Реферат по теме магистерской работы
Содержание
Введение
Проблема повышения эффективности работы систем теплоснабжения путем снижения нерациональных потерь тепла с уходящими газами актуальна, так как, в настоящее время температура уходящих газов в крупных энергетических и промышленных котельных агрегатах составляет 120 - 160°С. Соответственно, потери тепла с уходящими газами при составлении теплового баланса этих установок по низшей теплоте сгорания топлива колеблются от 5-7% до 25-60%.
В широко распространенных промышленных, коммунальных и отопительных котельных, не имеющих хвостовых поверхностей нагрева, потери с физическим теплом уходящих газов оставляют 15-25%. Кроме того, с уходящими газами выбрасываются водяные пары, скрытая теплота парообразования которых составляет до 10-15% низшей теплоты сгорания топлива. Суммарные потери тепла с уходящими газами при составлении теплового баланса по высшей теплоте сгорания топлива, таким образом, 15-20% в наиболее совершенных котельных агрегатах. Обычно они являются наиболее крупными из всех потерь тепла, имеющих место в тепловых установках.
Известны различные способы утилизации тепла, в том числе глубокая утилизация тепла (с использованием теплоты парообразования) уходящих газов на газовых котлах и применение контактных теплообменников для работы в автономных тепловых сетях в качестве теплогенерирующего устройства. При этом эффективность использования топлива повышается на 5-10 %. Зависимость КПД энергоустановки от температуры отходящих газов представлена на рис.1.
Рисунок 1 - Зависимость КПД энергоустановки от температуры отходящих газов.
1. Цель и постановка задачи
Температура дымовых газов котлов таких как ТВГ-8М котельной № 367 г.Донецка составляет 158°С. Для решения проблемы понижения температуры отходящих газов были проанализированы существующие утилизационные установки.
Утилизационные водонагреватели представляют собой простейшие змеевиковые теплообменники, предпочтительно из труб со спиральным оребрением (рис 2.), использование которых примерно в 2 раза сокращает габариты и стоимость утилизатора по сравнению с гладкотрубным вариантом. Они предназначены для нагрева воды в системе теплоснабжения или горячего водоснабжения и используют тепло уходящих газов из печей, сжигающих преимущественно природный газ. Принципиальная схема утилизационного водонагревателя представлена на рис.2.
Рисунок 2 - Принципиальная схема утилизационного водонагревателя:
а) принципиальная схема; б) элемент трубы
Путем выбора параметров оребрения: высоты, толщины и шага ребер, а также выбором шага труб может регулироваться эффективность теплопередачи в оребренных трубах.
Как известно, для стабильной и экономичной работы котлов рекомендуется поддерживать температуру уходящих газов за утилизатором не ниже 90°С, а при работе двух котлов не ниже 70°С во избежание появления конденсата на внутренней поверхности дымовой трубы. Для предотвращения конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, на поверхности нагрева при низких температурах нагреваемой воды и при низком ее качестве, существуют специальные схемные и конструктивные решения (рис.3).
Рисунок 3 - Схемы утилизационных водонагревателей:
а) – с рециркуляционным предварительным подогревом воды;
б) – с водяным промежуточным контуром;
в) – с воздушным промежуточным контуром;
1 – водоводяной бойлер, 2 – водяной промежуточный контур, 3 – воздухоподогреватель,
4 – воздуховодяной бойлер; 5 – воздушный промежуточный контур
2. Решение поставленной задачи
Анализ работы теплоутилизаторов показал, что наиболее эффективным для условий работы котельной № 367 г. Донецка является утилизационный водогрейный теплообменник ТУВ-16-10-265, предназначенный для нагрева воды за счет утилизации тепла продуктов сгорания природного газа с запыленностью не более 0,5 мг/м3 в умеренном и холодном климате. ТУВ состоит из теплопередающих элементов, трубных решеток, коллекторов. Теплопередающие элементы выполнены из стальной несущей трубы и алюминиевого накатного оребрения. ТУВ выполнен в 10-ти ходовом исполнении по воде. Многоходовое исполнение достигается с помощью поперечных перегородок, которые создают последовательное движение воды по трубкам теплообменника. ТУВ установлен на подземном газоходе от котла №1. Точка подключения теплоносителя к ТУВ – существующие трубопроводы обратной (вход в котел), подающей (выход из котла) сетевой воды котельной №367. На линии подачи теплоносителя к утилизатору установлен магнитный шламоотделитель. Для учета вырабатываемого количества тепла установлен ультразвуковой счетчик-расходомер. Схема расположения утилизатора представлена на рис.4.
Рисунок 4 - Схема расположения утилиатора:
1 - дымосос, 2 – вентилятор, 3 – утилизатор
Выводы
Данный выбор считается целесообразным, т.к. КПД утилизатора с увеличением нагрузки растет с 1,89 до 4,51 %, при теплопроизводительности утилизатора 0,067 Гкал/ч при давлении газа перед горелками 2,9 кПа до 0,37 Гкал/ч при давлении перед горелками 12,7 кПа. Таким образом, экономия удельного расхода газа от внедрения утилизатора при максимальной нагрузке составляет 6,4 м3/Гкал при часовой экономии газа – 49,32 м3/ч, а экономия удельного расхода топлива – 12,14 кг.у.т./Гкал. Удельный расход газа при работе с утилизатором снизился на 4,7 %отн. и составил 129,56 м3/Гкал. Температура уходящих газов снизилась при максимальной нагрузке со 183 до 92°С.
Использование утилизатора позволило обеспечить прирост КПД котла от 1,09 до 4,94 % при температуре уходящих газов после утилизатора 90°С и 70°С соответственно. При этом часовая экономия газа в зависимости от нагрузки составила при температуре уходящих газов после утилизатора:
- не ниже 70°С составила от 20,15 до 55,87 м3/час,
- не ниже 90°С составила от 5,74 до 42,33 м3/час.
Список источников
- Липец А.У. Утилизация тепла отходящих от промышленных печей дымовых газов // Теплоэнергетика, 1999. – №4.
- Аронов И.З. Контактные газовые экономайзеры //Киев: Техника, 1964.
- Королевич А.Я., Юрченко М.М. Отопление и горячее водоснабжение в локальных тепловых сетях на базе контактных водонагревателей // Энергосбережение. 2002. №5.