Оптимізація параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі - Фіалко, Н. М.; Степанова, А. І.; Навродська, Р. О.; Шевчук, С. І.; Сбродова, Г. О. (Енергетика і автоматика, 2025)
Сучасний розвиток енергетики характеризується значним збільшенням вартості енергоносіїв, природних ресурсів, а також зростаючими вимогами щодо охорони навколишнього середовища від впливу відходів виробництва комунальних та промислових підприємств. Наразі проблема енергозбереження в комунальній теплоенергетиці певною мірою вирішується шляхом утилізації теплоти продуктів згоряння палива. Підвищення ефективності відповідного теплоутилізаційного устаткування є важливим та актуальним. Мета дослідження – оптимізація параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором промислової печі регенеративного типу на основі комплексної багаторівневої оптимізації, статистичної теорії планування експерименту та функціонального аналізу. Для досягнення зазначеної мети поставлено такі завдання: розробити схему багаторівневої оптимізації та схему рекурсивного обходу рівнів оптимізації для теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі; на основі статистичних методів планування експерименту та методів функціонального аналізу розробити математичні моделі для кожного рівня оптимізації та отримати функціональні залежності критеріїв оцінки ефективності системи від основних параметрів; визначити оптимальні значення режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи з рекуператором скловарної печі. Основний принцип методу багаторівневої оптимізації полягає у такому. При побудові математичної моделі кожного рівня оптимізації змінними параметрами слугують параметри, що варіюються для об'єктів даного рівня, а постійними параметрами слугують оптимальні параметри, які є результатами вирішення локальних оптимізаційних задач інших рівнів. Основна задача при використанні статистичних методів теорії планування експерименту та методів функціонального аналізу – визначення функціональних залежностей критеріїв оцінки ефективності досліджуваної теплоутилізаційної системи від її основних параметрів. Наведено результати досліджень режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи, яка включає рекуператор скидної теплоти газоспоживальної промислової печі регенеративного типу. Рекуператор призначено для нагрівання повітря на горіння шляхом утилізації теплоти димових газів після регенераторів печі. Рекуператори компонуються з необхідного числа модулів в залежності від витрати димових газів. Теплообмінна поверхня модуля набирається зі сталевих панелей, утворених трубами з мембранами. Рух димових газів здійснюється в міжпанельному просторі, а повітря – в трубному. З метою інтенсифікації теплообміну з боку повітря труби мають турбулізатори потоку. Для досліджуваної теплоутилізаційної системи розроблено схему багаторівневої оптимізації та схему рекурсивного обходу рівнів оптимізації. З використанням зазначеної комплексної методики розраховано оптимальні значення режимних та конструкційних параметрів теплоутилізаційної системи. Методика дозволяє визначати параметри, які максимально наближені до оптимальних. Це підвищує ефективність теплоутилізації запічних газів, у середньому, на 2,5 % – 3 % порівняно з ефективністю систем, оптимізованих із використанням інших методик оптимізації. Ключові слова: утилізація теплоти; рекуперація теплоти запічних газів; комплексні методики досліджень