Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Промышленный теплотехнологический комплекс шляется одним из основных потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) страны. Только одни высокотемпературные системы с основным технологическим звеном - промышленными печами по уровню прямого пот-эебления органического топлива конкурируют с производством электроэнергии на тепловых электрических станциях. На реализацию теплотехно-югических процессов (от низкотемпературного нагрева воды до высокотемпературной плавки металлов) непосредственно расходуется около 2/3 эрганического топлива, более 1/3 вырабатываемой электрической энергии і более 1/2 тепловой энергии. При этом теплотехнологические установки (ТТУ) работают с высокими удельными расходами топлива и низким КПД. )дной из существенных причин подобного положения является несовершенство тепловых схем ТТУ. Неэффективное использование ТЭР указывает на іеобходимость глубокого энергетического анализа промышленных предприятий с последующей разработкой и внедрением мероприятий по энергосбережению.
Наивысший результат экономии топлива и повышения КПД может иметь іесто при одновременном снижении отношения потерь теплоты через ограждения к теплопоглощению материала и наиболее полной регенерации теплоты отходящих из реактора газов. Однако, имеющий место в промышленности иирокий температурный диапазон и большое количество видов отходящих 'азов требует разработки и выбора оптимальных параметров разнообразного по конструкции и способу теплообмена утилизационного оборудования.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка, теоретическое обоснование и ірактическая проверка эффективности работы теплообменников и схем шешнего и комплексного теплоиспользования, обеспечивающих повышение )ффективности использования ТЭР для действующих и проектируемых ТТУ іа базе:
проведения комплексного энергетического анализа промышленных предприятий с оценкой возможных масштабов энергосбережения за счет утилизации низко- и высокотемпературных отходящих газов;
математического моделирования разработанного оборудования;
внедрения предложенных технических решений по утилизации отходящих газов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы:
1. Разработаны математические модели:
модель процессов тепломассообмена в элементах ТТУ с комплексным теп лоиспользованием отходящих газов, позволяющую учесть динамическую вза имосвязь по режимным параметрам продуктов сгорания и вьфабатьваемы теплоносителям,
модель процессов тепломассообмена в насадке контактного теплообмен ника.
-
Разработаны структура модели и алгоритм поиска оптимальны схем ТТУ, позволяющие выбрать оптимальный вариант из набора установо внешнего и комплексного теплоиспользования отходящих газов и их режим ных и конструктивных параметров.
-
Разработан алгоритм оптимизации теплообменников для действую щих ТТУ, позволяющий оптимизировать режимные и конструктивные парамет ры теплообменника.
-
Проведены экспериментальные исследования в промышленных уело виях, на основании которых определена адекватность математической мо дели и обоснована эффективность работы контактного теплообменника.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Прикладные результаты работы получены с ис пользованием методов планирования и анализа эксперимента и методо текнико-экономической оптимизации. При математическом моделировани процессов тепломасообмена используются зональный метод и метод конеч ных разностей.
ДОСТОВЕРНОСТЬ полученных в работе математических моделей провере на по результатам натурных исследований, проведенных на контактны теплообменниках, установленных на Родниковском меланжевом комбинате.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в следующем:
показаны пути эффективного использования значительного потенциал низко- и высокотемпературных отходящих газов, выявленных при анализ ТЭБ машиностроительного завода и текстильного комбината Ивановског промышленного теплотехнологического комплекса;
предложенное техническое решение, защищенное патентом РФ, позволяв интенсифицировать теплообмен в рабочем пространстве печи, глубоко ути лизировать тепло высокотемпературных отходящих газов и снизить выбро вредных газообразных примесей;
разработанные алгоритмы оптимизации могут быть использованы при про ектировании ТТУ с регенеративным, внешним и комплексным теплоиспользо ванием для предприятий аналогичного профиля;
результаты промышленных испытаний и рабочие чертежи опытного образц контактного теплообменника рекомендованы для внедрения на предприятия;
текстильной промышленности;
- разработанный проект установки для внешнего теплоиспользования высо
котемпературных газов может быть внедрен на действующих ТТУ, за кото
рыми нет практической возможности или необходимости реализации глубо
кого регенеративного теплоиспользования.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработаны конструкция эффективного теплообменника и схемы глубокого теплоиспользования отходящих газов, одна из которых защищена патентом РФ. Выполнен рабочий проект установки внешнего теплоиспользования и передан для внедрения в кузнечных и термических цехах на Череповецкий металлургический комбинат. По разработанным алгоритмам оптимизации спроектирован и внедрен контактный теплообменник на Кохомском хлопчатобумажном комбинате и Родниковс-ком меланжевом комбинате. На основании приемочных испытаний опытного образца контактного теплообменника, проведенных на Родниковском меланжевом комбинате, комиссией рекомендована постановка его на серийное производство.
структура модели и алгоритм поиска оптимальных схем ТТУ с регенеративным, внешним и комплексным теплоиспользованием отходящих газов.
математическая модель контактного теплообменника,
результаты промышленных испытаний контактного теплообменника.
математическая модель ТТУ с комплексным теплоиспользованием и снижением уровня вредных составляющих продуктов сгорания.
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции "VII Бенардосовские чтения" (Иваново. 1994г.),на II международной научно-техническая конференции "Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики" (Москва, 1995г.),на международной конференции "Экология и теплотехника -1996" (Днепропетровск, 1996 г.), на объединенном научном семинаре кафедры ТЭВП, ПТ, ТОТ ИГЭУ (Иваново,апрель 1998г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из зведення, пяти глав, заключения, списка литературы из 97 наименований л 14 стр. приложений. Изложена на 152 стр., содержит 13 таблиц, 34 рисунка.
