Для развития представлений о закономерностях физико-химических процессов при сжигании жидких углеводородов в условиях подачи газов окислителей-разбавителей в рамках настоящей работы проведено экспериментальное исследование экологических и теплотехнических показателей сжигания жидких углеводородов при распыле струей перегретого водяного пара в камеру газогенерации с варьированием подачи дымовых газов (разбавителей) и кислорода в подаваемом в камеру воздухе. Получено, что при распыле топлива перегретым водяным паром добавление к первично подаваемому в камеру газогенерации воздуху разбавителей позволяет дополнительно снизить выбросы оксидов азота (менее 40 мг/кВт × ч для дизельного топлива), а повышение концентрации кислорода ведет к его росту. При отношении содержания кислорода в камере газогенерации к разбавителю меньше 0,18 наблюдаются пульсации внешнего пламени. В результате выполнения экспериментального исследования показано, что объединение подходов распыления топлива струей перегретого водяного пара с повышенным содержанием кислорода или разбавлением дымовыми газами с использованием предварительной камеры газогенерации позволяет значительно снизить выбросы вредных веществ при сжигании жидких углеводородов.
Копьев Евгений Павлович канд. техн. наук, заведующий лабораторией экологических проблем теплоэнергетики, ФГБУН «Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН». Область научных интересов: энергетика, сжигание топлива. Опубликовано 100 научных работ (РИНЦ). (Адрес: 630090, Россия, Новосибирск, пр-т Лаврентьева, д. 1. E-mail: kopyev.evgeniy@mail.ru).
Садкин Иван Сергеевич аспирант НГТУ, инженер-исследователь лаборатории экологических проблем теплоэнергетики, ФГБУН «Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН». Область научных интересов: энергетика, сжигание топлива. Опубликовано 58 научных работ (РИНЦ).
(Адрес: 630090, Россия, Новосибирск, пр-т Лаврентьева, д. 1.
E-mail: sadkinvanya@mail.ru).
Шадрин Евгений Юрьевич канд. физ.-мат. наук, младший научный сотрудник лаборатории экологических проблем теплоэнергетики, ФГБУН «Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН». Область научных интересов: энергетика, сжигание топлива. Опубликовано 100 научных работ (РИНЦ). (Адрес: 630090, Россия, Новосибирск, пр-т Лаврентьева, д. 1. E-mail: evgen_zavita@mail.ru).
Список литературы
Experimental investigation of waste oil processing by partial oxidation in a moving bed reactor / D. Podlesniy, A. Zaichenko, M. Tsvetkov, M. Salganskaya, A. Chub, E. Salgansky // Fuel. – 2021. – Vol. 298. – Art. 120862. – DOI: 10.1016/J.FUEL. 2021.120862.
Eliminating environmental impact of coal mining wastes and coal processing by-products by high temperature oxy-fuel CFB combustion for clean power generation: a review / F. Cheng, Y. Zhang, G. Zhang, K. Zhang, J. Wu, D. Zhang // Fuel. – 2024. – Vol. 373. – Art. 132341. – DOI: 10.1016/J.FUEL.2024.132341.
Methane hydrate regasification to intensify the combustion of low-rank coal fuels / K. Vinogrodskiy, P.S. Nagibin, S.Ya. Misyura, V.S. Morozov, N.E. Shlegel, P.A. Strizhak // Fuel. – 2025. – Vol. 381. – Art. 133432. – DOI: 10.1016/J.FUEL. 2024.133432.
Impact of furnace and waste layer control on HCl and SO2 in combustion gas from a grate-fired waste-to-energy boiler / W. Meynendonckx, M. Ishteva, M. Verbeke, N. Alderweireldt, J. De Greef // Process Safety and Environmental Protection. – 2025. – Vol. 193. – P. 710–720. – DOI: 10.1016/J.PSEP.2024.11.051.
Lasek J.A., Glód K., Slowik K. The co-combustion of torrefied municipal solid waste and coal in bubbling fluidised bed combustor under atmospheric and elevated pressure // Renewable Energy. – 2021. – Vol. 179. – P. 828–841. – DOI: 10.1016/J.RENENE.2021.07.106.
Experimental studies of crude oil combustion in a top-mounted silo combustor / D. Nowak, T. Dobski, R. Slefarski, R. Jankowski, F. Magni // Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011. Vol. 2. Combustion, fuels and emissions, Parts A and B. – ASME, 2012. – P. 269–275. – DOI: 10.1115/GT2011-45248.
NOx reduction by steam injection method during liquid fuel and waste burning / I.S. Anufriev, E.P. Kopyev, I.S. Sadkin, M.A. Mukhina // Process Safety and Environmental Protection. – 2021. – Vol. 152. – P. 240–248. – DOI: 10.1016/j.psep. 2021.06.016.
Study of liquid hydrocarbons atomization by supersonic air or steam jet / I.S. Anufriev, E.Y. Shadrin, E.P. Kopyev, S.V. Alekseenko, O.V. Sharypov // Applied Thermal Engineering. – 2019. – Vol. 163. – Art. 114400. – DOI: 10.1016/j. applthermaleng.2019.114400.
Al-Qurashi K., Lueking A.D., Boehman A.L. The deconvolution of the thermal, dilution, and chemical effects of exhaust gas recirculation (EGR) on the reactivity of engine and flame soot // Combustion and Flame. – 2011. – Vol. 158. – P. 1696–1704. – DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.02.006.
Effect of low-nitrogen combustion system with flue gas circulation technology on the performance of NOx emission in waste-to-energy power plant / P. Zhang, Y. Shao, J. Niu, X. Zeng, X. Zheng, C. Wu // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. – 2022. – Vol. 175. – Art. 108910. – DOI: 10.1016/J.CEP.2022.108910.
Effects of inert dilution and preheating temperature on lean flammability limit of syngas / S. Li, Y. Zhang, X. Qiu, B. Li, H. Zhang // Energy and Fuels. – 2014. – Vol. 28. – P. 3442–3452. – DOI: 10.1021/ef500187s.
Experimental characterization of the different nitrogen dilution effects on soot formation in ethylene diffusion flames / Q. Wang, G. Legros, J. Bonnety, C. Morin // Proceedings of the Combustion Institute. – 2017. – Vol. 36. – P. 3227–3235. – DOI: 10.1016/j.proci.2016.07.063.
Prathap C., Ray A., Ravi M.R. Effects of dilution with carbon dioxide on the laminar burning velocity and flame stability of H 2-CO mixtures at atmospheric condition // Combustion and Flame. – 2012. – Vol. 159. – P. 482–492. – DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.08.006.
Design and analysis of moderate or intense low-oxygen dilute combustion burner / R.S. Kumar, S. Gowtham, B. Kamali, M. Asokan, P.R. Surya Sai, D.D. Xavier, S. Seralathan, V. Hariram // Materials Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 33. – P. 3832–3837. – DOI: 10.1016/j.matpr.2020.06.223.
Exhaust gas recirculation applied to single-shaft gas turbines: an energy and exergy approach / J. Hachem, T. Schuhler, D. Orhon, M. Cuif-Sjostrand, A. Zoughaib, M. Molière // Energy. – 2022. – Vol. 238. – Art. 121656. – DOI: 10.1016/ J.ENERGY.2021.121656.
Oil heavy residues oxy-combustion with CO2 capture / M. Younes, A. Jamal, T. Niass, A. Levasseur, O. Stallmann, G. Di Federico // Energy Procedia. – 2017. – Vol. 114. – P. 505–521. – DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1193.
Koohestanian E., Shahraki F. Review on principles, recent progress, and future challenges for oxy-fuel combustion CO2 capture using compression and purification unit // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2021. – Vol. 9. – Art. 105777. – DOI: 10.1016/J.JECE.2021.105777.
Oxy-fuel coal combustion – a review of the current state-of-the-art / G. Scheffknecht, L. Al-Makhadmeh, U. Schnell, J. Maier // International Journal of Greenhouse Gas Control. – 2011. – Vol. 5. – P. 16–35. – DOI: 10.1016/J.IJGGC. 2011.05.020.
Account for variations in the H2O to CO2 molar ratio when modelling gaseous radiative heat transfer with the weighted-sum-of-grey-gases model / R. Johansson, B. Leckner, K. Andersson, F. Johnsson // Combustion and Flame. – 2011. – Vol. 158. – P. 893–901. – DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.02.001.
Modeling of an oxy-coal flame under a steam-rich atmosphere / Z. Mao, L. Zhang, X. Zhu, C. Pan, B. Yi, C. Zheng // Applied Energy. – 2016. – Vol. 161. – P. 112–123. – DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.10.018.
Adams T.A. Challenges and opportunities in the design of new energy conversion systems // Computer Aided Chemical Engineering. – 2014. – Vol. 34. – P. 5–14. – DOI: 10.1016/B978-0-444-63433-7.50002-X.
Anufriev I.S., Kopyev E.P. Diesel fuel combustion by spraying in a superheated steam jet // Fuel Processing Technology. – 2019. – Vol. 192. – P. 154–169. – DOI: 10.1016/j.fuproc.2019.04.027.
New ecology safe waste-to-energy technology of liquid fuel combustion with superheated steam / I.S. Anufriev, E.P. Kopyev, S.V. Alekseenko, O.V. Sharypov, M.S. Vigriyanov // Energy. – 2022. – Vol. 250. – Art. 123849. – DOI: 10.1016/J.ENERGY.2022.123849.
Для цитирования:
Копьев Е.П., Садкин И.С.,Шадрин Е.Ю. Исследование влияния подачи газов-разбавителей на процесс горения жидкого топлива, распыляемого перегретым водяным паром / Е.И. Алгазин, К.А. Лайко, Ю.О. Филимонова, А.С. Разумихин, А.В. Удовиченко // Доклады АН ВШ РФ. – 2025. – № 1 (66). – C. 5–13 – doi: 10.17212/1727-2769-2025-1-5-13
For citation:
Kopyev E.P., Sadkin I.S.,Shadrin E.Yu. Issledovanie vliyaniya podachi gazov-razbavitelei na protsess goreniya zhidkogo topliva, raspylyaemogo peregretym
vodyanym parom [Study of the influence of diluent gas supply on the combustion process of liquid fuel sprayed with superheated steam]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii = Proceedings of the Russian Higher School Academy of Sciences, 2025, no. 1 (66), pp. 35–50. DOI: 10.17212/1727-2769-2025-1-35-50.
Копьев Евгений Павлович
