ВОДОТРУБНО-ДЫМОГАРНЫЙ КОТЕЛ: ЧИСЛОВОЕ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ

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.

1. Process and Fuel Burner with Exhaust-Gas Recirculation: pat. US 6579086 B2 USA, MPK7 F 23 C 9/00 / J. Fullemann, H. Boner, A. Allemann, M. Allemann (USA); published 17 Jun. 2003.

2. Губарь, С. А. Методы и способы повышения тепловой и экологической эффективности жаротрубных теплогенераторов малой мощности для локального теплоснабжения: дис... канд. техн. наук: 05.23.03 / С. А. Губарь. Макеевка, 2004. 214 c.

3. Alternative Control Techniques Document NOx Emissions from Industrial/Commercial/Institutional (ICI) Boilers / U.S. Environmental Protection Agency. Emission Standards Division. EPA-453/R-94-022. USA, North Carolina: Research Triangle Park., 1994. 589 p.

4. Сигал, А. И. Исследования водогрейного водотрубно-дымогарного котла / А. И. Сигал, А. В. Каныгин, Г. К. Саенко // Промышленная теплотехника. 2008. № 2. С. 48–54.

5. Сигал, А. И. Экспериментальные исследования и опытная эксплуатация комбинированного водогрейного водотрубно-дымогарного котла / А. И. Сигал, А. В. Каныгин, Г. К. Саенко // Новости теплоснабжения. 2008. № 12. С. 38–42.

6. Каныгин, А. В. О современных методах снижения образования оксидов азота при сжигании газа в котлах малой и средней мощности / А. В. Каныгин // Промышленная теплотехника. 2013. № 2. С. 79–86.

7. FLUENT 6.3 Tutorial Guide [Electronic resource] / Fluent Inc. USA: Fluent Inc., 2006. Mode of access: http://www.hipecc.wichita.edu/pdfs/fltg.pdf

8. ANSYS FLUENT Theory Guide [Electronic resource] / ANSYS Inc. USA: ANSYS Inc., 2011. Mode of access: https://ru.scribd.com/doc/140163341/Ansys-Fluent-14-0-Theory-Guide

9. Расчет отчетных технико-экономических показателей электростанции и тепловой экономичности оборудования. Методические указания: ГКД 34.09.103–96. Введ. 01.03.1996. Киев: Мин-во энергетики Украины, 1996. 136 с.

10. Методическое пособие по проведению комплексных эколого-теплотехнических испытаний котлов, работающих на газе и мазуте / под ред. И. Я. Сигала. Киев: ВНИПИтрансгаз, Ротапринт, 1992. 213 с.