SIMULATION MODEL FOR CALCULATING COMBUSTION PRODUCTS FOR AUTOMATED CONTROL SYSTEMS OF BOILER PLANTS
DOI:
https://doi.org/10.36074/grail-of-science.26.12.2025.057Keywords:
combustion products, hydrocarbon fuel, simulation model, automated control systemSummary
This work presents a simulation model for calculating the composition of flue gases formed during the combustion of hydrocarbon fuels with variable composition. The model is based on the equilibrium concentration method, taking into account dissociation reactions, and includes a system of nonlinear equations describing chemical equilibrium and material balances for the key elements C–H–O–N. Additionally, the furnace energy balance is considered, allowing for the determination of the adiabatic combustion temperature using iterative procedures, as well as the estimation of the maximum flame temperature. The proposed model is intended for integration into automated control systems of boiler units operating on fuel with variable calorific value. The obtained results enable the operational determination of CO2, CO, O2, H2, H2O, NO, and other flue gas component concentrations, which is crucial for optimizing the fuel-air ratio, improving combustion economy, and reducing toxic emissions.
Downloads
Downloads
License
References
Beglov, K., Kozlov, O., Kondratenko, Y., Markolenko, T., & Kryvda, V. (2023). Automatic control of the boiler heat power based on changing hydrocarbon fuelʼs calorific value. International Scientific Technical Journal Problems of Control and Informatics, 68(2), 75–92. https://doi.org/10.34229/1028-0979-2023-2-6 DOI: https://doi.org/10.34229/1028-0979-2023-2-6
Kryvda, V., Brunetkin, O., Beglov, K., Markolenko, T., & Lutsenko, I. (2024). Method of controlling the volume of combustion products at different boiler loads. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 1, 100–104. https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/100 DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/100
Markolenko, T. D., & Prodanov, D. G. (2024b). Model of greenhouse gas emission minimization under variable load of a steam boiler. INFORMATICS AND MATHEMATICAL METHODS IN SIMULATION, 14(4), 284–295. https://doi.org/10.15276/imms.v14.no4.284 DOI: https://doi.org/10.15276/imms.v14.no4.284
Markolenko, T. D., Prodanov, D. G., & Beglov, Y. I. (2025). Boiler thermal load control during the combustion of solid household waste. ELECTRICAL AND COMPUTER SYSTEMS, 42(118), 43–51. https://doi.org/10.15276/eltecs.42.118.2025.5 DOI: https://doi.org/10.15276/eltecs.42.118.2025.5
Turns, S. R. (2021). An Introduction to Combustion: Concepts and applications.
Бакшанська, Т. Д., Рижиков, Ю. Г., & Тодорцев, Ю. К. (2007). Математична модель процесу горіння природного газу з рециркуляцією продуктів згорання для цілей управління. http://nbuv.gov.ua/UJRN/aaeks_2007_2_9
Жданюк, Н. В., & Племянніков, М. М. (2022). Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів у виробництві кераміки та скла: Паливо і його характеристики. Розрахунки горіння палива [Електронний ресурс]. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського. URL: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/96385dca-cc6a-4c0d-b618-3950db567490/content
Максимов, М. В., Брунеткін, О. І., & Бондаренко, А. В. (2013). Model and method for determining conditional formula hydrocarbon fuel combustion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8(66)), 20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.18702 DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.18702
Стародуб, А. О., & Бабіч, В. Ф. (2018). Розрахунок статичних характеристик процесу горіння газоподібного палива як об’єкта управління. Вчені записки ТНУ імені В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки, 29(68), ч. 2, 60–64.
Downloads
How to Cite
Issue
Section
Categories
