probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-3-4-15-21probener-919Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGЧисленное моделирование стабилизации теплопроизводительности парового котла при сжигании попутного нефтяного газаNumerical modeling of stabilization of the heat output of a steam boiler in the combustion of associated petroleum gashttps://orcid.org/0000-0003-0823-9051СайфуллинЭ. Р.SaifullinE. R.

Сайфуллин Эмиль Ринатович – аспирант КФУ.

mr.emilsr@gmail.comЛарионовВ. М.LarionovV. M.

Ларионов Виктор Михайлович – доктор технических наук,  профессор КФУ .

ВаньковЮ. В.VankovYu. V.

Ваньков Юрий Витальевич – доктор технических наук,  профессор, заведующий  кафедрой промышленной теплоэнергетика и системы теплоснабжения (ПТЭ) КГЭУ.

Казанский Федеральный университетРоссияKazan Federal UniversityRussian FederationКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation201918062019213-41521Copyright © Сайфуллин Э.Р., Ларионов В.М., Ваньков Ю.В., 20192019Сайфуллин Э.Р., Ларионов В.М., Ваньков Ю.В.Saifullin E.R., Larionov V.M., Vankov Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/919

Состав газообразного топлива может меняться в широких пределах, в зависимости от источника, времени и стадии разработки конкретного месторождения. Изменение состава приводит к изменению теплофизических характеристик топлива, что влияет на стабильность работы котельных агрегатов. В данной статье представлены результаты численного  моделирования стабилизации теплопроизводительности и полноты сгорания попутного нефтяного газа (ПНГ) в случае длительного непрерывного изменения его состава. Моделирование проводилось по разработанному ранее алгоритму оптимизации процесса горения углеводородного топлива (УВТ) переменного состава. Результаты моделирования показали, что при медленном непрерывном изменении удельной теплоты сгорания (УТС) топлива с относительной скоростью изменения 1 % за время тепловой инерции, стабилизация работы котла по предложенному алгоритму позволяет поддерживать температуру теплоносителя на  выходе  из  котла  в  пределах  10  %  от требуемой.

The composition of the gaseous fuel can vary widely, depending on the source, time and stage of development of a particular field. Changes in composition leads to a change in the thermophysical characteristics of the fuel, which affects the stability of the operation of the boiler units. This article presents the results of a numerical simulation of the stabilization of heating capacity and the completeness of combustion of associated petroleum gas (APG) in the event of a prolonged, continuous change  in  its  composition. The simulation was  carried  out  using  the previously developed algorithm for optimizing the combustion process of the hydrocarbon fuel (HCF) of variable composition. The simulation results showed that with a slow continuous change in the fuel low heating value with a relative rate of change of 1% during the time of thermal inertia, the stabilization of the operation of the boiler according to the proposed algorithm allows maintaining the steam temperature at the outlet within 10% of the required.

теплоэнергетикакотлоагрегатоптимизация горенияпеременный состав топливапопутный нефтяной газheat power engineeringindustrial boilercombustion optimizationvariable fuel compositionheat engineeringassociated petroleum gasРабота выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.The work is performed according to the Russian Government Program of Competitive Growth of Kazan Federal UniversityReferencesУказ Президента Российской Федерации "Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации" от 7 июля 2011 г № 899 // Собрание законодательства Российской Федерации.Decree of the President of the Russian Federation "On the approval of priority directions for the development of science, technology and technology in the Russian Federation and the list of critical technologies of the Russian Federation" of July 7, 2011 No. 899 // Collected Legislation of the Russian Federation.Акт правительства Российской Федерации "Энергетическая стратегия России на период до 2030 года" от 13 ноября 2009 г. № 1715-р // Собрание законодательства Российской Федерации.Act of the Government of the Russian Federation "The Energy Strategy of Russia for the period until 2030" of November 13, 2009 No. 1715-p // Meeting of the Legislation of the Russian Federation.A.I. Gur’yanov, O.A. Evdokimov, Sh.A. Piralishvili, S.V. Veretennikov, R.E. Kirichenko, D.G. Ievlev Analysis of the Gas Turbine Engine Combustion Chamber Conversion to Associated Petroleum Gas and Oil // Russian Aeronautics (Iz.VUZ). 2015. №58. С. 205–209.A.I. Gur’yanov, O.A. Evdokimov, Sh.A. Piralishvili, S.V. Veretennikov, R.E. Kirichenko, D.G. Ievlev Analysis of the Gas Turbine Engine Combustion Chamber Conversion to Associated Petroleum Gas and Oil // Russian Aeronautics (Iz.VUZ). 2015. №58. С. 205–209.О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках: Постановление Правительства РФ №7 от 8 января 2009 года.O merakh po stimulirovaniyu sokrashcheniya zagryazneniya atmosfernogo vozdukha produktami szhiganiya poputnogo neftyanogo gaza na fakel'nykh ustanovkakh: Postanovleniye Pravitel'stva RF №7 ot 8 yanvarya 2009 goda.U.S. Environmental Protection Agency, Standards of Performance for Petroleum Refineries, 40 CFR 60, Subpart J, Section 60.101(d), U.S. Government Printing Office, Washington, DC, Electronic Code of Federal Regulations, current as of June 12, 2008.U.S. Environmental Protection Agency, Standards of Performance for Petroleum Refineries, 40 CFR 60, Subpart J, Section 60.101(d), U.S. Government Printing Office, Washington, DC, Electronic Code of Federal Regulations, current as of June 12, 2008.Kayadelen H.K. Effect of natural gas components on its flame temperature, equilibrium combustion products and thermodynamic properties, Journal of Natural Gas Science and Engineering 45 (2017) 456-473.Kayadelen H.K. Effect of natural gas components on its flame temperature, equilibrium combustion products and thermodynamic properties // Journal of Natural Gas Science and Engineering 45 (2017) 456–473.Sayad P. Operational stability of lean premixed combustion in gas turbines. An experimental study on gaseous alternative fuels, Doctoral Dissertation (2016), Lund University.Sayad P. Operational stability of lean premixed combustion in gas turbines. An experimental study on gaseous alternative fuels, Doctoral Dissertation (2016), Lund University.Saifullin E.R. Optimization of burning process of hydrocarbon fuels with varying specific heat of combustion / E.R. Saifullin, Yu.V. Vankov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V. 86. 2015. № 012006.Saifullin E.R. Optimization of burning process of hydrocarbon fuels with varying specific heat of combustion / E.R. Saifullin, Yu.V. Vankov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V. 86. 2015. № 012006.Saifullin E.R. Thermal effect of hydrocarbon fuels combustion after a sudden change in the specific calorific value / E.R. Saifullin, V.M. Larionov, A.V. Busarov, V.V. Busarov // Journal of Physics: Conference Series. V. 669. 2016. № 012043.Saifullin, E.R. Thermal effect of hydrocarbon fuels combustion after a sudden change in the specific calorific value / E.R. Saifullin, V.M. Larionov, A.V. Busarov, V.V. Busarov // Journal o f Physics: Conference Series. V. 669. 2016. № 012043.Saifullin E.R. Optimization of hydrocarbon fuels combustion variable composition in thermal power plants / E.R. Saifullin, V.M. Larionov, A.V. Busarov, V.V. Busarov // Journal of Physics: Conference Series. V. 669. 2016. № 012037.Saifullin E.R. Optimization of hydrocarbon fuels combustion variable composition in thermal power plants / E.R. Saifullin, V.M. Larionov, A.V. Busarov, V.V. Busarov // Journal of Physics: Conference Series. V. 669. 2016. № 012037.Saifullin E.R. The heat effect of combustion process depending on fuel composition fluctuations / E.R. Saifullin, S.A. Nazarychev, A.O. Malahov, V.M. Larionov, O.V. Iovleva // Journal o f Physics: Conference Series. V. 789. 2017. № 012045.Saifullin E.R. The heat effect of combustion process depending on fuel composition fluctuations / E.R. Saifullin, S.A. Nazarychev, A.O. Malahov, V.M. Larionov, O.V. Iovleva // Journal of Physics: Conference Series. V. 789. 2017. № 012045.Ларионов В.М., Сайфуллин Э.Р., Назарычев С.А., Малахов А.О., Ваньков Ю.В. Алгоритм оптимизации процесса сжигания попутного нефтяного газа в тепловых энергетических установках с учетом непостоянства его состава // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. №19. С. 3–9.Larionov V.M., Saifullin E.R., Nazarychev S.A., Malakhov A.O., Vankov Yu.V. Algorithm for optimizing the process of burning associated petroleum gas in thermal power plants, taking into account the variability of its composition // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Problems of energy. 2017. № 19. P. 3–9.Пат. 2647940 Рос. Федерация: МПК F23C 1/02, F23C 1/08. Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива переменного состава / В.М. Ларионов, Ю.В. Ваньков, Э.Р. Сайфуллин, С.А. Назарычев, А.О. Малахов; Заявитель и патентообладатель: ФГАОУ ВО КФУ, RU. – № 2017116036/06; заявл. 04.05.2017; опубл. 21.03.2018; бюл. №9. 6 c.Pat. 2647940 Ros. Federation: IPC F23C 1/02, F23C 1/08. The method of automatic optimization of the process of burning fuel of variable composition / V.M. Larionov, Yu.V. Vankov, E.R. Sayfullin, S.A. Nazarichev, A.O. Malakhov; Applicant and patent holder: FGAOU VO KFU, RU. - No. 2017116036/06; claimed. 04/05/2017; publ. 03/21/2018; bul. №9. 6 p.Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Изд-е 3-е, перераб. и доп. СПб: НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.Thermal calculation of boiler units (normative method). Izd-e 3rd, revised. and additional. St. Petersburg: NGO CKTI, 1998. 256 p.

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