ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ

ВВЕДЕНИЕ 6
1. ОПИСАНИЯ ПРЕДЛОГАЕМОГО ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩНГО МЕРОПРИЯТИЯ......................................................................................................8
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ........................................................................... 12
3 РАСЧЕТ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕРОВ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ НА ВХОДЕ В КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ С АКТИВНОЙ НАСАДКОЙ ..................................................................................13
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КТАН..................................................................17
5 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОГО ТРАКТА С КТАН
24
6 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЦЕЛЕОБРАЗНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОГО МЕРОПРИЯТИЯ ...................................................................................................29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 32

Весь текст будет доступен после покупки

Российская федерация относится к ряду стран, в которых доминирующее положение занимает централизованное теплоснабжение. Сегодня, вместо строительства ТЭЦ наибольшее развитие получило распространение автономных блочных отопительных котельных, оснащенных жаротрубными водогрейными котельными агрегатами [9].
В связи с этим встает вопрос о повышении энергетической эффективности отопительных котельных. Приведем выражение, определяющее эффективность работы котельного агрегата, в соответствии с формулой (1.1):

, (1.1)

где – доля потерь тепловой энергии с уходящими газами, %;
– доля потерь тепловой энергии из-за химического недожога топлива, %;
– доля потерь тепловой энергии с механическим недожогом топлива, %;
– доля потерь тепловой энергии от наружного охлаждения, %;
– доля потерь тепловой энергии с физическим теплом шлака, %.
Для котельных, использующих в качестве основного топлива природный газ, величины потерь тепла с механическим недожогом и с физическим теплом удаляемого из топки шлака равны нулю. Кроме того, для газового топлива величина потерь тепла с химическим недожогом, обусловленным неполнотой сгорания горючих газовых компонентов топлива (таких как CO, H2, CH4 и других непредельных углеводородов), принимается в диапазоне 0-0,5 % [40], то есть эти потери можно принять равными нулю, так как их величина в общем балансе незначительна.
Потери тепла с уходящими газами представляют собой тепловую энергию продуктов сгорания, которые не охладились в газоходах котельного агрегата до необходимо низкой температуры. Это ни что иное, как разность энтальпий поступающего в котельный агрегат атмосферного воздуха и энтальпии продуктов сгорания на выходе из котла. Это означает, что основным фактором, влияющим на величину потерь с уходящими газами, является температура газов за котлом. Практика показывает, что снижение температуры уходящих дымовых газов котельного агрегата на 15-25 °С ведет к увеличению коэффициента полезного действия котла на 1 % [36]. Это значительная прибавка, и она положительно скажется как на КПД котла, так и на расход топлива, который также снизится.
Однако при снижении температуры уходящих газов ниже энергетически требуемого значения резко возрастают затраты энергии на тягу, в силу увеличения аэродинамического сопротивления газового тракта, возрастает интенсивность сернокислотной коррозии металла как газового тракта котельного агрегата, так и дымовой трубы, кроме того, снижается высота теплового и динамического выброса дымовых газов выше устья дымовой трубы котельной, это ведет к ухудшению рассеивания вредных загрязняющих веществ и снижению экологической обстановки в районе расположения источника теплоснабжения.
Поэтому выбор оптимальной температуры уходящих дымовых газов является важной энерготехнологической и экономической задачей, которая при грамотном решении способна серьезно увеличить энергетическую эффективность отопительной котельной и снизить расход органического топлива.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО МЕРОПРИЯТИЯ.

Рассмотрим решение поставленной задачи на примере автономной блочной котельной рабочего посёлка Межозёрный Челябинской области. Эта котельная оснащена жаротрубными водогрейными трехходовыми котельными агрегатами ТТ-100, мощностью 5,4 МВт, с температурой уходящих газов 141 °С.
Предлагается в котельной – в тракте уходящих дымовых газов – установить контактный теплообменный аппарат с активной насадкой типа КТАН. Принцип действия агрегата заключается в следующем: в аппарате протекают два между собой независимых потока воды: первый поток – это чистая, нагреваемая через теплопередающую поверхность вода; второй поток – это орошающая вода, которая нагревается в результате непосредственного контакта с уходящими дымовыми газами, в результате чего происходит конденсация водяных паров из газов. Первый поток протекает через трубный пучок активной насадки. Второй поток подается в КТАН через систему орошения с блоком форсунок – этот поток используется для интенсификации процесса передачи тепловой энергии от газов к потоку чистой нагреваемой воды. Трубный пучок, в котором протекает чистая вода, является насадкой, которая создает развитую поверхность контакта орошающей воды и уходящих газов. Эта поверхность с циркулирующей внутри водой участвует в процессе теплообмена, поэтому является активной насадкой, в сравнении с классическими насадками, которые применяются в контактных теплообменных аппаратах. Схему теплообменника приведем на рисунке 1.1.
Тепловая энергия уходящих дымовых газов в контактном теплообменнике с активной насадкой передается нагреваемой воде двумя способами: первый способ представляет собой непосредственную передачу теплоты газов и орошающей воды, второй – передача тепловой энергии за счет конденсации водяных паров, содержащихся в отходящих газах, на внешней поверхность трубного пучка активной насадки.
Для отделения капель влаги от отработанных в теплообменнике дымовых газов в КТАН используется двухступенчатое сепарационное устройство. Первой ступенью этого устройства является коленный сепаратор. В нем капельки влаги из дымовых газов отделяются под действием центробежных сил и сил тяжести. Двигаясь по вогнутым поверхностям лопаток стекают в приемные лотки, откуда капли отводятся через сливной патрубок. Второй ступенью сепарационного устройства является вертикальный жалюзийный сепаратор, который работает по принципу инерционного каплеулавливания.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Иванов И.И. Эксергетический анализ теплообменников для систем охлаждения // Теплотехника. – 2018. – № 10. – С. 45–52.
2. Петрова А.С. Эффективность теплообменников в системах кондиционирования воздуха: анализ и перспективы // Энергоэффективность. – 2019. – № 4. – С. 62–70.
3. Сидоров В.П., Кузнецов А.Б. Моделирование процессов теплообмена в эксергетических системах // Журнал термодинамики и теплопередачи. – 2020. – Т. 15, № 1. – С. 12–20.
4. Попова Н.Д. Теплообменники: теория и применение в современных системах // Научные труды Московского энергетического института. – 2017. – № 8. – С. 74–80.
5. Сергеева Е.М. Применение эксергетического анализа в энергетических системах // Энергетика и окружающая среда. – 2021. – № 7. – С. 33–39.
6. Тихомиров О.А., Федоров Г.И. Эксергетический подход к проектированию систем охлаждения // Инженерные решения. – 2022. – Т. 18, № 2. – С. 28–35.
7. Лебедев И.А. Оценка эффективности теплообменников с учетом эксергетических потерь // Техническая механика. – 2016. – № 3. – С. 50–56.
8. Малашенко Е.В. Способы повышения эффективности теплообменных процессов в системах охлаждения // Научный вестник. – 2023. – № 1. – С. 88–95.
9. Ковалев С.П. Применение эксергетических методов для анализа теплообменников в энергетических системах // Энергетические технологии. – 2020. – № 5. – С. 41–48.
10. Зарубина Л.В., Михайлов А.В. Исследование теплообменников на основе эксергетического анализа // Теплофизика и тепломассообмен. – 2019. – Т. 16, № 4. – С. 22–30

Весь текст будет доступен после покупки