Численные исследования сжигания газа и твердого топлива в топках бытового и энергетического котлов

Е. С. Желтухина; М. Г. Зиганшин; М. В. Павлова

doi:10.34831/EP.2021.25.57.006

Численные исследования сжигания газа и твердого топлива в топках бытового и энергетического котлов

Е. С. Желтухина, М. Г. Зиганшин, М. В. Павлова

Аннотация

Рассмотрены вопросы, связанные с выбросом атмосферных загрязнителей, попадающих в воздух селитебной зоны, которые образуются при существующих методах термообработки мусора, а также при эксплуатации индивидуальных источников теплоснабжения жилых объектов. На основе численного эксперимента проанализированы вопросы снижения токсичных выбросов в продуктах горения. Рассмотрены результаты численного моделирования топочного устройства энергетического котла ТП-14А (Е 220/100) средствами ПО Gambit и индивидуального водогрейного котла Vitocrossal 200 VIESSMANN в среде 3d-проектирования Solid Edge. Определены температурные, скоростные и концентрационные поля в топках исследованных котлов. По результатам выполненных расчетов прогнозируется образование химического недожога и оксидов азота.

Ключевые слова

атмосферные загрязнения; сжигание; оксиды азота; диоксины и фураны; численное моделирование; вычислительная гидродинамика; режим наддува; нормативный метод

Полный текст:

PDF

Литература

Зиганшин, М. Г. Методика оценки эффективности генерации на тепловых электрических станциях с учетом выброса загрязнителей / М. Г. Зиганшин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. № 6. 29 - 38.

Проект рекультивации полигона ТБО "Кучино" на территории городского округа Балашиха Московской области. Проектная документация. - М.: ЗАО "Спецгеоэкология", 2017. - 281 с.

Feng, Z. Emission characteristics of PCDD/Fs in stack gas from municipal solid waste incineration plants in Northern China / Z. Feng, L. Xiaofei, L. Jia-Wei, H. Jing, Z. Jieru, X. Bing, H. Chengyang // Chemosphere, 2018, № 200, 23 - 29.

Rigang, Z. PCDD/F levels and phase distributions in a full-scale municipal solid waste incinerator with co-incinerating sewage sludge / Z. Rigang, W. Chen, Z. Zuotai, L. Qingcai, C. Zongwei // Waste Management, 2020, № 106, 110 - 119.

Zroychikov, N. A. Development of an Environmentally Safe Process for Medical Waste Disposal Based on Pyrolysis / N. A. Zroychikov, S. A. Fadeev, P. P. Bezruky // Thermal Engineering, 2018. № 65. 833 - 840.

Stanmore, B. R. The formation of dioxins in combustion systems / B. R. Stanmore // Combustion and flame, 2004, № 3, 398 - 427.

Ziganshin, M. G. Equipment and working conditions for comprehensive treatment of discharges containing halogen-bearing pollutants / M. G. Ziganshin, A. M. Ziganshin, A. V. Dmitriev // Chemical and Petroleum Engineering, 2009, № 45, 230 - 235.

Bilalov, M. I. Estimates of the influence of the solar irradiation spectrum energy on the intensity of heat treatment of solid waste with hexavalent chromium / M. I. Bilalov, M. G. Ziganshin // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019, № 481, 012044.

Tuppurainen, K. Formation of PCDDs and PCDFs in municipal waste incineration and its inhibition mechanisms: a review / K. Tuppurainen, I. Halonen, P. Ruuskanen, J. Tarhanen, J. Ruuskanen // Chemosphere, 1998, № 36, 1493 - 1511.

Belyaeva G. I. Experimental and numerical studies in elaboration the multi-cyclone with filter cells to processing of flue-gases of coal-fired and incineration power Plants / G. I. Belyaeva, M. G. Ziganshin, R. D. Sukhov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019, № 288, 0120771 - 0120777.

Тугов, А. Н. Опыт освоения современных котельных установок российского производства / А. Н. Тугов, Г. А. Рябов, А. В. Штегман, М. Н. Майданик // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2018, № 7 - 8, 87 - 98.

Yan, W. Atmospheric emissions of typical toxic heavy metals from open burning of municipal solid waste in China / W. Yan, C. Ke, W. Weidong, T. Hezhong, Y. Peng, Z. Guorui, F. Jing, L. Shuhan // Atmospheric Environment, 2017, № 152, 6 - 15.

Hongting, Ma. Inhibition of element sulfur and calcium oxide on the formation of PCDD/Fs during co-combustion experiment of municipal solid waste / Ma Hongting, Du Na, Lin Xueyin, Liu Chaofan, Zhang Jingyu, Miao Zhuangzhuang // Science of the Total Environment, 2018, № 633, 1263 - 1271.

Lei, M. Emission characteristics of toxic pollutants from an updraft fixed bed gasifier for disposing rural domestic solid waste / M. Lei, J. Hai, J. Cheng, L. Gui, J. Lu, M. Z. Ren, F. Zhu, Z. H. Yang // Environmental Science and Pollution Research, 2017, № 24, 19807 - 19815.

Min, Y. Effects of the addition of municipal solid waste incineration fly ash on the behavior of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and furans in the iron ore sintering process / Y. Min, C. J. Liu, P. Y. Shi, C. D. Qin, Y. T. Feng, B. C. Liu // Waste Manage, 2018, № 77, 287 - 293.

Garcia, H. Workshop CFD. Computational Fluid Dynamics (CFD) and biomass thermochemical Conversion / H. Garcia, U. Schnell, G. Scheffknecht. - Leipzig: DBFZ GmbH, 2014. - 52.

Каверин, А. А. Исследование факельного сжигания низкосортного твёрдого топлива угрубленного помола в системе прямоточных турбулентных струй / Каверин А. А. - М.: ФГБОУ ВО "НИУ"МЭИ", 2017. - 212.

Khachatryan, L. Development of expanded and core kinetic models for the gas phase formation of dioxins from chlorinated phenols / L. Khachatryan, R. Asatryan, B. Dellinger // Chemosphere, 2003, № 4, 695 - 708.

Khachatryan, L. An elementary reaction-kinetic model for the gas-phase formation of 1,3,6,8- and 1,3,7,9-tetrachlorinated dibenzop-dioxins from 2,4,6-trichlorophenol / L. Khachatryan, B. Alexander, B. Dellinger // Combustion and Flame, 2003, № 132, 406 - 421.

Xie, W. Dynamic adaptive acceleration of chemical kinetics with consistent error control / W. Xie, Z. Lu, Z. Ren, G. M. Goldin. // Combustion and Flame, 2018, № 197, 389 - 399.

Xie, W. Rate-controlled constrained equilibrium for large hydrocarbon fuels with NTC / W. Xie, Z. Lu, Z. Ren // Combustion Theory and Modelling, 2018, № 23, 226 - 244.

Zhou, H. Investigation of mixing model performance in transported PDF calculations of turbulent lean premixed jet flames through Lagrangian statistics and sensitivity analysis / H. Zhou, S. Li, Z. Ren, D. H. Rowinski // Combustion and Flame, 2017, № 181, 136 - 148.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.25.57.006