CFD MODELLING OF BIOMASS COMBUSTION IN A HEATING BOILER

Autor/autori: Razvan MAHU, Florin POPESCU, Ion V. ION

Rezumat: Utilizarea biomasei ca un substitut partial al combustibililor fosili este importantaa în obtinerea independentei energetice si atingerea obiectivelor protocolului de la Kyoto deoarece biomasa este o sursa de energie regenerabila. Alegerea proceselor de conversie a biomasei în forme utile energetic depinde de tipul si cantitatea de biomasa existenta, forma de energie obtinuta, standardele de mediu si conditiile economice. Gazeificarea biomasei este cea mai eficienta tehnologie de conversie, dar care presupune costuri mari de constructie a echipamentelor, astfel încât combustia ramâne cea mai atractiva tehnologie. Utilizarea cazanelor de mici dimensiuni în zonele rurale ar putea oferi, în schimb, cele mai mari avantaje pentru producerea si utilizarea biomasei, ceea ce a condus la cresterea interesului pentru realizarea de cazane mai eficiente si mai prietenoase cu mediul. Una dintre variantele constructive existente este data de cazanele cu flacara inversata denumite si cazane cu gazeificare, în care arderea se face în doua etape. Prin separarea proceselor de devolatilizare si ardere, amestecul dintre gazele combustibile si aerul secundar este îmbunatatit, ceea ce conduce la temperaturi de ardere mai mari si reducerea emisiilor poluante rezultate în urma arderii incomplete. Obiectivul acestei lucrari este modelarea si analiza numerica a performantelor arderii într-un cazan cu flacara inversata cu o putere de 42kW

Cuvinte cheie: cazan de încalzire, arderea biomasei, reziduuri agricole, modelare numerica

Abstract: The use of biomass as partial substitute of fossil fuels is important in reaching higher energetic independence and Kyoto Protocol targets since biomass combustion is CO2 neutral. In choosing the process to convert the biomass into useful form of energy, a great influence is exerted by the available type and quantity of biomass, the desired form of the energy, environmental standards and the economic conditions. The gasification of biomass is the most efficient conversion technology, but due to very high costs of plant construction, the combustion remains the most attractive technology. The use of small-scale boilers in rural areas, could offer the highest advantages for both the biomass producer and the user. The interest in using more efficient boilers, userfriendly and environmental friendly is increasing. In a down-draught boiler, the combustion process occurs in two steps. Through separation of volatilization and char combustion phases, the mixing of fuel gas and secondary combustion air is improved leading to higher combustion temperatures and reduced emissions from incomplete combustion. The goal of this study was to analyse the combustion performance of agriculture residues in a downdraught boiler with a power of 42 kW for domestic heating.

Keywords: heating boiler, biomass combustion, agricultural residues, CFD modeling

DOWNLOAD PDF