Повышение эффективности стекловаренных печей на основе комплексной регенерации тепловых отходов

• Автор: Крылов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Введение

Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи

1.1 Анализ энергоэффективных технологий в

высокотемпературных плавильных установках систем по производству стекла. Современное состояние вопроса.

1.2. Повышение энергоэффективности с использованием термохимической регенерации

1.2.1.Термохимическая переработка углеводородных газов.

1.2.2. Процессы термохимической переработки природного газа, применяемые в промышленности
1.2.3. Перспективные и энергоэффективные технические решения, основанные на процессе паровой конверсии
1.2.4. Повышение энергоэффективности промышленных объектов с использованием термохимической регенерации
1.2.5. Энергоэффективные технические решения, основанные на конверсии углеводородного сырья

1.2.6. Анализ методов расчета процесса термохимической регенерации

1.3. Повышение энергоэффективности промышленных объектов путем предварительного подогрева технологического материала. Существующие способы подогрева технологического материала
1.4. Снижение тепловых потерь через наружные ограждения с помощью фильтруемой изоляции. Обзор различных вариантов подачи охладителя
1.5. Выводы по главе
Глава 2. Постановка задачи исследования объектов энергосбережения
2.1. Концептуальная модель системы термохимической
регенерации
2.2. Математические модели системы ТХР и их программная
реализация
2.2.1. Математическая модель прямоточного реакционного элемента
2.2.2. Двумерная математическая модель
2.2.3. Математическая модель реакционного элемента реактора некаталитической паровой конверсии
2.2.4. Математическая модель реакционного элемента с двойной циркуляцией реагирующей среды
2.2.5. Особенности определения теплофизических свойств реагирующего газа
2.3. Концептуальная модель регенеративного подогревателя
технологического материала
2.4. Математическая модель подогревателя технологического
материала и е программная реализация
2.5. Модель фильтруемой изоляции стекловаренной печи
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Тарировочные расчеты. Оценка пригодности
предлагаемых математических моделей
3.1. Сравнение температур и состава смеси газов, полученных с
помощью предложенной модели с распределенными параметрами, и полученных при помощи двумерной модели
3.2. Тарировка кинетической модели химических процессов
3.3. Тарировка расчета реакционного элемента с двойной
циркуляцией газовой среды. Сравнение температуры смеси газов с результатами двумерной модели .
Глава 4 Параметрические расчеты системы термохимической
регенерации
4.1. Шероховатости в каналах реакционного элемента
4.2. Повышение температуры стенки выше максимально
допустимой по условию прочности
4.3. Оценка влияния химических и диффузионных процессов на
теплообмен в реакционном элементе
4.4. Состав газа и степень завершения конверсии на выходе при
различных режимах работы ТХР
4.4.1. Исследование зависимости состава конвертированного газа от соотношения паргаз в парогазовой смеси на входе
4.4.2. Исследование зависимости состава конвертированного газа от объемного расхода парогазовой смеси на входе
4.5. Температура РЭ при различных режимах работы ТХР.
Влияние расхода природного газа и геометрических характеристик РЭ
Глава 5 Расчеты энергосберегающих мероприятий по
разработанной методике
5.1. Расчеты системы термохимической рекуперации
5.2. Расчеты регенеративного подогревателя технологического
материала
5.3. Расчеты фильтруемой изоляции наружных ограждений
высокотемпературной плавильной установки
Глава 6 Оценка энергоэффективности предложенных схем
стекловаренной установки
Заключение Список литературы Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Разработана математическая модель реактора паровой конверсии, что позволяет определить эффективность термохимической регенерации при различных режимах работы РПК и использовать модель при проектной разработке РПК с учетом сложного комплекса тепло и массообменных явлений в реакционном элементе. Произведен расчет влияния режимных параметров РПК на эффективность ТХР в рамках тепловой схемы стекловаренной установки, работающей на природном газе. Установлено, что главными факторами, определяющими скорость конверсии природного газа, являются температура, и содержание метана в смеси. Скорость конверсии возрастает на начальном участке реакционного элемента с увеличением температуры, и снижается близи выхода в связи с уменьшением концентрации метана в газовой смеси. На коротком участке реакционного элемента температура газа и стенки реакционного элемента значительно возрастает до уровня температуры греющих дымовых газов, что является опасным для системы ТХР, так как может привести к пережогу стенки РЭ. Впервые проведено численное исследование реактора паровой некаталитической конверсии, сконструированного в Газовом Технологическом Институте I , позволяющего получить конвертированный газ без использования катализатора. Исследование совместного влияния рассмотренных энергосберегающих мероприятий показало, что комплексное использование ТХР совместно с ФИ позволяет снизить расход топлива на по сравнению с исходной схемой. Достоверность. Результаты численных исследований с использованием одномерных моделей, реализованных в среде и двумерных моделей, созданных посредством пакета численного моделирования , хорошо согласуются с результатами экспериментов и численных исследований других авторов. Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют расчетным путем определять энергетическую эффективность использования предложенных энергосберегающих мероприятий в различных условиях эксплуатации и при термохимической переработке других видов топлив, например жидких, а также при процессах отложения на поверхности теплообмениых устройств. Проведены расчеты по проектным данным высокотемпературной плавильной установки в системе производства стекловолокна с реактором паровой конверсии НПО Техэнергохимпром, для реактора паровой конверсии природного газа, которые продемонстрировали возможность значительного повышения энергетической эффективности установки. Результаты расчета энергетической эффективности комплексной регенерации тепловых отходов в стекловаренной установке. Апробация работы. Двенадцатой и Тринадцатой Международных научнотехнических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника , электротехника и энергетика Москва, гг. Третьей Всероссийской школесеминаре молодых ученых и специалистов Энергосбережение теория и практика. Москва, сентября г. Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения, представлены 8 публикациями. Крылов А. Н., Овчинников Е. В. Расчет местных характеристик объекта с учетом термовлажностных процессов Одиннадцатая Международная науч. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез. В 3х т. М., С. Крылов А. Н., Попов С. К., Сергиевский Э. Д. Моделирование процессов в регенеративном подогревателе технологического материала Промышленная энергетика . С. . Крылов А. Н., Сергиевский Э. Д. Численное исследование процессов теплообмена в регенеративных аппаратах Двенадцатая Международная науч. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез. В 3х т. М., . С. . Крылов А. Н., Сергиевский Э. Д. Моделирование тепломассообменных процессов при конверсии природного газа Труды Четвертой национальной конференции по теплообмену В 8 томах. М., . А. . Ii , , i, . Сергиевский Э. Д. Крылов Математическая модель фильтруемой изоляции высокотемпературной печи при направленной подаче охладителя Вестник МЭИ. С. . М.В. Исаев, И. А. Султангузин, Э. Д. Сергиевский, А. Н. Крылов, А. П. Яшин Моделирование горения газа в коксовой печи Третья Всероссийская школа семинар молодых ученых и специалистов Энергосбережение теория и практика Сб. М., . С. .