CC BY
186
УДК 662.76
В.Н. Лункин, С.В. Глинкин
ЭФФЕКТИВНОСТЬ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ВЭР ЗА СТЕКЛОВАРЕННЫМИ
ПЕЧАМИ
Рассматривается проблема эффективного использования теплоты отходящих газов стекловаренных печей. Выполнен анализ применения различных теплоутилизаторов на от-ходяших газах стекловаренных печей: модульных термосифонных, блочных чугунных экономайзеров и предлагаемых трубчатых модульных выкатного типа.
Стекловаренная печь, теплоутилизатор, экономайзер, отходяшие газы
V.N. Lunkin, S.V. Glinkin EFFICIENCY OF UTILIZATION OF SECONDARY THERMAL ENERGI FOR GLASS FUNACE
The article reviews the effectives of the use of heat waste gas glass furnace. The analysis of the application of various heat exchanger flue gas glass furnaces: thermosiphon unit, cast iron block economizers and tubular modular drawout type. Presents comparative computational and operational performance of the considered heat exchanger.
Glassfuse the furnace, heatrecycling, economizer, leaving gases
Работа стекловаренных печей характеризуется высокой температурой отходящих дымовых газов: для регенеративных печей 650 ... 500 0С, для печей прямого нагрева 1300 0С и выше. Потенциал энергосбережения при утилизации теплоты дымовых газов составляет 5 МВт и более от одной печи.
В России паровые котлы-утилизаторы (КУ) установлены всего за несколькими печами. Их эксплуатация выявила много проблем. Необходимы частые остановки КУ для очистки от отложений шихтовой пыли. Поэтому надо устанавливать параллельно два КУ, что требует
значительных инвестиций. В пределах стекловаренного завода имеются трудности с постоянным потреблением вырабатываемого пара. Себестоимость вырабатываемого в КУ пара соизмерима с себестоимостью пара из котельной.
Считается более перспективным устанавливать утилизационные котлы водонагреватели для систем отопления и горячего водоснабжения. Использование баков - аккумуляторов теплоты позволяет обеспечить более равномерную нагрузку водогрейных КУ в течение суток.
Можно использовать в качестве водогрейного КУ блочные чугунные экономайзеры системы ВТИ, например ЭП1-646 с обдувочными устройствами. Они характеризуются высокой металлоемкостью большими габаритами и дороговизной
На Украине, разработан водогрейный модульный термосифонный котел-утилизатор МТКУ (рисунок 1), который устанавливается на газоход [1]. Модуль МКТУ имеет ограниченную мощность (не более 300 кВт), большую металлоемкость до 20 кг/кВт.
Нами предлагается конструкция трубчатого модульного КУ выкатного типа МКУВ [2]. Закрепленный на тележке модуль может периодически выкатываться из газохода на направляющих для очистки. КУ монтируется в обводном газоходе, что позволяет пропускать через него различное количество дымовых газов. Другая часть газов движется по основному газоходу. Модули подключаются последовательно по дымовым газам и параллельно по воде (рисунок 2). Это позволяет производить очистку как по одному модулю, так и всех модулей одновременно. В первом случае окно в газоход очищаемого модуля закрывается заслонкой, во втором случае обводной газоход перекрывается шиберами и останавливается дымосос.
Проведенное аналитическое исследование работы МКУВ позволило выявить оптимальные параметры с позиции удельной металлоемкости (кг/кВт теплоты) при умеренных энергозатратах на продвижение запыленных дымовых газов. Так, скорость обдува труб составляет 9...11 м/с при диаметре теплообменных труб 25x2 мм. и коридорной их компоновке, позволяющей производить механическую очистку шуровкой.
Был рассчитан такой модульный КУ для пропуска 20 000 м /ч газов с температурой 5100С. Принято три модуля с общей теплопроизводительностью 1,88 МВт. Все модули (рисунок 3) имеют одинаковую поверхность нагрева, а теплопроизводительность их по ходу дымовых газов 900, 640 и 460 кВт.
Техническая характеристика модуля МКУВ приведена в табл. 1.
Рис. 1. Модуль термосифонного котла-утилизатора:
1 - передача системы отключения (подключения) воды; 2 - теплообменник; 3 - испаритель термосифона; 4 - газоход; 5 - бак расширительный; 6 - предохранительный клапан;
7 - грузовой кронштейн
Рис. 2. Схема установки утилизатора МКУВ:
1 - основной дымоход; 2 - газоход для утилизатора; 3 - утилизатор; 4 - дымосос;
5 - дымовая труба
70
Рис. 3. Модуль трубчатого КУ выкатного типа:
1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок; 3 - трубный пучок; 4 - теплоизоляционный короб; 5 - тележка на упорных роликах; 6 - фланец входного патрубка; 7 - фланец выходного патрубка;
8 - коллектор
Таблица 1
Техническая характеристика модуля МКУВ
Наименование Размерность Величина
Теплопроизводительность (3 модулей последовательно) кВт 940+540+400
Количество труб 0 25х2 шт. 464
Площадь теплопередачи 2 м 58,4
Длина трубного пучка мм 1600
Расход дымовых газов м3/ч 20000
Температура дымовых газов: 0С
- на входе 510
- на выходе (3 модулей последовательно установленных) 360, 273, 207
Габариты: мм.
- длина 850
- ширина 1860
- высота 1850
Масса (без тележек) кг 1780
Сравнительные расчетные и эксплуатационные показатели различных конструкций утилизаторов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Сравнительные расчетные и эксплуатационные показатели утилизаторов
Наименование Размерность ЭП1 - 646 МТКУ МКУВ
Рядов по группам 4+8+4 3 модуля по 300 кВт 3 модуля 840,540,400 кВт
Т еплопроизводительность кВт 1700 900 1880
Температура газов на входе 0С 450 500 520
Суммарная мощность электропитания кВт 69 38 56
Капиталовложения в установку (с монтажом) млн. руб. 2,0 1,5 1,6
Удельное потребление электроэнергии кВт/кВт тепла 0,038 0,042 0,028
Удельная металлоемкость кг/кВт тепла 15,0 11,8 5,4
Габаритные размеры: - длина - ширина - высота мм мм мм 4950 1600 3685 2800 2650 3150 2900 2840 1850
Масса утилизатора т 22,5 с коробом 10,6 6,8 с тележками
Выводы
1. Наибольшая удельная металлоемкость соответствует чугунным экономайзерам. Кроме того, здесь исключается механическое воздействие при очистке поверхностей нагрева (только обдувочные аппараты).
2. Высокая металлоемкость МТКУ объясняется дополнительным термическим сопротивлением промежуточного теплоносителя и наличием расширительного бака, а так же малой тепловой мощностью единичного модуля. При оптимальном количестве модулей (3 шт.) тепловая мощность всего утилизатора не превышает 900 кВт.
3. Наименьшие габариты и металлоемкость имеет МКУВ при приблизительно одинаковых эксплуатационных затратах. Оптимальная скорость дымовых газов 9...11 м/с при диаметре труб 25x2 мм. МКУВ может быть рекомендован к установке за большими стекловаренными печами.
ЛИТЕРАТУРА
1 Пиоро И.Л. Некоторые аспекты проектирования модульных термосифонных котлов-утилизаторов / И.Л. Пиоро, Л.Д. Г омжина // Промышленная энергетика. 1985. № 9. C.35-38.
2 Лункин В.Н. Энергосбережение в технологии производства стекла для обеспечения нужд
горячего водоснабжения / В.Н. Лункин, С.В. Глинкин // Энергосбережение в Саратовской области: науч. практ. журнал. 2010. №2 (40). С.32-33.
BIBLIOGRAPHY
1 - Pioro I.L. Some aspects of modular design thermosyphon heat-recovery boilers / I.L. Pioro, L.D.
Gomzhina: // Industrial Energy. 1985. № 9. p.35-38.
2 - Lunkin V.N. Energy-saving technologies in glass production for the needs of hot water / V.N.
Lunkin, S.V. Glinkin // Energy in the Saratov region. Nauch. Pract. Journal 2010. № 2 (40). Р. 32-33.
Лункин Владимир Николаевич - Lunkin Vladimir Nikolaevich -
кандидат технических наук, доцент кафедры Candidate of Technical Sciences, Docent of
«Промышленная теплотехника» the Department of «Industrial heat engineer-
Саратовского государственного ing» of Saratov State Technical University
технического университета
Глинкин Сергей Валерьевич - Glinkin Sergey Valerievich -
магистрант 1-го года обучения Master 1st year of the Department of «Indus-
по направлению «Теплоэнергетика» кафедры trial heat engineering» of Saratov State Tech-
«Промышленная теплотехника» nical University
Саратовского государственного технического университета
