Дослідження ефективності роботи твердопаливного котла на рослинній біомасі
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.183054Ключові слова:
котельне обладнання, поверхня горіння, пневмомеханічний навантажувач, рослинна біомасаАнотація
Об’єктом дослідження слугує процес забезпечення рівномірного розподілу палива по поверхні горіння топкової камери твердопаливного котла, що працює на біомасі. Рівномірний розподіл палива по поверхні горіння є одним з важливих важелів усунення явищ його хімічного та механічного недоспалювання, що підвищує ефективність роботи котельного обладнання. Однією з проблем дослідження даного питання є відсутність достатньої теоретичної бази і практичного досвіду щодо процесу хіміко-термічної конверсії рослинної біомаси в інші види енергії.
Запропоновано підхід, в основу якого покладена гіпотеза про можливість підвищити ефективність роботи котельного обладнання на рослинній біомасі шляхом встановлення інтенсивного і якісного процесу горіння, забезпечивши рівномірний розподіл палива по поверхні горіння. А також виявити закономірності та зазначити методи оптимізації структури конструкцій котельного обладнання шляхом його адаптації до рослинної сировини. Реалізація такого підходу здійснювалася шляхом проведення багатофакторного експерименту. Під час експерименту визначалася залежність коефіцієнту нерівномірності розподілу палива по площині горіння від висоти розташування сопла навантажувача, кута нахилу регулювальної плити навантажувача до поверхні дзеркала горіння і масової подачі палива.
В результаті дослідження отримано практичні результати, представлено математичні залежності коефіцієнту нерівномірності розподілу палива по поверхні горіння від зазначених змінних факторів у вигляді поліному другого порядку.
Отримані результати досліджень дозволять підвищити ефективність процесу виробництва теплоти з низькосортних твердих палив рослинного походження в котельних установках, сприятимуть їх більш широкому використанню, та підвищенню екологічної складової самого процесу.
Результати дослідження цікаві як для виробників котельного обладнання на рослинній сировині, так і для його користувачів, що мають за мету спалювати наявну в господарстві біомасу для задоволення потреб в енергії.
Посилання
- Qiu, G., Shao, Y., Li, J., Liu, H., Riffat, S. B. (2012). Experimental investigation of a biomass-fired ORC-based micro-CHP for domestic applications. Fuel, 96, 374–382. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.01.028
- Demirbas, A. (2004). Combustion characteristics of different biomass fuels. Progress in Energy and Combustion Science, 30 (2), 219–230. doi: http://doi.org/10.1016/j.pecs.2003.10.004
- Roni, M. S., Chowdhury, S., Mamun, S., Marufuzzaman, M., Lein, W., Johnson, S. (2017). Biomass co-firing technology with policies, challenges, and opportunities: A global review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 78, 1089–1101. doi: http://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.023
- ECU lab-scale combustor. 2014. Available at: https://www.ecu.edu.au/schools/engineering/research-activity/thermofluids-research-group
- Zhou, H., Jensen, A., Glarborg, P., Jensen, P., Kavaliauskas, A. (2005). Numerical modeling of straw combustion in a fixed bed. Fuel, 84 (4), 389–403. doi: http://doi.org/10.1016/j.fuel.2004.09.020
- Abelha, P., Gulyurtlu, I., Crujeira, T., Cabrita, I. (2008) Co-combustion of several biomass materials with bituminous coal in a circulating fluidized bed combustor. Proceedings of the 9th International Conference on Circulating Fluidized Beds in conjunction with the 4th International VGB Workshop Operating Experience with Fluidized Bed Firing Systems. Hamburg.
- Knöbig, T., Werther, J., Åmand, L.-E., Leckner, B. (1998). Comparison of large- and small-scale circulating fluidized bed combustors with respect to pollutant formation and reduction for different fuels. Fuel, 77 (14), 1635–1642. doi: http://doi.org/10.1016/s0016-2361(98)00092-1
- Saidur, R., Abdelaziz, E. A., Demirbas, A., Hossain, M. S., Mekhilef, S. (2011). A review on biomass as a fuel for boilers. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (5), 2262–2289. doi: http://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.015
- Openshaw, K. (2010). Biomass energy: Employment generation and its contribution to poverty alleviation. Biomass and Bioenergy, 34 (3), 365–378. doi: http://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.11.008
- Werther, J. (2009). Potentials of Biomass Co-Combustion in Coal-Fired Boilers. Proceedings of the 20th International Conference on Fluidized Bed Combustion, 27–42. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-642-02682-9_3
- Jenkins, B., Baxter, L., Miles, T., Miles, T. (1998). Combustion properties of biomass. Fuel Processing Technology, 54 (1-3), 17–46. doi: http://doi.org/10.1016/s0378-3820(97)00059-3
- Bridgwater, T. (2006). Biomass for energy. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86 (12), 1755–1768. doi: http://doi.org/10.1002/jsfa.2605
- Van Loo, S., Koppejan, J. In, Van Loo, S., Koppejan, J. (2008). The handbook of biomass combustion and co-firing. London: Earthscan, 465.
- Van Der Lans, R., Pedersen, L. T., Jensen, A., Glarborg, P., Johansen, D. (2000). Modelling and experiments of straw combustion in a grate furnace. Biomass and Bioenergy, 19 (3), 199–208. doi: http://doi.org/10.1016/s0961-9534(00)00033-7
- Kaer, S. (2001) Numerical investigation of ash deposition in straw-fired boilers: using CFD as the framework for slagging and fouling predictions. Department of Energy Technology Fluid Mechanics and Combustion. Denmark: Videnbasen for Aalborg Universitet VBN, 203.
- Yin, C., Rosendahl, L., Kær, S. K., Clausen, S., Hvid, S. L., Hille, T. (2008). Mathematical Modeling and Experimental Study of Biomass Combustion in a Thermal 108 MW Grate-Fired Boiler. Energy & Fuels, 22 (2), 1380–1390. doi: http://doi.org/10.1021/ef700689r
- Ku, X., Li, T., Løvås, T. (2015). CFD–DEM simulation of biomass gasification with steam in a fluidized bed reactor. Chemical Engineering Science, 122, 270–283. doi: http://doi.org/10.1016/j.ces.2014.08.045
- Melnikov, S. V., Atselkin, V. R., Roshchin, P. M. (1980). Planirovaniye eksperimenta v issledovaniyakh sel'skokhozyaystvennykh protsessov. Leningrad: Kolos, 168.
- Vasylkovskyy, O., Leshchenko, S., Vasylkovska, K., Petrenko, D. (2016). Pidruchnyk doslidnyka. Kirovohrad, 204.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Gennadii Golub, Nataliya Tsyvenkova, Viacheslav Chuba, Savelii Kukharets, Yaroslav Yarosh, Marina Tereshchuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
