ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТОПКИ ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-126-3-423-434Ключевые слова:
водогрейный котел, горелки, топка, оксиды азота, коэффициент избытка топлива, ANSYS FluentАннотация
Известно, что в настоящее время Казахстан объявил о необходимости достичь высоких показателей в области энергоэффективности и экологичности. В связи с чем существует необходимость повышения экологичности и энергоэффективности в наиболее энергозатратных областях промышленности. Известно, что котлы являются наиболее распространенными источниками тепловой энергии, потребляющие большое количество ископаемого топлива. Настоящая статья посвящена исследованию новых типов котлов, имеющих цилиндрическую топку и цельносварные экраны с волнистыми трубами. В статье рассмотрены два варианта горелок – тангенциальные и прямоточные горелки. Проведены исследования влияния коэффициента избытка топлива на экологические показатели котлов. По результатам исследования показано, что котлы с тангенциальными микрофакельными горелками позволяют снизить концентрации оксидов азота до 20%, снизить гидравлические сопротивления и повысить интенсивность теплообмена за счет волнистых труб и эффективного перемешивания топливо-воздушной смеси. Представлены контур давлений, температур и скоростей в зависимости от коэффициента избытка топлива. Проведен анализ влияния вышеперечисленных факторов. Представлены зависимости оксидов азота и температур уходящих газов от типа котла и коэффициента избытка топлива. Сделаны выводы о необходимости продолжить исследования в области понижения гидравлических сопротивлений
Библиографические ссылки
[1] Указ Президента Республики Казахстан от 30 мая 2013 года № 577 О Концепции по переходу Республики Казахстан к «зеленой экономике».
[2] Постановление Правительства Республики Казахстан от 28 июня 2014 года № 724Об утверждении Концепции развития топливно-энергетического комплекса Республики Казахстан на 2022 – 2026 годы.
[3] Jing Zhou, Meng Zhu, Kai Xu, Sheng Su, Yifang Tang, Song Hu, Yi Wang, Jun Xu, Limo He, Jun Xiang, Key issues and innovative double-tangential circular boiler configurations for the 1000 MW coal-fired supercritical carbon dioxide power plant, Energy, Volume 199, 2020, 117474, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117474
[4] Gurveer Singh, Laltu Chandra, On the Flow Stability in a Circular Cylinder based Open Volumetric Air Receiver for Solar Convective Furnace, Energy Procedia, Volume 144, 2018, Pages 88-94, ISSN 1876-6102, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.06.012
[5] Yong Ke Wu, Marcel Lacroix, Numerical simulation of the melting of scrap metal in a circular furnace, International Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 22, Issue 4, 1995, Pages 517-525, ISSN 0735-1933, https://doi.org/10.1016/0735-1933(95)00037-Y
[6] Kin-Pang Cheong, Guochang Wang, Jicang Si, Jianchun Mi, Nonpremixed MILD combustion in a laboratory-scale cylindrical furnace: Occurrence and identification, Energy, Volume 216, 2021, 119295, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119295
[7] Magda Joachimiak, Damian Joachimiak, Michał Ciałkowski, Leszek Małdziński, Piotr Okoniewicz, Karolina Ostrowska, Analysis of the heat transfer for processes of the cylinder heating in the heat-treating furnace on the basis of solving the inverse problem, International Journal of Thermal Sciences, Volume 145, 2019, 105985, ISSN 1290-0729, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2019.105985
[8] Mohsen Amiri, Alireza Shirneshan, Effects of air swirl on the combustion and emissions characteristics of a cylindrical furnace fueled with diesel-biodiesel-n-butanol and diesel-biodiesel-methanol blends, Fuel, Volume 268, 2020, 117295, ISSN 0016-2361, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117295
[9] Navid Motamedifar, Alireza Shirneshan, An experimental study of emission characteristics from cylindrical furnace: Effects of using diesel-ethanol-biodiesel blends and air swirl, Fuel, Volume 221, 2018, Pages 233-239, ISSN 0016-2361, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.01.018
[10] Oula M.H. Fatla, Agustin Valera-Medina, Fiona Robinson, Mark Cichuta, Nathan Beynon, Development of convection in high temperature coil annealing furnaces using rotating cylinder technique, Applied Thermal Engineering, Volume 129, 2018, Pages 1392-1402, ISSN 1359-4311, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.10.136
[11] Mojahid Saeed Osman, Bala Ram, Funda Samanlioglu, Efficient approaches for furnace loading of cylindrical parts, Applied Mathematical Modelling, Volume 38, Issue 4, 2014, Pages 1548-1562, ISSN 0307-904X, https://doi.org/10.1016/j.apm.2013.08.032
[12] Kin-Pang Cheong, Guochang Wang, Bo Wang, Rong Zhu, Wei Ren, Jianchun Mi, Stability and emission characteristics of nonpremixed MILD combustion from a parallel-jet burner in a cylindrical furnace, Energy, Volume 170, 2019, Pages 1181-1190, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.12.146
[13] Sathiya Gunasegran, Abbas Azarpour, Numerical Analysis of Influential Parameters on the Performance of Vertical-Cylindrical Refinery Furnaces, Procedia Engineering, Volume 148, 2016, Pages 963-969, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.478
[14] Habib Farhat, Rachid Méchi, Rachid Saïd, New optical exchange gap concept to calculate self-irradiance direct exchange areas in cylindrical industrial furnaces, Applied Mathematical Modelling, Volume 40, Issues 5–6, 2016, Pages 4044-4056, ISSN 0307-904X, https://doi.org/10.1016/j.apm.2015.11.002
[15] Moh’d Abu-Qudais, Performance and emissions characteristics of a cylindrical water cooled furnace using non-petroleum fuel, Energy Conversion and Management, Volume 43, Issue 5, 2002, Pages 683-691, ISSN 0196-8904, https://doi.org/10.1016/S0196-8904(01)00034-6
[16] ANSYS Fluent Theory Guide, ANSYS, Inc., 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317, November 2013.
[17] Дуйсенбек, Ж.С. Разработка и исследование горелочных устройств на базе микрофакельного сжигания для решения экологических задач: дис. ... PhD: 6D071700: защищена 24.12.2021: утв. 27.04.2022. - Алматы., 2021. - 101 с.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Диас Умышев, Абай Достияров, Мадина Кумаргазина
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
