Научная статья на тему 'ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОВОДООХЛАЖДАЕМОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛА'

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОВОДООХЛАЖДАЕМОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
48
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ / ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОПЛИВОИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОТЛОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПРИ РАБОТЕ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Бакиров Ф.Г., Ибрагимов Е.С.

Рассмотрена реконструкция газовоздушного тракта энергетического котла типа ТГМ-84 при работе на природном газе путём монтажа дополнительных байпасных газоходов, в которых установлены рекуперативные газоводяные теплообменники для утилизации теплоты дымовых газов, снабжённые дополнительными дымососами. Температура дымовых газов после теплообменников уменьшается до минимально допустимого уровня, при котором возможна длительная безопасная эксплуатация дымовых труб электростанции. Проведены расчётные исследования эффективности применения для утилизации тепловой энергии дымовых газов трубчатых рекуперативных теплообменников различных конструкций. Исследование проведено как для специально разработанных в рамках данной работы конструкций гладкотрубных теплообменников, так и для серийно выпускаемых промышленностью оребрённых теплообменников с компактной компоновкой оребрённого трубного пучка, в качестве которых рассмотрены калориферы котлов типа СО-110-01 и КСк-4-11. Аэродинамическое сопротивление рассмотренных вариантов теплообменников не превышало величин, при которых была обеспечена возможность применения серийно выпускаемых промышленностью дымососов для энергетических котлов. Выявлено, что наиболее эффективным является техническое решение при использовании в качестве теплообменников серийно выпускаемых промышленностью калориферов типа КСк4-11, простой срок окупаемости которого составил около 5 лет при работе котла на топливе природный газ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHOOSING THE OPTIMAL DESIGN OF A GAS WATER COOLED HEAT EXCHANGER FOR UTILIZATION OF THE FLUE GAS HEAT OF AN ENERGY BOILER

The reconstruction of the gas-air path of a TGM-84 type power boiler when working on natural gas is considered by installing additional bypass flues in which regenerative gas-water heat exchangers are installed for the utilization of flue gas heat, equipped with additional smoke pumps. The flue gas temperature after the heat exchangers is reduced to the minimum permissible level at which long-term safe operation of the chimneys of the power plant is possible. Computational studies of the efficiency of using tubular regenerative heat exchangers of various designs for the utilization of flue gas thermal energy have been carried out. The study was carried out both for designs of smooth-tube heat exchangers specially developed within the framework of this work, and for finned heat exchangers with a compact arrangement of a finned tube bundle, which are considered as heaters of boilers of the SO-110-01 and KSk4-11 types. The aerodynamic resistance of the considered variants of heat exchangers did not exceed the values at which it was possible to use commercially available industrial smoke pumps for power boilers. It is revealed that the most effective technical solution is when using KSk4-11 type heaters commercially produced by the industry as heat exchangers, the simple payback period of which was about 5 years when the boiler was working on natural gas fuel.

Текст научной работы на тему «ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОВОДООХЛАЖДАЕМОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОТЛА»

Выбор оптимальной конструкции газоводоохлаждаемого теплообменника для утилизации теплоты дымовых газов энергетического котла

см см о см

Бакиров Фёдор Гайфуллович,

д.т.н., профессор кафедры АТиТ Уфимского государственного авиационного технического университета, fgbakirov@bk.ru

Ибрагимов Евгений Самимович,

к.т.н., доцент кафедры АТиТ Уфимского государственного авиационного технического университета, Ibragimoves5757@mail.ru

Рассмотрена реконструкция газовоздушного тракта энергетического котла типа ТГМ-84 при работе на природном газе путём монтажа дополнительных байпасных газоходов, в которых установлены рекуперативные газоводяные теплообменники для утилизации теплоты дымовых газов, снабжённые дополнительными дымососами. Температура дымовых газов после теплообменников уменьшается до минимально допустимого уровня, при котором возможна длительная безопасная эксплуатация дымовых труб электростанции. Проведены расчётные исследования эффективности применения для утилизации тепловой энергии дымовых газов трубчатых рекуперативных теплообменников различных конструкций. Исследование проведено как для специально разработанных в рамках данной работы конструкций гладкотрубных теплообменников, так и для серийно выпускаемых промышленностью оребрённых теплообменников с компактной компоновкой оребрённого трубного пучка, в качестве которых рассмотрены калориферы котлов типа С0-110-01 и КСк-4-11. Аэродинамическое сопротивление рассмотренных вариантов теплообменников не превышало величин, при которых была обеспечена возможность применения серийно выпускаемых промышленностью дымососов для энергетических котлов. Выявлено, что наиболее эффективным является техническое решение при использовании в качестве теплообменников серийно выпускаемых промышленностью калориферов типа КСк4-11, простой срок окупаемости которого составил около 5 лет при работе котла на топливе природный газ.

Ключевые слова: утилизация тепловой энергии дымовых газов, повышение эффективности топливоиспользования котлов электростанции при работе на природном газе.

Введение

Одним из возможных технических решений по повышению эффективности топливоиспользования на электрических станциях является утилизации теплоты уходящих дымовых газов энергетических котлов. Для утилизации теплоты дымовых газов возможно использование теплообменников различного конструктивного исполнения, как индивидуально спроектированных для заданных условий работы рассматриваемых котлов, так и серийно выпускаемых промышленностью. При этом, для каждого типа котла и его режима работы имеется наиболее оптимальная с точки зрения срока окупаемости конструкция теплообменника.

Актуальность темы исследования

Величина потерь теплоты с уходящими дымовыми газами даже современных энергетических котлов составляет около 7 %. Для утилизации теплоты уходящих дымовых газов, возможно, использовать дополнительно монтируемые в газоходах котла теплообменники. В качестве охлаждающей среды теплообменников может быть использована вода, используемая далее в тепловой схеме электростанции. Вновь монтируемые теплообменники могут быть, как индивидуально спроектированные под условия работы рассматриваемого котла, так и серийно выпускаемые промышленностью. При этом срок окупаемости каждого из возможных технических решений будет различным. Таким образом, представляется актуальным выявить наиболее эффективную, с точки зрения срока окупаемости инвестиций, конструкцию теплообменника. Расчётные исследования выявления наиболее эффективной конструкции теплообменников проведены для широко распространённых в России энергетических котлов типа ТГМ-84.

О ш

В

X

А В

о

X X

Обзор исследования авторов

Существуют различные технические решения, обеспечивающие утилизацию тепловой энергии дымовых газов [19]. В работах [13] рассмотрены технические решения которые не были направлены на использование теплоты уходящих дымовых газов котлов в тепловой схеме электростанции. В работах [45] приведены подробные данные анализа эффективности контактных водонагрева-

телей, анализ эффективности применения рекуперативных теплообменников не проводился. В работах [68] приведены результаты расчёта экономического эффекта от монтажа дополнительных теплообменников для утилизации теплоты дымовых газов с целью повышения температуры воздуха перед воздухоподогревателями котлов. Но исследования были проведены для газовоздушных теплообменников, которые были встроены в существующие газоходы и воздуховоды котлов. При таком техническом решении возникают значительные ограничения по компоновке трубного пучка теплообменников, так как их гидравлическое сопротивление, как и сопротивления реконструированных газоходов и воздуховодов должны иметь незначительную величину, не превышающею запас по напору установленных на котле тя-годутьевых устройств котла. Это обстоятельство не даёт возможности в рассматриваемых технических решениях применять теплообменники с плотной компоновкой трубного пучка, в том числе и выпускаемые промышленностью оребрённые теплообменники. В работе [9] приведены результаты расчётного исследования эффективности применения на котле типа ТГМ-84 газоводяных теплообменников с гладкотрубным пучком, но выбор оптимальной конструкции теплообменника не проводился.

Научная новизна

Новизна данной работы заключается:

- в расчёте габаритно-массовых характеристик вновь монтируемых газоводяных теплообменников для рассматриваемых режимов работы котла;

- в исследовании влияния на изменение показателей работы котла и электростанции в целом монтажа дополнительных газоводяных теплообменников различных конструкций;

- в расчёте необходимых капиталовложений и определения срока окупаемости наиболее оптимального технического решения, обеспечивающего наименьший срок окупаемости среди проанализированных вариантов.

Теоретическая часть

Вновь монтируемые теплообменники устанавливаются в построенных дополнительных газоходах котла, являющимися байпасными относительно существующих газоходов котла (рис. 1).

Вновь смонтированные теплообменники и их обвязка должны обеспечить при работе котла на природном газе:

- охлаждение дымовых газов в существующем газоходе котла после смешения с байпасным потоком дымовых газов после теплообменников до температуры, обеспечивающей длительную безопасную эксплуатацию дымовых труб электростанции, составляющей 1000С [10];

- аэродинамические сопротивления вновь монтируемых теплообменников и байпасных газоходов, обеспечивающих возможность применения выпускаемых промышленностью дымососов для энергетических котлов для отбора дымовых газов на теплообменники и возврат их в существующий газоход;

- минимальный срок окупаемости капитальных вложений.

Охлаждающей средой вновь смонтированных теплообменников является химически очищенная на обессоливающих установках вода, предназначенная для компенсации невозврата конденсата от потребителей пара и потерь пара и конденсата на самой электростанции. Среднегодовой фактический расход добавочной воды на электростанции (теплоэлектроцентрали), для котлов которой проводилось исследование эффективности установки дополнительных теплообменников, составил 230,9 т/ч. В среднем за год в одновременной работе находилось три котла. Расход охлаждающей воды на один из параллельно работающих котлов в этом случае составил 77 т/ч.

Рис. 1. Вновь монтируемые на одном из существующих газоходов котла байпасные газоходы с дополнительным теплообменником и дымососом (1, 2 - байпасные газоходы до и после теплообменника 3; 4 - дополнительный дымосос).

Каждый из котлов снабжён двумя газоходами, соответственно на каждый котёл планировалось монтировать два теплообменника и два дымососа с дополнительными байпасными газоходами. Расход охлаждающей воды на каждый теплообменник 38,5 т/ч с температурой 38 0С. Вновь установленные теплообменники обеспечивали охлаждение дымовых газов до температур, при которых температура дымовых газов в существующем газоходе после смешения с потоком дымовых газов после теплообменников, составила 102 0С при среднегодовом режиме работы котла. Результаты расчётов температур дымовых газов на входе Тдгвход и выходе Тдгвыход теплообменников, температур дымовых газов в существующем газоходе после смешения Тух, температуры обессоленной воды на

х

X

о

го А с.

X

го т

о

м о м м

см см о см

о ш т

X

<

т О X X

входе Тввход и выходе Тввыход теплообменников, относительная величина расхода дымовых газов, направляемых на дополнительные теплообменники от общего расхода уходящих дымовых газов котла Rдг (доля байпасных дымовых газов) для различных режимов работы котла приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Температуры дымовых газов, обессоленной воды, доля байпасных дымовых газов при номинальной, среднегодовой и ми-

Нагрузка котла Тдгвх, 0С Тдгвых, 0С Тввх, 0С Тввых, 0С Тух, 0С Кдг

номиналь- 146,6 105,2 38 95,2 117 0,7135

ная

среднего- 132,5 88,9 38 78,9 102 0,7

довая

минималь- 126,5 78,7 38 68,8 102 0,5136

ная

Так как, температура дымовых газов после теплообменников Тдгвых при любом из исследованных режимов работы котла выше, чем температура конденсации водяных паров в дымовых газах, то выпадение конденсата водяных паров в тракте теплообменников и газоходов не произойдёт.

Расчёт габаритно массовых характеристик теплообменников, обеспечивающих необходимый теплосъём от дымовых газов, проведён для глад-котрубных теплообменников из алюминиевых сплавов, индивидуально спроектированных для исследованных режимов работы, и для оребрён-ных теплообменников, в качестве которых исследована возможность использования калориферов энергетических котлов. Для гладкотрубных теплообменников расчёты проведены для коридорных компоновок трубного пучка: а) с диаметром труб 30 мм, шаг вдоль потока дымовых газов 32,3 мм, шаг поперёк потока дымовых газов 48,4 мм; б) с диаметром труб 16 мм, шаг вдоль потока дымовых газов 17,78 мм, шаг поперёк потока дымовых газов 24 мм. Для оребрённых теплообменников расчёты проведены для серийно выпускаемых промышленностью России калориферов типа СО-110-1 и КСк4-11 [11], из нескольких штук которых компоновался теплообменник необходимой тепловой мощности для исследованных режимов работы. Так как включение в работу байпасных газоходов с теплообменниками планировалось только при работе котла на газе, то при работе на мазуте или смеси топлив байпасные газоходы отключались от существующего газохода. Поэтому степень загрязнения теплообменников при расчётах принималась равной нулю. За ширину теплообменника принята длина труб, за высоту теплообменника принят размер трубного пучка поперёк потока дымовых газов, за длину теплообменника принят размер трубного пучка вдоль потока дымовых газов. В связи с отсутствием данных о тепловой мощности

и сопротивления калорифера типа КСк4-11 при исследованных режимах работы котла был проведён расчёт тепловой мощности калорифера С0-110-01 при том же режиме работы, для которого в [11] приведены сведения о тепловой мощности калорифера КСк4-11. Расчёт проведён для расхода воздуха 16 тыс. куб. м/ч со средней температурой 61,5 0С, температуры охлаждающей среды (водяной пар) 180 0С. Выявлено, что при этом режиме работы 1,82 штуки калорифера типа КСк4-11 соответствуют тепловой мощности одного калорифера типа СО-110-01. Поэтому, в дальнейших расчётах принято, что два калорифера типа КСк4-11 по тепловой мощности и аэродинамическому сопротивлению, включённые параллельно, соответствуют одному калориферу типа С0-110-01 в исследованных режимах работы котла. Результаты расчётов габаритно массовых характеристик теплообменников и величина аэродинамических сопротивлений их трубных пучков при номинальной, среднегодовой и минимальных нагрузках приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Габаритно массовые характеристики теплообменников и их аэродинамические сопротивления при различных режимах

Тип теплообменника Габаритные размеры (суммарные ширина, высота, длина)всех теплообменников, установленных в одном из газоходов котла, мм Масса всех теплообменников, установленных на котле (в двух газоходах), т Аэродинами-чес-кое сопротивление, мм в ст

С0-110-01 (в каждом газоходе две секции) 2510Х2038Х113 2,52 248; 113; 40

Калорифер КП4-Ск-11 (в каждом газоходе четыре калорифера) 3310Х2006Х180 1,6 Принято равным 248; 113; 40

Гладкотрубный, диаметр труб 30 мм (в каждом газоходе один теплообменник) 2150Х1876Х967 1,83 383; 172; 56

Гладкотруб-ный диаметр труб 16 мм (в каждом газоходе один теплообменник) 2410Х2128Х407 1,47 361; 160; 40

Таким образом, наименьшей массой среди рассмотренных вариантов обладают гладкотрубный теплообменник с диаметром труб 16 мм, изготовленный из алюминиевых сплавов, конструкция которого специально разработана для исследуемых

режимов работы котла, и теплообменник на основе калориферов типа КСк4-11. При этом аэродинамическое сопротивление гладкотрубных теплообменников при выбранной компоновке трубных пучков было больше, чем теплообменников на основе калориферов типа КСк4-11. Аэродинамическое сопротивление всех рассмотренных теплообменников позволяет использовать для отвода дымовых газов в байпасные газоходы котла и возврата охлаждённых дымовых газов после теплообменников в основные газоходы дымососов типа ДН 26К. Монтаж двух дополнительных дымососов на котёл большой мощности вызывает достаточно существенное увеличение затрат на собственные электрические нужды электростанции. Так как, расход дымовых газов на теплообменники существенно изменяется в зависимости от режима работы котла, это вызывает соответствующее существенное изменение их аэродинамических сопротивлений. Для уменьшения затрат на электрические собственные нужды при изменении нагрузки котла каждый из дымососов снабжён частотно-регулируемым приводом. Обессоленная вода из химического цеха электростанции поступает в турбинный цех с температурой около 400С, и далее направляется в деаэраторы 1,2 ата, которые греются теплофикационным отбором турбин, и во вновь смонтированные теплообменники. Нагрев воды во вновь смонтированных теплообменниках приводит к разгрузке теплофикационных отборов турбин, установленных на электростанции, за счёт теплоты которых до реконструкции производился нагрев воды. Для сохранения электрической мощности турбин на том же уровне, что и до реконструкции, необходимо увеличение доли выработки электроэнергии по конденсационному циклу. Увеличение доли конденсационной выработки приводит к ухудшению топливоиспользования электростанции. Вместе с тем, утилизация тепловой энергии уходящих дымовых газов котла во вновь смонтированных теплообменниках приводит к повышению КПД котла и уменьшению потребления топлива. Таким образом, экономический эффект от рассматриваемого технического решения определяется совокупностью как положительных, так и отрицательных факторов. Результаты расчёта экономического эффекта от реконструкции газоходов котла при применении теплообменников, скомпонованных из калориферов типа КСк4-11, приведены в таблице 3.

Таблица 2.

Величина эффекта от реконструкции котла при среднего-

Показатель Значение

Увеличение КПД котла «брутто», % 1,65

Увеличение конденсационной выработки, МВт 0,949

Уменьшение количества сжигаемого топлива за счёт повышения КПД котла, тонн условного топлива (т.у.т.) 2297

Увеличение расхода топлива из-за увеличения конденсационной выработки, т.у.т. 637

Итоговое уменьшение количества сжигаемого топлива, т.у.т. 1660

Увеличение потребляемой мощности на собственные нужды (на приводы двух дополнительных дымососов, оснащённых ЧРП, плюс насоса перекачки охлаждающей воды), кВт 134,6

Увеличение электрических собственных нужд, тыс. кВт ч 703,49

Удельный расход условного топлива рассматриваемой электростанции на отпуск электрической энергии до/после реконструкции, г/кВт ч 343,54/342,66

Удельный расход условного топлива рассматриваемой электростанции на отпуск тепловой энергии до/после реконструкции, кг/Гкал 141,56/137,44

Практическая значимость

Для выбора конструкции теплообменника, обеспечивающей наиболее оптимальные показатели инвестиционного проекта реконструкции, необходимо определить затраты на реализацию проекта и срок их окупаемости. Так как проектная документация на теплообменник и проект привязки на данном этапе работ не были выполнены, то затраты определены оценочно. Стоимость теплообменников на основе калориферов типа КСк4-11 определена по данным [11]. Всего на котёл устанавливаются два теплообменника, состоящие суммарно из 8 штук калориферов. Общая величина затрат на калориферы в период проведения расчётов затрат на реализацию проекта составила 453,28 тыс. руб. Стоимость теплообменников на основе гладкотрубных пучков с диаметром 16 мм из алюминиевых сплавов была определена исходя из стоимости материалов для изготовления теплообменников. Стоимость изготовления этих теплообменников рассчитывалась исходя из опыта авторов, что доля стоимости материалов составляет 60,62 % от общей стоимости работ. Необходимо отметить, что стоимость материалов в России существенно изменилась за год, предшествующей времени написания данной статьи. Поэтому, расчёты стоимости изготовления актуальны на момент написания статьи. Например, стоимость труб диаметром 16 мм толщиной стенки 1,5 мм из АД 31 принималась равной 441 тыс. руб. за тонну. Стоимость листа толщиной 2 мм из АМГ 2,м (корпус теплообменника) принималась равной 605 тыс. руб. за тонну, а толщиной 20 мм (трубные решётки) из Д 16 принималась равной 760 тыс. руб. за тонну. Расчётные затраты на изготовление двух теплообменников составили 1122,71 тыс. руб. Таким образом, при текущих ценах стоимость теплообменников на основе калориферов КСк4-11 меньше, чем для индивидуально спроектированных для исследованных режимов работы гладко-трубных теплообменников. Анализ стоимости за-

X X

о

го А с.

X

го т

о

м о м м

CS CS

о

CS

о ш m

X

<

m О X X

трат на приобретение пластинчатых теплообменников необходимой тепловой мощности был выполнен по данным, приведённым в [12]. Расчётная стоимость приобретения пластинчатых теплообменников, обеспечивающих суммарно необходимую величину теплосъёма от дымовых газов котла, составила 1367,8 тыс. руб. Поэтому, дальнейший анализ эффективности реализации проекта был проведён для теплообменников на основе калориферов. Опоры воздуховодов изготавливались из уголка неоцинкованной стали с полками 100 мм толщиной 6 мм. Каркас воздуховодов из уголка АД 31Т1 с полками 100 мм толщиной 6 мм. Обшива воздуховодов из листа 2 мм из АМГ 2, м. Длина газоходов 24 м. Теплоизоляция из матов МП(ст)-100.Фундаменты под опоры буронабив-ные. Фундаменты под теплообменники, дымососы, приводные электродвигатели, ЧРП в виде отдельных бетонных плит с закладными деталями. ЧРП на напряжение 6 кВ. Трубопровод охлаждающей воды длиной 320 м и диаметром 80 мм. Суммарная длина силовых кабелей 140 м. Вакуумные выключатели нагрузки дымососов типа ВВР-10-20 две штуки на котёл. Планируемые затраты на реализацию проекта реконструкции котла (два теплообменника и их обвязка) при применении калориферов типа КСк4-11 приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Сводная таблица затрат на реализацию проекта монтажа

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

№ Наименование затрат Величина затрат, тыс. руб.

1 Суммарные затраты на строительство воздуховодов, изготовление и монтаж теплообменников, дымососов, ЧРП и их обвязки 26283,49

2 Из них затраты на изготовление теплообменников (без монтажа) 453,28

3 Затраты на проект монтажа воздуховодов и теплообменников (сумма п. 4+п. 5+п. 6+п.7+п.8) 1429,56

4 Базовая цена проекта монтажа воздуховодов и теплообменников (3,7 % от п. 1) 972,49

5 Разработка обоснования инвестиций (20 % от стоимости п. 4) 194,50

6 Декларация строительных инвестиций (15 % от п. 4) 145,87

7 Комплектация оборудованием (10 % от п. 4) 97,25

8 Сбор исходных данных (2 % от п. 4) 19,45

9 Затраты на разработку рабочей,технологической, эксплуатационной документации для изготовления новых теплообменников 0(освоенное производство)

10 Прочие и неучтённые расходы (5 % от суммы п. 1+п. 3+п. 9) 1385,65

11 Итого общие затраты (п. 1+ п.3+ п.9 + п. 10) 29098,7

рынке 1 руб. 15 коп./кВт ч, а стоимости закупаемого топлива 3551 руб. за одну тонну условного топлива. Результаты расчёта приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Расчётные показатели эффективности проекта в стои-

Наименование показателя Значение показателя

Уменьшение потребления 5894,66

топлива

Увеличение затрат электроэнергии на собственные 809

нужды

Суммарный эффект за год 5085,65

Затраты на реализацию про- 29098,70

екта

Простой срок окупаемости, лет 5,17

Расчёт показателей эффективности рассматриваемого проекта выполнен для среднегодового режима работы при стоимости электрической энергии, покупаемой электростанцией на оптовом

Выводы

1. Реконструкция газоходов котлов за счёт монтажа газоводоохлаждаемых теплообменников для использования теплоты уходящих дымовых газов для нагрева химически очищенной воды приводит к значительной величине экономии топлива на электростанции даже с учётом разгрузки теплофикационных отборов установленных на электростанции турбин.

2. За счёт монтажа дополнительных дымососов, серийно выпускаемых промышленностью, при рассмотренном в статье варианте реализации технического решения возможно применение различных типов выпускаемых промышленностью теплообменников, суммарно обеспечивающих необходимый теп-лосъём. При рассмотренных в статье ценах на материалы, оборудование и энергоносители наиболее эффективным является применение в качестве теплообменников калориферов котлов. Простой срок окупаемости капитальных вложений при использовании калориферов типа КСк4-11 составил 5,17 лет.

Литература

1. Ибрагимов Е.С. Повышение эффективности топливоиспользования тепловых электрических станций за счет модернизации турбинного и котельного оборудования // Научные горизонты. -2017. - №3. С 71-83.

2. Storm S., DeCaprio M. [Recent Regenerative Airheater Improvements at HECO Kahe Point, Oahu], [Electric Power Conference], 2011, pp. 10-12.

3. Storm S., Guffre J. [Experiences with Regenerative Air Heater Performance Evaluations & Optimization], [POWER-GEN Europe], 2010, pp.118.

4. Аронов, И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа / И.З. Аронов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1974. - 280 с.

5. Соснин Ю.П. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели / Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: Стройиздат, 1988. - 375 с.

6. Ибрагимов Е.С., Гальтяев Е.В. Повышение эффективности и надёжности работы котлов электростанций // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2019.т. 19, №2. С.3138.

7. Бакиров Ф.Г., Ибрагимов Е.С. Эффективность реконструкции котла типа ТГМ-84 для обеспечения бескоррозионного режима работы воздухоподогревателей // Инновации и инвестиции. 2020, №7. С. 157162.

8. Бакиров Ф.Г., Ибрагимов Е.С. Разработка конструкции теплообменника для утилизации тепловой энергии дымовых газов котла типа ТГМ-84 // Инновации и инвестиции. 2021, №1, С. 128-134.

9. Ibragimov E., Cherkasov S. [Improving the Efficiency of Power Boilers by Cooling the Flue Gases to the Lowest Possible Temperature under the Conditions of Safe Operation of Reinforced Concrete and Brick Chimneys of Power Plants], [MATEC Web of Conferences, Volume 245 (2018), International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE-2018)], 2018, pp. 16.

10. РД 153-34.1-21.523-99. Инструкция по эксплуатации железобетонных и кирпичных дымовых труб и газоходов на тепловых электростанциях. -М.: ОРГРЭС, 2000. - 30 с.

11. ГК Русэнерго ООО ТД КОМТЕХ. Вентиляторы, отопительное и насосное оборудование. Калорифер водяной КСк4-11. https://tdkomteh.ru/g14465847-kalorifery/page_2#catalog_controls_block (дата обращения 19.08.2021 г.).

12. Термосистемы. Пластинчатые теплообменники. Отгруженные объекты. SO-4-47 для системы отопления. https://teploobmennik-russia.ru/content/s04-47-dlya-sistemy-otopleniya-47-plastin (дата обращения 26.11.2021 г.).

Choosing the optimal design of a gas water cooled heat exchanger for

utilization of the flue gas heat of an energy boiler Bakirov F.G., Ibragimov E.S.

Ufa State Aviation Technical University

JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90_

The reconstruction of the gas-air path of a TGM-84 type power boiler when working on natural gas is considered by installing additional bypass flues in which regenerative gas-water heat exchangers are installed for the utilization of flue gas heat, equipped with additional smoke pumps. The flue gas temperature after the heat exchangers is reduced to the minimum permissible level at which long-term safe operation of the chimneys of the power plant is possible. Computational studies of the efficiency of using tubular regenerative heat exchangers of various designs for the utilization of flue gas thermal energy have been carried out. The study was carried out both for designs of smooth-tube heat exchangers specially developed within the framework of this work, and for finned heat exchangers with a compact arrangement of a finned tube bundle, which are considered as heaters of boilers of the SO-110-01 and KSk4-11 types. The aerodynamic resistance of the considered variants of heat exchangers did not exceed the values at which it was possible to use commercially available industrial smoke pumps for power boilers. It is revealed that the most effective technical solution is when using KSk4-11 type heaters commercially produced by the industry as heat exchangers, the simple payback period of which was about 5 years when the boiler was working on natural gas fuel. Key words: utilization of thermal energy of flue gases, increasing the

efficiency of fuel use of the power plant. Referenses

1. Ibragimov E.S. Improving the efficiency of fuel use of thermal power plants

through the modernization of turbine and boiler equipment // Scientific Horizons. - 2017. - No. 3, From 71-83.

2. Storm S., DeCaprio M. [Recent Regenerative Airheater Improvements at

HECO Kahe Point, Oahu], [Electric Power Conference], 2011, pp. 1012.

3. Storm S., Guffre J. [Experiences with Regenerative Air Heater Performance Evaluations & Optimization], [POWER-GEN Europe], 2010, pp.1-18.

4. Aronov I.Z. Contact Heating of Water by Natural Gas Combustion Products.

2nd ed., revisedand enlarged ed. -- M.: Subsoil, 1974. - 280 p.

5. Sosnin Yu.P., Bukharkin E.N. Contact High-efficiency Gas Water Heaters.

4nd ed., revisedand enlarged ed. M.: Stroyizdat, 1988. - 375 p.

6. Ibragimov E., Galtyev E. Improving the efficiency and reliability of power

plant boilers // Bulletin of SUSU. Series of "Energy", - 2019, v. 19, no. 2, pp. 31-38.

7. Bakirov F.G, Ibragimov E. S. Effciency of a TGM-84 boiler to ensure

corrosion-free operation of air heaters // Innovation and investment, -2020, no. 7, pp. 157162.

8. Bakirov F.G, Ibragimov E. S. Development of a heat exchanger design for

utilization of thermal energy of flue gases of a TGM-84 boiler // Innovation and investment], - 2021, no. 1, pp. 128134.

9. Ibragimov E., Cherkasov S. [Improving the Efficiency of Power Boilers by

Cooling the Flue Gases to the Lowest Possible Temperature under the Conditions of Safe Operation of Reinforced Concrete and Brick Chimneys of Power Plants], [MATEC Web of Conferences, Volume 245 (2018), International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE-2018)], 2018, pp. 1-6.

10. RD 153-34.1-21.523-99. Instructions of operating for reinforced concrete and brick chimneys and flue-gas ducts in thermal power plants]. M.: ORGRES, 2000. 30 p.

11. GC Rusenergo LLC TD KOMTECH. Fans, heating and pumping equipment. Water heater KSk 4-11. Available at: https://tdkomteh.ru/g14465847-

kalorifery/page_2#catalog_controls_block (accessed 19.08.2021).

12. Thermal systems. Plate heat exchangers. Shipped objects. SO-4-47 for the heating system. Available at: https://teploobmennik-russia.ru/content/s04-47-dlya-sistemy-otopleniya-47-plastin (accessed 26.11.2021).

X X

о

го А с.

X

го m

о

м о м м

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.