Повышение эффективности сжигания топлива в промышленных печах за счет утилизации теплоты уходящих газов
Проблемы рационального и эффективного использования энергоресурсов, внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий. Утилизация теплоты уходящих газов как метод повышения термического КПД печей. Выбор типа рекуператора. Степень утилизации теплоты.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 24.03.2019 |
Размер файла | 14,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Повышение эффективности сжигания топлива в промышленных печах за счет утилизации теплоты уходящих газов
Чадова Н.А., Чадов А.Ю.
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Нижний Новгород, Россия
Основой развития современного общества является повышенное внимание к проблемам рационального и эффективного использования энергоресурсов, внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий, поиска возобновляемых источников энергии и использования вторичных энергоресурсов. Это обусловлено растущим потреблением органического топлива при одновременно высоком его расходе на единицу валового продукта, что приводит к непрерывному росту цен на топлива и к росту негативного воздействия на окружающую среду.
Одним из основных потребителей топлива, наряду с теплогенерирующими установками, являются технологические печи. В большинстве случаев промышленные печи работают с весьма низким термическим КПД, величина которого не превышает 30-40%. Низкий КПД печей обусловлен, в основном, большими потерями теплоты с уходящими газами. Так как температура уходящих газов от промышленных печей, в зависимости от их конструкции и технологического назначения, изменяется в пределах от 600 до 1400°С, то величина потерь теплоты с уходящими газами в разных случаях составляет 50-70% от количества подведенной теплоты.
Эффективным методом повышения термического КПД печей и, следовательно, снижения расхода топлива, является утилизации теплоты уходящих газов. Одним из вариантов реализации этого процесса является применение рекуператоров и регенераторов, осуществляющих подогрев воздуха, подаваемого на горение топлива.
Рекуперативные воздухонагреватели (рекуператоры) по материалу изготовления делятся на керамические и металлические. Керамические рекуператоры и регенераторы, изготавливаемые из специальных огнеупорных материалов, применяют для высокотемпературного нагрева воздуха (500-700°С), однако из-за таких недостатков как массивность, большие габариты, низкая тепловая эффективность, а также, в случае керамических рекуператоров, низкая газоплотность, данные типы воздухонагревателей применяются не нашли широкого применения.
На практике наибольшее применение получили металлические рекуператоры, обладающие высокой газоплотностью (может достигать 100% при сварном соединении) и большой удельной теплопроводностью, что позволяет значительно снизить их габаритные размеры и, следовательно, стоимость.
В зависимости от конструкции металлические рекуператоры делятся на:
– игольчатые рекуператоры;
– рекуператоры из гладких стальных труб;
– рекуператоры-термоблоки;
– радиационно-щелевые рекуператоры.
Выбор типа рекуператора зависит от конструкции и размеров печи, условий ее работы, температуры продуктов сгорания, уходящих из печи, необходимой температуры подогрева воздуха, вида сжигаемого топлива и т.д.
Для нагрева воздуха до температуры 200-400°С при температуре уходящих газов 6001100°С для подогрева воздуха могут быть применены конвективные чугунные игольчатые и стальные гладкотрубные рекуператоры, обладающие высокой тепловой эффективностью (в особенности двустороннеигольчатые рекуператоры, с оребрением труб с внутренней и наружной стороны стенок), компактностью размеров, а также наименьшей массой метелла, приходящейся на единицу выработанной теплоты. Однако применение игольчатых рекуператоров ограничивается их размерами из-за большого количества фланцевых соединений, число которых увеличивается при увеличение габаритов рекуператора, в связи с чем значительно снижается его газоплотность.
Для высокотемпературного нагрева воздуха при температуре уходящих газов 10001400°С могут быть применены радиационно-щелевые рекуператоры из жароупорной стали, основанные на лучистом теплообмене. Основным недостатком данного типа рекуператоров является то, что они занимают объем в 2-3 раза больший, чем конвективные рекуператоры при одинаковой теплопроизводительности.
На промышленных печах, работающих с большим тепловым напряжением и выбиванием пламени из печи, следует применять монолитные чугунно-стальные рекуператоры-термоблоки, обеспечивающие подогрев воздуха до температуры 200-300°С. Главным недостатком термоблоков является их громоздкость. Масса металла, приходящаяся на единицу выработанной теплоты, может быть до 4 раз больше, чем у других типов рекуператоров при прочих равных условиях.
В конкретных условиях тип рекуператоров следует определять не только по экономии первоначальных затрат и срокам окупаемости, но также по степени утилизации теплоты и производственным возможностям предприятия.
При выборе типа рекуператора необходимо определять целесообразные температурные пределы подогрева воздуха с точки зрения окупаемости установки теплоутилизационного оборудования. Верхний предел температуры подогрева воздуха обычно принимается не более 400°С, так дальнейшее ее повышение приводит к резкому увеличению стоимости рекуператора из-за применения жаропрочных материалов, а также к значительному усложнению эксплуатации горелок.
Оптимальным является подогрев воздуха до температуры 250-300°С, при этом достигается экономия топлива в размере 15-20%.
Следует также отметить, что подогрев воздуха, подаваемого на горение, помимо экономии топлива, обеспечивает улучшение качества горения топлива и повышение производительности печей. Применение воздухонагревателей также оказывает положительный экологический эффект. Благодаря увеличению КПД и снижению расхода топлива достигается сокращение негативного воздействия топливодобывающих технологий на почву, растительность и водоемы эквивалентно сэкономленному топливу, снижение выбросов загрязняющих веществ и, как следствие, снижение платы за загрязнение атмосферного воздуха, а также сокращение теплового загрязнения атмосферы в результате снижения расхода и температуры уходящих газов.
энергоресурс утилизация теплота печь
Список использованных источников
1. Щукин А.А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. - М., «Энергия», 1973. - 224 с.
2. Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей. - М., «Металлургия», 1975. - 296 с.
3. Энергосбережение и охрана воздушного бассейна при использовании природного газа: Учебное пособие/Б.В. Шанин, Е.Е. Новгородский, В.А. Широков, А.Ф. Пужайло - Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит.ун-т, 1998. - 384 с.
4. Лебедева Е.А. Охрана воздушного бассейна от вредных технологических и вентиляционных выбросов: Учеб. пос. для вузов/Е.А. Лебедева; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. - Н.Новгород: ННГАСУ, 2010. - 196 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение контактного водонагревателя, принцип его действия, особенности конструкции и составные элементы, их внутреннее взаимодействие. Тепловой, аэродинамический расчет контактного теплообменного аппарата. Выбор центробежного насоса, его критерии.
курсовая работа [255,1 K], добавлен 05.10.2011Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013Разработка схемы теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя. Определение располагаемого объема тепловой энергии газов, коэффициента утилизации теплоты, расходов насыщенного и перегретого пара. Расчет абсолютной и относительной экономии топлива.
контрольная работа [443,5 K], добавлен 21.12.2013Расчет идеального цикла газотурбинной установки, ее тепловой и эксергетический баланс. Тепловой расчет регенератора теплоты отработавших газов. Определение среднелогарифмической разности температурного напора, действительной длины труб и генератора.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.10.2013Расчет горения топлива. Тепловой баланс котла. Расчет теплообмена в топке. Расчет теплообмена в воздухоподогревателе. Определение температур уходящих газов. Расход пара, воздуха и дымовых газов. Оценка показателей экономичности и надежности котла.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 10.01.2013Методы расчета сжигания и расхода топлива, КПД, теплового и эксергетического балансов котельного агрегата. Анализ схем установки экономайзера, воздухоподогревателя, котла-утилизатора с точки зрения экономии топлива и рационального использования теплоты.
курсовая работа [893,0 K], добавлен 21.06.2010Задачи синтеза схемы эффективной утилизации теплоты. Теплогидравлические и геометрические характеристики схемы. Эффективность процесса утилизации. Определение класса энергетической эффективности здания. Энергосберегающие режимов работы жилого помещения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 10.11.2014Исследование возможности и целесообразности утилизации теплоты, отводимой кристаллизатором и роликами. Рассмотрение и характеристика основных способов получения горячей воды в кристаллизаторе и роликах при существующей геометрии охлаждаемых каналов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 10.07.2017Цели и методы изучения промышленной теплоэнергетики. Свойства рабочих тел и материалов, применяемых в низкотемпературной технике. Работа паровых компрессионных трансформаторов теплоты в нерасчётных условиях. Абсорбционные трансформаторы теплоты.
методичка [544,2 K], добавлен 23.09.2011Рассмотрение технологической схемы теплоутилизационной установки. Расчет печи перегрева водяного пара и котла-утилизатора. Составление теплового баланса воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия и эксергетическая оценка установки.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.10.2014