Повышение эффективности твердотопливных котлов малой мощности в условиях Севера

Цель работы: повышение эффективности работы твердотопливных теплогенераторов малой мощности (до 100 кВт) за счет интенсификации процесса сжигания в топке и в дымоходной системе в условиях низких температур. Получено аналитическое решение уравнения теплового баланса уходящих продуктов сгорания в дымоходной системе, выражаемых температурой оголовка трубы, в зависимости от характеристик теплоизоляционного материала, высоты изоляции и температуры наружного воздуха. В результате численного моделирования потоковых процессов внутри топочной камеры с различными характеристиками конструкции экрана-ограничителя выявлено, что эффективное снижение температуры дымовых газов на выходе из топки и увеличение теплоотдачи в подогревательный контур происходит за счет уменьшения скорости продуктов сгорания. Предложен подход к подбору рациональной конструкции экрана-ограничителя для эффективной работы котлоагрегатов в условиях низких температур. Установлены зависимости температуры уходящих продуктов сгорания от высоты положения и площади экранирования топочной камеры, анализ которых показал, что стабилизация процесса горения происходит за счет увеличения степени экранирования зеркала горения топки и подбора оптимальной высоты экрана-ограничителя над плоскостью максимальных температур. Теоретически обоснована конструкция экрана-ограничителя, который изменяя активный объем топочной камеры повышает эффективность теплогенерирующей установки. Разработана конструкция экрана-ограничителя топочной камеры для повышения температуры горения в зоне максимального тепловыделения за счет ограничения активного объема топки и отражения тепловых лучей на слой топлива, что способствует более полному сгоранию топлива. Предложена методика инженерного подбора рациональной конструкции экрана-ограничителя для эффективной работы котлоагрегатов с различной тепловой мощностью, повышающего эффективность горения топлива при увеличении количества избыточного воздуха. Конструкция экрана-ограничителя внедрена в производственный процесс завода котельного оборудования ООО «Якутский котловой завод» (ТОР «Якутия», г. Якутск). Результаты исследований внедрены в проектную деятельность ООО «Техэнерго» (г. Якутск) для подбора систем тепловой генерации и в образовательный процесс бакалавриата направления 08.03.01 «Строительство» и магистратуры направления 08.04.01 «Строительство» СВФУ им. М.К. Аммосова (г. Якутск);