СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

В статье представлены результаты численного моделирования процессов горения и образования оксидов азота NO_x в топочной камере котла БКЗ-320-140, работающего на высоковлажном буром угле Ирбейского месторождения, а также приведен примерный прогноз экономической эффективности рассмотренного метода оптимизации выбросов оксида азота. Целью работы стала оценка эффективности первичных методов снижения выбросов оксидов азота NO_x, в частности, модернизации котла с установкой низкоэмиссионных горелок и отглушением сбросных сопел. Моделирование выполнено в программном комплексе ANSYS Fluent с использованием верифицированной математической модели, учитывающей многофазные потоки, турбулентность, горение угольной пыли и основные механизмы образования оксидов азота (термический, топливный, быстрый).

Проведенное исследование показало, что предложенное техническое решение позволяет снизить концентрацию оксидов азота NO_x в дымовых газах на 30 % – с 840 до 510 мг/нм³. В статье рассмотрено, как аэродинамическая доводка топочного пространства влияет на сокращение выбросов: снижение окружной скорости, минимизация рециркуляционных течений и удлинение времени жизни газов в восстановительной зоне дают суммарный эффект. Предложенная расчетная схема верифицирована по промышленным данным, расхождение не превышает 3 %. Отметим, что такое техническое решение не противоречит приоритетам Энергостратегии России на период до 2035 года, а, напротив, соответствует ее разделам по моделированию ТЭК и переходу к наилучшим доступным технологиям. Ключевое преимущество подхода – модернизация без останова и глубокой перестройки оборудования, что особенно актуально для угольной генерации (пример – Иркутская область). В перспективе увязка модели с прогнозом шлакования и коррозии, а также анализ динамических режимов работы котла. Рассматриваемый подход напрямую поддерживает политику технологического суверенитета, так как позволяет достигать жестких экологических нормативов с использованием отечественных инженерных решений и программного обеспечения, минимизируя зависимость от зарубежных систем газоочистки.

Energy Institute. Statistical Review of World Energy 2024. EI, 2024. – URL: https://www.bpb.de/system/files/dokument_pdf/Statistical_Review_of_World_Energy_2024.pdf (accessed: 04.05.2026).

Pulverized coal-fired boilers: future directions of scientific research / M. Ochowiak, Z. Bielecki, A. Krupinska, M. Matuszak, S. Wlodarczak, M. Bielecki, D. Choinski, J. Smyla, K. Jagiello // Energies. – 2023. – Vol. 16 (2). – P. 935. – DOI: 10.3390/en16020935.

Rawlins B.T., Laubscher R., Rousseau P. A fast thermal non-equilibrium eulerian-eulerian numerical simulation methodology of a pulverised fuel combustor // Thermal Science and Engineering Progress. – 2023. – Vol. 41. – P. 101842. – DOI: 10.1016/j.tsep.2023.101842.

Алехнович А.Н. Реконструкция и новые котлы отечественных ТЭС. – Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. – 320 с.

ИТС 38-2022. Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии: Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. – М.: Бюро НДТ, 2022. – 275 с.

Численное исследование влияния избытка первичного воздуха на процессы горения в топочной камере энергетического котла с многоканальными вихревыми горелками / А.В. Гиль, А.С. Заворин, О.М. Кокшарев, Е.С. Воронцова // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2020. – Т. 331, № 9. – С. 18–27. – DOI: 10.18799/24131830/2024/2/4475.

Алехнович А.Н. Распределение воздуха и топлива по горелкам котлов. – Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. – 128 с.

Gómez A., Fueyo N., Díez L.I. Modelling and simulation of fluid flow and heat transfer in the convective zone of a power-generation boiler // Applied Thermal Engineering. – 2008. – Vol. 28 (5). – P. 532–546. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2007.04.019.

Modlinski N. Computational modeling of a utility boiler tangentially-fired furnace retrofitted with swirl burners // Fuel Processing Technology. – 2010. – Vol. 91 (11). – P. 1601–1608. – DOI: 10.1016/j.fuproc.2010.06.008.

Кайкин Г.М. Автоматизация барабанного котла БКЗ-320-140. – Иваново, 2023. – 71 с.

Улучшение качества бурых углей марки 2БР-В2 и 2БОМСШ-Б2 с помощью химической обработки / Ф.М. Юсупов, А.А. Кўчаров, М.М. Маманазаров, Х.Н. Саъдуллаева // Universum: технические науки. – 2020. – № 3-2 (72). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uluchshenie-kachestva-buryh-ugley-marki-2br-v2-i-2bomssh-b2-s-pomoschyu-himicheskoy-obrabotki (дата обращения: 28.04.2026).

Реготов Г.А. Численное моделирование процесса псевдоожижения в ANSYS Fluent // Universum: технические науки. – 2019. – № 7 (64). – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/chislennoe-modelirovanie-protsessa-psevdoozhizheniya-v-ansys-fluent (дата обращения: 28.04.2026).

Особенности формирования вихревого следа в дозвуковом двухфазном потоке / Е.С. Байметова, Е.А. Митрюкова, А.А. Чернова, А.Р. Шигапова // Химическая физика и мезоскопия. – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 124–133. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-formirovaniya-vihrevogo-sleda-v-dozvukovom-dvuhfaznom-potoke (дата обращения: 28.04.2026).

Расчетное исследование процессов кислородного горения и газификации пылеугольного топлива в энергетических объектах разной мощности / Д.М. Божеева, В.А. Кузнецов, А.А. Дектерев, А.В. Минаков // Уголь. – 2025. – № 1. – С. 27–32. – DOI: 10.18796/0041-5790-2025-1-27-32. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschetnoe-issledovanie-protsessov-kislorodnogo-goreniya-i-gazifikatsii-pyleugolnogo-topliva-v-energeticheskih-obektah-raznoy (дата обращения: 28.04.2026).

Шелепова Д.Д. Мероприятия по снижению вредных выбросов с применением плазмотрона для очистки дымовых газов // Вестник науки. – 2025. – № 6 (87), т. 2. – С. 2268-2280. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/meropriyatiya-po-snizheniyu-vrednyh-vybrosov-s-primeneniem-plazmotrona-dlya-ochistki-dymovyh-gazov (дата обращения: 28.04.2026).