ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ОБЕРТОВИХ ПЕЧЕЙ ЗА ВИКОРИСТАННЯ ВОГНЕТРИВІВ З ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЄЮ

Автор(и)

  • В. Ю. Щербина Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • Д. Г. Швачко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-164-5-52-57

Ключові слова:

обертова піч, тепловий опір, футерівка, вогнетрив, теплоізоляція

Анотація

Для термічної обробки сипких сировинних матеріалів в багатьох галузях промисловості використовуються обертові теплові агрегати. Однак на сьогодні коефіцієнт використання палива в обертових печах вкрай незначний. Так, наприклад, основна маса цементного клінкеру обпалюється в печах, тепловий ККД яких не перевищує 55…60 %. При цьому втрати тепла через корпус в навколишнє середовище досягають 20…35 % від загальної теплоти згоряння палива. Одним із основних факторів, що визначають теплову ефективність роботи, є величина теплового опору футерівки. Відсутність міцного термостійкого матеріалу зі значними теплоізоляційними властивостями визначила напрям робіт зі створення футерівки з підвищеним тепловим опором шляхом зміни конфігурації вогнетриву та створення комірки з введенням в неї додаткового теплоізоляційного матеріалу. Вказане рішення зменшує втрати тепла в навколишнє середовище та сприяє підвищенню енергоефективності обертових печей. В роботі досліджена теплова ефективність футерівки з різною конфігурацією вогнетриву для діючої обертової печі 4,5х80 м, що встановлена у високотемпературній зоні печі. Розроблена методика, програмне забезпечення та виконані числові розрахунки, які дозволяють визначити температуру та тепловий потік в футерівці з теплоізоляційним елементом та обґрунтувати вибір конфігурації вогнетриву. Визначено, що встановлення вогнетривів з теплоізоляцією в зоні максимальних температур дозволяє зменшити тепловий потік у навколишнє середовище на 26…54 %, а в цілому по печі до 36 %. Суттєвою перевагою вказаного рішення є той фактор, що підвищення енергоефективності печі не вимагає додаткових витрат палива, підвищення температури або збільшення ентальпії продуктів горіння. Отримані результати можуть бути використані для проектування новітнього та вдосконалення діючого обладнання, що дозволить підвищити енергоефективність печі та суттєво зменшити втрати тепла через корпус в навколишнє середовище.

Біографії авторів

В. Ю. Щербина, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р техн. наук, професор, професор кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування

Д. Г. Швачко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірант кафедри хімічного, полімерного та силікатного машинобудування

Посилання

М. Б. Генералов, В. П. Александров, и В. В. Алексеев, Энциклопедия машиностроения. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств, т. IV-12. М., РФ: Машиностроение, 2004, 832 с.

A. Boateng, and Rotary Kilns, Transport Phenomena and Transport Processes, Elsevier Publication, Oxford, 2008.

K. E. Peray, The Rotary Cement Kiln, 2-nd Edition, Chemical Publishing Co Inc., New York, 1986.

В. Г. Лисиенко, Я. М. Щелоков, и М. Г. Ладыгичев, Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология, справочное изд., в 2-х кн. Книга 2, В. Г. Лисиенко, Ред. М., РФ: Теплотехник, 2004, 592 с.

Л. Н. Троценко, «Особенности конструкции и тепловой работы вращающихся печей и перспективные направления их усовершенствования,» Энерготехнологии и ресурсосбережение, № 4, с. 61-70, 2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159158 .

V. Shcherbina, D. Shvachko, and S. Borshchik, “Heat exchange simulation in energy zones of a rotary kiln with change of heat resistance of the body,” Technology audit and production reserves, № 6/1 (50), pp. 36-41, 2019. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.189169 .

В. Ю. Щербина, і Д. Г. Швачко, «Вплив теплоізоляції футерівки на теплообмін обертових апаратів,» Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, № 2 (21), с. 22-33, 2022. https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2022.260342 .

F. Herz, I. Mitov, E. Specht, and R. Stanev, “Influence of the Motion Behavior on the Contact Heat Transfer Between the Covered Wall and Solid Bed in Rotary Kilns,” Experimental Heat Transfer, 28:2, pp. 174-188, 2015. https://doi.org/10.1080/08916152.2013.854283 .

В. Ю. Щербина, і Д. Г. Швачко, «Методика оперативного розрахунку теплового режиму в фасонному вогнетриві,» Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, №1 (18), с. 102-109, 2019. https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2019.171193 .

О. С. Сахаров, В. Ю. Щербина, О. В. Гондлях, і В. І. Сівецький, САПР. Інтегрована система моделювання технологічних процесів і розрахунку обладнання. Київ, Україна: ТОВ «Поліграф», 2006, 156 с.

Fabian Herz, “Prozess modellierung von direkt befeuerten Drehrohröfen zur Beurteilung der thermischen Belastung des Feuerfestmaterials, ” Keramische Zeitschrift, vol. 70, pp. 26-35, 2018. https://doi.org/10.1007/s42410-018-0003-1 .

В. Ю. Щербина, і Д. Г. Швачко, «Моделювання процесу нестаціонарного теплообміну в футерівці обертових агрегатів,» Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, № 2 (19), с. 20-31, 2020. https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2020.208052 .

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 170

Опубліковано

2022-10-28

Як цитувати

[1]
В. Ю. Щербина і Д. Г. . Швачко, «ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ОБЕРТОВИХ ПЕЧЕЙ ЗА ВИКОРИСТАННЯ ВОГНЕТРИВІВ З ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЄЮ», Вісник ВПІ, вип. 5, с. 52–57, Жовт. 2022.

Номер

Розділ

Енергетика, електротехніка та електромеханіка

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.