Використання технології регенерації тепла для підвищення теплової ефективності обертових печей
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2023.288247Ключові слова:
обертова піч, футерівка, енергоефективність, температура, теплоізоляція, теплообмінник, вторинне повітряАнотація
Розглянуто проблему підвищення енергетичної ефективності обертових печей, які використовуються в різних галузях промисловості для термічної обробки матеріалів. Одним з важливих аспектів їх експлуатації є енергетична ефективність, яка залежить від багатьох факторів і загалом характеризує ступень використання теплоти палива для нагрівання матеріалу. Тому вкрай актуальною є проблема пошуку та використання методів зменшення теплових втрат і використання теплоти. У цьому контексті, підігрів вторинного повітря може виявитися одним з важливих методів для підвищення теплової ефективності обертових печей особливо тих, які працюють в режимі для піролізного випалювання таких матеріалів як вугілля, деревина, торф тощо.
У роботі досліджена можливість підвищення енергетичної ефективності обертових печей за допомогою підігріву вторинного повітря шляхом регенерації використаного тепла. Запропоновано використання спірального теплообмінника, який дозволяє передавати тепло від корпусу печі до вторинного повітря без перешкоджання обертанню печі. Розроблено математичну модель для числового розрахунку спірального теплообмінника, що дозволяє оцінювати теплові і температурні характеристики теплообмінника. Показано, що за рахунок тепла корпусу можливо підігрівати вторинне повітря до температури 270 °С в кількості необхідній для забезпечення роботи пальника. Проведено аналіз місця встановлення теплообмінника та використання ізоляційного покриття, що дало можливість суттєво зменшити його розміри без зміни сумарного теплового ефекту в порівнянні з теплообмінником встановленим на всю довжину корпусу печі. Показано ефективність використання теплової ізоляції, що дає можливість при її товщині 7 мм додатково підвищити температура повітря на 50 °С.
Отримані результати можуть бути корисними для подальших розробок та оптимізації проектів, спрямованих на поліпшення теплообмінних систем в напрямах ефективного використання теплових ресурсів при розробці та експлуатації обертових печей.
Результати розрахунку приведені в електронному додатку до статті у вигляді відеофайлу.
Посилання
Bojanovský, J., Máša, V., Hudák, I., Skryja, P., & Hopjan, J. (2022). Rotary Kiln, a Unit on the Border of the Process and Energy Industry—Current State and Perspectives. Sustainability, 14(21), 13903. DOI https://doi.org/10.3390/su142113903
Троценко Л.Н. Особенности конструкции и тепловой работы вращающихся печей и перспективные направления их усовершенствования // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2016. № 4. С. 61-70. URІ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159158
Щербина В.Ю. Розвиток теорії та удосконалення технологічних процесів при виробництві будівельних матеріалів у високотемпературних агрегатах: диссертация ... доктора технических наук: 05.17.08 // Щербина Валерій Юрійович; - Київ, 2017. - 393 с.
Lanyue Zhang, Zhaochen Jіang, Fabіan Weіgler, Fabіan Herz, Jochen Mellmann, Evangelos Tsotsas PTV measurement and DEM sіmulatіon of the partіcle motіon іn a flіghted rotatіng drum // Powder Technology Volume 363, 1 March 2020, Pages 23-37, DOІ: https://doі.org/10.1016/j.powtec.2019.12.035
Lanyue Zhang, Zhaochen Jіang, Fabіan Weіgler, Fabіan Herz, Jochen Mellmann, Evangelos Tsotsas PTV measurement and DEM sіmulatіon of the partіcle motіon іn a flіghted rotatіng drum // Powder Technology Volume 363, 1 March 2020, Pages 23-37, https://doі.org/10.1016/j.powtec.2019.12.035
Трусова И.А., Менделеев Д.В., Ратников П.Э. Выбор горелочного устройства при производстве клинкера во вращающихся печах // Литье и металлургия. 2011. № 1. С. 124-126.
Цкитишвили Э.О., Троценко Л.Н., Пикашов В.С. Регулирование параметров факела как средство экономии топлива при обжиге извести // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2013. № 1. С. 57- 64.
Троценко Л.Н., Пикашов В.С., Виноградова Т.В. Повышение эффективности нагрева и обжига сыпучих материалов во вращающихся печах // Металлург. и горноруд. пром-сть. 2014. № 5. С. 101-104.
Хрестоматия энергосбережения: Справ. / Под ред. В.Г.Лисиенко. М.: Теплотехник, 2003. 688 с.
Колодяжный В.С., Губинский М.В., Перерва Я. и др. Разработка эффективного способа теплоизоляции металлургических агрегатов // Труды XVІ Междунар. конф. «Теплотехника и энергетика в металлургии», Днепропетровск, Украи¬на, 4-6 окт. 2011 г. Днепропетровск: Нац. металлург. акад. Украины, 2011. С. 107-108.
Щербина, В. Ю., Швачко, Д. Г. (2022). Підвищення енергоефективності обертових печей за використання вогнетривів з теплоізоляцією. Вісник ВПІ, (5), 52–57. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-164-5-52-57
Щербина, В. Ю., Швачко, Д. Г. (2022). Вплив теплоізоляції футерівки на теплообмін обертових апаратів. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (2), 22–33. https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2022.260342
Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Вращающиеся печи: теплаrехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 2 / Под ред. В. Г. Лисиенко. - М.: Теплаrехник, 2004. - 592 с.
Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.
Щербина В.Ю., Швачко Д.Г. Моделювання процесу нестаціонарного теплообміну в футерівці обертових агрегатів / Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. №2(19), 2020, с. 20-31. DOІ: https://doі.org/10.20535/2617-9741.2.2020.208052
Ісаченко В.П. Теплопередача/ В.П. Ісаченко, В.А. Осипов, А.С. Сукоміл. - М.: Видавництво, 1981. - 416 с.
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Валерій Юрійович Щербина, Олена Іванівна Іваненко, Олександр Леонідович Сокольський, Геннадій Миколайович Васильченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
