Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Расчет горелок инфракрасного нагрева микронизатора с использованием биометана

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-1-17-26

Полный текст:

Аннотация

Проведены исследования по очистке биогаза от соединений серы, углекислого газа и водяных паров для последующего использования в горелках микронизатора. Показана возможность его доведения до показателей природного газа следующего состава: метана (СН4) – 85 % об., углекислого газа СО2 – 11 % об., паров воды – 9 мг/м3, сероводорода H2S – 20 мг/м3 с минимальными энергетическими затратами на его подготовку. Получены основные соотношения для оценки конструктивных и технологических параметров работы горелок инфракрасного излучения. Экспериментальные исследования пределов устойчивости пламени на перфорированных керамических насадках показали, что проскок пламени через них возможен в тех случаях, когда тепловую мощность увеличивают до некоторого критического значения. При этом тепловая мощность зависит от вида газа и содержания воздуха в горючей смеси. Составлены уравнения теплового баланса для оптимизации конструкций и режимов работы горелок инфракрасного излучения. Была усовершенствована конструкция 40 газовых горелок за счет изменения геометрических размеров и формы для равномерного распределения подаваемого биогаза и устойчивого горения по всей площади горелки. Установлено, что температура греющей поверхности горелки ГИК-8 на газовых смесях с содержанием СО2 18-34 % составляет 900-950 °С, что не отличается от номинальной температуры при работе на природном газе. Модернизирована система инфракрасного нагрева, адаптированная для сжигания очищенного биогаза с содержанием метана до 98 %, в частности, усовершенствована система подачи и регулирования биометана, система ввода дополнительного биогаза, система автоматического управления горелками.

Об авторах

В. А. Афанасьев
АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности»
Россия
д.т.н., профессор, генеральный директор, пр-т Труда, 91, г. Воронеж, 394026, Россия


А. Н. Остриков
Воронежский государст-венный университет инженерных технологий
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


И. С. Богомолов
АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности»
к.т.н., первый заместитель генерального директора, пр-т Труда, 91, г. Воронеж, 394026, Россия


Д. А. Нестеров
АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности»
к.т.н., заведующий сектором, сектор специальных технологий и оборудования производства комбикормов. БВД и премиксов, пр-т Труда, 91, г. Воронеж, 394026, Россия


П. В. Филипцов
АО «Научно-производственный центр «ВНИИ комбикормовой промышленности»
старший инженер, сектор специальных технологий и оборудования производства комбикормов. БВД и премиксов, пр-т Труда, 91, г. Воронеж, 394026, Россия


Список литературы

1. Wu H., Kaviany M., Kwon O.C. Power conversion using a superadiabatic radiant burner // Appl. Energ. 2018. V. 2019. P. 392–399. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.168

2. Chen X., Xia X.L., Sun C., Li Y. The transient measurement of gas temperature in porous material using thermocouples at high temperatures // Int. J. Heat Mass Tran. 2015. V. 91. P. 1060–1068. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.08.055

3. Janvekar A.A., Miskam M.A., Abas A., Ahmad Z.A. et al. Effects of the preheat layer thickness on surface/submerged flame during porous media combustion of micro burner // Energ. 2017. V. 122. P. 103–110. doi: 10.1016/j.energy.2017.01.056

4. Deng L., Liu Y., Zheng D., Wang L. et al. Application and development of biogas technology for the treatment of waste in China // Renew. Sust. Energ. Rev. 2017. V. 70. P. 851. doi: 10.1016/j.rser.2016.11.265

5. Song F., Wen Z., Dong Z., Wang E. et al. Ultra-low calorific gas combustion in a gradually-varied porous burner with annular heat recirculation // Energy. 2017. V. 119. P. 497–503. doi: 10.1016/j.energy.2016.12.077

6. Sirotkin F., Fursenko R., Kumar S., Minaev S. Flame anchoring regime of filtrational gas combustion: Theory and experiment // Proc. Combust. Inst. 2017. V. 36. № 3. P. 4383–4389. doi: 10.1016/j.proci.2016.06.006

7. Arrieta C.E., Garcia A.M., Amell A.A. of the combustion of natural gas and high-hydrogen content syngases in a radiant porous media burner // Int. J. Hydrogen Energ. 2017. V. 42. № 17. P. 12669–12680. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.03.078

8. Мазной А.С., Пичугин Н.С. Самовоспламенение метановоздушной смеси при прерывистом режиме работы полой цилиндрической Ni–Al радиационной горелки // Горение и взрыв. 2019. Т. 12. № 1. С. 29–36.

9. Мазной А.С., Кирдяшкин А.И., Пичугин Н.С. Радиационные горелки цилиндрической формы с максимальной эффективностью преобразования энергии горения в излучение // Горение и взрыв. 2018. Т. 11. № 2. С. 56–65. doi: 10.30826/CE18110208

10. Мазной А.С., Кирдяшкин А.И., Гущин А.Н., Пичугин Н.С. и др. Экологические характеристики радиационных горелок с полым цилиндрическим излучателем // Горение и взрыв. 2018. Т. 11. № 3. С. 21–27. doi: 10.30826/CE18110303

11. Ермолаев А.Н. Численное исследование горения и тепломассообмена при работе высокотемпературных газовых горелок инфракрасного излучения // Fundamental research. 2017. № 1. С. 56–62.

12. Василик Н.Я., Шмелев В.М. Инфракрасное горелочное устройство с высокой удельной мощностью // Горение и взрыв. 2019. Т. 12. № 1. С. 37–42.

13. Василик Н.Я., Шмелев В.М. Горение смесей природного газа с воздухом на поверхности рекуперационной матрицы // Горение и взрыв. 2017. Т. 10. № 2. С. 4–8.

14. Василик Н.Я., Порсин А.В., Шмелев В.М. Инфракрасное горелочное устройство с каталитическим радиационным экраном // Горение и взрыв. 2018. Т. 11. № 2. С. 51–55.

15. Корепанов М.А., Шаклеин А.А., Альес М.Ю. Численное моделирование термогазодинамических процессов // Химическая физика и мезоскопия. 2018. Т. 20. № 2. С. 220–229.


Для цитирования:


Афанасьев В.А., Остриков А.Н., Богомолов И.С., Нестеров Д.А., Филипцов П.В. Расчет горелок инфракрасного нагрева микронизатора с использованием биометана. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2020;82(1):17-26. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-1-17-26

For citation:


Afanasyev V.A., Ostrikov A.N., Bogomolov I.S., Nesterov D.A., Filiptsov P.V. Calculation of infrared heating burners of a micronizer using biomethane. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2020;82(1):17-26. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-1-17-26

Просмотров: 124


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)