РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СТЕКЛОМАССЫ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
2.1. Применение системного подхода к выбору направления и методов исследования
для решения задач энергосбережения в стекольном производстве
Высокотемпературные теплотехнологические установки, использующие в качестве
источника энергии такие органические топлива, как природный газ и мазут,
составляют основу промышленных комплексов при производстве различных
материалов. К числу важных научно-технических проблем по их совершенствованию
можно отнести разработку и освоение методов оптимизации конструктивных схем,
алгоритмов расчета, разработку технически и эксплуатационно-надежных компоновок
теплотехнологических установок и систем, что является практической основой
создания эффективного энерго- и ресурсосберегающего оборудования. Необходимыми
предпосылками этого являются также разработка комплекса технических решений и
создание устройств, предназначенных для реализации глубокого регенеративного
теплоиспользования, управления тепловыми режимами.
Исследованиям высокотемпературных процессов и повышению тепловой эффективности
установок и технологических систем различного назначения уделялось много
внимания. Однако следует отметить, что подавляющая часть этих исследований
выполнена до 1991 г, когда на предприятиях стран СНГ отсутствовали какие-либо
ограничения на поставку и использование дешевого органического топлива ?
природного газа. Для этого периода были характерны низкие цены на строительные
и огнеупорных материалы, что, естественно, сказалось на направленности научных
разработок и их эффективности.
Общие методологические подходы, нашедшие применение при анализе работы ВТС в
производстве стекломассы, дали возможность выбрать эффективные направления в
проведении исследований в области энергосбережения применительно к стекольному
производству с учетом характерных технологических особенностей производства в
современных экономических условиях. Разработанная методология и полученные
практические результаты решения ряда практических задач энергосбережения
применительно к стекловаренным печам частично приведены в предыдущих разделах.
Результаты выполненных исследований опубликованы в ряде научных работ [2-10].
Для более полного использования энергии топлива и отходов тепловой энергии в
состав ВТУ включают элементы внешнего теплоиспользования. Они представляют
собой дополнительно встроенные в структурную схему установки элементы, которые
позволяют дополнительно получать другую технологическую продукцию, например,
горячую воду, водяной пар, электроэнергию (рис. 2.1). На рисунке приняты
следующие обозначения: РТ – регенератор; УВТ – установка внешнего
теплоиспользования; горения; ДГ – дымовые газы; УГ–уходящие газы; Ш – шихта; ИМ
– исходный материал УВТ; П2 – продукт УВТ.
Рис. 2.1. Схема технологического реактора для производства стекломассы
с регенеративным и внешним теплоиспользованием
Вопросам повышения эффективности использования топлива в ВТУ и
совершенствования агрегатов при производстве стекла посвящены работы Захарикова
Н.Н., Лисиенко В.Г., Пиоро С.Л., Козлова А.С. и др. [11-14]. Следует отметить,
что они, в основном, касались непосредственно исследований и интенсификации
процессов теплообмена в рабочем пространстве печи, совершенствования отдельных
конструктивных элементов агрегатов. В то же время исследованиям совместной
работы отдельных элементов ВТС и эффективности работы всего технологического
комплекса при производстве стекла уделялось недостаточно внимания.
Значительно усложняет проведение исследований то обстоятельство, что работа
элементов комплекса жестко связана со сложными физико-химическими и
технологическими процессами, которые реализуются в рабочем пространстве ВТУ при
производстве стекломассы.
На протяжении длительного периода работа стекловаренных печей на отечественных
предприятиях характеризовалась недостаточной эффективностью, имели место
значительные потери теплоты. Срок эксплуатации основных технологических
агрегатов на стекольных заводах стран СНГ в два-три раза ниже, а удельные
затраты энергии на производство стеклоизделий значительно превосходят
показатели индустриально развитых стран, поэтому работы по энергосбережению
являются актуальными. В этих условиях повышение эффективности использования
топлива в пламенных промышленных печах имеет большое практическое значение,
учитывая высокую его рыночную стоимость и тенденцию к росту цен на природный
газ.
Необходимо также отметить, что эффективность работы ВТУ определяется не только
степенью совершенства теплотехнических систем, но и стойкостью и качеством
огнеупорных материалов в элементах агрегатов. Одновременно происходит сложное
физико-химическое взаимодействие огнеупорной кладки стен, огнеупоров свода
варочного бассейна, насадки регенераторов с пылью и парами шихтовых материалов,
дымовыми газами. Несмотря на применяемое искусственное охлаждение, это приводит
к интенсивному разрушению огнеупоров, прежде всего, на уровне расплава
стекломассы, что приводит к сокращению срока эксплуатации агрегатов,
отрицательно влияет на их технико-экономические показатели агрегатов.
Все это предполагает необходимость комплексного подхода к решению ряда
взаимосвязанных задач энергосбережения в теплотехнологии производства
стекломассы, как на стадии проектирования, так и эксплуатации ВТУ,
параметрической диагностики и оптимального управления. Нового подхода требует и
разработка системы оценки энергетического совершенства тепловых схем и выбор
аппаратурного оформления технологи
- Київ+380960830922