Адрес для переписки: Каныгин Александр Викторович – Институт технической теплофизики НАН Украины, ул. Желябова, д. 2а 03057, г. Киев. Тел: +38 044 453-28-91 kanygin195@gmail.com
Address for correspondence: Kanygin Alexander V. – Institut Tehnicheskoj Teplofiziki NAN Ukrainy, 2а Zhelyabova str., 03057, Kiev, Ukraine. Tel.: +38 044 453-28-91 kanygin195@gmail.com
Рассмотрено усовершенствование технологий использования природного газа в водогрейных котлах. Предложена концепция нового водотрубно-дымогарного котла, созданного на основе размещения в пространстве цилиндрической жаровой трубы-топки экранного радиального трубного пучка. Результаты числового компьютерного моделирования топочного процесса водотрубно-дымогарного котла тепловой мощностью 630 кВт сравнивались с соответствующими данными, полученными в ходе эксперимента. Анализ результатов числового компьютерного моделирования свидетельствует об эффективности установленного трубного радиального пучка: на 56 % увеличилось общее тепловосприятие топки, при этом на 22 % выросла часть теплоты, переданной конвективным теплообменом; снизился уровень температуры в топочном пространстве, при этом на 45–51 % сократилась концентрация оксидов азота. Экспериментально установлено, что наличие охлаждаемого экранного трубного радиального пучка в топке водотрубно-дымогарного котла позволяет: увеличить тепловое напряжение топочного объема на 10 %; сократить концентрацию оксидов азота и монооксида углерода в дымовых газах на 24–40 % и на 25–67 % соответственно, при этом уровень выбросов вредных веществ удовлетворяет требованиям норм Украины (ГОСТ 30735–2001); снизить избыток воздуха в топке на 3 % и повысить КПД котла на 0,5 %. Опытный образец водогрейного водотрубно-дымогарного котла (КВВД-0,63 Гн) прошел сертификационные испытания, государственную регистрацию, принят в постоянную эксплуатацию. Котел прост в изготовлении и может производиться в условиях предприятий коммунальных тепловых сетей. Надежность конструкции котла подтверждается опытом многолетней эксплуатации.
The improvement of natural gas use technologies in water-heating boilers is considered. The concept of a new watertube smoke tube boiler, created on the basis of the screen radial tube bundle placement in the space of a cylindrical heat pipe-furnace. The results of numerical computer simulation of the furnace process in the 630 kW watertube smoke tube boiler are compared with the corresponding data obtained during the experiment. The analysis of the results of numerical computer simulation reveals the efficiency of the installed tube radial bundle: the total heat perception in the furnace increased by 56 %, while the growth of the part of the heat transferred by convective heat exchange occurred by 22 %; the temperature level in the furnace volume has decreased, while the concentration of nitrogen oxides has decreased by 45–51 %. It is experimentally established that the presence of the cooled screen tube radial bundle in the furnace of the watertube smoke tube boiler makes it possible: to increase heat release rate in the furnace volume by 10 %; to reduce the concentration of nitrogen oxides and carbon monoxide in flue gases by 24–40 % and 25–67 % respectively (resulting in a compliance of the level of pollutant emission to the requirements of the Ukrainian national regulations, viz. GOST 30735–2001); reduce the excess air in the furnace by 3 % and increase the efficiency of the boiler by 0.5 %. The pre-production prototype of the water-heating smoke tube boiler (KVVD-0.63 Gn) has passed the certification tests, state registration; the boiler has been adopted in permanent operation. The boiler is not complicated in manufacturing, and producible in the conditions of municipal heating network companies. The reliability of the boiler's design has been confirmed by the experience of many years of functioning.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.