Национальная металлургическая академия Украины. Самый эффективный путь экономии энергии в частном доме или любом другом объекте – это уменьшение стоимости затрат на отопление и приготовление горячей воды

 

Самый эффективный путь экономии энергии в частном доме или любом другом объекте – это уменьшение стоимости затрат на отопление и приготовление горячей воды. Энергоэффективные технологии в этой области дают наиболее заметный результат. К таким энергосберегающим технологиям можно отнести использование теплонасосного оборудования и гелиосистем для нужд теплоснабжения.

Тепловые насосы используют накопленное в воде, воздухе или почве солнечное тепло для отопления или подогрева воды. Они обеспечивают такой же комфорт, как и традиционные отопительные системы, но позволяют существенно сэкономить на эксплуатационных расходах объекта.

Гелиосистемы – это системы для горячего водоснабжения и отопления, совместимые со всеми уже установленными системами отопления и использующие в качестве источника тепла энергию солнца.

В работе, направленной на исследование совместной работы гелиоколлектора и теплового насоса, рассмотрены следующие направления:

– повышение эффективности работы теплового насоса при предварительном подогреве источника низкопотенциального тепла с помощью гелиоколлектора;

– эксплуатация совместной системы солнечного теплоснабжения и теплового насоса, что позволит работать при более низких температурах окружающей среды, приведет к уменьшению поверхностей нагрева солнечных коллекторов и к повышению К.П.Д.;

Проведена оценка эффективности в сравнении с традиционными котельными по следующим критериям:

– затраты традиционного топлива;

– вредные выбросы в окружающую среду;

– капитальные затраты (экономический эффект, срок окупаемости);

В результате проведенной работы установлены зависимости эффективности работы теплонасосной установки от предварительного подогрева при помощи гелиосистемы низкопотенциального источника тепла. Совместная работа теплового насоса и гелиоколлектора позволяет снижать нагрузку на тепловой насос в периоды активной работы гелиоустановки, что дает видимый экономический эффект.

 

ПІДСЕКЦІЯ ТЕПЛОТЕХНІКА ТА ЕКОЛОГІЯ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПЕЧЕЙ

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ДОМЕННИХ ПОВІТРОНАГРІВАЧІВ З КУПОЛЬНИМ ОПАЛЕННЯМ

Санфіров В.С., керівник доц. Каракаш Є.О.

Національна металургійна академія України

 

Домені повітронагрівачі, які призначені для нагріву доменного дуття перед піччю мають декілька конструктивних особливостей. Одною з яких є розташування пальника для згоряння доменного газу або природо-доменної суміші. В теперішній час найбільше розповсюдження мають повітронагрівачі з внутрішньою камерою згоряння, однак така конструкція має багато недоліків. Більш сучасними є повітронагрівачі з зовнішньою камерою згоряння, але великим недоліком такої конструкції є велика вартість.

Тому в останні десятиріччя отримала промислове впровадження конструкція повітронагрівачів з купольним розташуванням пальника. Таке розташування вимагає особливих властивостей від пальника при його використанні. У самому пальнику та форкамері треба створити умови для найбільш повного процесу змішування та згоряння компонентів горіння, інакше горючі компоненти палива можуть потрапити до регенеративної насадки.

Тому для найбільш повного дослідження аеродинамічних процесів у купольному пальнику є необхідність у створені фізичної. За допомогою теорії подоби на фізичної моделі отримані залежності ступня змішування компонентів від розташування та напряму отворів у щільно-віхрьовому пальнику.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ КРИСТАЛІЗАЦІЇ НА СОРТОВИХ МАШИНАХ БЕЗПЕРЕРВНОГО ЛИТТЯ ЗАГОТІВОК

Безчобітна О.С., керівник доц. Бровкін В.Л.

Національна металургійна академія України

 

Спосіб безперервного лиття за своїми техніко-економічними показниками має значні переваги, у порівнянні з литтям металу у виливниці. До переваг безперервного лиття сталі, слід віднести підвищення якості, збільшення видачі придатного металу, збільшення можливостей механізації та автоматизації. Тому спосіб безперервного лиття приймається майже в усіх нових або реконструйованих сталеплавильних цехах.

Необхідність переглядання теплофізичних та теплотехнічних питань при безперервному литті визначається тим, що процес формування сталевого злитку є агрегатним перетворенням, протікаючи у відносно високій температурі (1480-1500 °С), при більших градієнтах температур, як у самому злитку, так і у елемента МБЛЗ, котрі дотикаються зі злитком.

В даній роботі розглянута машина безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) конвертерного цеху Дніпровського металургійного комбінату ім. Дзержинського. Ця машина призначена для безперервного розливання сталі з рідкого чавуну, металевого брухту і вапна, головною метою якої є отримання з рідкого металу готового виробу (сортовий профіль).

В даній роботі проведені дослідження умови охолодження заготовки з умов, що б до тягнуть-правильної машини злиток підходив з неповністю застиглою серцевиною. Замість газорізання пропонується встановити машину локального обтиску заготовки, що допоможе зменшити кількість обрізків і підвищить вихід придатного металу.

 

ёёЕКОНОМІЯ ПРИРОДНОГО ГАЗУ В МЕТОДИЧНІЙ ПЕЧІ
ПРИ ВИКОРИСТАННІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО КИСНЮ

Бунич І.П., керівник доц. Гупало О.В.

Національна металургійна академія України

 

Виробництво металургійного підприємства характеризується неритмічністю роботи споживачів технологічного кисню (доменного і конвертерного цехів) при постійній продуктивності кисневих блоків. В результаті виникають тимчасові надлишки технологічного кисню, які можуть бути використані іншими споживачами, наприклад, нагрівальними пристроями прокатних цехів. Використання технологічного кисню для збагачення повітря, що подається на спалювання палива, забезпечує зниження витрат палива, а отже підвищення енергоефективності роботи нагрівальних пристроїв.

Для нагрівання метала перед обробкою тиском у сортопрокатних цехах широко використовуються методичні печі, які в умовах підприємств з повним металургійним циклом опалюються, як правило, змішаним газом. У роботі досліджено нагрівання метала в методичній печі, що опалюється природно-коксодоменною сумішшю, і визначено показники енергоефективності роботи теплового агрегату при збагаченні повітря горіння технологічним киснем. Отримано залежності витрат природного, коксового і доменного газів від витрати технологічного кисню. Встановлено, що максимальна економія природного газу може бути забезпечена при реалізації технології нагрівання метала зі змінною теплотою згорання змішаного газу. Сутність цієї технології полягає в тому, що подача висококалорійного та низькокалорійного палив до нагрівальної печі здійснюється по двом незалежним газопроводам, а їхнє змішування відбувається безпосередньо перед піччю. Застосування технології роздільної подачі палив дозволяє гнучко змінювати теплоту згоряння паливної суміші залежно від витрати технологічного кисню та забезпечує максимальне зниження витрат на нагрівання метала.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ КОМПАКТНИХ РЕГЕНЕРАТОРІВ ІЗ РІЗНИМИ СХЕМАМИ РУХУ ТЕПЛОНОСІЯ ПРИ ЗМІННІЙ ТЕПЛОВІЙ ПОТУЖНОСТІ

Романько В.В., керівник ас. Романько Я.В.

Національна металургійна академія України

 

Компактні теплообмінники, що застосовуються у регенеративних системах опалення, зазвичай мають насадку шахтного типу, яка рівномірно заповнює їх циліндричний корпус. Продукти згорання та повітря, що нагрівається, поперемінно проходять через насадку в осьовому напрямку, і тому теплова ефективність регенератора безпосередньо залежить від висоти і розміру часток шару. У той же час збільшення висоти насадки та зменшення розміру часток призводить до зростання її гідравлічного опору, що вимагає додаткових енерговитрат для роботи тягодуттьових пристроїв і ускладнює експлуатацію системи. Одним із способів подолання цієї проблеми є застосування циліндричного регенератора з радіальним рухом теплоносіїв.

На відміну від звичайних регенераторів шахтного типу збільшення висоти радіального теплообмінника призводить до зниження швидкості теплоносіїв на вході в насадку. Це, відповідно, зменшує гідравлічні втрати в насадці і дає можливість підвищити її поверхню за рахунок застосування кульок меншого діаметру.

При експлуатації теплотехнічних агрегатів регенеративним пальникам часто доводиться працювати при змінній тепловій потужності, що впливає на теплову роботу теплообмінника і гідравлічний опір насадки.

У даній роботі за допомогою математичної моделі регенератора досліджено вплив теплової потужності на роботу циліндричного і шахтного регенераторів. Отримано залежності температури підігріву повітря і гідравлічного опору насадки від теплової потужності пальника.

ЗАСТОСУВАННЯ СУЧАСНИХ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ В ФУТЕРІВЦІ ВАГРАНОК

Гак А.В., керівник доц. Бровкин В.Л.

Національна металургійна академія України

Вагранка - піч шахтного типу для плавки чавуну в ливарних цехах. Недоліками вагранки є велика кількість викидів шкідливих речовин, велика питома витрата палива за рахунок хімічного недопалу у вигляді CO при виході з печі, а також низька утилізація теплоти ваграночних газів і висока акумуляція теплоти кладкою печі за рахунок ії періодичної роботи.

За виконаним розрахунками теплового і матеріального балансів вагранки, зроблено висновки, що вагранка має досить високу питому витрату умовного палива, – 180 кг у.п. / т металу.

В якості одного із заходів щодо зменшення витрат палива пропонується застосовувати в якості додаткової футеровки теплоізоляційні фарби. Застосування цієї фарби дозволяє знизити теплові втрати теплопровідністю крізь футеровку в навколишнє середовище і відповідно знизити витрату палива. Для цієї фарби характерно, що шар покриття товщиною в 1 мм забезпечує ті ж ізоляційні властивості, що й шамотна цегла, завтовшки 150 мм. Фарба є ізоляційним матеріалом, який не підтримує горіння, при температурі 260 º С обвуглюється, при 800 º С розкладається з виділенням окису вуглецю та окису азоту, що сприяє уповільненню розповсюдження полум'я. Наноситься фарба на внутрішню частину металевого каркасу печі. Вона екологічно безпечна, нетоксична, не містить шкідливих летючих органічних сполук.

Розрахунки показують, що при застосуванні запропонованого заходу – покриття поверхні внутрішньої сторони каркасу вагранки – питома витрата умовного палива складе 80-100 кг у.п. / т металу.

 

ВПЛИВ КРАТНОСТІ РЕЦИРКУЛЯЦІЇ І ПИТОМОЇ ЕНЕРГІЇ СТРУМЕНІВ НА РІВНОМІРНІСТЬ НАГРІВАННЯ ШИХТИ В СКЛОВАРНОЇ ПЕЧІ

Стаднікова М.Є., керівник доц. Єрьомін О.О.

Національна металургійна академія України

 

Проблемою багатьох плавильних печей з поперечним напрямком руху полум'я є нерівномірність нагріву шихти. Причиною нерівномірності нагрівання скляної шихти є недосконала траєкторія руху димових газів в робочому просторі печі, наявність застійних зон, низька кратність внутрішньої рециркуляції пічних газів. Ці ж причини і впливають на зниження продуктивності скловарних печей по готової скломасі, термін служби вогнетривкої футеровки печі і її показники роботи. Робота пов'язана з розробкою заходів по організації рециркуляції пічних газів, управлінням довжини і траєкторії їх руху, вдосконаленням конструкції пальників.

Метою роботи є вдосконалення теплової роботи печі, підвищення її продуктивності та усунення браку при варці скла за рахунок організації руху пічних газів.

На підставі проведених розрахунків з’ясовано, що недогрів шихти, явище виникнення застійних зон в робочому просторі печі відбувається через недостатню довжину траєкторії пічних газів. Встановлено залежності довжини і форми траєкторії пічних газів від конструкції пальників і динамічних характеристик газів, що рухаються в печі. Запропоновано заходи щодо поліпшення теплової роботи регенеративної скловарної печі, за рахунок управління траєкторією пічних газів, вибору конструкції пальника, кінетичної енергії паливно-повітряних струменів і забезпечення необхідної кратності рециркуляції пічних газів. Розроблені заходи спрямовані на усунення в робочому просторі застійних зон і підвищення продуктивності скловарної печі.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВОЇ РОБОТИ СЕКЦІЙНОЇ

ПЕЧІ ДЛЯ ТЕРМООБРОБКИ ЗВАРНИХ ТРУБ

Головченко Я.І., керівник ст. викл. Затопляєв Г. М.

Національна металургійна академія України

 

Секційна піч використається для швидкісного нагрівання труб розміром 159 - 530 мм з товщиною стінки 6- 12 мм в 34 секціях, сполучених між собою тамбурами із встановленими в них роликами для переміщення труб.

Ролики розташовані під кутом 8º до поперечної осі печі, завдяки чому труби при русі обертаються навколо своєї осі, що дозволяє нагрівати їх рівномірно.

По тепловому режиму піч розділена на зону нагріву і зону витримки, які, відповідно, мають 21 і 13 секцій. При цьому зона нагріву розділена на 4 ділянки регулювання, а зона витримки на 3 ділянки.

Система автоматики печі здійснює управління витратою палива і повітря на кожній ділянці регулювання за свідченнями термопар, що вимірюють температуру печі в місці установки датчиків.

У цій роботі за допомогою математичної моделі секційної печі досліджено процес нагріву труб за умови забезпечення постійної витрати палива на кожній ділянці регулювання, а також вибрано оптимальний режим нагріву при якому забезпечується мінімальна витрата палива для опалювання усієї печі.