Дослідження теплоутилізаційних систем для підігрівання та зволоження дуттьового повітря котельних установок

ЗаголовокДослідження теплоутилізаційних систем для підігрівання та зволоження дуттьового повітря котельних установок
Тип публікаціїJournal Article
Year of Publication2020
АвториФіалко, НМ, Навродська, РО, Гнєдаш, ГО, Пресіч, ГО, Шевчук, СІ
Short TitleNauka innov.
DOI10.15407/scin16.03.047
Об'єм16
Проблема3
РубрикаНауково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Pagination47-53
МоваАнглійська
Анотація
Вступ. Одним зі шляхів економії природного газу й поліпшення умов довкілля є застосування в комунальній енергетиці прогресивних технологій утилізації теплоти відхідних димових газів котельних установок, в яких реалізується конденсаційний режим роботи теплоутилізаційного обладнання. Для підсилення екологічного ефекту в деяких теплоутилізаційних системах відбувається процес зволоження дуттьового повітря, що зменшує температуру горіння палива та знижує концентрацію оксидів азоту в продуктах згоряння.
Проблематика. При зволоженні дуттьового повітря відхідні гази котла характеризуються підвищеним вмістом вологи. У відомих розрахункових методиках відсутні дані щодо теплообміну за цих умов. Це є проблемою для проведення теплових розрахунків таких установок.
Мета. Встановлення закономірностей теплообміну при підвищеному вологовмісті димових газів в теплоутилізаційному обладнанні, що складається з пучків поперечно оребрених труб, і визначення основних параметрів запропонованої комплексної установки.
Матеріали й методи. Експериментальні дослідження теплообміну проводилися на спеціально створеному стенді. Для теплового та гідравлічного розрахунку теплоутилізаційної установки застосовано відомі розрахункові методики з урахуванням отриманих експериментальних даних.
Результати. Встановлено закономірності теплообміну при глибокому охолодженні димових газів із вологовмістом Х = 0,15-0,30 кг/кг сухих газів. Визначено теплові, гідравлічні та режимні характеристики запропонованої комплексної теплоутилізаційної установки з підігріванням і зволоженням дуттьового повітря в різних режимах роботи котла. Розробку було впроваджено, проведено її випробування, які підтвердили високу теплову та екологічну ефективність.
Висновки. Застосування запропонованої комплексної теплоутилізаційної установки дозволяє підвищити коефіцієнт використання теплоти палива котла на 13-20 % залежно від режиму його роботи.
Ключові словаефективність використання палива, зниження шкідливих викидів, конденсаційний режим, підвищений вологовміст, теплообмін, утилізація теплоти димових газів
Посилання
1. Jaber, H., Khaled, M., Lemenand, T., & Ramadan, M. (2016, July). Short review on heat recovery from exhaust gas. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1758, No. 1, p. 030045). Beirut, Lebanon, AIP Publishing. 
https://doi.org/10.1063/1.4959441
2. Efimov, A. V., Goncharenko, A. L., Goncharenko, L. V., & Esipenko, T. A. (2017). Modern technologies of deep cooling of fuel combustion products in boiler plants, their problems and solutions. Kharkov: NTU «KhPI». [in Russian].
URL: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/32826
(Last accessed: 24.07.2019).
3. Dolinskiy, A. A., Fialko, N. M., Navrodskaya, R. A., & Gnedash, G. A. (2014). Basic principles of heat recovery technologies for boilers of the low thermal power. Industrial Heat Engineering, 36(4), 27-35 [in Russian].
4. Edward Levy, Harun Bilirgen, Kwangkook Jeong, Michael Kessen, Christopher Samuelson, & Christopher Whitcombe. Recovery of Water from Boiler Flue Gas.
https://doi.org/10.2172/952467
5. Fialko, N. M., Navrodskaya, R. A., Gnedash, G. A., Presich, G. A., & Stepanova, A. I. (2014). Increasing the efficiency of boiler plants of communal heat energy by combining the heat of the exhaust-gases. International Scientific Journal «Alternative Energy and Ecology», 15, 126-129 [in Russian].
6. Wei, M., Zhao, X., Fu, L., & Zhang, S. (2017). Performance study and application of new coal-fired boiler flue gas heat recovery system. Applied energy, 188, 121-129.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.11.132
7. Navrodskaya, R., Fialko, N., Gnedash, G., & Sbrodova, G. (2017). Energy-efficient heat recovery system for heating the backward heating system water and blast air of municipal boilers. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 39(4), 69-75 [in Ukrainian].
https://doi.org/10.31472/ihe.4.2017.10
8. Fialko, N. M., Presich, G. A., Navrodskaya, R. A., & Gnedash, G. A. (2011). Improvement of the complex heat-recovery system of exhaust-gases of boilers for heating and humidifying blown air. Industrial Heat Engineering, 33(5), 88-95 [in Ukrainian].
9. Fialko, N. M., Presich, G. A., Gnedash, G. A., Shevchuk, S. I., & Dashkovska, I. L. (2018). Increase the efficiency of complex heat-recovery systems for heating and humidifying of blown air of gas-fired boilers. Industrial Heat Engineering, 40(3), 38-45[in Ukrainian].
https://doi.org/10.31472/ihe.3.2018.06
10. Navrodska, R., Fialko, N., Presich, G., Gnedash, G., Alioshko, S., & Shevcuk, S. (2019). Reducing nitrogen oxide emissions in boilers at moistening of blowing air in heat recovery systems. In E3S Web of Conferences April 8-10, 2019, Polanica-Zdrój. EDP Sciences. V. 100, p. 00055.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910000055
11. Patent of Ukraine N 56591. Presich H. O., Fialko N. M., Navrodska R. O. Heat utilizer. [in Ukrainian].
URL: http://uapatents.com/3-56591-teploutilizator.html (Last accessed: 30.07.2019).
12. Fialko, N. M., Navrodska, R. O., Shevchuk, S. I., Presich, G. A., & Gnedash, G. A. (2017). Heat Methods of the Gas-Escape Channels of Boiler Installations by Heat-Utillization Technologies Applicatoin. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 125-130 [in Ukrainian]. 
https://doi.org/10.15421/40270625
13. Kuznetsov N. V., Mitor V. V., Dubovsky I. E. (2011). Thermal calculation of boiler units. Normative method. Moscow, Ekolit.
14. Navrodska, R., Stepanova, A., Shevchuk, S., Gnedash, G., Presich, G. (2018). Experimental investigation of heat-transfer at deep cooling of combustion materials of gas-fired boilers. Scientific Bulletin of UNFU, 28(6), 103-108. 
https://doi.org/10.15421/40280620
15. Guidance Technical Material 108.030.140-87 (1987). Calculation and recommendations for the design of transverse-finned convective heating surfaces of stationary boilers. Leningrad, Ministry of Power Engineering. 33 p. [in Russian].
16. Fialko, N., Presich, G., Navrodska, R., & Gnedash, G. (2013). Ecological efficiency of combined heat recovery systems waste of exhaust gases for boiler plant. Bulletin of Lviv Polytechnic National University. The theory and practice of construction, 755, 429-434 [in Ukrainian]. 
URL: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/22345 (Last accessed: 30.07.2019).