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
Ключевые слова:
водогрейный котел, колосниковая решетка, твердое топливо, MSW, RDF, ANSUS Fluent, движение газов, время прохожденияАннотация
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.
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
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
URN
Лицензия
Copyright (c) 2024 Ашраф А.А., Трубаев П.А., Рамазанов Р.С.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
