alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2023.11.047-055alternative-2315Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 5-3-0-0 Энергия биомассы и экологияI. RENEWABLE ENERGY. 5-3-0-0 Energy of biomass and ecologyПрименение CFD моделирования и тепловых расчетов для повышения эффективности работы водогрейного котлоагрегатаUsing CFD modeling and thermal calculations to increase operation efficiency water heating boiler unitЦыпнятовИ. И.TsypnyatovI. I.

Илья Игоревич Цыпнятов, аспирант 1 курса по специальности энергетические системы и комплексы, м. н. с.

набережная Северной Двины, 17; Архангельск

Образование: Высшее техническое; Область научных интересов: биоэнергетика, возобновляемые источники энергии; Публикации: 6

Тел.: +7 (81-82) 21-61-75

Ilya Igorevich Tsypnyatov, 1-st year post-graduate student in the specialty energy systems and complexes, Junior research assistant

Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: higher technical education; Research area: bioenergy, renewable energy sources; Publications: 6

Tel.: +7 (81-82) 21-61-75

public@narfu.ruЛюбовВ. К.LyubovV. K.

Виктор Константинович Любов, зав. кафедрой, д. т. н., профессор

кафедра теплоэнергетики и теплотехники

набережная Северной Двины, 17; Архангельск

Образование: высшее техническое; Область научных интересов: комплексное повышение эффективности работы теплогенерирующих установок; Публикации: автор 401 научных и методических работ

Тел.: +7 (81-82) 21-61-75

Victor Konstantinovich Lyubov, Head of the Department, Doctor of technical sciences, Professor

Department of Heat Power Engineering and Heat Engineering

Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: higher technical education; Research area: comprehensive improvement of the efficiency of heat generating plants; Publications: author 401 scientific and methodological works

Tel.: +7 (81-82) 21-61-75

public@narfu.ruПанкратовЕ. В.PankratovE. V.

Евгений Владимирович Панкратов, доцент

кафедра теплоэнергетики и теплотехники

набережная Северной Двины, 17; Архангельск

Образование: высшее техническое; Область научных интересов: теплофизика, закрученные потоки; Публикации: автор 23 научных и методических работ

Тел.: +7 (81-82) 21-61-75

Evgeniy Vladimirovich Pankratov, Associate Professor, Ph.D.

Department of Thermal Power Engineering and Heat Engineering

Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: higher technical education; Research area: thermal physics, swirling flows; Publications: author of 23 scientific and methodical works

Tel.: +7 (81-82) 21-61-75

public@narfu.ruСеверный (Арктический) федеральный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияNorthern (Arctic) Federal University named after. M.V. LomonosovRussian Federation2023080420240114755Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20242024Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2315

   В статье рассмотрен упрощенный подход к моделированию процессов, происходящих в топочной камере водогрейного котла с наклонно-переталкивающей решеткой. Проведено численное моделирование водогрейного котла ковровского завода КВм-4Д, на основе которого предложены рекомендации по улучшению его конструкции, а также наглядно представлены результаты численного моделирования полей температур и концентраций продуктов сгорания. Выполнены тепловые расчёты при различных режимах работы и конструктивного исполнения топочной камеры котла и показана эффективность предлагаемых изменений. Разработан детальный подход к выполнению теплового расчёта котлоагрегата с рециркуляцией дымовых газов.

   The article discusses a simplified approach to modeling the processes occurring in the combustion chamber of a hot water boiler with an inclined-pushing grate. Numerical modeling of the water-heating boiler of the Kovrov plant KVm-4D was carried out, on the basis of which recommendations for improving its design were proposed, and the results of numerical modeling of temperature fields and concentrations of combustion products were clearly presented. Thermal calculations were performed under various operating modes and the design of the boiler combustion chamber and the effectiveness of the proposed changes was shown. A detailed approach to performing thermal calculations of a boiler unit with flue gas recirculation has been developed.

биотопливорециркуляция дымовых газовCFD моделированиеANSYSводогрейный котелдревесные гранулытопкаbiofuelflue gas recirculationCFD modelingANSYShot water boilerwood pelletsfireboxReferencesТепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) [Текст] / Под ред. Н. В. Кузнецова и др. – М.: Энергия, 1973. – 256 с.Teplovoi raschet kotel'nykh agregatov (Normativnyi metod) [Tekst] / Pod red. N. V. Kuznetsova i dr. – M.: Ehnergiya, 1973. – 256 s.Тепловой расчет котлов [Текст] /нормативный метод/. Издание 3-е, переработанное и дополненное. – СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.Teplovoi raschet kotlov [Tekst] /normativnyi metod/. Izdanie 3-e, pererabotannoe i dopolnennoe. – SPb.: NPO TSKTI, 1998. – 256 s.S. Somwangthanaroj and S. Fukuda, CFD modeling of biomass grate combustion using a steady-state discrete particle model (DPM) approach, Renew Energy, vol. 148, pp. 363–373, Apr. 2020, doi: 10.1016/j.renene.2019.10.042.S. Somwangthanaroj and S. Fukuda, CFD modeling of biomass grate combustion using a steady-state discrete particle model (DPM) approach, Renew Energy, vol. 148, pp. 363–373, Apr. 2020, doi: 10.1016/j.renene.2019.10.042.J. Micieta, J. Hajek, and J. Jandacka, Simple model of pellet combustion in retort burner, Communications - Scientific Letters of the University of Žilina, vol. 17, no. 4, pp. 34–39, 2015, doi: 10.26552/com.c.2015.4.34-39.J. Micieta, J. Hajek, and J. Jandacka, Simple model of pellet combustion in retort burner, Communications - Scientific Letters of the University of Žilina, vol. 17, no. 4, pp. 34–39, 2015, doi: 10.26552/com.c.2015.4.34-39.J. Silva, M. E. Ferreira, S. Chapela, J. Porteiro, S. F. C. F. Teixeira, and J. Teixeira, COMBUSTION MODELLING OF A 20 kW PELLET BOILER, 2018. [Online]. Available: https://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org.J. Silva, M. E. Ferreira, S. Chapela, J. Porteiro, S. F. C. F. Teixeira, and J. Teixeira, COMBUSTION MODELLING OF A 20 kW PELLET BOILER, 2018. [Online]. Available: https://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org.L. G. Varela, M. A. Gómez, M. Garabatos, D. Glez-Peña, and J. Porteiro, Improving the bed movement physics of inclined grate biomass CFD simulations, Appl Therm Eng, vol. 182, Jan. 2021, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.116043.L. G. Varela, M. A. Gómez, M. Garabatos, D. Glez-Peña, and J. Porteiro, Improving the bed movement physics of inclined grate biomass CFD simulations, Appl Therm Eng, vol. 182, Jan. 2021, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2020.116043.T. Zadravec, B. Rajh, F. Kokalj, and N. Samec, CFD modelling of air staged combustion in a wood pellet boiler using the coupled modelling approach, Thermal Science and Engineering Progress, vol. 20, Dec. 2020, doi: 10.1016/j.tsep.2020.100715.T. Zadravec, B. Rajh, F. Kokalj, and N. Samec, CFD modelling of air staged combustion in a wood pellet boiler using the coupled modelling approach, Thermal Science and Engineering Progress, vol. 20, Dec. 2020, doi: 10.1016/j.tsep.2020.100715.P. Motyl, D. Król, S. Poskrobko, and M. Juszczak, Numerical modelling and experimental verification of the low-emission biomass combustion process in a domestic boiler with flue gas flow around the combustion chamber, Energies (Basel), vol. 13, no. 21, Nov. 2020, doi: 10.3390/en13215837.P. Motyl, D. Król, S. Poskrobko, and M. Juszczak, Numerical modelling and experimental verification of the low-emission biomass combustion process in a domestic boiler with flue gas flow around the combustion chamber, Energies (Basel), vol. 13, no. 21, Nov. 2020, doi: 10.3390/en13215837.N. Jurtz, M. Kraume, and G. D. Wehinger, Advances in fixed-bed reactor modeling using particle-resolved computational fluid dynamics (CFD), Reviews in Chemical Engineering, vol. 35, no. 2, pp. 139–190, Feb. 2019, doi: 10.1515/revce-2017-0059.N. Jurtz, M. Kraume, and G. D. Wehinger, Advances in fixed-bed reactor modeling using particle-resolved computational fluid dynamics (CFD), Reviews in Chemical Engineering, vol. 35, no. 2, pp. 139–190, Feb. 2019, doi: 10.1515/revce-2017-0059.J. Wiese et al., DEM/CFD modeling of the fuel conversion in a pellet stove, Fuel Processing Technology, vol. 152, pp. 223–239, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.fuproc.2016.06.005.J. Wiese et al., DEM/CFD modeling of the fuel conversion in a pellet stove, Fuel Processing Technology, vol. 152, pp. 223–239, Nov. 2016, doi: 10.1016/j.fuproc.2016.06.005.В. К. Любов, КОМПЛЕКСНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ГРАНУЛ В ЭНЕРГОУСТАНОВКАХ, doi: 10.37482/0536-1036-2021-1-159-172.V. K. Lyubov, KOMPLEKSNAYA EHFFEKTIVNOST' PRIMENENIYA DREVESNYKH GRANUL V EHNERGOUSTANOVKAKH, doi: 10.37482/0536-1036-2021-1-159-172.Любов, В.К. Экспериментальное исследование воспламенения и горения частиц твердого топлива [Текст] // Известия вузов. Лесной журнал 2008, № 2, с. 140-148, УДК 621.181:662.612.Lyubov, V.K. Ehksperimental'noe issledovanie vosplameneniya i goreniya chastits tverdogo topliva [Tekst] // Izvestiya vuzov. Lesnoi zhurnal, 2008, № 2, s. 140-148, UDK 621.181:662.612.Lyubov V.K., Popov A.N., Popova E.I., Tsypnyatov I.I. Improving the efficency of pellet hot water boilers. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(31-33):56-65. (In Russ.) URL: http://www.csl.isc.irk.ru/BD/%D0%96%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8B/%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%20%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D0%B8%20%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%20%E2%84%9631-33%202020%D0%B3/56-65.pdf.Lyubov V.K., Popov A.N., Popova E.I., Tsypnyatov I.I. Improving the efficency of pellet hot water boilers. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(31-33):56-65. (In Russ.) URL: http://www.csl.isc.irk.ru/BD/%D0%96%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8B/%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%20%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D0%B8%20%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%20%E2%84%9631-33%202020%D0%B3/56-65.pdf.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.