Розроблення конструктивних рішень для універсальної твердопаливної теплогенераційної установки з гравітаційним подаванням шматкового біопалива
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2026.57.214-233Ключові слова:
біопаливо, твердопаливна теплогенераційна установка, гравітаційна шахтна топка, піроліз, енергоефективність, відновлювана енергетикаАнотація
У статті розглянуто конструкцію універсальної твердопаливної теплогенераційної установки «Химера» з кільцевою камерою згоряння, «сухою» циліндричною гравітаційною шахтною (куповою) топкою з шаровим спалюванням палива на чавунних решітках і з чавунними циліндричними тепловими накопичувачами, саморегульованим підведенням первинного та вторинного повітря до зони горіння та спалювання з жаротрубним триходовим вертикальним теплообмінником для ефективного відбирання теплоти з димових газів, яка призначена для високоефективного спалювання шматкового біопалива різного походження та надійного опалення приміщень, які обігріваються. Проаналізовано конструктивні особливості теплогенераційної установки, принцип її роботи, паливну гнучкість та екологічні переваги. Показано, що застосування технології багатозонного горіння та допалювання піролізних газів дозволяє досягти високого коефіцієнта корисної дії та знизити рівень шкідливих викидів. Установка «Химера» може бути ефективним рішенням для теплопостачання промислових, комунальних та аграрних об’єктів.
Посилання
Yin, Chungen. “Biomass Combustion Modeling for Small-Scale Boilers: A Review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 59, 2016, pp. 1366–1379.
Nussbaumer, Thomas. “Combustion and Co-Combustion of Biomass: Fundamentals, Technologies, and Primary Measures for Emission Reduction.” Energy & Fuels, vol. 31, no. 3, 2017, pp. 2197–2215. https://doi.org/10.1021/ef030031q
Mandø, Matthias, and Lars A. Rosendahl. “On Modeling and Optimization of Fixed-Bed Biomass Combustion.” Renewable Energy, vol. 101, 2017, pp. 239–249.
Senchuk, M., and M. Astafieva. “Modeliuvannia Protsesu Horinnia Tverdoho Palyva v Shakhtno-Sharovykh Topkakh.” Ventyliatsiia, Osvitlennia ta Teplohazopostachannia, no. 18, 2015, pp. 22–29.
Trehubov, D. H., et al. Teoriia Protsesiv Horinnia, Vybukhu ta Pozhezhohasinnia: Praktykum. NUTsZ Ukrainy, 2024.
Turns, Stephen R. An Introduction to Combustion: Concepts and Applications. 3rd ed., McGraw-Hill, 2012.
Li, H., and X. Wang. “CFD Simulation of Biomass Combustion in a Fixed-Bed Furnace.” Fuel, vol. 268, 2020, article 117337.
Arena, Umberto. “Process and Technological Aspects of Biomass Gasification.” Progress in Energy and Combustion Science, vol. 69, 2019, pp. 31–69.
Bioenerhetyka: Tekhnolohii, Obladnannia, Perspektyvy. Edited by O. M. Karpuk, NUBiP Ukrainy, 2019.
Nussbaumer, Thomas. Low Emission Biomass Combustion in Automated Boilers for Heat and Power. IEA Bioenergy, 2024.
Stepanov, D. V., and L. A. Bodnar. Enerhetychna ta Ekolohichna Efektyvnist Vodohriinykh Kotliv Maloi Potuzhnosti. VNTU, 2011.
Zadravec, T., B. Rajh, and F. Kokalj. “CFD Modelling of Air Stages Combustion in a Wood Pellet Boiler Using the Coupled Modelling Approach.” Thermal Science and Engineering Progress, vol. 20, 2020, https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100715
Falendysh, A. P., O. V. Kletska, and Ye. A. Bitiura. “Model Rozrakhunku Tverdopalyvnoho Kotla Nevelykoi Potuzhnosti.” Zbirnyk Naukovykh Prats Ukrainskoho Derzhavnoho Universytetu Zaliznychnoho Transportu, no. 166, 2016, pp. 185–190.
Bodnar, L. A., and D. V. Stepanov. “Osoblyvosti Rozrakhunku Vodohriinykh Kotliv Serednoi Potuzhnosti na Tristsi Derevyny.” Visnyk Vinnytskoho Politekhnichnoho Instytutu, no. 3, 2025, pp. 56–62. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-180-3-56-62
Heletukha, H. H. Naukovo-Tekhnichni Zasady Vyrobnytstva Enerhii z Biolohichnykh Vydiv Palyva. Doctoral dissertation, Instytut Tekhnichnoi Teplofizyky NAN Ukrainy, 2021.
Ronewicz, K., T. Turzynski, and D. Kardas. “Design and Distribution of Air Nozzles in the Biomass Boiler Assembly.” Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery, no. 125, 2013, pp. 13–28.
Bodnar, L. A., D. V. Stepanov, and A. N. Dovgal. “Experimental Investigations of the Energy and Environmental Indices of Operation of a Low Capacity Combined Gas Producer and Hot-Water Boiler.” Journal of Engineering Physics and Thermophysics, vol. 88, Aug. 2015, pp. 962–967.
Dolinskyi, A. A. Teploenerhetyka ta Teplotekhnichni Ustanovky. Naukova Dumka, 2018.
Basu, Prabir. Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction. Academic Press, 2018.
Van Loo, Sven, and Jaap Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing. Earthscan, 2017.
Obernberger, Ingwald, and Gerold Thek. Combustion and Gasification of Solid Biomass. Springer, 2019.
DSTU EN 303-5:2016. Kotly Opaliuvalni. Kotly dlia Tverdoho Palyva. DP “UkrNDNTs”, 2016.
Kravchenko, V. P. Ekolohichni Aspekty Spaliuvannia Biopalyva. KhNUMH, 2020.
Nalyvaiko, V. H., and M. M. Herhel. Universalnyi Opaliuvalnyi Kotel. Utility Model Patent UA 113982, 27 Feb. 2017.
Nalyvaiko, V. H. Universalnyi Vodohriinyi Tverdopalyvnyi Kotel. Utility Model Patent UA 140557, 10 Mar. 2020.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Вадим Наливайко, Вікторія Коновалюк, Павло Кіріченко, Валерій Савін
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
