Исследование характеристик комбинированных устройств глубокого охлаждения дымовых газов на водогрейных котлах системы ЖКХ
А.Б. Бирюков, А.Н. Лебедев, К.Д. Каминский
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 5, сс. 31—41
Скачать PDF
Состояние вопроса. Одним из направлений повышения экономичности водогрейных котлов системы ЖКХ является глубокое охлаждение продуктов сгорания до температур ниже температуры точки росы. В настоящее время существует ряд исследований по использованию конденсационных экономайзеров и воздухоподогревателей различных типов для решения этой задачи. Применение таких устройств позволяет снизить температуру продуктов сгорания и, таким образом, повысить коэффициент использования тепла, сократить расход топлива. Особенно перспективным представляется использование комбинированных устройств охлаждения дымовых газов, но параметры их работы до сих пор не исследованы. В связи с этим разработка и исследование параметров таких устройств являются актуальными.
Материалы и методы. Комплекс тепловых расчетов по исследованию характеристик комбинированной системы глубокого охлаждения продуктов сгорания после водогрейного котла системы ЖКХ, представленной воздухоподогревателем и конденсационным экономайзером, выполнен с использованием методик по проектированию теплообменников. При этом учтено, что одна часть дымовых газов после воздухоподогревателя направляется в экономайзер, а другая часть идет по байпасу, минуя экономайзер, и далее встречается с выходящими из него продуктами сгорания. Распределение потока продуктов сгорания перед экономайзером производится исходя из необходимости обеспечения температуры смешанного потока после экономайзера на уровне 70 °С.
Результаты. Для наиболее распространенного в системе ЖКХ водогрейного котла типа ТВГ-8М установлена зависимость коэффициентов теплообмена, площади поверхности теплообменников и других параметров элементов системы глубокого охлаждения уходящих газов от заданного значения температуры продуктов сгорания после воздухоподогревателя.
Выводы. Установлено, что предложенная схема комбинированной системы глубокого охлаждения продуктов сгорания позволяет повысить технико-экономические показатели котла за счет сокращения расхода топлива. Обосновано, что температура дыма после воздухоподогревателя для этого типа котла не должна быть очень низкой (не ниже 115–130 °С), поскольку это резко увеличивает тепловой поток в нем при снижении среднелогарифмической разности температур и приводит к увеличению не только температуры нагретого воздуха, но и площади поверхности воздухоподогревателя.
1. Мустяцэ В.Т., Бутенко Н.А., Вареник А.М. Исследование температурного поля и технического состояния дымовой трубы на ТЭЦ-1 г. Кишинева // Материалы Междунар. конф. «Энергия Молдовы». Региональные аспекты развития. – Чизинау, Республика Молдова, 2012.
2. Кудинов А.А., Зиганшина С.К. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. – М.: Машиностроение, 2011. – 374 с.
3. Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. – Л.: Недра, 1990. – 280 с.
4. Бирюков А.Б., Лебедев А.Н., Каминский К.Д. Методика определения температуры точки росы продуктов сгорания природного газа // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 6. – С. 43–49.
5. Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. – Ульяновск: УлГТУ, 2000. – 139 с.
6. Современные технологии глубокого охлаждения продуктов сгорания топлива в котельных установках, их проблемы и пути решения / А.В. Ефимов, А.Л. Гончаренко, Л.В. Гончаренко, Т.А. Есипенко; под ред. А.В. Ефимова. –Харьков: НТУ «ХПИ», 2017. – 233 с.
7. Беспалов В.В., Беспалов В.И. Технология осушения дымовых газов ТЭЦ с использованием теплоты конденсации водяных паров // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – T. 316, № 4. – С. 56–59.
8. Елсуков В.К. Оценка эффективности технологий утилизации энергии уходящих газов котлов, включающей теплоту конденсации водяных паров // Системы. Методы. Технологии. – 2014. – № 1(2). – С. 83–85.
9. Володин В.И., Карлович Т.Б. Примеры теплового расчета конвективных поверхностей нагрева парового котла и конденсатора паротурбинной установки. – Минск: БГТУ, 2023. – 74 с.
10. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – Изд. 2-е, стереотип. – М.: Энергия, 1977. – 345 с.
11. Ефимов А.В., Гончаренко А.Л., Гончаренко Л.В. Разработка пластинчатого воздухоподогревателя конденсационного типа для теплоутилизационной системы // ЕНЕРГЕТИКА: економіка, технології, екологія. – 2012. – № 2(31). – С. 83–90.
12. Бирюков А.Б., Лебедев А.Н., Каминский К.Д. Использование комбинированных устройств глубокого охлаждения дымовых газов на водогрейных котлах системы ЖКХ // Вестник Донецкого национального университета. Сер. Г: Технические науки. – 2024. – № 1. – С. 69–81.
13. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1975. – 368 с.
14. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: учебник для вузов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.