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.
