Библиографическое описание:

Соловьев А. В. Повышение эффективности сжигания водомазутной эмульсии в камерных нагревательных печах // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 353-355.

Эффективность сжигания водомазутной эмульсии (ВМЭ) в камерных нагревательных печах может быть повышена за счет подогрева ВМЭ перед сжиганием. Основными преимуществами подогрева ВМЭ перед сжиганием являются: снижение коэффициента расхода воздуха, химического и механического недожога, потерь тепла с уходящими газами, увеличение КПД печи.

При постоянной производительности печного агрегата с повышением температуры подогрева ВМЭ уменьшается ее удельный расход на нагрев металла, затраты на подачу дутьевого воздуха для осуществления процессов горения и выброс дымовых газов за пределы печного агрегата. Но при этом увеличиваются расходы теплоэнергии на подогрев эмульсии, капитальные затраты и эксплуатационные расходы на мазутоподогреватель. Поэтому целесообразно получить оптимальную температуру подогрева ВМЭ при использовании ее в качестве топлива в нагревательных печах.

Методика определения сравнительной экономической эффективности капитальных вложений по величине сравнительной эффективности инноваций в системе технико-экономических расчетов используется в качестве основной количественной оценки эффективности при выборе оптимального варианта, характеризуемого наименьшими затратами труда [1].

Математическое решение задачи определения оптимальной температуры подогрева ВМЭ сводится к определению температуры подогрева, исходя из минимума суммарных дисконтированных затрат на нагрев металла.

Выражение для определения суммарных дисконтированных затрат имеет следующий вид:

,                                                                               (1)

где       — дисконтированные годовые затраты на ВМЭ, дутьевой воздух, тепловую энергию, амортизационные отчисления, руб./год;

 — норма дисконта инвестиций, 1/год;

 — капитальные вложения, руб.

Величины, приведенные в формуле (1), рассчитываются по формулам:

                                                              (2)

где      B — часовой расход ВМЭ, кг/ч;

 — дисконтированная годовая стоимость 1 кг ВМЭ, (руб./кг)∙(ч/год);

 — полная расчетная стоимость 1 кг ВМЭ, руб./кг;

h — годовое время работы печи, ч/год;

 — стоимость электроэнергии, руб./(кВт∙ч);

 — мощность тягодутьевых машин, приходящаяся на 1  дутьевого воздуха, кВт/;

 — часовой расход дутьевого воздуха, ;

 — норма амортизационных отчислений, 1/год;

 — дисконтированная годовая стоимость теплоэнергии, (руб./кДж)∙(ч/год);

 — расход теплоносителя на подогрев ВМЭ, кг;

 — энтальпия теплоносителя на входе в мазутоподогреватель, кДж/кг;

 — стоимость изготовления и монтажа 1 поверхности нагрева мазутоподогревателя, руб./;

 — поверхность нагрева мазутоподогревателя, ;

 — стоимость тягодутьевых машин, руб./кВт;

 — количество воздуха, необходимое для сжигания единицы количества ВМЭ, ;

 — расход тепловой энергии на подогрев ВМЭ, Вт;

 — стоимость тепловой энергии, руб./кДж.

Для нахождения решения задачи об оптимальной температуре подогрева ВМЭ составлена целевая функция, аргументом которой является искомая температура:

,                                        (3)

,                                                                                  (4)

,                                                   (5)

,                                                                                   (6)

,                                                                                                               (7)

,                                                                                                         (8)

,                                                                                    (9)

где       — соответственно средняя теплоемкость и температура ВМЭ на входе в мазутоподогреватель, кДж/(кг∙ ºC), ºC;

 — соответственно средняя теплоемкость и температура ВМЭ на выходе из мазутоподогревателя, кДж/(кг∙ ºC), ºC;

 — энтальпия теплоносителя на выходе из мазутоподогревателя, кДж/кг;

 — КПД мазутоподогревателя;

 — коэффициент теплопередачи в мазутоподогревателе, ;

 — поправочный коэффициент при сложной схеме теплообмена;

 — соответственно теплота, необходимая для нагрева металла, потери теплоты теплопроводностью, излучением, неучтенные потери теплоты, теплота от экзотермических реакций, Вт;

 — низшая теплота сгорания ВМЭ, кДж/кг;

 — доля потерь от механической неполноты сгорания ВМЭ;

 — соответственно средняя теплоемкость и температура уходящих газов, кДж/(, ºC;

 — количество продуктов сгорания на единицу количества ВМЭ, ;

 — соответственно теплоемкость и температура воздуха, поступающего к горелочным устройствам печи, кДж/(, ºC;

 — теплоемкость теплоносителя на выходе из мазутоподогревателя, кДЖ/(кг∙ ºC);

 — падение температуры ВМЭ на пути от мазутоподогревателя до горелочных устройств вследствие потерь тепла в окружающую среду, ºC;

 –температура теплоносителя на входе в мазутоподогреватель, .

Проведены теоретические исследования с использованием разработанной методики на нагревательной печи «Накал» ПГК 12.6.6/13. Целью исследований являлось повышение технико-экономических показателей работы печи за счет оптимизации температурного уровня подогрева ВМЭ перед сжиганием.

Производительность печного агрегата ; ; ; ;  ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Расчеты производились с использованием программного продукта «MathCAD». Реализация разработанной методики применительно к конкретным условиям эксплуатации нагревательной печи «Накал» дала следующие результаты: оптимальная температура подогрева ВМЭ составила 96 º C; сумма дисконтированных затрат 6729000 руб.

Применение полученного алгоритма оптимизации температуры подогрева ВМЭ перед сжиганием обеспечивает нахождение наиболее выгодных технических решений для достижения максимального технико-экономического эффекта при наименьших затратах.

Литература:

1.                 Парамонов, А. М. Энергосбережение и оптимизация режимных и конструктивных параметров кузнечных нагревательных печей: монография / А. М. Парамонов. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2012. — 240 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle