭燃焼シミュレーションをCFD計算部112により行い、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出する(CFD計算工程:S22)。   Next, based on the initial value set by the setting unit 111, a pulverized coal combustion simulation is performed by the CFD calculation unit 112, and a simulation result including temperature progress information of each pulverized coal particle is calculated (CFD calculation step: S22).

その後、得られたシミュレーション結果が終了条件を満たすか否かの判定を判定手段12により行う(判定工程:S23)。終了条件を満たす場合は、シミュレーションは終了する。   Thereafter, the determination unit 12 determines whether or not the obtained simulation result satisfies the termination condition (determination step: S23). If the end condition is satisfied, the simulation ends.

そして、シミュレーション結果が終了条件を満たさない場合には、情報抽出手段14の温度差算出手段141により、CFD計算工程S22により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、参照微粉炭粒子の温度経過情報に対して、上記式(3.3)に示される数値erroriを算出する(温度差算出工程:S24−1)。次いで、特定手段142により、この得られたすべてのerroriの中で最も小さな値となる参照微粉炭粒子を各微粉炭粒子ごとに特定する(特定工程:S24−2)。その後、特定工程により特定された各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の物性情報、即ち石炭中揮発分割合mvolaと、頻度因子Avrと、活性化エネルギーEvrをそれぞれ抽出する(抽出工程:S24−3)。 If the simulation result does not satisfy the termination condition, the reference pulverized coal particles are based on the temperature progress information of each pulverized coal particle obtained by the CFD calculation step S22 by the temperature difference calculating unit 141 of the information extracting unit 14. The numerical value error i shown in the above equation (3.3) is calculated with respect to the temperature progress information (temperature difference calculation step: S24-1). Next, the specifying means 142 specifies the reference pulverized coal particles having the smallest value among all the obtained error i for each pulverized coal particle (identifying step: S24-2). Thereafter, the physical property information of the reference pulverized coal particles having the closest temperature course information for each pulverized coal particle specified by the specifying process, that is, the volatile content ratio m vola in the coal, the frequency factor A vr, and the activation energy E Each vr is extracted (extraction step: S24-3).

この揮発分割合の情報と、分析値格納部16に格納された(S21参照)工業分析値及び元素分析値とに基づいて、質量割合算出手段151を用いてCH4、C22、O2、HCNの質量割合を得る(質量割合算出工程:S25−1)。 Based on the volatile content information and the industrial analysis value and elemental analysis value stored in the analysis value storage unit 16 (see S21), the mass ratio calculation means 151 is used to calculate CH 4 , C 2 H 2 , O 2 to obtain the mass ratio of HCN (mass ratio calculation step: S25-1).

次いで、算出手段152により、工業分析値及び質量割合から、モデリングに基づいた発熱量と工業分析に基づいた発熱量とが等しくなるように標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの存在割合ξを式(2.2)に基づいて算出し、質量割合を算出する(算出工程:S25−2)。 The presence proportion of the calculating means 152, from the industrial analysis and the mass ratio, the calorific value and high CH 4High the standard enthalpy as heating value and are equal based on industrial analysis and low CH 4Low based on modeling ξ is calculated based on the formula (2.2), and the mass ratio is calculated (calculation step: S25-2).

その後、情報抽出工程S24で抽出された微粉炭の物性情報、質量割合算出工程S25−1で算出された質量割合、及び算出工程S25−2で算出された質量割合は、それぞれCFD計算手段11の設定部111に入力され、CFD計算工程の設定値として再設定され(S26)、CFD計算工程S22が再度行われる。そして、CFD計算工程S22により得られたシミュレーション結果が上述した終了条件を満たすと判定されるまで、これらの工程(S22〜S26)を1サイクルとして繰り返される。   Thereafter, the physical property information of the pulverized coal extracted in the information extraction step S24, the mass proportion calculated in the mass proportion calculation step S25-1, and the mass proportion calculated in the calculation step S25-2 are respectively calculated by the CFD calculation unit 11. The value is input to the setting unit 111 and reset as a setting value for the CFD calculation process (S26), and the CFD calculation process S22 is performed again. Then, these steps (S22 to S26) are repeated as one cycle until it is determined that the simulation result obtained in the CFD calculation step S22 satisfies the above-described termination condition.

このように、本発明においては、温度差算出工程S24−1で、式(3.3)に示される数値erroriを算出することで、簡易に参照微粉炭粒子を特定し、微粉炭粒子の物性情報を抽出することができる。また、算出工程S25−2で、標準生成エンタルピーの高いCH4highと低いCH4lowとの質量割合を調整して算出することで、簡易にモデリングに基づく発熱量を工業分析値に一致するように調整することができる。 Thus, in this invention, by calculating the numerical value error i shown by Formula (3.3) in temperature difference calculation process S24-1, a reference | standard pulverized coal particle is specified easily, Physical property information can be extracted. Also, in calculation step S25-2, the calorific value based on modeling is easily adjusted to match the industrial analysis value by adjusting the mass ratio between CH 4high with high standard generation enthalpy and low CH 4low. can do.

上述したシミュレーション方法及び装置においては、CH4を高エンタルピーのCH4highと低エンタルピーのCH4lowとに分けて発熱量を調整したが、C22を高エンタルピーのものと低エンタルピーのものとに分けて発熱量を調整してもよい。また、第1の成分より第3の成分の方が標準生成エンタルピーが高いものと仮定してもよい。 In the simulation method and apparatus described above, the calorific value is adjusted by dividing CH 4 into high enthalpy CH 4high and low enthalpy CH 4low , but C 2 H 2 is divided into high enthalpy and low enthalpy. The calorific value may be adjusted separately. Further, it may be assumed that the third component has a higher standard generation enthalpy than the first component.

上述した実施形態では、好ましい態様として各微粉炭粒子に対して上述したerroriを算出することにより、各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の物性情報を抽出する態様を説明したが、これらの物性情報を抽出することができるのであれば別の抽出方法でもよい。 In the embodiment described above, by calculating the error i described above for each pulverized coal particle as a preferred aspect, the physical property information of the reference pulverized coal particle having the closest temperature progress information for each pulverized coal particle is extracted. Although the embodiment has been described, another extraction method may be used as long as the physical property information can be extracted.

さらに、本実施形態では、上述したアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いて各微粉炭粒子の揮発成分速度を算出していたが、本発明に用いることができるアレニウス型の揮発成分放出速度方程式はこれに限定されない。たとえば、揮発成分放出速度方程式として、複数のアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を組み合わせたものを用いてもよい。   Furthermore, in this embodiment, the volatile component velocity of each pulverized coal particle was calculated using the above-described Arrhenius-type volatile component release rate equation, but the Arrhenius-type volatile component release rate equation that can be used in the present invention. Is not limited to this. For example, a combination of a plurality of Arrhenius-type volatile component release rate equations may be used as the volatile component release rate equation.

また、実施形態では、上述したように、CFD計算工程により得られた微粉炭粒子の温度経過情報をそのまま用いて、石炭中揮発分割合mvolaと、頻度因子Avrと、活性化エネルギーEvrとを抽出したが、CFD計算工程により得られる微粉炭粒子の温度経過情報は離散的に得られるので、CFD計算工程により得られる微粉炭粒子の温度経過情報の時刻tjと、微粉炭情報データベース13に格納されている参照微粉炭粒子の温度経過情報の時刻tjとが異なる場合がある。この場合には、下記の式(3.4)を用いて参照微粉炭粒子の時刻tjにおける微粉炭粒子の温度Tjを補完し、それらを用いて揮発成分放出速度dV/dtを算出することができる。 Moreover, in embodiment, as above-mentioned, using the temperature progress information of the pulverized coal particle obtained by the CFD calculation process as it is, the volatile content ratio m vola in coal, the frequency factor A vr, and the activation energy E vr However, since the temperature course information of the pulverized coal particles obtained by the CFD calculation process is obtained discretely, the time t j of the temperature course information of the pulverized coal particles obtained by the CFD calculation process, and the pulverized coal information database 13 may be different from the time t j of the temperature lapse information of the reference pulverized coal particles stored in 13. In this case, the temperature T j of the pulverized coal particles at the time t j of the reference pulverized coal particles is supplemented using the following formula (3.4), and the volatile component release rate dV / dt is calculated using them. be able to.

Figure 0005062679
式中、tmはCFD計算工程により得られた時刻のうち、時刻tjよりも早く、かつ時刻tjに一番近い時刻を示し、Tmは時刻tmにおける微粉炭粒子の温度を示す。また、tm+1はCFD計算工程により得られた時刻のうち、時刻tjよりも遅く、かつ時刻tjに一番近い時刻を示し、Tm+1は時刻tm+1における微粉炭粒子の温度を示す。
Figure 0005062679
In the formula, t m indicates a time earlier than the time t j and closest to the time t j among the times obtained by the CFD calculation process, and T m indicates the temperature of the pulverized coal particles at the time t m . . Also, t m + 1 among the time obtained by the CFD calculation process, slower than the time t j, and shows the closest time to the time t j, the pulverized coal in the T m + 1 is the time t m + 1 Indicates the temperature of the particles.

微粉炭粒子の成分を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the component of pulverized coal particle. 本発明のシミュレーション装置を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the simulation apparatus of this invention. 本発明のシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the simulation method of this invention. シミュレーション装置の詳細を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the detail of a simulation apparatus. 本発明のシミュレーション方法の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of the simulation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シミュレーション装置
11 計算手段
12 判定手段
13 微粉炭情報データベース
14 情報抽出手段
15 成分情報算出手段
16 分析値格納部
111 設定部
112 計算部
141 温度差算出手段
142 特定手段
143 抽出手段
151 質量割合算出手段
152 算出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Simulation apparatus 11 Calculation means 12 Determination means 13 Pulverized coal information database 14 Information extraction means 15 Component information calculation means 16 Analysis value storage part 111 Setting part 112 Calculation part 141 Temperature difference calculation means 142 Specification means 143 Extraction means 151 Mass ratio calculation means 152 Calculation means

Claims (8)

微粉炭の粒子が温度上昇により熱分解されることによって放出される揮発分を、第1の成分、第1の成分と分子式が異なる第2の成分、及び第1の成分と分子式は等しいが標準生成エンタルピーが異なる第3の成分を少なくとも含んで構成されていると仮定するモデリングに基づいて微粉炭の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼のシミュレーション方法であって、前記第1の成分と第2の成分とが、一方が炭素原子のみからなり、他方が水素原子のみからなるか、又は、前記第1の成分と第2の成分とが、それぞれ、炭素原子に対する水素原子の構成比が異なる炭化水素からなると仮定するとともに、第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を調整して前記モデリングに基づいて算出された発熱量と工業分析による発熱量とを等しくすることを特徴とする微粉炭燃焼のシミュレーション方法。   Volatile matter released by pyrolysis of pulverized coal particles due to temperature rise is defined as the first component, the second component having a molecular formula different from that of the first component, and the first component and the molecular formula being equal to the standard. A simulation method of pulverized coal combustion for simulating combustion of pulverized coal based on computational fluid dynamics based on modeling assuming that the generation enthalpy includes at least a third component having a different generation enthalpy. One of the component and the second component is composed of only a carbon atom and the other is composed of only a hydrogen atom, or the first component and the second component are each composed of a hydrogen atom with respect to a carbon atom. It is assumed that the ratios are composed of hydrocarbons, and the calorific value calculated based on the modeling by adjusting the mass ratio of the first component and the third component in the pulverized coal and the industrial Simulation method for pulverized coal combustion, characterized in that to equalize the amount of heat generated by analysis. 各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定工程と、
前記シミュレーション工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、微粉炭情報データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、微粉炭情報データベースからその参照微粉炭粒子の揮発分質量割合を含む微粉炭の物性情報を抽出する情報抽出工程と、
工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出する成分情報算出工程とからなり、
前記判定工程により前記シミュレーション結果が前記終了条件を満たさないと判定された場合に、情報抽出工程及び成分情報算出工程を実行し、前記情報抽出工程により抽出された物性情報、成分情報算出工程により算出された各質量割合、並びに前記シミュレーション工程により得られた前記シミュレーション結果を、シミュレーション工程における設定値として再設定し、シミュレーション工程を再度実行することを特徴とする請求項1記載の微粉炭燃焼のシミュレーション方法。
A simulation step of simulating the combustion of each pulverized coal particle and calculating a simulation result including temperature course information of each pulverized coal particle;
A determination step of determining whether or not a simulation result obtained by the simulation step satisfies a predetermined termination condition;
Based on the temperature course information of each pulverized coal particle obtained by the simulation step, the temperature course information closest to the temperature course information of each pulverized coal particle from the reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database is included. An information extraction step of identifying reference pulverized coal particles and extracting physical property information of pulverized coal including the volatile matter mass ratio of the reference pulverized coal particles from the pulverized coal information database;
From the component information calculation process which calculates the mass ratio in the pulverized coal of the 1st component and the 3rd component adjusted so that the calorific value by industrial analysis and the calorific value calculated based on the modeling may become equal Become
When it is determined by the determination step that the simulation result does not satisfy the termination condition, the information extraction step and the component information calculation step are executed, and the physical property information extracted by the information extraction step and the component information calculation step are calculated. 2. The simulation of pulverized coal combustion according to claim 1, wherein each of the measured mass ratios and the simulation result obtained by the simulation process are reset as set values in the simulation process, and the simulation process is executed again. Method.
前記成分情報算出工程が、情報抽出工程で得られた揮発分質量割合から揮発分中の前記第2の成分の各質量割合を算出すると共に、第1の成分の質量割合と第3の成分の質量割合とを加算して得られる合計質量割合を求める質量割合算出工程と、工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように、合計質量割合から、第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出する算出工程とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の微粉炭燃焼のシミュレーション方法。   The component information calculation step calculates each mass proportion of the second component in the volatile matter from the volatile matter mass proportion obtained in the information extraction step, and also calculates the mass proportion of the first component and the third component. From the total mass ratio, the mass ratio calculation step for obtaining the total mass ratio obtained by adding the mass ratio and the calorific value calculated by the industrial analysis and the calorific value calculated based on the modeling are equal to each other. A pulverized coal combustion simulation method according to claim 2, further comprising: a calculating step of calculating a mass ratio of the component and the third component in the pulverized coal. 前記第1の成分及び第2の成分を、一方がCH4、他方がC22であると仮定してシミュレーションすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の微粉炭燃焼のシミュレーション方法。 The pulverized coal combustion according to any one of claims 1 to 3, wherein the first component and the second component are simulated on the assumption that one is CH 4 and the other is C 2 H 2. Simulation method. 前記揮発分を、O2、HCN、前記第1の成分、前記第2の成分、及び前記第3の成分で構成されていると仮定してモデリングすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の微粉炭燃焼のシミュレーション方法。 The volatile matter is modeled on the assumption that it is composed of O 2 , HCN, the first component, the second component, and the third component. The pulverized coal combustion simulation method according to any one of the above. 請求項1〜5のいずれか1項に記載された微粉炭燃焼のシミュレーション方法の手順がプログラムコードとして記述されたことを特徴とするコンピュータで実行可能なプログラム。   A computer-executable program, characterized in that the procedure of the pulverized coal combustion simulation method according to any one of claims 1 to 5 is described as a program code. 請求項6に記載された微粉炭燃焼のシミュレーション方法のプログラムが記憶されたことを特徴とするコンピュータで読取可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing a program of the pulverized coal combustion simulation method according to claim 6. 微粉炭燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼のシミュレーション装置において、
各微粉炭粒子の揮発分を、第1の成分、第1の成分と分子式が異なる第2の成分、及び第1の成分と分子式は等しいが標準生成エンタルピーが異なる第3の成分を少なくとも含んで構成されていると仮定し、前記第1の成分と第2の成分とが、一方が炭素原子のみからなり、他方が水素原子のみからなるか、又は、前記第1の成分と第2の成分とが、それぞれ、炭素原子に対する水素原子の構成比が異なる炭化水素からなるとして、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するように構成されたシミュレーション手段と、
複数の参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と揮発分質量割合を含む物性情報とがそれぞれ格納された微粉炭情報データベースと、
該シミュレーション手段によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記微粉炭情報データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の揮発分質量割合を含む物性情報をそれぞれ抽出するように構成された情報抽出手段と、
工業分析による発熱量と前記モデリングに基づいて算出された発熱量とが等しくなるように調整された第1の成分及び第3の成分の微粉炭中の質量割合を算出するように構成された成分情報算出手段と、
前記シミュレーション工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定するように構成された判定手段と
を備えることを特徴とする微粉炭燃焼のシミュレーション装置。
In a simulation apparatus for pulverized coal combustion that simulates pulverized coal combustion based on computational fluid dynamics,
The volatile content of each pulverized coal particle includes at least a first component, a second component having a molecular formula different from that of the first component, and a third component having a molecular formula equal to that of the first component but having a different standard enthalpy of generation. Assuming that the first component and the second component are composed of only one carbon atom and the other only a hydrogen atom, or the first component and the second component. And a simulation means configured to calculate a simulation result including temperature course information of each pulverized coal particle, each comprising a hydrocarbon having a different composition ratio of hydrogen atoms to carbon atoms,
A pulverized coal information database in which temperature information for a plurality of reference pulverized coal particles and physical property information including volatile matter mass ratios are respectively stored;
Based on the temperature course information of each pulverized coal particle obtained by the simulation means, the temperature course information closest to the temperature course information of each pulverized coal particle from the reference pulverized coal particles stored in the pulverized coal information database is obtained. Information extracting means configured to identify the reference pulverized coal particles and to extract physical property information including the volatile matter mass ratio of the reference pulverized coal particles,
A component configured to calculate the mass ratio in the pulverized coal of the first component and the third component adjusted so that the calorific value by industrial analysis and the calorific value calculated based on the modeling are equal. Information calculation means;
A simulation apparatus for pulverized coal combustion, comprising: a determination unit configured to determine whether a simulation result obtained by the simulation step satisfies a predetermined termination condition.
JP2007282295A 2007-10-30 2007-10-30 Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus Expired - Fee Related JP5062679B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007282295A JP5062679B2 (en) 2007-10-30 2007-10-30 Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007282295A JP5062679B2 (en) 2007-10-30 2007-10-30 Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009109081A JP2009109081A (en) 2009-05-21
JP5062679B2 true JP5062679B2 (en) 2012-10-31

Family

ID=40777750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007282295A Expired - Fee Related JP5062679B2 (en) 2007-10-30 2007-10-30 Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5062679B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104008307B (en) * 2014-06-05 2017-02-15 中冶华天工程技术有限公司 Method for calculating in-boiler coal amount of pulverized coal and blast furnace gas multi-fuel-fired boiler
CN104008297B (en) * 2014-06-05 2017-04-05 中冶华天工程技术有限公司 The Efficiency Calculation method of coal dust and blast furnace gas multi-fuel fired boiler

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4985857B1 (en) * 2011-02-25 2012-07-25 三菱マテリアル株式会社 Control method of NOx concentration in exhaust gas in combustion equipment using pulverized coal
WO2015019404A1 (en) * 2013-08-05 2015-02-12 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Coal combustion calculating method and coal combustion calculating device
CN105590005B (en) * 2016-01-22 2018-11-13 安徽工业大学 The method for numerical simulation that combustion process interacts between a kind of pulverized coal particle
CN105608332B (en) * 2016-01-27 2018-01-23 北京新叶能源科技有限公司 A kind of computational methods of coal pulverizer outlet CO concentration safety values

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3062582B2 (en) * 1995-11-07 2000-07-10 株式会社日立製作所 Method and apparatus for predicting furnace state of pulverized coal combustion equipment
JP3312571B2 (en) * 1997-02-12 2002-08-12 日本鋼管株式会社 Operation training equipment for refuse incinerators
JP2002356681A (en) * 2001-05-30 2002-12-13 Mitsubishi Materials Corp Modeling method and simulation system for simulating coal gasification and combustion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104008307B (en) * 2014-06-05 2017-02-15 中冶华天工程技术有限公司 Method for calculating in-boiler coal amount of pulverized coal and blast furnace gas multi-fuel-fired boiler
CN104008297B (en) * 2014-06-05 2017-04-05 中冶华天工程技术有限公司 The Efficiency Calculation method of coal dust and blast furnace gas multi-fuel fired boiler

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009109081A (en) 2009-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mehrabian et al. A CFD model for thermal conversion of thermally thick biomass particles
JP5062679B2 (en) Simulation method, program, recording medium recording the same, and simulation apparatus
Prasianakis et al. Lattice Boltzmann method for thermal flow simulation on standard lattices
Gómez et al. Numerical simulation of the combustion process of a pellet-drop-feed boiler
Gómez et al. Eulerian CFD modelling for biomass combustion. Transient simulation of an underfeed pellet boiler
Adamczyk et al. Numerical simulations of the industrial circulating fluidized bed boiler under air-and oxy-fuel combustion
Nakod et al. A comparative evaluation of gray and non-gray radiation modeling strategies in oxy-coal combustion simulations
CN107346353B (en) Solid comburent combustion process simulation method and server
CN106649917A (en) Simulation method and apparatus for combustion characteristic generation value of power station boiler coal powder under variable oxygen content
CN115935841A (en) A Numerical Simulation Method for Multivariate Gas Explosion Propagation Characteristics in Semi-enclosed Space
Buczynski et al. One-dimensional model of heat-recovery, non-recovery coke ovens. Part I: General description and hydraulic network sub-model
Bojko et al. Formulation and assessment of flamelet-generated manifolds for reacting interfaces
Jovanović et al. Numerical investigation of pulverized coal jet flame characteristics under different oxy-fuel conditions
Borraz et al. Transient CFD simulations of a biomass plancha-type cookstove using free software
JP5187612B2 (en) Pulverized coal combustion simulation method and pulverized coal combustion simulation apparatus
Dursi et al. Local ignition in carbon-oxygen white dwarfs. I. One-zone ignition and spherical shock ignition of detonations
CN106500955A (en) Power boiler breeze combustion characteristics analogy method and device under varying duty
CN106383944A (en) Simulation method and device of combustion characteristic generation numerical value of utility boiler pulverized coal under variable over fire air volume
Laubscher Utilization of artificial neural networks to resolve chemical kinetics in turbulent fine structures of an advanced CFD combustion model
Rehan et al. Modeling time variations of boiler efficiency
CN110727906B (en) Calculation method of combustion characteristics of solid combustibles based on multi-component pyrolysis gas
Moghadasi et al. A mathematical investigation of premixed lycopodium dust flame in a small furnace
Zalok et al. Assessment of the use of fire dynamics simulator in performance-based design
CN120083980A (en) A digital twin method and system for coal-biomass fluidized bed staged combustion
CN106446437A (en) Method and device for simulating combustion characteristic of power station boiler coal dust under variable combustor output

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100917

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120801

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120801

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5062679

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees