Анализ технических решений для повышения эффективности работы водогрейных котлов для сжигания отходов в неподвижном слое и выбор конструкции газохода для разрушения вредных веществ в продуктах сгорания

Авторы

  • Ашраф А.А. БГТУ им. В.Г. Шухова
  • Трубаев П.А. БГТУ им. В.Г. Шухова
  • Рамазанов Р.С. БГТУ им. В.Г. Шухова

Ключевые слова:

водогрейный котел, колосниковая решетка, твердое топливо, MSW, RDF, ANSUS Fluent, движение газов, время прохождения

Аннотация

Целью работы является анализ технических решений, используемых для повышения эффективности работы водогрейных котлов для сжигания отходов. В результате анализа имеющихся конструктивных решений для водогрейных котлов малой мощности, в которых отходы сжигаются в неподвижном слое, выделены их основные недостатки: низкая температура сгорания; неэффективность передачи теплоты от продуктов сгорания к теплоносителю; загрязнение газоходов и поверхностей нагрева; неполное сгорание топлива; невозможность точного регулирования процесса горения, что приводит к образованию большого количества вредных выбросов и к снижению теплопроизводительности и КПД котла. Предлагается обустройство после топки котла газохода, в котором газы будут находиться более 2 секунд, и будет проходить полное разрушение находящихся в продуктах сгорания отходов органических вредных веществ. Для определения времени прохождения и выбора оптимальной конструкции газохода было проведено численное моделирование движения газового потока с использованием разработанной численной модели, реализованной в программном комплексе ANSYS Fluent. Для обеспечения равномерности газового потока в газоходе рассмотрены варианты с разной высотой окна между топкой и газоходом, установка в газоходе разделительной перегородки для организации двухходового движения газов. Наилучшие результаты были получены для горизонтального газохода. Для дальнейшей конструкторской проработки и поиска способов увеличения времени нахождения газа в газоходе был выбран наиболее эффективный вариант с горизонтальным газоходом.

Метрики

Загрузка метрик ...

Библиографические ссылки

ГОСТ

1. Gasification of hazelnut shells in a downdraft gasifier / M. Dogru, C.R. Howarth, G. Akay et al. // Energy. – 2002. – Vol. 27, Issue 5. – P. 415-427. DOI: 10.1016/S0360-5442(01)00094-9.

2. Knox A. An Overview of Incineration and EFW Technology as Applied to the Management of Municipal Solid Waste (MSW). – London (Canada): University of Western Ontario, 2005. – 74 p. URL: http://www.durhamenvironmentwatch.org/Incinerator%20Files%20II/OverviewOfIncinerationAndEFWKnox.pdf

3. Demirbas A. Potential applications of renewable energy sources , biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues // Progress in Energy and Combustion Science. – 2005. – Vol. 31, Issue 2. – P. 171-192. DOI: 10.1016/j.pecs.2005.02.002.

4. Methods of choosing the optimal parameters for solid fuel combustion in stoker-fired boilers / H. Rusinowski, M. Szega, A. Szlęk, R. Wilk // Energy Conversion and Management. – 2002. – Vol. 43, Issues 9-12. – P. 1363-1375. DOI: 10.1016/S0196-8904(02)00021-3

5. Teke G., Julius F., Ghogomu N. Open waste burning in Cameroonian cities: an environmental impact analysis // Environment Systems and Decisions. – 2011. – Vol. 31. – P. 254-262. DOI: 10.1007/s10669-011-9330-0.

6. Мирошникова О.В., Борисов И.Н. Использование различных горючих отходов в производстве цемента // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2018. – № 7. – С. 71-76.

7. Сжигание RDF-топлива с использование кислородного дутья // В.М. Коновалов, А.А. Гончаров, А.С. Федоров и др. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2022. – № 10. – С. 79-86.

8. Bernard G., Lebas R., Demoulin F.X. , A 0D phenomenological model using detailed tabulated chemistry methods to predict diesel combustion heat release and pollutant emissions [Электронный ресурс] // SAE 2011 World Congress & Exhibition. SAE International: SAE Technical Papers, 2011. P. 2011-01-0847. DOI: 10.4271/2011-01-0847

9. On the applicability of empirical heat transfer models for hydrogen combustion engines / J. Demuynck, M. De Paepe, H. Huisseune et al. // International Journal of Hydrogen Energy. – 2011. – Vol. 36, Issue 1. – P. 975-984. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.10.059.

10. Comparative Analysis of Numerical Methods for Simulating N-Heptane Combustion with Steam Additive / A. V. Minakov, V.A. Kuznetsov, A.A. Dekterev et al. // Energies. – 2023. – Vol. 16, Issue 1. P. 25. DOI: 10.3390/en16010025.

11. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник / Г.М. Вишерская, М.Н. Гуляев, В.Г. Иванова и др. – М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983. – 200 с.

12. Котлы водогрейные Гефест [Сайт]: Энергостройдеталь – Бийский котельный завод (ООО «ЭСД-БИКЗ») / URL: https://bikz.ru/catalog/seriya-gefest-0-4-3-5-mvt/ (дата обращения 20.01.2024 г.).

APA

1. Dogru, M., Howarth, C. R., Akay, G., Keskinler, B., & Malik A. A. (2002). Gasification of hazelnut shells in a downdraft gasifier. Energy, 27(5) , 415–427. https://doi.org/10.1016/S0360-5442(01)00094-9.

2. Knox A. (2005). An Overview of Incineration and EFW Technology as Applied to the Management of Municipal Solid Waste (MSW) . University of Western Ontario. http://www.durhamenvironmentwatch.org/Incinerator%20Files%20II/OverviewOfIncinerationAndEFWKnox.pdf

3. Demirbas A. (2005). Potential applications of renewable energy sources , biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Progress in Energy and Combustion Science, 31(2) , 171–192. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.02.002.

4. Rusinowski, H., Szega, M., Szlęk, A., & Wilk, R. (2002). Methods of choosing the optimal parameters for solid fuel combustion in stoker-fired boilers. Energy Conversion and Management, 43(9-12) , 1363–1375. http://dx.doi.org/10.1016/S0196-8904(02)00021-3

5. Teke, G., Julius, F., & Ghogomu, N. (2011) . Open waste burning in Cameroonian cities: an environmental impact analysis. Environment Systems and Decisions, 31, 254–262. https://doi.org/10.1007/s10669-011-9330-0.

6. Miroshnikova, O. V., & Borisov, I. N. (2018). Ispol`zovanie razlichny`x goryuchix otxodov v proizvodstve cementa [Use of various combustible wastes in cement production]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo texnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuxova, 7, 71-76. [In Russian]

7. Konovalov, V. M., Goncharov, A. A., Fedorov, A. S., Moshkov, I. P., & Gostev, N. S. (2022). Szhiganie RDF-topliva s ispol`zovanie kislorodnogo dut`ya [Combustion of RDF fuel using oxygen blast]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo texnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuxova, 10, 79-86. [In Russian]

8. Bernard, G., Lebas, R., & Demoulin F. X. (2011). A 0D phenomenological model using detailed tabulated chemistry methods to predict diesel combustion heat release and pollutant emissions. In Proc. SAE 2011 World Congress & Exhibition (pp. 2011-01-0847). SAE Technical Papers. http://dx.doi.org/10.4271/2011-01-0847

9. Demuynck, J., De Paepe, M. , Huisseune, H., Sierens, R., Vancoillie, J., & Verhelst S. (2011). On the applicability of empirical heat transfer models for hydrogen combustion engines. International Journal of Hydrogen Energy, 36(1), 975–984. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.10.059.

10. Minakov, A. V., Kuznetsov, V. A., Dekterev, A.A., Anufriev, I. S., Kopyev, E.P., & Alekseenko, S. V. (2023). Comparative Analysis of Numerical Methods for Simulating N-Heptane Combustion with Steam Additive. Energies, 16(1) , 25. https://doi.org/10.3390/en16010025.

11. Visherskaia, G. M., Guliaev, M. N., Ivanova, V. G., Miller, V. I., Romanov, V. F., Sidorov, M. I., Chernova, V. V., & Shnaider Ia. B. (1983). Kotly` maloj i srednej moshhnosti i topochny`e ustrojstva. Katalog-spravochnik [Low and medium power boilers and combustion devices. Directory catalog]. NIIE` INFORME`NERGOMASh. [In Russian]

12. ESD – BIKZ, Ltd. (n.d.). Kotly` vodogrejny`e Gefest [Water heating boilers "Gefest"]. Retrieved January 20, 2024 from https://bikz.ru/catalog/seriya-gefest-0-4-3-5-mvt/. [In Russian]

Загрузки

Опубликован

10.03.2024

Как цитировать

Ашраф , А., Трубаев , П. ., & Рамазанов , Р. . (2024). Анализ технических решений для повышения эффективности работы водогрейных котлов для сжигания отходов в неподвижном слое и выбор конструкции газохода для разрушения вредных веществ в продуктах сгорания. Энергетические системы, 8(4), 107–121. извлечено от https://j-es.ru/index.php/journal/article/view/2023-4-008

URN

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)