Optimization of Geometrical Parameters of Fire Wood Fluidized Bed Burner
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
555 4
Ultima descărcare din IBN:
2022-06-23 12:31
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
697.325 (2)
Instalaţii de încălzire, ventilare și aer condiționat în construcții (61)
SM ISO690:2012
PIVNENKO, Y., BURDA, Y., REDKO, Ihor, CHEREDNIK, Artem, ALFEROV, Sergei. Optimization of Geometrical Parameters of Fire Wood Fluidized Bed Burner. In: Problemele Energeticii Regionale, 2021, nr. 2(50), pp. 49-59. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.2-50.05
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 2(50) / 2021 / ISSN 1857-0070

Optimization of Geometrical Parameters of Fire Wood Fluidized Bed Burner

Optimizarea parametrilor geometrici ai focarelor de strat fluidizat pentru combustibil lemnos

Оптимизация геометрических параметров топок кипящего слоя для древесного топлива

DOI:https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.2-50.05
CZU: 697.325

Pag. 49-59

Pivnenko Y.1, Burda Y.1, Redko Ihor2, Cherednik Artem1, Alferov Sergei1
 
1 Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture,
2 Ukraine State University of Railway Transport, Kharkiv
 
 
Disponibil în IBN: 1 iulie 2021


Rezumat

The aim of this work is to determine the dynamics of the firewood burning-out in the fluidized bed burners and to select the optimal constructive characteristics of the burner of the fluidized bed, which allows decreasing the unburnt fuel particles to be carried out of the burner volume. The aims and problems were solved using the experimental and numerical methods. Thus, to determine the dynamics of the burning-out, the experimental device was used with a fluidized bed, which is a 200x300 mm chamber 1000 mm high. The fuel mass of each combustion cycle was similar. It was 3.8 kg. The average time of burning-out during the combustion full cycle was in the range of 300-500 s, the maximum tem-perature of the layer was 800oC. The studies performed showed that the major problem in the wood waste combustion is the insufficient time of the combustion process in the burner. This problem was proposed to be solved using the cone-shaped burner. The mathematical method was developed to deter-mine the optimal main construction parameters (D is the top diameter; d is the bottom diameter and H is the cone height) of the burner accounting for the solid particle motion rate in the ascending flow. The devolatilization parameter of material was used as the optimization parameter. The most significant results are those cone-shaped geometrical parameters optimized in the research process. The signifi-cance of the results obtained is that the results of the above studies can be used in practice for designing the boilers with the fluidized bed burners.

Scopul acestei lucrări este de a determina dinamica arderii combustibilului din lemn în cuptoarele cu pat fluidizat și de a selecta caracteristicile optime de proiectare ale cuptorului de fierbere, ceea ce va reduce transferul particulelor de combustibil ne-arse din volumul cuptorului. Obiectivele și sarcinile stabilite au fost rezolvate prin metode experimentale și numerice. Deci, pentru a determina dinamica arderii, a fost utilizată o instalație experimentală cu pat fluidizat, care este o cameră cu dimensiuni de 200x300 mm și o înălțime de 1000 mm. Masa de combustibil în fiecare ciclu de ardere a fost aceeași și s-a ridicat la 3,8 kg, timpul mediu de ardere pentru un ciclu complet de ardere a fost de 300 ... 500 s, temperatura maximă a patului a fost de 800 C. În urma cercetărilor efectuate, s-a dezvăluit că cea mai mare problemă a arderii deșeurilor lemnoase este timpul insuficient de ședere a combustibilului din volumul cuptorului. Se propune rezolvarea acestei probleme prin construirea unui cuptor în formă de con. Cele mai semnificative rezultate sunt parametrii geometrici ai cuptoarelor în formă de con, optimizați ca urmare a cercetării. Ca rezultat al studiilor, raporturile principalilor parametri de proiectare a cuptoarelor pentru arderea deșeurilor lemnoase au fost confirmate, raportul D / d ar trebui să fie 2,8, înălțimea totală a conului să fie de cel puțin 2,2 din înălțimea patului fluidizat într-un stare staționară. Semnificația rezultatelor obținute este că rezultatele acestor studii pot fi aplicate în practică la proiectarea cazanelor cu cuptoare cu pat fluidizat

Целью данной работы является определение динамики выгорания древесного топлива в топках кипящего слоя и подбор оптимальных конструктивных характеристик топки кипящего, позволяющие снизить унос несгоревших частиц топлива из объема топки. Поставленные цели и задачи решались экспериментальными и численными методами. Так, для определения динамики выгорания использовалась экспериментальная установка кипящего слоя, которая представляет собой камеру размерами 200х300 мм, высотой 1000 мм. Масса топлива в каждом цикле сжигания была одинаковой и составляла 3.8 кг, среднее время выгорания при полном цикле сжигания составило 300…500 с, максимальная температура слоя составляла 800C. В результате проведенных исследований выявлено, что самой большой проблемой сжигания древесных отходов является недостаточное время пребывания топлива в объеме топки. Данную проблему предложено решить путем конструктивного исполнения топки в конусообразной форме. Была разработана математическая модель для определения оптимальных основных конструктивных параметров топки (верхний диаметр D, диаметр основания d и высота конуса H) которая учитывает скорость движения твердой частицы в восходящем потоке. Предложена расчетная позволяющая определить данные параметры. Оптимизированные параметры получены в результате статистической обработки данных методом планирования вычислительного эксперимента. В качестве параметра оптимизации выбран параметр показателя уноса материала. Наиболее существенными результатами являются оптимизированные в результате исследований геометрические параметры топок конусообразной формы. В результате проведенных исследований обоснованы соотношения основных конструктивных параметров топок для сжигания древесных отходов, соотношение D / d должно составлять 2.8, общая высота конуса должна составлять не менее 2.2 от высоты кипящего слоя в стационарном состоянии. Значимость полученных результатов состоит в том, что результаты данных исследований могут быть применены на практике при конструировании котлов с топками кипящего слоя.

Cuvinte-cheie
burner, fluidized bed, wood waste, burning-out rate, optimization, numerical experiment, temperature,

cuptor, pat fluidizat, combustibil lemnos, rata de ardere, optimizare, experiment numeric, temperatură,

топка, кипящий слой, древесное топливо, скорость выгорания, оптимизация, численный эксперимент, Температура