Термосифонные теплообменники типа "газ-газ" для рекуперации тепла запыленных дымовых газов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.09, кандидат технических наук Нагуманов, Артур Халимович

• Нагуманов, Артур Халимович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нагуманов, Артур Халимович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Основные обозначения

Введение. 8 1. Состояние техники и технологии рекуперации тепла

на предприятиях народного хозяйства

1.1. Теплообменные устройства, применяемые для рекуперации тепла отходящих дымовых газов

1.2 Краткое описание процесса рекуперации тепла с запыленными газовыми средами

1.3. Выбор и обоснование перспективных конструкций рекуперативных термосифонных теплообменников типа "газ-

газ"

1.4. Выбор и обоснование конструктивных элементов термосифонного теплообменника типа "газ-газ"

1.5. Выводы по главе

2. Теория расчета и конструирования термосифонных теплообменников типа "газ-газ"

2.1. Конструктивное решение теплообменных аппаратов

для чистых и запыленных сред

2.1.1. Выбор формы и геометрических размеров аппарата

2.1.2. Конструкция термосифонного элемента

2.1.3. Несущая конструкция воздухоподогревателя

2.1.4. Способы крепления термосифонов в трубном пучке

2.1.5. Способы герметизации трубной решетки

2.1.6. Модульная конструкция термосифонного теплообменника

2.2. Методика проектного расчета термосифонного теплообменника

2.2.1.Методические рекомендации к расчету теплообменника

2.2.2. Математическая модель термосифонного теплообменника

2.2.3. Подбор и обоснование промежуточного теплоносителя

2.2.4. Принципы разбиения теплообменника на модули

2.3. Выводы по главе

3. Расчет напряженно-деформированного состояния и ресурса термоциклической долговечности термосифонных элементов

3.1. Постановка задачи

3.2. Состояние работы термосифонов при неравномерном температурном воздействии

3.3. Алгоритм расчета термоциклической долговечности термосифонов из однородного материала

3.4. Элементы из биметаллов в равномерном температурном поле

3.5. Элементы из биметаллов в поле неравномерных температур

3.6. Оценка ресурса при теплосменах

3.7. Определение допустимых параметров теплосистемы

3.8. Исследование термоциклической долговечности биметаллического термосифона

3.9. Выводы по главе

4.Практика внедрения термосифонных теплообменников

типа "газ-газ"

4.1. Модульные термосифонные воздухоподогреватели, работающие в запыленной среде содового производства

4.1.1. Схема опытно-промышленной установки

4.1.2. Конструктивные и теплотехнические характеристики теплообменника

4.1.3. Результаты опытно-промышленых испытаний

4.1.4. Особенности испытаний модульного теплообменника в условиях производства керамзитового гравия

4.2.Применение термосифонных теплообменников в теплогенераторах

4.2.1. Автоматическое управление теплогенераторами на

базе малоканальных микропроцессоров

4.3. Выводы по главе

5. Основные выводы и результаты

Литература

ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 - температура, К(°С);

Л1 - перепад температур, К(°С);

Р - давление, Па;

АР - аэродинамическое сопротивление, Па; а - коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м -К);

к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м -К); X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); с - теплоемкость, Дж/(кг-К); Р - коэффициент теплового расширения, 1/К; г - термическое сопротивление, м -К/Вт; т - теплота фазового перехода, Дж/кг;

- тепловой поток, Вт;

Э - диаметр трубы с оребрением, м; с! - диаметр неоребренной трубы, м; Ы - внутренний радиус трубы, м;

- высота ребер, м;

§ - толщина стенки трубы, м; ф, © - угол;

Б - поверхность теплообмена, м2;

V - расход теплоносителя, кг/с; W - скорость потока, м/с;

О'п.н. - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с; р - плотность, кг/м3;

со - степень заполнения термосифона; ъ - число термосифонов, шт;

Е - модуль упругости, МПа;

а - напряжение, МПа;

ц - коэффициент Пуассона;

вх - деформация текучести;

8о - относительная термодеформация;

Эр - относительное рабочее напряжение;

а - размер зоны пластического растяжения, м;

Ь - размер зоны пластического сжатия, м;

N - число термоциклов, шт;

Т - время, с;

Критерии и безразмерные комплексы. ап.н.ё(рж ~Рп) - устойчивости Кутателадзе;

Р

к

р - I - давления;

Рг =

лК.н£(Рж - Рп.)

Рп.

Л

- фруда;

Ч^ж. У

13

Ста - ^г- _ Галлелея;

V

ж.

В0=(1/8 - Бонда;

Яе = - Рейнольдса;

V

N11 = а^5пн- - Нуссельта;

Кг = ——г - фазового превращения; Сж.^-и

Символы

ж - жидкость; п - пар;

пр - предельный; кр - критический; раб - рабочий; кип - кипения; н - насыщения; опт - оптимальный; ст - стенка;

е - испарительная зона термосифона; 8 - относится к поперечному сечению; а - транспортная зона термосифона; с - конденсационная зона термосифона; р - растяжения; т - текучести; В теплообменнике:

1 - газовый канал теплообменника;

2 - воздушный канал теплообменника; В биметаллической трубе:

0 - начальное значение;

1 - свойства первого металла;

2 - свойства второго металла.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Термосифонные теплообменники типа "газ-газ" для рекуперации тепла запыленных дымовых газов»

ВВЕДЕНИЕ.

Нынешний этап экономического развития страны характеризуется возрастанием роли рыночных критериев работы предприятий, таких как себестоимость, цена, рентабельность, прибыль. Существенное значение на них оказывает энергетическая составляющая затрат в составе себестоимости продукции, которая для некоторых предприятий доходит до 60-80 % [74].

Многие теплоэнергетические установки, такие как котельные, нагревательные печи нефтеперерабатывающих заводов, барабанные печи предприятий строительной индустрии имеют незначительный к.п.д., и как следствие высокую себестоимость тепловой энергии.

Среди основных источников потерь тепловой энергии:

1. Несовершенство конструкций теплоэнергетических установок;

2. Потери с отходящими дымовыми газами;

3. Потери при транспортировании теплоносителей по коммуникационным сетям.

Наиболее перспективным подходом, дающим существенное снижение потерь тепловой энергии, является разработка и внедрение аппаратов по утилизации тепла отходящих дымовых газов. Большинство нагревательных печей нефтеперерабатывающих заводов не оборудованы такими установками, особенно это характерно для предприятий использующих сернистое топливо. Протекающая в утилизаторах сернокислотная коррозия приводит к разрушению конструктивных элементов аппаратов.

Актуальной проблема утилизации тепла становится для производств с сильно запыленными отходящими дымовыми газами. При ограниченном запасе тяги характерно налипание частиц на тепловоспроизводящую поверхность, в результате чего уменьшаются коэффициенты теплоотдачи, и возрастает аэродинамическое сопротивление рекуперативных аппаратов. Эта про-

блема особенно характерна при утилизации тепла на предприятиях по производству соды и строительной индустрии. До сих пор не разработаны устройства, обеспечивающие продолжительный цикл рекуперации тепла с допустимым сохранением первоначальной эффективности аппарата.

Сравнительный анализ существующих рекуперативных установок, их поведение в условиях сернокислотной коррозии и запыленных сред, показало, что наиболее перспективными являются теплообменные аппараты, построенные на базе двухфазных термосифонов. Рекуперативные аппараты на основе отдельных теплопроводящих элементов позволяют создавать различные по назначению, производительности, конструктивному оформлению устройства. Таковыми из них являются разборные устройства, построенные по модульному принципу, которые нашли отражение в данной работе.

Существенное сокращение затрат и потерь происходит при получении тепловой энергии на месте ее потребления. Практически исключаются затраты на транспортирование теплоносителей по коммуникационным сетям. В нашем случае источником тепла является энергия, полученная от сжигания природного газа. Преобразование энергии горения происходит в теплоэнергетической установке - теплогенераторе, где теплопередающим устройством является теплообменник, нагревающий теплоноситель (воздух или воздух и воду) для промышленных нужд и отопления. Наиболее рациональными для этих целей также являются теплообменники, построенные на базе двухфазных термосифонов. Теплогенераторы полностью автоматизированы, имеют надежную защиту при возникновении аварийных ситуаций.

Проведенные теоретические и практические испытания позволили предложить в качестве конструктивного элемента для изготовления двухфазного термосифона бывшие в употреблении элементы с алюминиевым оребрением от аппаратов воздушного охлаждения. Ресурсы этих отработан-

ных элементов составляют сотни тонн в год только с одного нефтеперерабатывающего завода.

На основании теоретических исследований разработаны конструкции теплообменников типа "газ-газ", которые были изготовлены и установлены для утилизации тепла дымовых газов за печью П-6 цеха кальцинации №1 АОЗТ "Сода", за печью обжига керамзита ООО "ДСК" ОАО "КПД". Создана серия теплогенераторов для получения тепловой энергии.

Работа проводилась в соответствии с Государственной научно-технической программой - по заданию Госкомитета Республики Башкортостан по науке, высшему и среднему профессиональному образованию "Разработка новейших технологий и материалов для машиностроения и ап-паратостроения" - раздел "Аппаратостроение" 1996-1999 г.г. по заказу АОЗТ "Сода" и ООО "ДСК" ОАО "КПД" согласно технологическому регламенту. Научная новизна работы.

1) Создана математическая модель модульного термо сифонного теплообменника для работы в запыленных и агрессивных средах;

2) решена задача рационального синтеза конструктивных элементов модульного термосифонного теплообменника со сменными блоками на основе отдельных теплопроводящих элементов в пространстве для рекуперации тепла запыленных и агрессивных дымовых газов;

3) сформулированы принципы деления трубного пучка термосифонного теплообменника на сменные модули;

4) разработаны расчетные методы оценки долговечности термосифонных элементов с учетом цикличности изменения рабочих условий эксплуатации и свойств теплоносителя.

Практическая ценность работы.

Разработана энергосберегающая технология утилизации тепла залы-

ленных и агрессивных дымовых газов.

Предложена конструкция термосифонного теплообменника типа «газ-газ» модульного типа со сменными блоками, даны рекомендации по проектированию и эффективному применению, описаны конструкции новых теп-лообменных аппаратов на основе термосифонов.

1. СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

Успешное решение задач экономного использования топливно-энергетических ресурсов во многом определяется уровнем использования вторичных энергоресурсов промышленного производства. Основным видом вторичных энергоресурсов в промышленности являются тепловые ресурсы, важное место, среди которых занимает теплота отходящих газов теплоэнергетических и технологических агрегатов, физическая теплота основной продукции и отходов.

Для утилизации теплоты отходящих газов в различных отраслях промышленности применяются различное теплоутилизационное оборудование (котлы-утилизаторы, воздухоподогреватели, газо-газовые и газо-жидкостные теплообменники традиционных конструкций).

На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности используют в основном два способа утилизации сбросного тепла продуктов сгорания топлива - установка после технологических печей котла-утилизатора (или экономайзера) либо воздухоподогревателя. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями энергоснабжения технологических установок.

Температура продуктов сгорания топлива перед котлом-утилизатором обычно составляет 400-600 °С, при этом вырабатывается пар в основном

низких параметров (1,4 МПа), КПД котлов-утилизаторов, как правило составляет (40-60 %) [28]. Температура продуктов сгорания за большинством котлов-утилизаторов не может быть ниже 200-220 °С. Это определяется температурой питательной воды (при наличии экономайзера) и минимальным (экономически оправданным) температурным напором, причем с повышением давления вырабатываемого пара температура газового потока за котлом-утилизатором повышается, что также приводит к снижению КПД.

Использование воздухоподогревателей позволяет охлаждать их до температуры определяемой температурой точки росы 110-137 °С [11]. КПД тепловых установок с воздухоподогревателями может быть доведен до 92-94 % [30]. Это свидетельствует о предпочтительности последних.

Утилизировать теплоту отходящих газов можно по двум схемам: 1-"процесс-комфорт" и 2- "процесс-процесс" [66].

По первой схеме рекуперированная теплота направляется либо на отопление помещений промышленных зданий, либо на обогрев индивидуальных рабочих мест [44-69].

Принцип утилизации тепла по схеме "процесс-комфорт" показан на рисунке 1. Отработанные газы в теплообменнике нагревают воздух, который

Рисунок 1 - Схема утилизации тепла уходящих газов "процесс-комфорт". подается на обогрев производственных помещений или отдельных рабочих мест.

По второй схеме "процесс-процесс" утилизированная в теплообменнике теплота может использоваться либо в самом процессе, сбросная теплота которого утилизируется (например, на подогрев воздуха для горения) [28,11,49,56,58,80,], либо на совершение нового процесса (выработку пара для производства электроэнергии, для отопления жилых и производственных зданий и пр.) [34,58,83].

Принцип утилизации тепла по схеме "процесс-процесс" показан на рисунке 2.Отработанные газы в теплообменнике нагревают воздух который подается на горение.

Технико-экономическая эффективность возврата рекуперативной теплоты в системах "процесс-процесс" значительно выше, чем в системах "процесс-комфорт", поскольку рекуперативная тепловая энергия в первом случае может использоваться в течение круглого года.

Теплоноситель Топливо на горение

Воздухонагреватель

Воздух на

Отработанные газы

Рисунок 2 - Схема утилизации тепла уходящих газов "процесс-процесс".

Одной из главных проблем предъявляемых к воздухоподогревателям, наряду с дешевизной, ремонтопригодностью, безопасностью эксплуатации, малой металлоемкостью, является способность работы аппаратов в условиях работы с дымовыми газами, полученными от сжигания сернистого топлива. При сжигании сернистых топлив холодная часть воздухоподогревателя имеет температуру стенки ниже точки росы дымовых газов. В связи с этим про-

исходит конденсация влаги, коррозия концевых элементов конструкции, и их загрязнение.

Опасными интервалами температур стенки теплообменных аппаратов, по данным [22,23,41], являются диапазоны температуры точки росы (120150 °С) до 105-110 °С и ниже 70 °С. Работа аппарата при температурах выше точки росы снижает эффективность рекуперации тепла отходящих дымовых газов.

Системы утилизации, работающие по схеме "процесс-процесс" (рис. 2) как правило, применяются при сжигании бессернистого топлива. В противном случае со временем происходит разрушение элементов конструкции теплообменного аппарата. Иногда в целях борьбы с коррозией на холодном конце воздухоподогревателя устанавливается чугунная, эмалированная или неметаллическая поверхность [28,30].

Одним из перспективных путей уменьшения потерь от сернокислотной коррозии является деление теплообменной поверхности воздухоподогревателей на две части: основную и сменную.

Тепловая нагрузка при этом перераспределяется так, что температура стенки основной секции заведомо выше точки росы дымовых газов и, следовательно, поверхность не подвергается коррозии, а в коррозионной зоне находится только сменная секция. Раздельная конструкция воздухоподогревателя позволяет экономить по сравнению с традиционными воздухоподогревателями около 75 % металла.

Применение сменной секции дает возможность использовать источники сбросного тепла для предварительного подогрева воздуха до 70-90 °С. Температура воздуха после сменной секции 140 °С. Это обеспечивает бескоррозионный режим эксплуатации основной секции при сжигании высокосернистого мазута (точка росы 150 °С) и создает условия для поддержания

температуры стенки основной секции со стороны входа воздуха не ниже 165-170 °С.

Схема подогрева воздуха, разработанная ВНИПИНефтью, за счет использования тепла отходящих продуктов сгорания топлива технологических печей показана на рисунке 3 [27]. В основном воздухоподогревателе продукты сгорания охлаждаются до 250 °С. Наличие сменного воздухоподогревателя обусловлено порогом фазового перехода конденсирующихся в продуктах сгорания компонентов при их охлаждении. Этот температурный интервал приходится на теплообменную поверхность сменного воздухоподогревателя, что приводит к его быстрому выходу из строя вследствие интенсивной коррозии труб. В сменном воздухоподогревателе продукты сгорания охлаждаются до 200 °С.

Рисунок 3 - Схема подогрева воздуха, разработки ВНИПИНефть.

1- основной воздухоподогреватель, 2- сменный воздухоподогреватель,

3-калорифер, 4- шибер.

С целью уменьшения коррозии сменного воздухоподогревателя и обеспечения достаточного межремонтного пробега атмосферный воздух, подаваемый в горелочное пространство печи, перед подачей в воздухоподогреватели проходит через калорифер, где нагревается до 80-85 °С. После этого он поступает в межтрубное пространство сменного воздухоподогрева-

теля, где нагревается до 140 °С, и основного воздухоподогревателя, где нагревается до 300 °С.

При таком решении проблемы уменьшаются потери на ремонт аппарата за счет сменного элемента. Следует отметить, что в разработке были использованы трубчатые воздухоподогреватели, имеющие ряд недостатков, о которых будет отмечено ниже. Кроме того, схема избыточна за счет большого количества теплообменных элементов.

Несколько похожее решение было предложено в работе [11]. На рисунке 4 представлена схема двухступенчатого воздухоподогревателя.

Рисунок 4 - Схема двухступенчатого воздухоподогревателя.

1- трубчатый воздухоподогреватель, 2- теплообменник на двухфазных

термосифонах.

Состоит аппарат из двух секций: трубчатого рекуператора 1 и теплообменника 2, выполненного на основе двухфазных термосифонов.

Конструкция воздухоподогревателя обеспечивает работу теплообменных поверхностей термосифонов выше точки росы оксидов серы в отходящих газах при подаче в воздухоподогреватель холодного воздуха.

Воздухоподогреватель допускает разрушение отдельных элементов теплообменника на двухфазных термосифонах, при этом сохраняется герметичность системы. Недостатком является сложность замены теплообменни-

ка при засорении его газового тракта продуктами неполного сгорания топлива и коррозии.

Практически отсутствуют разработки воздухоподогревателей, работающих в запыленной среде. Например, опытный рекуператор, собранный из пакетов двухфазных термосифонов со свободным расположением нижних концов элементов [12] не нашел практического применения. Положительным является то, что конструкция аппарата предусматривает очистку воздухоподогревателя в рабочий период путем его встряхивания, а в периоды остановок механическим путем.

Таким образом, исходя из рассмотрения схемных решений утилизации тепла отходящих дымовых газов, предпочтительным для работы в условиях сернокислотной коррозии и запыленных сред являются аппараты со съемными элементами, позволяющими либо полностью заменять их при разрушении, либо проводить быструю очистку при их засорении [51].

Современные тенденции производства и использования энергетических ресурсов предполагают их производство на месте потребления [11,39,50]. Благодаря совмещению в едином комплексе теплогенерирующей и теплоиспользующей установок исключаются промежуточный теплоноситель (пар, вода), а также обусловленные им капитальные затраты на котельную и неизбежные потери тепла при транспорте от котельной к потребителю.

Крупными потребителями, работающими по такой схеме, становятся предприятия нефтепереработки и нефтехимии, металлургии и машиностроения, деревообработки, по производству сборного железобетона, строительной индустрии и сельского хозяйства [43,50,53,55]. Здесь около 25-30 % первичного топлива потребляется в сушильных процессах [40]. Актуальной становится проблема отопления помещений автономными генераторами энергии.

В настоящее время учеными и практиками идет интенсивная разработка теплогенераторов для нужд промышленности. Как правило, тепловая мощность вновь создаваемых аппаратов лежит в интервале 0,1-1 МВт.

По своему конструктивному оформлению разрабатываются аппараты: смесительного типа и рекуперативного типа.

Теплогенераторы смесительного типа - теплоэнергетически наиболее эффективны, их КПД близок к 100 %. Воздух нагревается при смешении с горячими продуктами сгорания топлива, и смесь подается в производственный аппарат или в отапливаемое помещение (рисунок 5).

Воздух на нагрев Г~

Воздух на горение -—Горелка -С^) Нагретый

Топливо на горение воздух^*

Рисунок 5 - Принципиальная схема теплогенератора смесительного типа.

Несмотря на соответствие, жестким требованиям ПДК вредных примесей и СНИПу по отоплению и вентиляции теплогенераторы смесительного типа не полностью отвечают современным гигиеническим требованиям и поэтому рекомендуются к применению в производствах, отличающихся либо относительно загрязненной атмосферой рабочего помещения, либо кратковременным пребываем производственного персонала в помещении.

В рекуперативных теплогенераторах холодный воздух нагревается в воздухоподогревателе. Тепло в виде дымовых газов, получаемое путем сжигания топлива, подается в межтрубное пространство воздухоподогревателя и через стенки теплообменника передается воздушному потоку (рисунок 6).

Продукты сгорания из горелки поступают в трубки теплообменника и далее в атмосферу. Воздух на нагрев нагнетается в теплообменник, омывает трубки, нагревается и через распределительное устройство подается на технологические нужды.

Эффективность работы таких теплогенераторов зависит от эффективности работы воздухоподогревателя. От выбора теплообменного устройства зависит также металлоемкость конструкции аппарата, его ремонтопригодность, стоимость.

2

Топливо

Воздух на горение

1

V

Дымовые газы

Воздух

А

на нагрев

Рисунок 6 - Схема рекуперативного теплогенератора. 1- горелка, 2- воздухоподогреватель

1.1. Теплообменные устройства, применяемые для рекуперации тепла отходящих дымовых газов

В настоящее время разработано и широко применяется в промышленности большое число различных теплообменных устройств типа "газ-газ".

В процессах утилизации тепла дымовых газов наибольшее распространение получили рекуперативные воздухоподогреватели, среди которых:

- конвективные рекуператоры из чугунных труб;

- чугунно-стальные рекуператоры (термоблоки);

- конвективные рекуператоры из гладких стальных труб;

- пластинчатые воздухоподогреватели;

- радиационные рекуператоры;

- стеклянные воздухоподогреватели;

- воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем.

Конвективные рекуператоры из чугунных труб выпускаются из глад-

костенных труб и с так называемыми "игольчатыми" трубами, имеющими по сравнению с первыми большую тепловую эффективность. Объем нагреваемого воздуха составляет 3300-20500 м3/час. Температура дымовых газов входящих в рекуператор 490-950 °С. Температура подогрева воздуха 140-400 °С [73]. Обладая по сравнению с рекуператорами других типов рядом преимуществ (высокая тепловая эффективность, компактность, удовлетворительная теплоустойчивость), рекуператоры имеют существенный недостаток - большое число стыков между фланцами труб. Это снижает газоплотность, которая для больших рекуператоров (80-100 труб в одном блоке) достигает 20-30% [75]. В зарубежной и отечественной литературе отмечают частый выход игольчатых рекуператоров из строя вследствие растрескивания труб [75,90].Низкой является температура нагрева воздуха(150-200°С).

Чугунно-стальные рекуператоры, называемые также термоблоками разработаны для использования в печах малой тепловой мощности, из рабочего пространства которых выбивает пламя, и рекуператоры других типов в этих условиях быстро выходят из строя. Термоблоки представляют собой пучок труб круглого или овального сечения, залитых (бронированных) чугуном. При температуре дымовых газов перед рекуператором, равной 900-1000 °С, в монолитном термоблоке при одноходовом варианте обеспечивается подогрев воздуха до 250-300 °С (при двухходовом до 300-400 °С, но при этом существенно растут потери давления). Достоинством этих рекуператоров является более высокая теплоустойчивость по сравнению с рекуператорами других типов - игольчатыми и со стальными гладкими трубами. Крупным недостатком является их громоздкость. Масса металла, приходящаяся на единицу переданного тепла, у термоблоков в три-четыре раза больше,

чем у рекуператоров с игольчатыми трубами, и примерно в два раза больше, чем у стальных гладкостенных рекуператоров. Имеет место и повышенная склонность к засорению термоблоков сажистым углеродом.

Воздухоподогреватели с чугунными игольчатыми трубами хорошо зарекомендовали себя при работе на дымовых газах, полученных от сжигания сернистых топлив [11,39,48]. Однако широкое применение этих рекуператоров на нефтеперерабатывающих заводах сдерживается из-за значительных габаритов и их большой массы, трудности очистки от отложений, больших аэродинамических потерь, сложности и трудности ремонта.

Конвективные рекуператоры из гладких стальных труб весьма разнообразны по конструктивному оформлению. В таких рекуператорах воздух (или газ) может идти внутри труб, а дымовые газы снаружи, и наоборот. Трубы при помощи сварки крепят к трубным доскам коробок из листовой стали, служащих для подвода и отвода воздуха. Для рекуператоров применяют обычные цельнотянутые трубы с внутренним диаметром от 15 до 100 мм и толщиной стенки 2-5 мм.

Так как воздухоподогреватели из гладких труб обычно бывают цельносварными, в условиях эксплуатации они довольно газоплотны и являются наиболее подходящими для подогрева газов. Для подогрева воздуха рекуператоры из гладких труб применяют в основном на крупных нагревательных печах. Применение их на малых и средних печах показало, что срок службы их несколько меньше игольчатых.

Наиболее широкое распространение у нас и за рубежом получили рекуператоры из гладких прямых труб. Одна из конструкций такого рекуператора показана на рисунке 7. Стальные трубы аппарата ввариваются в верхние и нижние днища - стальные листы, к которым присоединяются подводящие, отводящие и воздушные переходные коробки. Рекуператор является двухходовым по воздуху.

Компенсация теплового расширения рекуперативных труб предусматривалась путем подвески блоков труб (ходов) за подводящий и отводящий воздушные патрубки. Однако на практике такая температурная компенсация оказалась неудачной. В последних конструкциях аппаратов, стали применять два способа компенсации температурных расширений труб. По первому способу первые 1-2 ряда труб со стороны входа дымовых газов выполнялись большого диаметра, чем остальные трубы, что при одинаковой длине труб обуславливало меньшее аэродинамическое сопротивление первых труб и большее количество проходящего по ним воздуха, а, следовательно, и лучшее охлаждение стенок труб. По второму способу применялись не прямые, а изогнутые трубы [75], что до некоторой степени обеспечивало компенсацию температурного расширения каждой трубы в отдельности, а отсюда и сохранение прочности всей конструкции. В последние годы стали применяться так называемые "петлевые" рекуператоры из гладких стальных труб [29], рекуператоры двойной циркуляции [72].

Рисунок 7 - Прямотрубный рекуператор из гладких стальных труб.

Трубные конвективные рекуператоры нагревают воздух в объеме 100020000 м3/час до 400 - 600 °С при температуре дымовых газов, входящих в воздухоподогреватель 450-1100 °С. Основным недостатком устройств подобного типа является сложность обеспечения температурной компенсации трубного пучка. Кроме того, к недостаткам можно отнести разрушение сварных швов в местах соединения труб с трубными досками, и как следствие этого, большие (до 50 %) утечки воздуха на сторону дымовых газов.

Срок службы стальных трубчатых воздухоподогревателей в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности не велик (0,5- 1 год), и значительная их часть (более 90 %) не работает из-за повреждений поверхности нагрева вызванных сернокислотной коррозией. Ремонт их трудоемок и продолжителен, затраты значительны [28].

Пластинчатые воздухоподогреватели изготавливались из стальных листов толщиной 1,2-2,0 мм и собирались в куб. Рекуператоры имели ряд существенных недостатков: низкий коэффициент теплопередачи, коробление листов из-за температурного перепада, низкая газоплотность и невысокая надежность в эксплуатации; они более сложны в изготовлении [64]. По этим причинам рекуператоры практически сейчас не применяются. В последние годы имеются работы по реанимации пластинчатых воздухоподогревателей из стальных профилированных листов, но пока они не являются конкурентоспособными с аппаратами других типов.

Радиационные рекуператоры передают тепло излучением. Рабочий диапазон температур дымовых газов 900-1000 °С. Рекуператоры делятся на два вида: щелевые и трубчатые. В нашей стране в основном работают на печах скоростного нагрева, безокислительного нагрева, стекловарных печах и литейных вагранках, т.е. имеют ограниченное применение.

Стеклянные воздухоподогреватели были сконструированы для работы аппарата в зоне точки росы. Воздухоподогреватель является последней по-

верхностью теплообмена по ходу газов и первой предвключенной ступенью по воздуху. Как правило, он находится в точке росы.

На рисунке 8 показан макет стеклянного трубчатого воздухоподогревателя, установленного на котле блока, мощностью 300 МВт, работающем на высокосернистом мазуте и имеющем температуру газов на выходе из рекуператора 175-180°С [25] .Аппарат имеет устройство уплотнения и температурной компенсации.

.100 I

Рисунок 8 - Стеклянный воздухоподогреватель.

1-трубная доска; 2-прижимная доска; 3-стальные трубы; 4-стеклянные трубы;

5-болтовое соединение; 6-уплотнительный резиновый элемент.

Воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем разнообразны по своему назначению и конструктивному оформлению. Как правило, для рекуперации тепла дымовых газов применяются аппараты с двухфазными термосифонами [11]. Одна из первых разработок таких аппаратов для утилизации тепла дымовых газов была предназначена для работы в коррозионной зоне [64].

Газовый и воздушный каналы в таких аппаратах были разделены трубной доской. Трубки могли устанавливаться как в вертикальном, так и в горизонтальном газоходах.

В вертикальных газоходах наклон трубок составлял 7-15 °(рисунок 9).

Нижние концы их находились в газовом канале, а верхние - в воздушном. Дымовые газы нагревали воду до кипения. Пар поступал в верхний конец трубки, отдавал свое тепло воздуху, конденсировался и стекал в газовую часть. Так как содержимое трубок находилось под разряжением, то кипение воды происходило при температурах ниже 100 °С. Температура стенки с воздушной и газовой стороны близки к температуре кипения теплоносителя в трубе. Присосы в таких аппаратах могут практически отсутствовать. Выход из строя отдельных трубок вследствие коррозии не приводил к повышению присосов воздуха в рекуператоре.

Из приведенного литературного обзора и данных таблиц 1 и 2 можно сделать вывод, что наиболее предпочтительными, с точки зрения малой металлоемкости, высокой надежности, широты диапазона теплоэнергетических характеристик, низкой удельной стоимости и пр. являются рекуператоры с промежуточным теплоносителем.

Качественное сравнение воздухоподогревателей энергетических установок было проведено фирмой Furukawa Electric Со [85] (см. таблицу 1).

Рисунок 9 - Рекуператор с двухфазными термосифонами.

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», Нагуманов, Артур Халимович

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

5.1. Утилизация тепла отходящих дымовых газов, характеризующихся запыленностью и агрессивностью среды,- с температурным потенциалом 550 °С и ниже в трубчатых, чугунных и пластинчатых рекуператорах приводит к их засорению, разрушению концевых частей за счет сернокислотной коррозии и выходу из строя, имеют недостаточную газоплотность и ремонтопригодность. Для комплексного решения этих задач предлагаются рекуперативные теплообменники типа "газ-газ" на базе термосифонов модульного типа со съемными блоками.

5.2. Показано, что по совместимости с Теплоносителем, термической прочности и долговечности, термосифонные элементы можно изготавливать из бывших в употреблении углеродистых или нержавеющих труб аппаратов воздушного охлаждения оребренных алюминиевыми сплавами АМцМ или АД-1.

5.3. Дано конструктивное решение рекуперативного термосифонного теплообменника типа "газ-газ" модульного типа со съемными блоками, для чего разработаны варианты крепления элементов в трубной решетке, методы компенсации температурного линейного расширения трубного пучка с обеспечением газового уплотнения каналов.

5.4. Приведена усовершенствованная методика расчета термосифонного теплообменника, позволяющая оптимизировать соотношение длин зон испарения и конденсации и характер влияния диаметра, шага термосифона и коэффициента оребрения поверхности теплообмена на конструктивные размеры аппарата. Методика расчета аппарата позволяет произвести разбиение конструкции теплообменника по свойствам используемого в термосифонах теплоносителя, удобства обслуживания и ремонтопригодности конструкции.

5.5. Предложена модель работы термосифона при различных термосиловых условиях воздействия, позволяющая численно, устанавливать режимы его работы и выбирать наиболее оптимальный. Рассчитана, на основе разработанных алгоритмов термоциклическая долговечность термосифонов, изготовленных из однородного и биметаллического материала бывших в употреблении аппаратов воздушного охлаждения.

5.6. На основании результатов выполненных исследований изготовлены термосифонные теплообменники модульного типа, которые прошли опытно-промышленные испытания и были установлены за барабанной печью обжига керамзитового гравия ООО "ДСК" ОАО "КПД", г. Уфа и печью П-6 цеха кальцинации №1 АОЗТ "Сода", г. Стерлитамак, работающие в условиях сернокислотной коррозии и запыленности газовой среды. Окупаемость затрат на внедрение подобных аппаратов составляет от 1 до 2 лет.

5.7. Разработаны и испытаны в условиях ООО "Домостроительный комбинат" ОАО "Крупнопанельное домостроение", г. Уфа теплогенераторы с теплообменниками типа "газ-газ", предназначенные для тепловой обработки строительных материалов и отопления промышленных и бытовых помещений. Работа аппаратов полностью автоматизирована, создана система их управления, подобраны исполнительные и сигнализирующие устройства. Окупаемость затрат на внедрение теплогенераторов не превышает 1 год. На 15 % снизилась себестоимость выпускаемой продукции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нагуманов, Артур Халимович, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Антуфьев В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева. М.:Л.: Энергия, 1966 - 181с.

2. Аэродинамический расчет котельных установок: Нормативный метод/ Под ред. С.И.Мочана. - Л.:Энергия, 1977. -256с.

3. Бабылькес Н.С. Рабочие вещества холодильных машин. -М.: Пи-щепромиздат, 1952. -228с.

4. Бакиев Т.А., Лучинин Н.В., Нагуманов А.Х. Программа теплового расчета на ЭВМ термосифонного теплообменника. Сборник. Тезисы докладов 43 научно - технической конференции. -Уфа:УНИ, 1992, с.

5. Бакиев Т.А. Система охлаждения с применением двухфазных термосифонов при производстве синтетического каучука//автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.09. -Уфа:УГНТУ. -1996.

6. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по тепло-обменным аппаратам. -М. Машиностроение, 1989,- 866с.

7. Безродный М.К., Алексеенко Д.В. Влияние давления промежуточного теплоносителя на критические тепловые потоки в испарительных тер-мосифонах//Изв. вузов. Энергетика. - 1977. - №4. - с.80-84

8. Безродный М.К. Кризисы теплопереноса в двухфазных термосифо-нах//Автореферат диссертации на соискание доктора технических наук.-М.: 1983.

9. Безродный М.К., Волков С.С., Подгорецкий В.М. Гидродинамические характеристики режима "захлебывания" двухфазного течения в условиях горизонтального термосифона. Изв. Вузов,- Сер. Энергетика. 1989, №2, с. 100-103.

10. Безродный М.К., Подгорецкий В.М. Предельный перенос в горизонтальном двухфазном термосифоне. ИФЖ, 1990, т. 58, № 1, с. 63-67.

11. Безродный М.К., Волков. С.С., Мокляк В.Ф. Двухфазные термосифоны в промышленной теплотехнике,- Киев: Выща школа, 1991.-76 с.

12. Берлин 3.JI. Рациональное использование вторичных энергоресурсов цветной металлургии,- М.: Металлургия, 1972,- 351 с.

13 Васильев JI.A. Теплообменники на тепловых трубах. -М.: Наука и техника, 1981,- 143 с.

14. Васильев JI.A., Волков Г.Н., Гичевич A.C., Рабецкий М.Н. Тепловые трубы на основе нафталина// Инженерно - физический журнал. -1988. -54, №6. -с.934-938.

15. Васильев Л.Л., Конев С.В., Хаустов В.М. Теплообмен при кипении в горизонтальной трубе с пористым покрытием. Becui Акадэмп навук БССР. Сер. ф1зжо-энергетичных навук, № 1, с. 97-101.

16. Васильев JI.JI., Киселев В.Г., Матвеев Ю.Н., Молодкин Ф.Ф. Теплообменники - утилизаторы на тепловых трубах. /Под. ред. Л.И.Колыхана. -Мн.: Наука и техника, 1997 - 200с.

17. Васильев Л.Л., Киселев В.Г., Матвеев Ю.Н., Молодкин Ф.Ф. Теплообменники - утилизаторы на тепловых трубах. //Под ред. Л.И.Колыхана. -Минск: Наука и техника, 1997. - 200с.

18. Волков С.С. и др. A.c. 867922(СССР) Трубчатая печь для нагрева термолабильных продуктов. - Опубл. в БН, 1981, №36

19. Волков С.С. Исследование тепловых и гидродинамических характеристик двухфазных термосифонов применительно к системам охлаждения агрегатов цветной металлургии. // Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук,- Киев, 1983.

20. Волков С.С. и др. A.c. 1544742(СССР) Реактор для термической обработки сыпучего материала. - Опубл. в БН, 1987, №23.

21. Вредные вещества в промышленности: Справочник. -Л.:Химия, 1976. -592с.

22. Гаврилов А.Ф. Расчет воздухоподогревателя с промежуточным теплоносителем/Леплоэнергетика,- 1965,- №8,- с. 92-93.

23. Гаврилов А.Ф., Лях В.Я. Воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем//Теплоэнергетика,- 1965,- №3,- с. 11-17.

24. Гаврилов А.Ф. Расчет воздухоподогревателя с промежуточным теплоносителем.// Теплоэнегетика, 1966, №8, с.92-93.

25. Гаврилов А.Ф., Маринин В.К., Жадан Н.Я. и др. Исследования низкотемпературного воздухоподогревателя со стеклянными трубами на котле энергоблока 300МВт. // Электрические станции, 1973, №11, с.20-25.

26. Гафаров Р.Х., Шарафиев Р.Г., Резванов Р.Т. Краткий справочник инженера-механика. Уфа: УГНТУ, 1995,- 114 с.

27. Голомшток Л.И., Халдей К.З., Вощинский А.А.//Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.-М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1983,- №2,- с. 2426.

28. Голомшток Л.И., Халдей К.З. Снижение потребления энергии в процессах переработки нефти,- М.: Химия, 1990.-142 с.

29. Гусовский В.Л., Оркин Л.Г., Тымчик В.М. Методические печи. М.: Металлургия,- 1979.- 439 с.

30. Добряков Т.С., Магай В.К., Назаренко B.C., Надыров И.И., Федоров И.И. Воздухонагреватели котельных установок - Л.: Энергия, 1977.-184 с.

31. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы: Пер. с англ.:-М.: Энергия, 1979-272с.

32. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменнике. М.: Наука, 1982.-471с.

33. Зайнуллин P.C., Мокроусов С.Н., Коваленко В.В. и др. Оценка ресурса труб, действующих и демонтированных трубопроводов//Материалы Республиканской научно-технической конференции "Техническая ди-

агностика, промышленная и экологическая безопасность",- Уфа: МНТЦ "Безопасность эксплуатации сложных технических систем", 1996, с. 60-68.

34. Ильяшенко И.С., Попов О.П., Смулянский И.Б., Гуцев А.Ф. Эксплуатация котлов за стекловаренными печами//Стекло и керамика.- 1986.-№1- с. 4-5.

35. Исаченко Б.П., Осинова В.А., Цукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1975.-488 с.

36. Киселев Ю.Ф. Исследование процессов тепло-массообмена в двухфазных термосифонах с низкотемпературными теплоносителями// Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук,- Киев: 1980.

37. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термо-динамика.-М.: Наука, 1979-512 с.

38. Кобулашвили 1П.Н. Холодильная техника:Энцикл. справ. -М.: Госторгиздат, 1960. -545с.

39. Костерин Ю.В. Вторичные топливно - энергетические ресурсы и их использование в НПП и НХ промышленности. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1975, 104с.

40. Крейнин Е.В. Новые сферы использования природного газа/Джазовая промышленность,- 1998,- №1.- с. 50-53.

41. Кузнецов Н.В. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов. М.-Л.:Госэнегоиздат, 1958- 1172с.

42. Кузнецов Н.В., Гаврилов А.Ф. Воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем//Теплоэнергетика.-1964,- №10,- с. 30-34.

43. Лев Л.Х., Ташкинов Б.И., Юнусова Н.М., Подгорецкий В.М., На-гуманов Х.Г., Нагуманов А.Х. Технологический регламент по тепловой обработке железобетонных изделий продуктами сгорания природного или

сжиженного газа при использовании теплогенераторов с применением сульфата натрия,- Уфа: ДСК ОАО "КПД", 1997,- 15 с.

44. Лесниковская З.В., Гвоздева А.И., Лонова Е.Г., Баков A.B.// Промышленная энергетика,- 1986 -№5,- с. 33-34.

45. Методические указания по разработке целевой комплексной программы по экономии топливно-энергетических ресурсов на предприятиях г. Киева на 1986-1990 г.г,- Киев, 1986.

46. Мигай В.К., Фирсова Э.В. Теплообмен и гидравлическое сопротивление пучков труб, Л.: Наука, 1986. -195с.

47. Мокляк В.Ф. Теплообмен и гидродинамика при конденсации в термосифонах в режиме двухфазной смеси//Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук,-Киев: 1983.

48. Мостовой Н.В., Голошток Л.И. Пути использования низкопотенциального тепла на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии//М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1981,- 42 с.

49. Нагуманов А.Х., Шарафиев М.Р., Нагуманов Х.Г. Рекуперативный воздухоподогреватель модульного типа//Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России".-Уфа: УГНТУ, 1995, с.51.

50. Нагуманов А.Х., Подгорецкий В.М., Нагуманов Х.Г., Лев Л.Х. Применение теплогенераторов нового поколения в производстве строительных материалов//Материалы II Международной научно-технической конференции "Проблемы строительного комплекса России",- Уфа: УГНТУ, 1995, с. 35.

51. Нагуманов А.Х., Нагуманов Х.Г. Опытно - промышленные испытания рекуперативных воздухоподогревателей модульного типа// Материа-

>

лы 48 научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Уфа:УГНТУ, 1997, с.150-151.

52. Нагуманов А.Х. Проектирование на ЭВМ теплообменных аппаратов типа газ-газ на базе термосифонных элементов// Материалы международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" -Уфа:УГНТУ, 1998, с.

53. Нагуманов А.Х., Бакиев Т.А. Применение теплогенераторов в производстве строительных материалов//Материалы Международной конференции "Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности". -Саратов: СГТУ, 1998, с. 47-52.

54. Шагуманов А.Х., Бакиев Т.А. Особенности проектирования, конструирования и производства теплообменных аппаратов типа "газ-газ" на основе термосифонных элементов//Там же, с. 61-68.

55. Нагуманов А.Х., Веревкин А.П., Нагуманов Х.Г. разработка системы управления теплогенераторами "КРОН" и "АТОН" на базе малоканальных микроконтроллеров//Материалы секции автоматизации производственных процессов Международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России"-Уфа: УГНТУ, 1998, с. 75-79.

56. Нагуманов А.Х., Подгорецкий В.М., Нагуманов Х.Г. Применение теплообменников на базе термосифонов для утилизации тепла// Материалы Международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса Россини"- Уфа: УГНТУ, 1998,- с.

57. Нагуманов А.Х., Шарафиев Р.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния и термоциклической долговечности сосудов и труб из однородных металлов и биметаллов. -Уфа: МНТЦ "Безопасность эксплуатации сложных технических систем", 1998, 25 с.

58. Нагуманов А.Х. Состояние техники и технологии рекуперации тепла на предприятиях народного хозяйства.//Сборник научных татей."Обеспечение работоспособности нефтепроводов и сосудов давления" -Уфа: МНТЦ "Безопасность эксплуатации сложных технических систем", 1999, 29-51 с.

59. Надршин A.C., Набиев P.P., Коваленко B.B. Проблема оценки ресурса демонтированного оборудования//Материалы Республиканской научно-технической конференции "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность",- Уфа: МНТЦ "Безопасность эксплуатации сложных технических систем", 1996, с. 75-76.

60. Низкотемпературные тепловые трубы для летательных аппара-тов/Под.ред. Воронина Г.И. —М.: Машиностроение, 1978. -200с.

61. Огибалов П.М., Грибанов В.Ф. Термоустойчивость пластин и оболочек.-М.: Изд-во Московского университета, 1968,- 520 с.

62. Огибалов П.М. Деформация трубы под действием внутреннего давления при переменной температуре// Инженерная служба, 1954, № 20.

63. Патент США №4664181. МКИ F28D15/00. Устройство защиты тепловых труб от повреждения вследствие замерзания//Изобретения стран мира. -1988 -№3, вып.ЮЗ. -с.19.

64. Петров В.А. Пути уменьшения весовых, объемных и экономических характеристик рекуперативных воздухоподогревателей кот-лов//Теплоэнергетика, 1973, №2- с. 13-15.

65. Пиоро И.Л., Антоненко В.А., Пиоро Л.С. Эффективные теплообменники с двухфазными термосифонами. -Киев: Полиграфкнига, 1991,- 245 с.

66. Плужников А.И., Полозов А.И. Экономия природного газа при применении тепловых трубок для утилизации тепла отходящих дымовых газов //Обзорная информация. Выпуск 7.-М.: 1983.-48 с. (Сер. Использование газа в народном хозяйстве).

67. Подгорецкий В.М. Предельный теплоперенос в горизонтальных и наклонных двухфазных термосифонах. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.05.-Киев: КПИ. - 1992.

68. Прейскурант №19-05. Оптовые цены на котельно-турбинное вспомогательное оборудование.

69. Приборы регулирующие, программируемые, микропроцессорные с автоматизированной настройкой параметров ПРОТАР 120, ПРОТАР 130. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ГЕ 3.222.048 ТО. -МЗТА, 1990.-103с.

70. Расчет и рекомендации по проектированию поперечно - оребрен-ных конвективных поверхностей нагрева стационарных котлов // РТМ 108.030.140 - 87. Л.: НПОЦКТИ, 1988, 30с.

71. Рихтеров В. Повышение КПД трубчатых печей.//Промышленная энергетика, 1981, №2, с. 39-41.

72. Розенгарт Ю.И. Вопросы черной металлургии. Днепропетровск: ДМИ.-1958- вып. 36,- с. 85-94.

73. Рубижевский Н.И., Красовский Л.А.//Сталь, 1997, №8, с. 755-758.

74. Соркин Я.Г. Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1983,- 200 с.

75. Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей.-М.: Металлургия, 1975,- 294 с.

76. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник// Под общей ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина - 2-е изд. Перераб,- М.: Энергоатомиздат, 1988,- 560 с.

77. Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод/Под ред. Кузнецова Н.В.- М.: Энергия, 1973,- 296 с.

78. Технологические основы тепловых труб/Ивановский М.Н., Сорокин В.П.,Чулков Б.А., Ягодкин И.В. -М.:Атомиздат, 1980. - 160с.

79. Хавин С.А.. Исследование теплотехнических характеристик двухфазных термосифонов// Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук.-Киев: 1988.

80. Чечеткин А.В. Высокотемпературные теплоносители. -М.: Гос-инергоиздат, 1992. -424с. . .

81. Чи С. Тепловые трубы: Теория и практика/ Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1981. -207с.

82. Шарафиев М.Р., Нагуманов А.Х., Нагуманов Х.Г. Применение термосифонных воздухоподогревателей за технологическими печами неф-теперерабатываающих заводов//Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России".-Уфа:УГНТУ, 1995, с. 50.

83. Эльянов JI.C., Возможности использования вторичных энергетических ресурсов на предприятиях отрасли//Судо'строительная промышленность. Пром. энергетика, охрана окружающей среды и энергоснабжение судов,- 1987,- Вып. 3,- с.27.

84. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. М. :Энергоатомиздат, 1989, -264с.

85. Heat pipe exechengers//Prospect by Furukawa Elekronic сотр. Yokohama, 1982.

86. Heine D., Groll M. Compatibility of organic fluids with commercial structural materials for use in heat pipes// Proc. 5th Int. heat pipe conf.(Tsukuba, may 1984). -Tsukuba, 1984. -p.38-42.

87. Huang B.Y., Tsuei Y.T. A metod of analysis for heat pipe heat exchanges// Int. Y. Heat Mass Т.-1975,- 25, №3-P. 553-562/

88. Jun Z., Tong - ming X. Rerearch and industrial applications of closed two - phase thermosyphons and heat pipes/ Prep. 6th Int. heat pipe conf.(Grenoble, may 1987). - Grenoble, 1987 -p.607-617.

89. Lee Y., Bedrossian. The characteristics of heat exchangers using heat pipers or thermosyphons//Int. Y. Ytat and Mass Transfer.-1978.-21,№2.- P. 221229.

90. Turner N.H.//Chaleur et ind., 1956, v. 37, №367, p. 39-41/

91. Oshima T., Mohtai T., Moshizuki M., Sugihaza S. Laboratory evaluation of heat pipes for development of heat pipe type large gas air heater// Prep. 6th Int. Heat pipe conf.(Grenoble, 1987).- p.641-646.

/ 7р с//<а^/<€>мсг е <{

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕС СИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

шшшт■ .-1-1 ■■а._тт,.тштштвш—ш■_>>'■•«•» пю амавклтамашмш>п!п шмоамжва-'.о •ямпвшмг'т^а^шм

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

№сан, ВмпДОжа Башкортостан, 450062, г.Уф*, у*. КосиошетовЛ Телеграфный црсс: Уфа 62, УГНГУ. 42-03-70 Телетайп 162449 'Энмме'. ФАКС: [phone]-Я, 43-17-10 1М]>:/Л|г«ш.оал1 Б-таИ к/о • oO.ni

-1

СПРАВКА

Разработанный Нагумановым А.Х. модульный термосифонный теплообменник со съемными блоками для утилизации запыленных дымовых газов внедрен на ПО «Сода» в цехе кальцинации в декабре 1995г.

Проректор по на)

УГНТУ, пр<|Ш<§сШ§р>? )Ц)| /Д-_Ю.М.Абызгильдин

АКТ

привязки утилизатора тепла дымовых газов за СП-6 цеха кальцинации N1 содового производства АООТ"Сода"

Комиссия в составе: От АООГ'Сода":

Шаталин Ю. П. - зам. главного энергетика Бурда В. С. - начальник цехе кальцинации N1 От СП "Инженерный центр ЭРЭР":

Нагуманов А. X. - инженер-теплотехник

Составили настоящий акт в том, что по состоянию на 6 декабря 1995 г. за СП-6 цеха кальцинации N1 содового производства ДООТ"Сода" установлен и работает утилизатор тепла дымовых газов.

От. АООГ'Сода" От СГГИнженерный центр ЭРЭР"

.Шаталин Ю. П. Нагуманов А. X.

.Бурда В. С.

Утверждаю: ер ООО «ДСК» ОАО «КПД» Ю.И. Янько // " мая 1999 г.

Справка

Разработанный Нагумановым А.Х. модульный термосифонный теплообменник со съемными блоками внедрен на обжиговой печи керамзитового производства в результате, получено дополнительно 200 КВт тепловой энергии идущей на обогрев производственных помещений

Гл. энергетик

В.М. Либерман

к^зою^зш^оооот» БИК 04В073874 башэкономбанкг.уфы ИНН 0273024018

ОКП00125И35 ОКОИХ16140

СПРАВКА

о внедрении и экономическом эффекте разработок, выполненных в диссертационной работе Нагуманова А.Х.

Диссертационная работа Нагуманова А.Х., представленная на соискание ученой степени кандидата технических наук, посвящена разработке энергосберегающих технологий, включающей

- рекуперацию тепла запыленных дымовых газов керамзитового производства, для обогрева склада исходного сырья;

- созданию автономных теплогенераторов смесительного типа и с разделенными газовыми потоками, предназначенных для термообработки железобетонных изделий и других материалов.

Основным достоинством и новизной этих энергосберегающих систем является применение теплообменников типа «газ-газ» нового поколения основанных .на использовании принципов модульного построения аппаратов с двухфазными термосифонными элементами.

В своей диссертационной работе Нагуманов А.Х. выполнил все необходимые расчетно-конструкторск'ие работы, представил нам документацию на предмет изготовления изделия промышленных модульных термосифонных теплообменников, работающих в запыленных средах; теплогенераторов смесительного типа и с разделенными газовыми потоками. Аппараты изготавливались для нужд нашего предприятия.

При непосредственном участии диссертанта, осуществляющего авторский контроль, на механическом производстве комбината были изготовлены модульный термосифонный теплообменник и теплогенераторы.

Разработанные автором конструкции аппаратов отличаются технологичностью и простотой изготовления. Оригинально решены некоторые элементы конструкции аппаратов ( газоуплотнение каналов, эжекторная подача воздуха в горелку теплогенератора).

Модульный термосифонный теплообменник был конструктивно привязан и установлен на газоходе барабанной печи керамзитового производства для утилизации низко потенциального тепла запыленных отходящих газов. За счет аппарата подогревался воздух, который направлялся для обогрева склада исходного сырья. Количество утилизируемого тепла подаваемого в помещение составило 144,0 МВт в месяц или 908 МВт в год. При стоимости тепловой энергии в 102,47 рубля за 1 Гкалл, экономия от внедрения модульного термосифонного теплообменника составляет 78000 рублей в год. Окупаемость затрат на внедрение и эксплуатацию аппарата составит 1 год, при первоначальной стоимости аппарата 34000рублей и примерно таких же затратах на установку и эксплуатацию воздухоподогревателя.

Еще более значимый экономический эффект получает предприятие от внедрения теплогенераторов в технологическом процессе термообработки железобетонных изделий. Замена технологического пара на тепло, получаемое от генераторов, как показали их испытания в июле 1997г., в 5 раз эффективнее ранее используемой технологии. Окупаемость затрат на внедрение таких устройств составляет около полугода.

Диссертационная работа Нагуманова А.Х., как следует из приведенных данных, вносит существенный вклад в теорию и практику создания новых энергосберегающих технологий.

Ю.И.Янько

Ф.Б.Ахтямов