644050, Сибирский федеральный округ, Омская область, г. Омск, Пр. Мира, д. 11
644050, Siberian Federal District, Omsk Region, Omsk, Ave. Mira, 11
628605, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ – Югра, г. Нижневартовск, ул. Ленина, д. 56
628605, Tyumen region, Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Ugra, Nizhnevartovsk, st. Lenina, 56
Рассмотрен технологический процесс низкотемпературной очистки продуктов сгорания топлива котельных агрегатов от диоксида углерода путем его вымораживания в турбодетандере и отделения из потока продуктов сгорания топлива в сепараторе.
Рассмотрен вопрос сепарации твердого диоксида углерода из потока продуктов сгорания топлива котельных агрегатов рукавным фильтром, электрофильтром, сепаратором циклонного и сепаратором инерционного типа. На основе проведенного анализа предложено применение инерционно-вакуумного сепаратора для отделения твердой фазы диоксида углерода из потока продуктов сгорания топлива.
Для численного моделирования использованы модули Solidworks и ANSYS CFX. Для решения применяются уравнения неразрывности, движения, энергии, уравнения k–ε модели. Замыкающим является уравнение для эффективной и турбулентной вязкости. Также описываются силы, влияющие на движение дисперсной фазы. Поток считается слабозапылённым.
Проведены численные исследования течения дисперсного потока в канале инерционно-вакуумного сепаратора и в ранее применяемом циклоне ЦН-11. Исходные данные для расчета взяты исходя из известного массового расхода потока и концентрации частиц, а также из уравнения неразрывности. Из полученных результатов можно сделать выводы о прямопорциональной зависимости между ростом расходной характеристики потока, скоростей по проточной части аппарата на входе и сопротивления аппарата.
Также исходя из полученных результатов расчетов, сделан вывод о необходимости дополнительной установки роторной промышленной воздуходувки с целью создания необходимого перепада давления в инерционно-вакуумном сепараторе. Рассмотрена экономическая и экологическая целесообразность установки роторной воздуходувки.
Определен диапазон расходов продуктов сгорания топлива, при которых возможна наиболее эффективная очистка продуктов сгорания топлива от диоксида углерода в инерционно-вакуумном сепараторе в рамках технических характеристик холодопроизводительности турбохолодильных машин.
The technological process of low-temperature purification of fuel combustion products of boiler units from carbon dioxide by freezing it in a turboexpander and separating from the fuel combustion products flow in a separator is considered.
The issue of separation of solid carbon dioxide from the flow of fuel combustion products of boiler units using a bag filter, an electric precipitator, a cyclone separator and an inertia-type separator is considered. Based on the analysis, the use of an inertial vacuum separator for separating the solid phase of carbon dioxide from the flow of fuel combustion products is proposed.
Solidworks and ANSYS CFX modules were used for numerical modeling. To solve, the equations of continuity, motion, energy, and the k-ε model equations are used. The closing equation is for the effective and turbulent viscosity. There is also a description of the forces affecting the movement of the dispersed phase. The stream is considered lightly dusty.
Numerical studies of the dispersed flow in the channel of an inertial-vacuum separator and in the previously used cyclone TsN-11 were carried out. The initial data for the calculation were taken based on the known mass flow rate and particle concentration, as well as from the continuity equation. From the results obtained, we can draw conclusions about a directly proportional relationship between the growth of the flow rate characteristics of the flow, the speeds along the flow path of the apparatus at the inlet and the resistance of the apparatus.
Besides, based on the obtained calculation results, it was concluded that it is necessary to additionally install a rotary industrial air blower in order to create the necessary pressure drop in the inertial vacuum separator. The economic and environmental feasibility of installing a rotary air blower is considered
The range of consumption of fuel combustion products has been determined at which the most effective purification of fuel combustion products from carbon dioxide in an inertial vacuum separator is possible within the technical characteristics of the refrigeration capacity of turborefrigeration machines.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.