Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах
На основі проведених раніше експериментів вперше виведено критерії подібності для інженерного розрахунку пальникових пристроїв для спалювання біогазу, а також його спалювання спільно з природним газом. Встановлено, що основну відмінність біогазу від природного газу зумовлено наявністю в його складі...
Saved in:
| Published in: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут газу НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127295 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах / И.Я. Сигал, А.В. Марасин, А.В. Смихула // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 3. — С. 68-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127295 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сигал, И.Я. Марасин, А.В. Смихула, А.В. 2017-12-17T19:02:32Z 2017-12-17T19:02:32Z 2014 Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах / И.Я. Сигал, А.В. Марасин, А.В. Смихула // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 3. — С. 68-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127295 621.18:632.15 На основі проведених раніше експериментів вперше виведено критерії подібності для інженерного розрахунку пальникових пристроїв для спалювання біогазу, а також його спалювання спільно з природним газом. Встановлено, що основну відмінність біогазу від природного газу зумовлено наявністю в його складі більше 30 % вуглекислого газу та його впливом на щільність, теплотворність суміші газів та нормальну швидкість поширення полум’я. Показано, що без зміни конструкції та режимів подачі палива спалювання біогазу в пальникових пристроях, розроблених для спалювання природного газу, практично не можливо. Розглянуто декілька прикладів пальникових пристроїв для роботи на біогазі, що було розраховано для спалювання природного газу. Наведені дані було покладено в основу переобладнання пальникових пристроїв для спільного та роздільного спалювання біогазу та природного газу. На основе проведенных ранее экспериментов впервые выведены критерии подобия для инженерного расчета горелочных устройств для сжигания биогаза, а также его сжигания совместно с природным газом. Установлено, что основное отличие биогаза от природного газа вызвано наличием в его составе более 30 % углекислого газа и его влиянием на плотность, теплотворность смеси газов и нормальную скорость распространения пламени. Показано, что без изменения конструкции и режимов подачи топлива сжигание биогаза в горелочных устройствах, разработанных для сжигания природного газа, практически не возможно. Рассмотрено несколько примеров горелочных устройств для работы на биогазе, рассчитанных для сжигания природного газа. Приведенные данные были положены в основу переоборудования горелочных устройств для совместного и раздельного сжигания биогаза и природного газа. On the basis of earlier experiments was first derived criteria of similarity for engineering design of burners for biogas combustion and co-combustion with natural gas. It was established that the main difference of biogas from natural gas is the presence of more than 30 % of carbon dioxide and its effect on the density, calorific value of the gas mixture and the burning velocity. It was shown that without changing the design and modes of fuel supply biogas combustion in burners designed to combustion natural gas, is almost impossible. Several examples were considered for burners designed for natural gas combustion when operating on biogas. These data were the basis for the conversion burners for joint and separate combustion of biogas and natural gas. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Приборы и оборудование Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах Газопальникові пристрої для спалювання биогазу в котлах Gas Burners for Combustion of Biogas in Boilers Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| spellingShingle |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах Сигал, И.Я. Марасин, А.В. Смихула, А.В. Приборы и оборудование |
| title_short |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| title_full |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| title_fullStr |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| title_full_unstemmed |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| title_sort |
газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах |
| author |
Сигал, И.Я. Марасин, А.В. Смихула, А.В. |
| author_facet |
Сигал, И.Я. Марасин, А.В. Смихула, А.В. |
| topic |
Приборы и оборудование |
| topic_facet |
Приборы и оборудование |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Газопальникові пристрої для спалювання биогазу в котлах Gas Burners for Combustion of Biogas in Boilers |
| description |
На основі проведених раніше експериментів вперше виведено критерії подібності для інженерного розрахунку пальникових пристроїв для спалювання біогазу, а також його спалювання спільно з природним газом. Встановлено, що основну відмінність біогазу від природного газу зумовлено наявністю в його складі більше 30 % вуглекислого газу та його впливом на щільність, теплотворність суміші газів та нормальну швидкість поширення полум’я. Показано, що без зміни конструкції та режимів подачі палива спалювання біогазу в пальникових пристроях, розроблених для спалювання природного газу, практично не можливо. Розглянуто декілька прикладів пальникових пристроїв для роботи на біогазі, що було розраховано для спалювання природного газу. Наведені дані було покладено в основу переобладнання пальникових пристроїв для спільного та роздільного спалювання біогазу та природного газу.
На основе проведенных ранее экспериментов впервые выведены критерии подобия для инженерного расчета горелочных устройств для сжигания биогаза, а также его сжигания совместно с природным газом. Установлено, что основное отличие биогаза от природного газа вызвано наличием в его составе более 30 % углекислого газа и его влиянием на плотность, теплотворность смеси газов и нормальную скорость распространения пламени. Показано, что без изменения конструкции и режимов подачи топлива сжигание биогаза в горелочных устройствах, разработанных для сжигания природного газа, практически не возможно. Рассмотрено несколько примеров горелочных устройств для работы на биогазе, рассчитанных для сжигания природного газа. Приведенные данные были положены в основу переоборудования горелочных устройств для совместного и раздельного сжигания биогаза и природного газа.
On the basis of earlier experiments was first derived criteria of similarity for engineering design of burners for biogas combustion and co-combustion with natural gas. It was established that the main difference of biogas from natural gas is the presence of more than 30 % of carbon dioxide and its effect on the density, calorific value of the gas mixture and the burning velocity. It was shown that without changing the design and modes of fuel supply biogas combustion in burners designed to combustion natural gas, is almost impossible. Several examples were considered for burners designed for natural gas combustion when operating on biogas. These data were the basis for the conversion burners for joint and separate combustion of biogas and natural gas.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127295 |
| citation_txt |
Газогорелочные устройства для сжигания биогаза в котлах / И.Я. Сигал, А.В. Марасин, А.В. Смихула // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2014. — № 3. — С. 68-72. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT sigaliâ gazogoreločnyeustroistvadlâsžiganiâbiogazavkotlah AT marasinav gazogoreločnyeustroistvadlâsžiganiâbiogazavkotlah AT smihulaav gazogoreločnyeustroistvadlâsžiganiâbiogazavkotlah AT sigaliâ gazopalʹnikovípristroídlâspalûvannâbiogazuvkotlah AT marasinav gazopalʹnikovípristroídlâspalûvannâbiogazuvkotlah AT smihulaav gazopalʹnikovípristroídlâspalûvannâbiogazuvkotlah AT sigaliâ gasburnersforcombustionofbiogasinboilers AT marasinav gasburnersforcombustionofbiogasinboilers AT smihulaav gasburnersforcombustionofbiogasinboilers |
| first_indexed |
2025-11-26T17:41:54Z |
| last_indexed |
2025-11-26T17:41:54Z |
| _version_ |
1850766064224305152 |
| fulltext |
 ïîñëåäíåå âðåìÿ èñïîëüçîâàíèå áèîãàçà â
êà÷åñòâå òîïëèâà äëÿ ïðîìûøëåííûõ êîòëîâ
ïðèîáðåòàåò âñå áîëüøóþ àêòóàëüíîñòü. Ýòî
âûçâàíî êàê ìèíèìóì òðåìÿ ïðè÷èíàìè: 1) âû-
ñîêîé ñòîèìîñòüþ ïðèðîäíîãî ãàçà; 2) íåîáõî-
äèìîñòüþ î÷èñòêè ãîðîäñêèõ è ïðîìûøëåííûõ
ñòî÷íûõ âîä, â ðåçóëüòàòå êîòîðîé êàê îñòàòî÷-
íûé ïðîäóêò îáðàçóåòñÿ áèîãàç; 3) óñèëåíèåì
âíèìàíèÿ ê âûáðîñó ïàðíèêîâûõ ãàçîâ, â ïåð-
âóþ î÷åðåäü CO2, CH4.
Êîòåëüíûé ïàðê Óêðàèíû íàñ÷èòûâàåò äå-
ñÿòêè òûñÿ÷ êîòëîâ êîììóíàëüíîãî õîçÿéñòâà,
íåñêîëüêî òûñÿ÷ êîòëîâ ïðîìûøëåííîñòè è
ýëåêòðîñòàíöèé, áîëüøèíñòâî êîòîðûõ îñíàùå-
íî ãîðåëî÷íûìè óñòðîéñòâàìè äëÿ ñæèãàíèÿ
ïðèðîäíîãî ãàçà. Èñïîëüçîâàíèå áèîãàçà â ïðî-
ìûøëåííûõ êîòëàõ â Óêðàèíå êðàéíå îãðàíè-
÷åíî. Ïðè ýòîì áèîãàç îáû÷íî ïîäàþò â ãîðå-
ëî÷íûå óñòðîéñòâà, êîòîðûå ðàçðàáîòàíû äëÿ
ïðèðîäíîãî ãàçà. Ðåæå ïðèìåíÿþòñÿ ãîðåëî÷-
íûå óñòðîéñòâà, ðàçðàáîòàííûå äëÿ ñæèãàíèÿ
áèîãàçà, çàðóáåæíûõ ôèðì.
Ðàññìîòðèì âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ
äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà ñóùåñòâóþùèõ ãîðåëî÷-
íûõ óñòðîéñòâ, ðàçðàáîòàííûõ äëÿ ñæèãàíèÿ
ïðèðîäíîãî ãàçà.
 òàáë.1 ïðèâåäåíû äàííûå Èíñòèòóòà ãàçà
ÍÀÍ Óêðàèíû î ñîñòàâå áèîãàçà ðàçëè÷íîãî
68 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 3
� Ñèãàë È.ß., Ìàðàñèí À.Â., Ñìèõóëà À.Â., 2014
âèõ ïîòîê³â íà ðåçóëüòóþ÷èé òåìïåðàòóðíèé ðîçïîä³ë â àïàðàò³ ó ïðîöåñ³ ï³ä³ãð³âó
ïîâ³òðÿ. Ïåðåâàãè íîâîãî ï³äõîäó äî ïðîåêòóâàííÿ ðåêóïåðàòîð³â, íàâ³òü íå áåðó÷è äî
óâàãè çðîñòàííÿ ³íòåíñèâíîñò³ òåïëîîáì³íó ç îáîõ ñòîð³í òåïëîîáì³ííî¿ ïîâåðõí³, ïî-
ÿñíÿþòüñÿ ñóòòºâèì çá³ëüøåííÿì îáëàñò³ òåïëîîáì³íó (ó ðàç³ ðåêóïåðàòîðà òèïà ÐÐÄ)
ó ïîð³âíÿíí³ ç³ çâè÷àéíèìè îäíîõîäîâèìè ðàä³àö³éíèìè ðåêóïåðàòîðàìè. Âèêîðèñòàí-
íÿ âòîðèííèõ (ïðîì³æíèõ) àä³àáàòíèõ âèïðîì³íþâà÷³â ó êàíàëàõ äëÿ äèìîâèõ ãàç³â
òà ïîâ³òðÿ (÷è ïîòîê³â íèçüêîêàëîð³éíîãî ãàçó) çàáåçïå÷óº äîäàòêîâ³ ìîæëèâîñò³ ï³ä-
âèùåííÿ ï³ä³ãð³âó ïîâ³òðÿ (÷è íèçüêîêàëîð³éíîãî ãàçó). Á³áë. 11, ðèñ. 8, òàáë. 2.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ïîâ³òðÿ ãîð³ííÿ, êîâïàêîâà ï³÷, êîåô³ö³ºíò òåïëîâ³ääà÷³, êîåô³ö³ºíò
òåïëîïåðåäà÷³, íèçüêîêàëîð³éíå ïàëèâî, ïðîòèòîê, ïðÿìîòîê, ïðîäóêòè çãîðÿííÿ, ðà-
ä³àö³éíèé ðåêóïåðàòîð, òåìïåðàòóðà òåïëîíîñ³ÿ, òåïëîâèé ïîò³ê.
ÓÄÊ 621.18:632.15
Ñèãàë È.ß., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô., Ìàðàñèí À.Â.,
Ñìèõóëà À.Â., êàíä. òåõí. íàóê
Èíñòèòóò ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
óë. Äåãòÿðåâñêàÿ, 39, 03113 Êèåâ, Óêðàèíà, e-mail: isigal@ukr.net
Ãàçîãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà
äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà â êîòëàõ
Íà îñíîâå ïðîâåäåííûõ ðàíåå ýêñïåðèìåíòîâ âïåðâûå âûâåäåíû êðèòåðèè ïîäîáèÿ
äëÿ èíæåíåðíîãî ðàñ÷åòà ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà, à òàêæå åãî
ñæèãàíèÿ ñîâìåñòíî ñ ïðèðîäíûì ãàçîì. Óñòàíîâëåíî, ÷òî îñíîâíîå îòëè÷èå áèîãàçà
îò ïðèðîäíîãî ãàçà âûçâàíî íàëè÷èåì â åãî ñîñòàâå áîëåå 30 % óãëåêèñëîãî ãàçà è åãî
âëèÿíèåì íà ïëîòíîñòü, òåïëîòâîðíîñòü ñìåñè ãàçîâ è íîðìàëüíóþ ñêîðîñòü ðàñïðî-
ñòðàíåíèÿ ïëàìåíè. Ïîêàçàíî, ÷òî áåç èçìåíåíèÿ êîíñòðóêöèè è ðåæèìîâ ïîäà÷è òîï-
ëèâà ñæèãàíèå áèîãàçà â ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâàõ, ðàçðàáîòàííûõ äëÿ ñæèãàíèÿ
ïðèðîäíîãî ãàçà, ïðàêòè÷åñêè íå âîçìîæíî. Ðàññìîòðåíî íåñêîëüêî ïðèìåðîâ ãîðåëî÷-
íûõ óñòðîéñòâ äëÿ ðàáîòû íà áèîãàçå, ðàññ÷èòàííûõ äëÿ ñæèãàíèÿ ïðèðîäíîãî ãàçà.
Ïðèâåäåííûå äàííûå áûëè ïîëîæåíû â îñíîâó ïåðåîáîðóäîâàíèÿ ãîðåëî÷íûõ óñò-
ðîéñòâ äëÿ ñîâìåñòíîãî è ðàçäåëüíîãî ñæèãàíèÿ áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà. Áèáë. 7,
ðèñ. 2, òàáë. 2.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: áèîãàç, ãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà, êîòëû, êðèòåðèè ïîäîáèÿ.
ïðîèñõîæäåíèÿ, îïðåäåëåííûå íà õðîìàòîãðàôå
Agilent 6890N. Èç íåå âèäíî, ÷òî îñíîâíîå îò-
ëè÷èå áèîãàçà îò ïðèðîäíîãî ãàçà âûçâàíî íà-
ëè÷èåì â åãî ñîñòàâå áîëåå 30 % CO2 è åãî
âëèÿíèåì íà ïëîòíîñòü (�), òåïëîòâîðíîñòü
ñìåñè ãàçîâ (Qí
ð) è íîðìàëüíóþ ñêîðîñòü ðàñ-
ïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè (uí) [1].
Íåòðóäíî ïîêàçàòü, ÷òî ïðèìåíåíèå ãîðå-
ëî÷íûõ óñòðîéñòâ äëÿ ñæèãàíèÿ ïðèðîäíîãî ãà-
çà äëÿ ðàáîòû íà áèîãàçå áåç èçìåíåíèÿ êîíñò-
ðóêöèè è ðåæèìîâ ïîäà÷è òîïëèâà ïðàêòè÷åñêè
íåâîçìîæíî [2].
Ðàññìîòðèì äâà âàðèàíòà.
1. Ãîðåëî÷íîå óñòðîéñòâî îñòàåòñÿ
íåèçìåííûì, è äàâëåíèå áèîãàçà ðàâíî
äàâëåíèþ ïðèðîäíîãî ãàçà
Ââåäåì ñëåäóþùèå êðèòåðèè â âèäå ïðèâå-
äåííûõ íèæå ñîîòíîøåíèé:
— ñêîðîñòåé áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà
�w = Wá.ã/Wïð.ã;
— ðàñõîäîâ áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà
�g = gá.ã/gïð.ã;
— ïî òåïëó áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà
�Q = Qá.ã/Qïð.ã;
— äàëüíîáîéíîñòè ñòðóé áèîãàçà è ïðèðîäíîãî
ãàçà
�h = há.ã/hïð.ã;
— ïî òåïëó áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà
�Dñòð = Dñòð
á.ã/Dñòð
ïð.ã.
 òàáë.2 ïðèâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå õàðàê-
òåðèñòèêè ñóùåñòâóþùèõ ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ
äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ïðè èñïîëüçîâàíèè èõ äëÿ
ñæèãàíèÿ áèîãàçà (dñ
á.ã = dñ
ïð.ã = const, Pá.ã =
= Pïð.ã = const). Èç íåå âèäíî, ÷òî ïðè èñïîëü-
çîâàíèè ñóùåñòâóþùåãî ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà
äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ñ ôèêñèðîâàííûì äèàìåò-
ðîì ñîïåë è äàâëåíèåì ïåðåä ãîðåëî÷íûì óñò-
ðîéñòâîì (dñ = const, Pã = const) ðàñïðåäåëåíèå
ñòðóé â âîçäóøíîì ïîòîêå ðåçêî íàðóøåíî (�h=
= 1,38), à ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ãîðåëî÷íîãî óñò-
ðîéñòâà ïî òåïëó ñíèæàåòñÿ ïî÷òè â 2 ðàçà (�g=
= 0,524).
Òàêèì îáðàçîì, â òàáë.2 ïîêàçàíî, ÷òî èñ-
ïîëüçîâàíèå ñóùåñòâóþùèõ ãîðåëî÷íûõ óñò-
ðîéñòâ äëÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ïîä ñæèãàíèå áèî-
ãàçà íåâîçìîæíî ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì: à)
ñíèæàåòñÿ ìîùíîñòü ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà
ïî÷òè â 1,9 ðàçà; á) èçìåíÿþòñÿ óñëîâèÿ ñìåøå-
íèÿ ñòðóé ãàçîâ ñ âîçäóõîì (h, Dñòð).
Òàáëèöà 2. Õàðàêòåðèñòèêè ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ
Ñîîòíîøåíèå ïàðàìåòðîâ Óðàâíåíèå Ðåçóëü-
òàò
Ñêîðîñòåé âûõîäà ñòðóé èç ñîïåë �W = Wá.ã/Wïð.ã 0,81
Ïëîòíîñòåé �� = �á.ã/�ïð.ã 1,50
Ðàñõîäîâ ïî òîïëèâó �g = gá.ã/gïð.ã 0,81
Ðàñõîäîâ ïî òåïëó �Q = Qá.ã/Qïð.ã 0,524
Äàëüíîáîéíîñòè ñòðóé �h = há.ã/hïð.ã 1,38
Äèàìåòð ñòðóé �Dñòð =
= Dñòðá.ã/Dñòðïð.ã
1,38
2. Ïåðåîáîðóäîâàíèå ãîðåëî÷íîãî
óñòðîéñòâà ñ ïðèðîäíîãî ãàçà íà áèîãàç.
Âàæíåéøåé îïðåäåëÿåìîé ðàñ÷åòíîé âåëè-
÷èíîé ïðè ïåðåâîäå êîòëîâ ñ ïðèðîäíîãî ãàçà
íà áèîãàç ÿâëÿåòñÿ äèàìåòð ñîïëîâûõ îòâåðñòèé
dc
á.ã.
Ïðè ïåðåâîäå ñ ïðèðîäíîãî ãàçà íà áèîãàç
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íóæíîãî ðàñõîäà òîïëèâà äèà-
ìåòð ñîïëîâûõ îòâåðñòèé ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñò-
âà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè óâåëè÷èâàåòñÿ â
òàêîì ñîîòíîøåíèè:
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 3 69
Òàáëèöà 1. Îòëè÷èå ñîñòàâà áèîãàçà îò ïðèðîäíîãî ãàçà
Èñòî÷íèê
Ñîñòàâ ãàçà, % (îá.) Ðàñ÷åòíûå âåëè÷èíû
ÑÍ4 Ñ2Í6 CO2 N2 Î2 H2S uí, ñì/ñ �ã, êã/íì3 Qí
ð,
êÄæ/íì3
Ïðèðîäíûé ãàç
98 2 0,84 1,05 – – 38 0,77 36757
Áèîãàçû
Ãîðîäñêèå î÷èñòíûå ñîîðóæåíèÿ1 67,75 – 31,75 0,48 0,425 – 21 1,05 22412
Ñïèðòçàâîä2 69,3 – 30,2 0,2 0,3 – 23 1,1 24890
Æèâîòíîâîä÷åñêàÿ ôåðìà3 69,44 – 30,36 0,09 – 0,11 23 1,1 24941
Ïðèìå÷àíèå. 1 Áîðòíè÷åñêàÿ ñòàíöèÿ àýðàöèè ÎÀÎ «Êèåââîäîêàíàë» (Êèåâñêàÿ îáë.). 2 Ýêñïåðèìåíòàëüíûé ñïèðçàâîä
ã. Ëóæàíû (×åðíîâèöêàÿ îáë.). 3 Ìîëî÷íàÿ ôåðìà ñ. Áîëüøàÿ Êðóïåëü (Êèåâñêàÿ îáë.).
dc
á.ã = dc
ïð.ã (�w ��)
–0,5. (1)
Íàïðèìåð, äëÿ ñòàíäàðòíîãî íà ïðèðîäíîì
ãàçå ñîïëà äèàìåòð ñîñòàâëÿåò 3 ìì, ýêâèâà-
ëåíòíîå ñîïëî íà áèîãàçå áóäåò èìåòü äèàìåòð
dc
á.ã = 4,16 ìì.
Ïðè ýòîì îáúåì áèîãàçà òðåáóåòñÿ ïîäàòü
áîëüøå â 1,5 ðàçà:
vá.ã = �w dc
2. (2)
Äàëüíîáîéíîñòü ñòðóè áèîãàçà, âûòåêàþ-
ùåé èç ñîïëà [3]:
há.ã = dc
á.ã sin � ks Wá.ã/Wâ (�á.ã/�â)
0,5, (3)
ãäå h — ðàññòîÿíèå, íà êîòîðîì ñòðóÿ ïðèíèìà-
åò íàïðàâëåíèå îñíîâíîãî ïîòîêà; dc
á.ã — äèà-
ìåòð ñîïëà áèîãàçà; � — óãîë ïîäúåìà çàêðó-
÷åííîãî ïîòîêà âîçäóõà; ks — êîýôôèöèåíò, çà-
âèñÿùèé îò øàãà ñîïåë; Wá.ã, Wâ — ñêîðîñòè
áèîãàçà è âîçäóõà; �á.ã, �â — ïëîòíîñòè áèîãàçà
è âîçäóõà.
Ïðè ïåðåâîäå íà áèîãàç äàëüíîáîéíîñòü
ñòðóè áèîãàçà áóäåò â 1,38 ðàçà áîëüøå, ÷åì
ñòðóè ïðèðîäíîãî ãàçà, ÷òî ïðèâîäèò ê íàðóøå-
íèþ ðàñïðåäåëåíèÿ ñòðóé â âîçäóøíîì ïîòîêå,
ñíèæåíèþ è áåç òîãî ïîíèæåííîé óñòîé÷èâîñòè
ãîðåíèÿ è ñêëîííîñòè ê îòðûâó ôàêåëà:
�h = �d �w(��
á.ã/��
ïð.ã)0,5. (4)
Èç ðèñ.1 âèäíî, ÷òî íîðìàëüíàÿ ñêîðîñòü
ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè áèîãàçà uí
á.ã = 21–
23 ñì/ñ, à ïðèðîäíîãî ãàçà uí
ïð.ã = 38 ñì/ñ
(ñì. òàáë.1) [4].
Ñîîòíîøåíèå äàëüíîáîéíîñòè ñòðóé ïðè-
ðîäíîãî ãàçà è áèîãàçà â çíà÷èòåëüíîé ìåðå çà-
âèñèò îò äèàìåòðà ñîïëà, ñîîòíîøåíèÿ ñêîðî-
ñòåé è ïëîòíîñòåé áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà
(ñì. ôîðìóëó (4)).
Ïðè ïåðåâîäå ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ ïðè-
ðîäíîãî ãàçà íà ñæèãàíèå áèîãàçà ñëåäóåò ó÷è-
òûâàòü, ÷òî íîðìàëüíàÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíå-
íèÿ ïëàìåíè áèîãàçà ñóùåñòâåííî íèæå, ÷åì
ïðè ñæèãàíèè ïðèðîäíîãî ãàçà (uí
á.ã < uí
ïð.ã):
uí
á.ã � uí
ïð.ã [100 – 1,6 CO2 –
– 1,3 H2O – 0,8 (N2 + O2)]. (5)
Âûøåïðèâåäåííûå äàííûå áûëè ïîëîæåíû
â îñíîâó ïåðåîáîðóäîâàíèÿ ãîðåëî÷íûõ óñò-
ðîéñòâ äëÿ ñîâìåñòíîãî è ðàçäåëüíîãî ñæèãàíèÿ
áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà.
 ñâÿçè ñ îñîáåííîñòÿìè ïðîöåññà ïîëó÷å-
íèÿ áèîãàçà îáúåìû åãî íå âñåãäà ïîñòîÿííûå.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîãî òåïëîñíàáæåíèÿ ðå-
êîìåíäóþòñÿ ãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà, ïîçâîëÿþ-
ùèå îáåñïå÷èòü ðàáîòó êîòëà íà áèîãàçå èëè íà
ïðèðîäíîì ãàçå, à òàêæå íàëàäèòü ïðàâèëüíûé
ïðîöåññ ãîðåíèÿ â êîòëå ïðè îäíîâðåìåííîì
ñæèãàíèè áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà â îäíîì
òîïî÷íîì óñòðîéñòâå (ïî ìåðå íåîáõîäèìîñòè).
 Èíñòèòóòå ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû ñ 2000 ã.
ïî íàñòîÿùåå âðåìÿ áûëè ðàçðàáîòàíû, èññëå-
äîâàíû â ëàáîðàòîðèè è âíåäðåíû â ïðîìûø-
ëåííîñòè äâà òèïà ãàçîãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ
äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà: 1) ïîäîâûå ãîðåëî÷íûå
óñòðîéñòâà äëÿ êîòëîâ ÄÊÂÐ-6,5 è ÄÊÂÐ-10;
2) âèõðåâûå ãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà äëÿ ñæèãà-
íèÿ áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà â êîòëàõ ÄÅ-16.
Ñõåìû ïåðåîáîðóäîâàííûõ êîòëîâ äëÿ ñîâìåñò-
íîãî ñæèãàíèÿ áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà ïðè-
âåäåíû íà ðèñ.2.
Êðîìå òîãî, áûëè òàêæå ðàçðàáîòàíû âèõ-
ðåâûå ãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà äëÿ ñîâìåñòíîãî
70 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 3
Ðèñ.1. Ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëàìåíè áèîãàçà â çàâèñè-
ìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ ÑÎ2.
Ðèñ.2. Ñõåìû êîòëîâ ÄÊÂÐ-6,5 (à) è ÄÊÂÐ-20 (á) â ðåæè-
ìå ñîâìåñòíîãî ñæèãàíèÿ áèîãàçà (1) è ïðèðîäíîãî ãàçà (2)
â ïîäîâûõ (à) è â âèõðåâûõ (á) ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâàõ.
ñæèãàíèÿ áèîãàçà è ïðèðîäíîãî ãàçà â êîòëàõ
ÄÊÂÐ-20 [5, 6].
Âïåðâûå â îòå÷åñòâåííîé ïðàêòèêå áûëè
ðàçðàáîòàíû, èçãîòîâëåíû ãîðåëî÷íûå óñòðîé-
ñòâà äëÿ ñæèãàíèÿ áèîãàçà è ñîâìåñòíîãî ñæè-
ãàíèÿ ñ ïðèðîäíûì ãàçîì.
Âûâîäû
Èñïîëüçîâàíèå áèîãàçà â êîòëàõ èìååò ñó-
ùåñòâåííîå çíà÷åíèå äëÿ íåêîòîðûõ ïðåäïðè-
ÿòèé Óêðàèíû: ñòàíöèé àýðàöèè, ñàõàðíûõ,
ñïèðòîâûõ, ìÿñî-ìîëî÷íûõ è äðóãèõ ôàáðèê,
çàâîäîâ, â êîòîðûõ áèîãàçîì ìîæíî çàìåíèòü
20–100 % ïîòðåáëÿåìîãî ïðèðîäíîãî ãàçà.
Âïåðâûå ââåäåíû êðèòåðèè äëÿ èíæåíåð-
íûõ ðàñ÷åòîâ ãîðåëî÷íûõ óñòðîéñòâ äëÿ ñæèãà-
íèÿ áèîãàçà.
Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ñæèãàíèÿ áèîãàçà â
òîïêàõ ìîùíûõ àãðåãàòîâ åñòü íåñòàáèëüíîñòü
îáúåìîâ ïîëó÷àåìîãî òîïëèâà, ñóæåííûå ãðàíè-
öû ðåãóëèðîâàíèÿ ãîðåíèÿ áèîãàçà.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íàäåæíîñòè â ñâÿçè ñ èç-
ìåíÿþùèìñÿ êîëè÷åñòâîì ïîëó÷àåìîãî áèîãàçà
æåëàòåëüíî èìåòü íàäåæíîå òåïëîñíàáæåíèå è
âîçìîæíîñòü ðàáîòû êîòëîâ è íà ïðèðîäíîì ãà-
çå, è íà áèîãàçå.
Ðàçðàáîòàíû, âíåäðåíû â ïðîìûøëåííîñòü
è ïðîâåðåíû â äëèòåëüíîé ýêñïëóàòàöèè ñõåìû
ðàáîòû êîòëà ÄÊÂÐ-6,5 ïðè ðàáîòå îäíîãî öåí-
òðàëüíîãî ïîäîâîãî ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà íà
ïðèðîäíîì ãàçå è äâóõ êðàéíèõ ïîäîâûõ ãîðå-
ëî÷íûõ óñòðîéñòâ íà áèîãàçå, à òàêæå ÄÅ-16 íà
âèõðåâîì ãàçîãîðåëî÷íîì óñòðîéñòâå äëÿ ñîâìå-
ñòíîãî îäíîâðåìåííîãî ñæèãàíèÿ áèîãàçà è ïðè-
ðîäíîãî ãàçà.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ñèãàë È.ß. Ñæèãàíèå ãàçà â êîòëàõ è çàùèòà âîç-
äóøíîãî áàññåéíà // Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóð-
ñîñáåðåæåíèå. — 2009. — ¹ 4. — Ñ. 26–34.
2. Èâàíîâ Þ.Â. Ãàçîãîðåëî÷íûå óñòðîéñòâà. — Ì. :
Íåäðà, 1972. — 276 ñ.
3. Êîìèíà Ã.Ï., Âîëîäèí Ñ.Å., Øàõîâ Ã.Ñ. Èñïîëü-
çîâàíèå áèîãàçà â êîòåëüíîé î÷èñòíûõ êàíàëèçàöè-
îííûõ ñîîðóæåíèé // Òåðìîêàòàëèòè÷åñêàÿ î÷è-
ñòêà è ñíèæåíèå òîêñè÷íûõ âûáðîñîâ â àòìîñôåðó.
— Êèåâ : Íàóê. äóìêà, 1989. — Ñ. 105–109.
4. Ñèãàë È.ß., Ìàðàñèí À.Â., Ñìèõóëà À.Â., Ñèãàë
À.È., Êîë÷åâ Â.À. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâà-
íèå ãîðåíèÿ áèîãàçà è åãî èñïîëüçîâàíèå â
ïðîìûøëåííûõ êîòëàõ // International Scientific
Journal for Alternative Energy and Ecology. —
2013. — ¹ 17. — 84–89.
5. Ñèãàë È.ß., Ìàðàñèí À.Â., Áðàæíèê Â.Ñ., Êîë÷åâ
Â.À., Ñèãàë À.À. Îñîáåííîñòè èñïîëüçîâàíèÿ áèî-
ãàçà, ïîëó÷àåìîãî íà î÷èñòíûõ ñîîðóæåíèÿõ, â êà-
÷åñòâå òîïëèâà äëÿ êîòëîâ // Ýêîëîãèÿ è ïðî-
ìûøëåííîñòü. — 2014. — ¹ 2. — Ñ. 17–23.
6. Ïàò. 89870 Óêð., ÌÏÊ (2009) F 23 D 14/00.
Ïàëüíèêîâèé ïðèñòð³é äëÿ ñï³ëüíîãî ñïàëþâàííÿ
ïðèðîäíîãî ãàçó ³ á³îãàçó / ².ß.ѳãàë, Î.².ѳãàë,
Â.Î.Êîë÷åâ. — Îïóáë. 10.03.10, Áþë. ¹ 5.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 07.08.14
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 3 71
ѳãàë ².ß., äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô.,
Ìàðàñ³í Î.Â., Ñì³õóëà À.Â., êàíä. òåõí. íàóê
²íñòèòóò ãàçó ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â
âóë. Äåãòÿð³âñüêà, 39, 03113 Êè¿â, Óêðà¿íà, e-mail: isigal@ukr.net
Ãàçîïàëüíèêîâ³ ïðèñòðî¿
äëÿ ñïàëþâàííÿ áèîãàçó â êîòëàõ
Íà îñíîâ³ ïðîâåäåíèõ ðàí³øå åêñïåðèìåíò³â âïåðøå âèâåäåíî êðèòå𳿠ïîä³áíîñò³ äëÿ
³íæåíåðíîãî ðîçðàõóíêó ïàëüíèêîâèõ ïðèñòðî¿â äëÿ ñïàëþâàííÿ á³îãàçó, à òàêîæ éî-
ãî ñïàëþâàííÿ ñï³ëüíî ç ïðèðîäíèì ãàçîì. Âñòàíîâëåíî, ùî îñíîâíó â³äì³íí³ñòü á³î-
ãàçó â³ä ïðèðîäíîãî ãàçó çóìîâëåíî íàÿâí³ñòþ â éîãî ñêëàä³ á³ëüøå 30 % âóãëåêèñëîãî
ãàçó òà éîãî âïëèâîì íà ù³ëüí³ñòü, òåïëîòâîðí³ñòü ñóì³ø³ ãàç³â òà íîðìàëüíó øâèä-
ê³ñòü ïîøèðåííÿ ïîëóì’ÿ. Ïîêàçàíî, ùî áåç çì³íè êîíñòðóêö³¿ òà ðåæèì³â ïîäà÷³ ïà-
ëèâà ñïàëþâàííÿ á³îãàçó â ïàëüíèêîâèõ ïðèñòðîÿõ, ðîçðîáëåíèõ äëÿ ñïàëþâàííÿ
ïðèðîäíîãî ãàçó, ïðàêòè÷íî íå ìîæëèâî. Ðîçãëÿíóòî äåê³ëüêà ïðèêëàä³â ïàëüíèêîâèõ
ïðèñòðî¿â äëÿ ðîáîòè íà á³îãàç³, ùî áóëî ðîçðàõîâàíî äëÿ ñïàëþâàííÿ ïðèðîäíîãî ãà-
çó. Íàâåäåí³ äàí³ áóëî ïîêëàäåíî â îñíîâó ïåðåîáëàäíàííÿ ïàëüíèêîâèõ ïðèñòðî¿â
äëÿ ñï³ëüíîãî òà ðîçä³ëüíîãî ñïàëþâàííÿ á³îãàçó òà ïðèðîäíîãî ãàçó. Á³áë. 7, ðèñ. 2,
òàáë. 2.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: á³îãàç, ïàëüíèêîâ³ ïðèñòðî¿, êîòëè, êðèòå𳿠ïîä³áíîñò³.
References
1. Sigal I.Ya. Szhiganie gaza v kotlah i zaschita
vozdushnogo basseyna. Energotehnologii i resurso-
sberezhenie [Energy Tecnologies and Resource Sa-
ving], 2009, (4), ðð. 26–34. (Rus.)
2. Ivanov Yu.V. Gazogorelochnyie ustroystva. Moscow
: Nedra, 1972, 276 p. (Rus.)
3. Komina G.P., Volodin S.E., Shahov G.S.
Ispolzovanie biogaza v kotelnoy ochistnyih kana-
lizatsionnyih sooruzheniy. In: Termokatalitiches-
kaya ochistka i snizhenie toksichnyih vyibrosov v
atmosferu. Kiev : Naukova dumka, 1989, pp. 105–
109. (Rus.)
4. Sigal I.Ya., Marasin A.V., Smihula A.V., Sigal O.I.,
Kolchev V.O. Eksperimentalnoe issledova- nie
goreniya biogaza i ego ispolzovanie v pro-
myishlennyih kotlah. International Scientific Jour-
nal for Alternative Energy and Ecology, 2013, (17),
pp. 84–89. (Rus.)
5. Sigal I.Ya., Marasin A.V., Brazhnik V.S., Kolchev
V.O., Sigal O.O. Osobennosti ispolzovaniya bio-
gaza, poluchaemogo na ochistnyih sooruzheniyah, v
kachestve topliva dlya kotlov. Ekologiya i
promyishlennost, 2014, (2), pp. 17–23. (Rus.)
6. Pat. 89870 Ukr., MPK F 23 D 14/00. Pal’nykovyj
prystrij dlja spil’nogo spaljuvannja pryrodnogo gazu
i biogazu / I.Ya. Sigal, O.I. Sigal, V.O. Kolchev.
— Opubl. 10.03.10, Bjul. ¹5.
Received August 7, 2014
72 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2014. ¹ 3
Sigal I.Ya., Doctor of Technical Science, Professor,
Marasin O.V., Smikhula A.V., Candidate of Technical Science
The Gas Institute of National Academy of Science of Ukraine, Kiev
39, Degtjarivska Str., 03113 Kiev, Ukraine, e-mail: isigal@ukr.net
Gas Burners
for Combustion of Biogas in Boilers
On the basis of earlier experiments was first derived criteria of similarity for engineering
design of burners for biogas combustion and co-combustion with natural gas. It was es-
tablished that the main difference of biogas from natural gas is the presence of more than
30 % of carbon dioxide and its effect on the density, calorific value of the gas mixture
and the burning velocity. It was shown that without changing the design and modes of
fuel supply biogas combustion in burners designed to combustion natural gas, is almost
impossible. Several examples were considered for burners designed for natural gas com-
bustion when operating on biogas. These data were the basis for the conversion burners
for joint and separate combustion of biogas and natural gas. Bibl. 7, Fig. 2, Table 2.
Key words: biogas, burners, industrial boilers, similarity criteria.
|