ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНИКИ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Кононенко Артур Русланович1, Баранов Андрей Алексеевич2
1Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет», магистрант кафедры «Техника и технологии получения нанопродуктов»
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет», кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника и технологии получения нанопродуктов»

Аннотация
Проведен сравнительный анализ традиционного теплогенерирующего оборудования и перспективных эжекционных теплогенераторов пульсирующего горения. Показано, что при использовании техники пульсирующего горения можно применять прямой нагрев производственных помещений различного назначения. Технико-экономическое обоснование предлагаемого решения показывает, что себестоимость производства оборудования снижается на 55%, а эксплуатационные затраты – по электроэнергии на 99%, по топливу на 5%.

Ключевые слова: , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кононенко А.Р., Баранов А.А. Экономическая целесообразность внедрения техники пульсирующего горения на примере теплогенерирующего оборудования // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 11 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/11/93745 (дата обращения: 19.07.2024).

В настоящее время для отопления и вентиляции производственных помещений различного назначения, создания воздушных занавес, сушки материалов, для отопления и вентиляции сельскохозяйственных, животноводческих, птицеводческих помещений и теплиц широко используются теплогенераторы стационарного горения ТГГ-250 с тепловой мощностью 250 кВт. Теплогенератор ТГГ-250 (ТГГ-250-01, ТГГ-250-02) представляет собой агрегат для конвективного нагрева отопительного воздуха продуктами сгорания природного газа и подачи нагретого воздуха на технологические нужды.

В состав теплогенератора ТГГ (рисунок 1) входят нагреватель, газовая горелка, оборудование регулировки и контроля подачи газа, дымоход (дымовая труба), вентилятор горелки, подающий вентилятор, предохранительный клапан, система контроля процесса горения на базе фотодатчика.

Рисунок 1 – Теплогенератор ТГГ

К особенностям данного теплогенератора можно отнести значительные габариты, сложность конструкции, в которую входит большое количество дорогостоящего оборудования. Это приводит к большим затратам на комплектующие, изготовление и монтаж. ТГГ-250 рассчитан на тепловую мощность не мене 250 кВт, при этом расход природного газа составляет 28 – 32 м3/ч. Электрическая мощность теплогенератора ТГГ-250 составляет 7 кВт. Высокие затраты электрической мощности обусловлены использованием габаритных и мощных вентиляторов для подачи воздуха в горелку и теплоносителя в обогреваемое помещение или в технологический процесс.

Доступной альтернативой традиционным теплогенераторам стационарного горения могут служить эжекционные теплогенераторы пульсирующего горения (ТГПГ) [1]. ТГПГ включает аппарат пульсирующего горения, установленный внутри эжектирующего кожуха (рисунок 2).

Рисунок 2 – Теплогенератор ТГТГ-250

Высокоскоростное истечение продуктов сгорания из резонансной трубы аппарата пульсирующего обеспечивает эжекционный эффект в профилированном кожухе и подсос окружающего воздуха. В результате смешения продуктов сгорания с воздухом в горловине эжектора образуется теплоноситель с заданными расходными и температурными параметрами. Такие теплогенераторы имеют несомненные преимущества перед агрегатами стационарного сжигания. Во-первых, это меньшие габариты и простота конструкции, а во-вторых, низкая эмиссия угарного газа и окислов азота. Содержание CO и NOx в газообразном теплоносителе на выходе из теплогенератора ниже значений предельно допускаемой концентрации в воздухе рабочей зоны [2, 3], и теплоноситель можно непосредственно использовать для нужд отопления и других технологических процессов.

Интенсификация процессов сжигания органического топлива в аппарате пульсирующего горения за счет акустического резонанса способствует снижению расхода топлива, а следовательно приводит к меньшим затратам при эксплуатации. А из-за того, что аппарат пульсирующего горения полностью снабжает себя воздухом, необходимым для горения, и принудительная подача воздуха необходима только на этапе запуска (2 – 5 с) от маломощного вентилятора, получается существенная экономия электроэнергии. Кроме этого ТГПГ обладает высоким тепловым коэффициентом полезного действия, достигающим 95%, т.к. практически вся теплотворная способность топлива преобразуется в тепло целевого теплоносителя, в то время как в теплогенераторах стационарного горения значительная его часть уходит с продуктами сгорания через дымовую трубу.

Обобщенные сравнительные характеристики теплогенераторов стационарного и пульсирующего горения представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика аналогичных по тепловой мощности теплогенераторов

Параметр сравнения

Традиционные теплогенераторы типа ТГГ

Эжекционный теплогенератор пульсирующего горения ТГПГ

Теплогенератор с рекуперативным обогревом

Теплогенератор прямого нагрева

Наличие горелочного узла (до 30% стоимости)

да

нет (объемное горение)

Методы обеспечения качественного сжигания

тонкая регулировка горелочного узла, система автоматики,

каталитическое дожигание и др.

не требуются (полное сжигание обеспечивается спецификой горения)

Наличие вентилятора для выдачи теплоносителя потребителю и обеспечения заданной температуры

да

нет (используется эффект эжекции)

Наличие вентилятора для образования топливной смеси

да

только при запуске

Необходимость автоматического контроля предельных концентраций вредных примесей в теплоносителе

да

нет

Наличие дымовой трубы

да

нет

нет

Уровень звука

в зависимости от тепловой мощности, ародинамической обстановки в горелочном узле и шума вентиляторов

высокий

Как видно ТГПГ имеет единственный недостаток по сравнению с агрегатами стационарного горения – это высокий уровень звука, генерируемый при работе. Эта проблема в производственных условиях предприятий может быть решена установкой теплогенератора пульсирующего горения вне цеха или помещения (наружная установка под навесом), так, чтобы только генерируемый теплоноситель поступал в вентиляционный проем.

Технико-экономическое сравнение теплогенератора пульсирующего горения и аналогичного с ним по тепловой мощности теплогенератора со стационарным режимом сжигания топлива показывает, что себестоимость снижается на 55%, а эксплуатационные затраты – по электроэнергии на 99%, по топливу (природный газ) на 5%.

В соответствии рекомендациями [4] предложен детальный финансовый план реализации проекта производства теплогенераторов пульсирующего горения на базе АО «ЗАВКОМ» (г. Тамбов). Данное предприятие имеет опыт разработки и производства теплогенерирующего оборудования, в частности, теплогенраторов ТГГ-250, как для собственных нужд, так и для поставки. Расчеты показали, что при реализации двух теплогенераторов пульсирующего горения в год (горизонт расчета 3 года) индекс доходности инвестиций составит 2,9, а срок окупаемости проекта – около одного года.


Библиографический список
  1. Ткачев А.Г. Внедрение техники пульсирующего горения в системах отопления и вентиляции / А.Г. Ткачев, А.А. Баранов, А.А. Пасько // Международная научная конференция: Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства. Сборник трудов. Т 2. Тезисы докладов. Иваново. 2004, С. 85.
  2. Баранов А.А Теплотехническое сопровождение технологических процессов с использованием пульсирующего горения / А.А. Баранов, В.И. Быченок, А.А. Коптев // Теплофизические измерения в начале ХХI века: Тезисы докладов Четвертой Международной Теплофизической школы (24-28 сентября2001 г.). – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та. 2001. Ч1. С. 77 –78.
  3. Северянин В.С. Об эмиссии окислов азота при пульсирующем горении / В.С. Северянин, М.Г. Горбачева – В кн.: Научные и прикладные проблемы энергетики. – Минск: Высшая школа, 1982, № 9, с. 122 – 127.
  4. Попов А.И. Бизнес-план инновационного проекта: метод. разраб. / А.И. Попов. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 15 с.


Все статьи автора «Баранов Андрей Алексеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация