Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа
Проведен анализ эксерго-технологической, тепло-эксергетической и эксерго-экономической эффективности различных схем утилизации теплоты отходящих газов стекловаренных печей и котельных агрегатов, на основании которого предлагаются рекомендации по применению указанных схем с учетом особенностей данног...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61143 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, Р.А. Навродская, П.К. Голубинский, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 68-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61143 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Навродская, Р.А. Голубинский, П.К. Новаковский, М.А. 2014-04-25T18:50:15Z 2014-04-25T18:50:15Z 2008 Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, Р.А. Навродская, П.К. Голубинский, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 68-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61143 621.036.7 Проведен анализ эксерго-технологической, тепло-эксергетической и эксерго-экономической эффективности различных схем утилизации теплоты отходящих газов стекловаренных печей и котельных агрегатов, на основании которого предлагаются рекомендации по применению указанных схем с учетом особенностей данного производства и конкретной схемы утилизации. Виконано аналіз ексерго-технологічної, тепло-ексергетичної та ексерго-економічної ефективності різних схем утилізації теплоти відкидних газів скловарних печей та котельних агрегатів, на основі якого пропонуються рекомендації щодо застосування вказаних схем із врахуванням особливостей даного виробництва та конкретної схеми утилізації. Analysis of the exergye-technological, heat – exergye, and exergye-economic efficiency for various layouts of the utilization of flue gases heat of glass-melting furnaces and boiler units is carried out. Recommendations on the application of the specified schemes are proposed with regard for the features of the given manufacture and the specific utilization scheme. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Энергосбережение Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа Еfficiency of the systems of utilization of flue gases heat for various type of power plants Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| spellingShingle |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Навродская, Р.А. Голубинский, П.К. Новаковский, М.А. Энергосбережение |
| title_short |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| title_full |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| title_fullStr |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| title_full_unstemmed |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| title_sort |
эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа |
| author |
Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Навродская, Р.А. Голубинский, П.К. Новаковский, М.А. |
| author_facet |
Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Навродская, Р.А. Голубинский, П.К. Новаковский, М.А. |
| topic |
Энергосбережение |
| topic_facet |
Энергосбережение |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Еfficiency of the systems of utilization of flue gases heat for various type of power plants |
| description |
Проведен анализ эксерго-технологической, тепло-эксергетической и эксерго-экономической эффективности различных схем утилизации теплоты отходящих газов стекловаренных печей и котельных агрегатов, на основании которого предлагаются рекомендации по применению указанных схем с учетом особенностей данного производства и конкретной схемы утилизации.
Виконано аналіз ексерго-технологічної, тепло-ексергетичної та ексерго-економічної ефективності різних схем утилізації теплоти відкидних газів скловарних печей та котельних агрегатів, на основі якого пропонуються рекомендації щодо застосування вказаних схем із врахуванням особливостей даного виробництва та конкретної схеми утилізації.
Analysis of the exergye-technological, heat – exergye, and exergye-economic efficiency for various layouts of the utilization of flue gases heat of glass-melting furnaces and boiler units is carried out. Recommendations on the application of the specified schemes are proposed with regard for the features of the given manufacture and the specific utilization scheme.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61143 |
| citation_txt |
Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, Р.А. Навродская, П.К. Голубинский, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 68-76. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT fialkonm éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT šerenkovskiiûv éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT stepanovaai éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT navrodskaâra éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT golubinskiipk éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT novakovskiima éffektivnostʹsistemutilizaciiteplotyothodâŝihgazovénergetičeskihustanovokrazličnogotipa AT fialkonm efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants AT šerenkovskiiûv efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants AT stepanovaai efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants AT navrodskaâra efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants AT golubinskiipk efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants AT novakovskiima efficiencyofthesystemsofutilizationoffluegasesheatforvarioustypeofpowerplants |
| first_indexed |
2025-11-27T05:27:47Z |
| last_indexed |
2025-11-27T05:27:47Z |
| _version_ |
1850801686754361344 |
| fulltext |
Необходимость разработки эффективных
энергосберегающих технологий утилизации теп;
лоты отходящих газов энергетических установок
определяется, с одной стороны, наличием в де;
централизованной энергетике Украины доста;
точно высокого потенциала для внедрения таких
технологий, с другой – устойчивой тенденцией к
повышению стоимости топлива в стране. Следу;
ет отметить, что теплоутилизация связана с опре;
деленными трудностями, которые обусловлены
целым рядом особенностей энергетических уста;
новок и конкретных схем утилизации теплоты.
Решение о целесообразности реализации той или
иной утилизационной схемы и применения теп;
лоутилизаторов определенного типа должно бази;
роваться на всестороннем анализе, позволяющем
учесть влияние на эффективность теплоутилиза;
ции максимально возможного количества факто;
ров. В работе [1] предложен комплексный подход
к оценке эффективности систем утилизации теп;
68 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Виконано аналіз ексерго�техно�
логічної, тепло�ексергетичної та ексер�
го�економічної ефективності різних
схем утилізації теплоти відкидних газів
скловарних печей та котельних агре�
гатів, на основі якого пропонуються ре�
комендації щодо застосування вказаних
схем із врахуванням особливостей да�
ного виробництва та конкретної схеми
утилізації.
Проведен анализ эксерго�техноло�
гической, тепло�эксергетической и эк�
серго�экономической эффективности
различных схем утилизации теплоты от�
ходящих газов стекловаренных печей и
котельных агрегатов, на основании ко�
торого предлагаются рекомендации по
применению указанных схем с учетом
особенностей данного производства и
конкретной схемы утилизации.
Analysis of the exergye�technological,
heat – exergye, and exergye�economic
efficiency for various layouts of the utiliza�
tion of flue gases heat of glass�melting
furnaces and boiler units is carried out.
Recommendations on the application of
the specified schemes are proposed with
regard for the features of the given manu�
facture and the specific utilization scheme.
УДК 621.036.7
ФИАЛКО Н.М., ШЕРЕНКОВСКИЙ Ю.В., СТЕПАНОВА А.И.,
НАВРОДСКАЯ Р.А., ГОЛУБИНСКИЙ П.К., НОВАКОВСКИЙ М.А.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ
ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
РАЗЛИЧНОГО ТИПА
cp – изобарная теплоемкость;
E – эксергетическая мощность;
G – массовый расход теплоносителя;
i – удельная энтальпия;
K – капитальные затраты;
kТ
ex – эксерго;технологический критерий;
m0 – удельная материалоемкость;
p – давление;
ps – давление насыщенного водяного пара;
Q – тепловая мощность;
R – газовая постоянная;
s – удельная энтропия;
T – температура;
ΔT – среднелогарифмический температурный напор;
x – абсолютная влажность дымовых газов;
Δ – изменение параметра;
ε – тепло;эксергетический критерий;
ηex – эксергетический КПД;
ϕ – относительная влажность дымовых газов.
Индексы верхние:
в – вода;
дг – дымовые газы.
Индексы нижние:
1,2 – вход и выход элемента теплоутилизатора;
i – элемент теплоутилизатора;
g – сухие компоненты;
р – пар;
о – окружающая среда;
п – полезная;
пот – потери.
лоты и на его основе разработаны эксерго;техно;
логический и тепло;эксергетический критерии
эффективности:
kT
ex = (Eпот m0)/Q, ε = Eпот/Q ,
позволяющие анализировать указанные системы
с различных позиций: термодинамической, теп;
лотехнической, технологической. Кроме указан;
ных критериев, для анализа эффективности теп;
лоутилизационной системы предлагается
эксерго;экономический критерий, определяю;
щий отношение величины капитальных затрат к
величине полезной эксергетической мощности:
kэ
ex = K/ЕП .
Предложенные критерии могут быть исполь;
зованы при комплексном анализе эффективнос;
ти теплоутилизационных систем и при решении
оптимизационных задач. Во втором случае необ;
ходимо провести минимизацию критериев по ос;
новным независимым параметрам системы и опре;
делить оптимальные значения этих параметров [2].
Целью данной работы является разработка ре;
комендаций по применению схем утилизации
теплоты отходящих газов для энергетических ус;
тановок различного типа на основе комплексно;
го анализа их эффективности.
Исследована эффективность основных схем и
соответствующего теплообменного оборудова;
ния для утилизации теплоты отходящих газов
стекловаренных печей и котельных агрегатов.
Для стекловаренных печей – это схемы, пред;
назначенные для нагрева воды систем тепло;
снабжения, а также для подогрева дутьевого воз;
духа, поступающего в регенераторы печи, для
котельных агрегатов – схемы, предназначенные
для нагрева воды систем теплоснабжения (отоп;
ления и горячего водоснабжения).
В настоящее время удельные затраты топлива
на производство продукции в стекольной и кера;
мической промышленности в 2…4 раза превыша;
ют зарубежные показатели, КПД стекловарен;
ных печей, как правило, не превышает 60%,
температура уходящих газов составляет
300…450 oС, а потери теплоты с уходящими газа;
ми достигают 25%…35%. Тогда как на стекловы;
рабатывающих предприятиях существует потреб;
ность в тепловой энергии на отопление и горячее
водоснабжение, которая в значительной мере
может быть компенсирована за счет утилизации
теплоты отходящих газов.
На рис. 1 приведена схема утилизации тепло;
ты отходящих газов стекловаренной печи, пред;
назначенная для нагрева воды систем теплоснаб;
жения. Схема включает поверхностный
водогрейный теплоутилизатор, состоящий из
трех модулей панельного типа, расположенных
вертикально и соединенных между собой. При;
менение в схеме теплоутилизатора указанной
конструкции обусловлено высокой запыленнос;
тью потока дымовых газов стекловаренных печей
(>200 мг/м3). В таких условиях использование
эффективных развитых теплообменных поверх;
ностей, включающих оребренные трубы и трубы
с кольцевыми турбулизаторами, затруднено из;за
быстро образующегося на этих поверхностях
слоя отложений, приводящего к снижению теп;
ловой эффективности и в конечном итоге к нера;
ботоспособности теплоутилизаторов. Поэтому
для стекловаренных печей разработана специ;
альная конструкция теплоутилизатора водогрей;
ного типа, в которой используются трубы с мем;
бранами, образующими панель с коллекторами.
Теплообменная часть каждого модуля теплоути;
лизатора набирается из необходимого числа па;
нелей определенных размеров.
Схема теплоутилизационной установки стек;
ловаренной печи, предназначенная для предва;
рительного нагрева воздуха, поступающего в ре;
генераторы печи, содержит поверхностный
концевой рекуператор, который представляет со;
бой прямоугольную конструкцию кожухотрубча;
того типа также с применением панелей, образо;
ванных трубами с мембранами (рис. 2). Движение
теплоносителей в рекуператоре является проти;
воточным (воздух в трубах, газы в межтрубном
пространстве). При этом трубы имеют кольцевые
турбулизаторы, позволяющие в 1,5...2 раза ин;
тенсифицировать теплообмен внутри труб по
сравнению с гладкотрубными конструкциями
аналогичного типа.
Для исследования эффективности теплоути;
лизационных схем использован дискретно;эле;
ментный модульный принцип эксергетического
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 69
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
анализа, который предполагает представление
теплоутилизаторов в виде системы элементов
(модулей), внутренняя структура которых изве;
стна, но не рассматривается, а во внимание при;
нимаются только “внешние ” свойства элемента,
определяющие материальное и энергетическое
взаимодействие его с остальными элементами
системы. Возможность применения указанного
принципа к анализу эффективности отдельных
модулей, а также возможность координации мо;
дулей при их агрегировании в теплоутилизаци;
онную систему посредством учета причинно;
следственных связей между отдельными
явлениями обусловлена основными характерис;
тиками, отражающими сущность эксергетичес;
ких понятий: универсальностью и аддитивнос;
тью [3–6].
Для анализа эксерго;технологической и теп;
ло;эксергетической эффективности водогрей;
ный теплоутилизатор в соответствии с особенно;
стями конструкции моделировался в виде систе;
мы трех последовательно соединенных дискрет;
ных элементов, а рекуператор – в виде системы
двух элементов. Материальное и энергетическое
взаимодействие между элементами осуществля;
лось по принципу “вход;выход” черного ящика.
Расчет предложенных критериев эффективности
и других эксергетических характеристик прово;
дился с помощью эксергетического интегрально;
го балансового метода. Для расчета изменения
эксергетической мощности дымовых газов и воз;
духа в i;том элементе теплоутилизатора исполь;
зовались аналитические зависимости, получен;
ные с учетом уравнения состояния идеального
газа, поскольку в области изменения рабочих па;
раметров дымовые газы и воздух с достаточной
степенью точности можно считать идеальным га;
зом [6]. Для дымовых газов и воздуха:
70 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 1. Схема теплоутилизационной установки с модульным водогрейным теплоутилизатором,
предназначенная для нагрева воды системы отопления за счет использования теплоты отходящих
газов стекловаренных печей: Е – теплоутилизатор; К – насосы; Т1, Т2 – прямой и обратный
трубопроводы тепловой сети; Т19 – дренажный трубопровод; Д1, Д2 – дымососы; Ш – шиберы;
В6 – трубопровод подпиточный; В19 – трубопровод для опорожнения теплоутилизатора;
– вентиль, задвижка; – воздушник; – направления потоков дымовых газов и воды;
– предохранительный и обратный клапаны.
Расчет изменения эксергетической мощности
воды и потерь эксергетической мощности в от;
дельном элементе теплоутилизатора проводился
в соответствии с формулами:
;
Eiпот=ΔЕдг
i – ΔЕi
в(возд).
В табл. 1,2 представлены результаты расчета
основных эксергетических характеристик и
предложенных критериев оценки эффектив;
ности теплоутилизаторов, используемых в ути;
лизационных схемах стекловаренных печей,
предназначенных для нагрева воды систем
теплоснабжения и для подогрева дутьевого
воздуха.
Как видно из табл. 1,2, наблюдается уменьше;
ние значений тепло;эксергетического критерия
(соответственно увеличение тепло;эксергетичес;
кой эффективности) при понижении уровня
среднелогарифмического температурного на;
пора в элементах теплоутилизаторов, располо;
женных по ходу дымовых газов. Это связано со
снижением эксергетических потерь в этих эле;
ментах при уменьшении термодинамической
необратимости, определяемой конечной разно;
стью температур при теплообмене между тепло;
носителями.
При этом величины тепло;эксергетического и
эксерго;технологического критериев для водо;
грейного теплоутилизатора в 1,2 раза меньше,
чем для воздухогрейного, а величина эксерго;
экономического критерия для первой схемы ути;
лизации составляет 2,14 тыс. грн/кВт, для второй –
3,12 тыс. грн/кВт. Приведенные результаты сви;
детельствует о более высокой эффективности во;
догрейного теплоутилизатора по сравнению с
воздухогрейным.
Значительными потерями теплоты с уходя;
щими газами характеризуются также котель;
ные установки. Указанные потери в газопо;
требляющих котлах достигают 17…18%. Для
повышения эффективности использования
в в в в в в
2 1 0 2 1
( ; ) ( )
i i i i i
G i i T s s⎡ ⎤ΔΕ = − −⎣ ⎦
1 1
1 2 0
2 2
[ ( ) ( ln ln )]i i
i p i i p
i i
T pR
E G c T T T c
T p
Δ = − − −
μ
.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 71
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 2. Схема теплоутилизационной установки с концевым рекуператором, предназначенная для
предварительного подогрева холодного воздуха перед поступлением его в регенератор печи:
1 – рекуператор; 2 – дымосос; 3 – дымовая труба; 4 – вентилятор; – направления потоков
воздуха и дымовых газов; – газоход, воздуховод; – шибер.
топлива в котельных агрегатах могут быть раз;
работаны различные теплоутилизационные
схемы, в частности, схемы с использованием
поверхностных теплоутилизаторов конденса;
ционного типа [7] (рис. 3). Поверхность тепло;
обмена в таких теплоутилизаторах состоит из
биметаллических оребренных труб (стальная
основа и алюминиевое оребрение), набирае;
мых в шахматный пучок. Эту поверхность мож;
но условно разделить на две части. В первой
происходит охлаждение продуктов сгорания до
точки росы (так называемая “сухая“ зона), во
второй – более глубокое охлаждение продуктов
сгорания (ниже 60…50 oС) с конденсацией во;
дяного пара, который находится в отходящих
газах (“мокрая“ зона). При этом эффектив;
ность теплоутилизации повышается, посколь;
ку может быть использована не только тепло;
та отходящих газов при их охлаждении (около
7...8%), но и теплота конденсации паров (при;
мерно 10%). Указанные особенности данного
теплоутилизатора определили его моделирова;
ние в виде системы двух элементов. Для расче;
та эксергетических характеристик отходящих
дымовых газов использовались аналитические
зависимости, в которых учитывалось, что в
первом элементе теплоутилизатора влагосодер;
жание газов оставалось постоянным, а во вто;
ром элементе изменялось [8]:
2 2 2
2 1 0 2 1
1 1 1
( )
ln ) (( ) ( ))];
; ( )
s
p p p p
s
p p TR
x i i T s s
p p T
− ϕ
− + − − −
μ ϕ
2
2 1 0
1
[ ( ) ( ln
pg pg
T
E G c T T T c
T
Δ = − − −
72 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Та б л . 1 . Эксергетические характеристики водогрейного теплоутилизатора
Та б л . 2 . Эксергетические характеристики воздухогрейного теплоутилизатора
В табл. 3. представлены результаты рас;
чета основных эксергетических характери;
стик и предложенных критериев оценки
эффективности конденсационного тепло;
утилизатора, используемого в утилизаци;
онной схеме котельной установки, пред;
назначенной для нагрева воды систем
теплоснабжения. 1 1 0 0 1 0
(( ) ( ))]
p p p p
x i i T s s− − − − .
2 2 2
2 2 0 0 2 0
1 1 1
( )
ln ) (( ) ( ))
; ( )
s
p p p p
s
p p TR
x i i T s s x
p p T
− ϕ
− + − − − −
μ ϕ
2
2 1 0
1
[ ( ) ( ln
pg pg
T
E G c T T T c
T
Δ = − − −
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 73
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 3. Схема теплоутилизационной установки с конденсационным теплоутилизатором,
предназначенная для нагрева воды систем теплоснабжения за счет использования теплоты дымовых
газов котельных агрегатов: 1 – теплообменник; 2 – байпасный газоход; 3 – оребренная труба;
4 – конденсатосборник; 5 – взрывной клапан; 6 – смотровые окна.
Схема
Конденсационный теплоутилизатор
Как видно из табл. 3, для второго элемента
теплоутилизатора (“мокрой“ зоны) тепло;эксер;
гетический критерий в 1,9 раза меньше, а эксер;
го;технологический критерий в 3,6 раза меньше,
чем для первого элемента (“сухой“ зоны). Наличие
“мокрой” зоны поверхности теплообмена оказы;
вает существенное влияние и на эффективность
конденсационного теплоутилизатора в целом. Так,
значения тепло;эксергетического, эксерго;техно;
логического и эксерго;экономического (состав;
ляющего 1,71 тыс. грн/кВт) критериев для кон;
денсационного теплоутилизатора в несколько
раз меньше, чем соответствующие значения для
водогрейного и воздухогрейного теплоутилиза;
торов, что свидетельствует о его более высокой
эффективности.
Сопоставляя эффективность исследованных
теплоутилизационных схем, можно сказать сле;
дующее. Для стекловаренных печей, благодаря
более высокой тепло;эксергетической, эксерго;
технологической и эксерго;экономической эф;
фективности, а также компактности водогрейных
утилизаторов по сравнению с воздухогрейными, в
условиях стабильной значительной потребности
в горячей воде систем теплоснабжения для внед;
рения могут быть рекомендованы теплоутилиза;
ционные схемы первого типа. При применении
таких схем утилизированная теплота использует;
ся в системе теплоснабжения предприятия (или
других объектов), повышая коэффициент ис;
пользования теплоты топлива печи на 15…25 %.
Из;за более низкой эффективности воздухогрей;
ных теплоутилизаторов их применение в схемах
утилизации теплоты дымовых газов стекловарен;
ных печей до недавнего времени считалось неце;
лесообразным. Однако следует отметить, что вы;
бор схемы использования утилизированной
теплоты определяется, наряду с перечисленными
показателями эффективности, рядом других
факторов. Основными из них являются потреб;
ность в определенном виде теплоносителя (горя;
чей воде для систем отопления и горячего водо;
снабжения, нагретом воздухе, поступающем на
горение в соответствующий тепловой агрегат),
стоимость топлива, возможность использования
эффективных поверхностей нагрева и др. Так, ог;
раниченность в потреблении горячей воды, пери;
одичность ее использования в системах отопле;
ния, а также постоянная тенденция к увеличению
стоимости топлива, с одной стороны, и совер;
шенствование технологии производства эффек;
тивных поверхностей нагрева (с оребрением, гоф;
рированных, с интенсификаторами теплообмена
и т.д.) для воздухонагревателей – с другой, опре;
делила возможность конкуренции последних в
теплоутилизационных технологиях различных
газопотребляющих энергетических установок. К
достоинствам теплоутилизационных схем для
нагрева воздуха, идущего на горение, следует от;
нести также большее, по сравнению со схемами
для нагрева воды, число часов работы теплоути;
лизационного оборудования на протяжении го;
да. Так, при использовании воздухоподогревате;
лей для стекловаренных печей, работающих
непрерывно, число часов работы воздухоподо;
гревателей практически соответствует кампании
74 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Табл. 3. Эксергетические характеристики конденсационного теплоутилизатора
печи (3...6 лет). Кроме того, тепловая нагрузка
теплоутилизаторов в схемах для подогрева возду;
ха, идущего на горение, определяется достаточно
стабильной загрузкой теплового агрегата, а не за;
висит от периодичности использования горячей
воды в системах отопления. В связи с вышеска;
занным, в условиях нестабильности в потребле;
нии горячей воды и периодичности ее использо;
вания в системах отопления для внедрения могут
быть рекомендованы теплоутилизационные схе;
мы для подогрева воздуха, поступающего на го;
рение, использующие воздухогрейные утилиза;
торы теплоты. При применении таких схем
утилизированная теплота расходуется в основ;
ном тепловом агрегате при пониженном расходе
топлива за счет предварительного подогрева воз;
духа. При этом коэффициент полезного дейст;
вия печи повышается на 10…15%.
Что касается сравнительного анализа тепло;
утилизационных схем одного назначения, в част;
ности схем, предназначенных для нагрева воды
систем теплоснабжения, которые применяются в
различных тепловых агрегатах и используют теп;
лоутилизаторы различного типа, то здесь необ;
ходимо отметить следующее. По результатам со;
поставления эффективности теплоутилизаторов,
предназначенных для нагрева воды систем теп;
лоснабжения, наиболее эффективными являются
поверхностные конденсационные теплоутилиза;
торы с оребренными трубами. Такие теплоутили;
заторы могут быть рекомендованы для внедрения
в котельных установках. Как видно из представ;
ленной на рис. 3 схемы, горячая вода, получен;
ная в этом случае за счет утилизированной теп;
лоты, может использоваться либо для горячего
водоснабжения (при нагреве холодной воды),
либо использоваться в котле (при предваритель;
ном подогреве теплосетевой воды перед поступ;
лением ее в котел). При этом соответственно по;
вышается либо коэффициент использования
теплоты топлива котла (на 5…10%), либо КПД
котла (на 3…8% в зависимости от температуры
воды в обратной магистрали системы отопления,
подключенной к котлу). Следует отметить, что
один и тот же кондесационный теплоутилизатор
может работать в системе отопления и в системе
горячего водоснабжения, но с разной тепловой
эффективностью. Применение описанных теп;
лоутилизаторов с оребренными трубами в тепло;
утилизационных схемах для стекловаренных пе;
чей, как уже отмечалось выше, нецелесообразно
ввиду высокой запыленности газового теплоно;
сителя. Несмотря на то, что водогрейные тепло;
утилизаторы панельного типа менее эффективны
по своим тепло;эксергетическим, эксерго;техно;
логическим и эксерго;экономическим показате;
лям в сравнении с описанными выше конденса;
ционными теплоутилизаторами, их применение
обосновано работоспособностью в условиях зна;
чительной запыленности газовых потоков.
Выводы
1. Анализ эксерго;технологической, тепло;
эксергетической и эксерго;экономической эф;
фективности исследованных схем утилизации
теплоты отходящих газов стекловаренных печей
и котельных агрегатов позволил рекомендовать
их применение с учетом особенностей газопо;
требляющих энергетических установок и кон;
кретной схемы утилизации теплоты.
2. При выборе теплоутилизационной схемы,
оценивая ее эффективность с помощью предло;
женных критериев, необходимо принимать во
внимание также такие факторы, как потребность
в определенном виде теплоносителя, стоимость
топлива, возможность использования эффектив;
ных теплообменных поверхностей, а также учи;
тывать условия проектирования, монтажа и экс;
плуатации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фиалко Н.М., Шеренковский Ю.В., Степа"
нова А.И., Долгополов И.С., Голубинский П.К., На"
вродская Р.А., Новаковский М.А. Эксергетический
анализ эффективности утилизатора теплоты от;
ходящих газов теплового двигателя когенераци;
онной установки // Промышленная теплотехни;
ка. – 2007. – Т. 29, № 7. – С. 13–16.
2. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Дубровин В.А.
Оптимизация технических систем методами эк;
сергоэкономики // Промышленная теплотехни;
ка. – 2003. – Т. 25, № 5. – С. 57–60.
3. Дубинин.А.Б., Андрющенко А.И., Осипов В.Н.
Эксергетический метод исследований как основа со;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 75
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
вершенствования теплоэнергетических установок //
Вестн. Саратов. ГТУ. – 2004. – № 3(4). – С. 31– 44.
4. Эксергетический расчет технических сис;
тем. Справочное пособие. Под ред. Долинского
А.А. – К.: Наукова Думка, 1991. – 360 с.
5. Эксергетический метод и его приложения.
Под ред. Бродянского В.М. – М.: Мир, 1967.–247 с.
6. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К.
Эксергетический метод и его приложения. – М.:
Энергоатомиздат, 1988. – 388 с.
7. Фиалко Н.М., Навродская Р.А., Прокопов В.Г.,
Пресич Г.А. Сингаевская С.И. Проблема оптими;
зации параметров труб с поперечным оребрени;
ем в конденсационных теплоутилизаторах //
Промышленная теплотехника. – 1999. – Т. 21,
№ 1. – С. 33–35.
8. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. – М.:
Энергия, 1968. – 277 с.
Получено 14.03.2008 г.
76 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Виконано топологоексергетичний
аналіз контактного тепломасообмінного
апарата. Наведено рівняння для розра�
хунку його ексергетичної ефективності з
урахуванням ексергетичних втрат.
Выполнен топологоэксергетический
анализ работы контактного тепломассо�
обменного аппарата. Приведены урав�
нения для расчета его эффективности с
учетом эксергетических потерь.
The topological exergy analysis of the
work of a contact heat and mass transfer
apparatus is carried out. The equations for
its exergy efficiency with regard for exergy
loses are presented.
УДК 536.24
ШКЛЯР В.И.1, ДОЛГОПОЛОВ И.С.2, ТУЧИН В.Т.2,
ДУБРОВСКАЯ В.В.1, КОВАЛЬ Ю.В.1, ЗАДВЕРНЮК В.В.1
1Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»
2Днепродзержинский государственный технический университет
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ АСПЕКТЫ РАБОТЫ КОНТАКТНОГО
АППАРАТА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ
(ТОПОЛОГОЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФОРМАЛИЗМ)
E – эксергия;
Fcм – смоченная поверхность насадки;
G – массовый расход сухого газа;
h – эльтальпия;
L – массовый расход охлаждающей воды;
m – массовый расход парогазовой смеси;
Q – тепловой поток;
S – энтропия;
t1, t2 – температуры парогазовой смеси соответст;
венно на входе и выходе конденсатора;
tж1, tж2 – температуры охлаждающей воды
соответственно на входе и выходе
аппарата;
r – скрытая теплота парообразования;
w1, w2 – влагосодержание парогазовой смеси
соответственно на входе и выходе
конденсатора;
α – коэффициент конвективной теплоотдачи;
β – коэффициент массоотдачи;
η – КПД;
Δtлог – среднелогарифмический температурный
напор;
ФТC – физико;технологическая система.
Индексы:
ОБ – общий;
ВХ – вход;
ВЫХ – выход;
Ж – жидкость;
МО – массообмен;
ПГС – парогазовая смесь;
ТО – теплообмен.
|