Исследование процесса рекуперации теплоты внутри футеровки высокотемпературной установки за счет термического разложения метана
Ключевые слова:
энергетический баланс, высокотемпературные процессы, термическое разложение метана, охлаждение футеровки, энергоэффективностьАннотация
Предложена математическая модель процесса рекуперации теплоты внутри футеровки высокотемпературной установки за счет термического разложения метана в условиях охлаждения высокотемпературных установок. Исследуемая модель позволяет оценить возможность использования регенеративного теплоиспользования, с целью снижения тепловых потерь через ограждение высокотемпературной установки за счет утилизации теплоты жидкого теплоносителя, позволяя повысить производительность высокотемпературного процесса. Все высокотемпературные установки имею основную задачу – обеспечение непрерывности процесса с минимальным расходом топлива, используя энергию как основных, так и вторичных энергоресурсов (ВЭР). В условиях пиролиза метан наиболее термически устойчив, так как термическая деструкция метана термодинамически возможна при температуре выше 560 . Однако достигая значительных скоростей движения метан разлагается при температурах порядка 900 , а при температуре больше 1400 полностью распадается на углерод и водород. Природный газ как энергоноситель имеет массу достоинств и по сравнению с другими видами топлива может быть использован в полной мере, так как для него легко организовать полное сжигание с минимальными потерями тепла. Стоит отметить, что в природном газе отсутствует балласт и вредные примеси, также ему свойственна высокая теплота сгорания и при сжигании развиваются высокие температуры.
Метрики
Библиографические ссылки
[APA]
1. Pereletov, I.I., et al. (1989). Vysokotemperaturnye teplotekhnicheskie processy i ustanovki [High-temperature heat engineering processes and installations]. A.D. Klyuchnikov (Ed.). Moscow: Energoatomizdat [In Russian].
2. Klyuchnikov, A.D. (1986). Energetika tekhnologii i voprosy energosberezheniya [Energy technology and energy conservation issues]. Moscow: Energoatomizdat [In Russian].
3. Chodzhoj, M.H. (1982). Energosberezhenie v promyshlennosti [Energy saving in Industries]. Moscow: Metallurgiya [In Russian].
4. Neshporenko, E.G., & Baskakova, A.A. (2018). Matematicheskaya model' teplovogo sostoyaniya plastiny s ravnomerno raspredelennymi produvaemymi otverstiyami [Mathematical model of the thermal state of a plate with uniformly distributed blowing holes]. Energetika teplotekhnologij, 4, 9-12 [In Russian].
5. YAchikov, I.M., Mironova, G.A., & Petin, S.N. (2007). Matematicheskoe modelirovanie teplovogo sostoyaniya rasplava v reaktore s kipyashchem sloem [Mathematical modeling of the thermal state of the melt in a fluidized bed reactor]. Prilozhenie matematiki v ekonomicheskih i tekhnicheskih issledovaniyah, № 1(1), 170-176 [In Russian].
6. Ryabov, V.D. (2004). Himiya nefti i gaza [Chemistry of oil and gas]. Moscow: Tekhnika [In Russian].
7. Petin, S.N., & Klyuchnikov A.D. (2007). Patent RU 71982 U1. Ustrojstvo piroliza syr'ya v zhidkom teplonositele [Device for pyrolysis of raw materials in a liquid heat carrier] [In Russian].
8. Kartavcev, S.V., Petin, S.N., Neshporenko, E.G., & Burmakina A.V. (2006). Patent RU 58120 U1. Apparat dlya piroliza uglevodorodnogo syr'ya v zhidkom teplonositele [Apparatus for pyrolysis of hydrocarbon raw materials in a liquid heat carrier] [In Russian].
9. Klyuchnikov A.D., & Petin, S.N. (2009). Patent RU 2352519 S1. Sposob piroliza uglevodorodnogo syr'ya [Hydrocarbon pyrolysis method] [In Russian].
10. Shipovskaya, Yu.I., & Petin, S.N. (2017). Perspektiva proizvodstva SPG na kotel'noj [Boiler house LNG production perspective]. Proc. of the 6th Youth Sc. Conf. “The Generation of the Future: A View of Young Scientists” (Vol. 4). (pp. 275-277). Kursk: Universitetskaya kniga [In Russian].
11. Isachenko, V.P., Osipova, V.A., & Sukomel, A.S. (1981). Teploperedacha [Heat transfer]. (4th ed.). Moscow: Energoizdat [In Russian].
12. Gol'dfarb, E.M. (1967). Teplotekhnika metallurgicheskih processov [Heat engineering of metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya [In Russian].
13. Vafina, D.E., Bikmuhametova, K.M., & Kartavcev, S.V. (2018). Vliyanie poter' teploty cherez ograzhdeniya v vysokotemperaturnyh teplotekhnologicheskih processah [Influence of heat losses through fences in high-temperature heat-technological processes]. Proc. of the Danilov readings. (pp. 99-102). Ekaterinburg: UrFU [In Russian].
14. Wesenberg, M.H.(2006). Gas Heated Steam Reformer Modelling: Ph. D. Thesis. Trondheim (Norwegian): TNNU.
15. Popov, S.K., & Svistunov, I.N. (2017). Energosberezhenie v toplivnyh pechah posredstvom konversii prirodnogo gaza [Energy Saving in Fuel Furnaces Through Natural Gas Conversion]. Vestnik MEI, 2, 45–54 [In Russian]. Available: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2017-2-45-54
16. Kartavcev, S.V., Ivanova, S.V., & Starkova E.S. (2019). Ocenka znacheniya teplovyh poter' v vysokotemperaturnyh processah. Proc. of the National Sc. School-Conf. “Modern achievements of university scientific schools”. (pp. 71-72). Magnitogorsk: Izd-vo Magnitogorsk. gos. tekhn. un-ta im. G.I. Nosova [In Russian].
17. Neshporenko, E.G., & Kartavcev, S.V. (2007). Voprosy energoresursosberezheniya pri izvlechenii zheleza iz rud [Energy saving issues when extracting iron from ores]. Magnitogorsk: Izd-vo Magnitogorsk. gos. tekhn. un-ta im. G.I. Nosova [In Russian].
18. Neshporenko, E.G., Kartavcev, S.V., & Sysuev, N.E. (2013). Obosnovanie effektivnosti regeneracii teploty cherez perforirovannye ograzhdeniya vysokotemperaturnyh ustanovok [Substantiation of the efficiency of heat recovery through perforated enclosures of high-temperature installations]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im G.I. Nosova, 1(41), 86–89 [In Russian].
19. Neshporenko, E.G. (2010). Eksperimental'noe issledovanie garnissazhnogo rezhima regeneracii teploty cherez perforirovannoe ograzhdenie ustanovok [Experimental study of the scallop mode of heat recovery through the perforated enclosure of installations]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova, 4(32), 81–84 [In Russian].
20. Neshporenko, E.G. (2008). Regeneraciya teplovyh poter' cherez perforirovannoe ograzhdenie vysokotemperaturnyh tekhnologicheskih ustanovok [Regeneration of heat losses through a perforated fence of high-temperature technological installations]. Vestnik Moskovskogo energeticheskogo instituta, 1, 74–78 [In Russian].
[ГОСТ Р 7.0.5–2008]
1. Высокотемпературные теплотехнические процессы и установки: Учеб. для вузов / И.И. Перелетов, Л.А. Бровкин, Ю.И. Розенгарт и др.; Под ред. А.Д. Ключникова. М.: Энергоатомиздат, 1989. 336 с.
2. Ключников А.Д. Энергетика технологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986. 128 с.
3. Чоджой М.Х. Энергосбережение в промышленности / Пер. с анг. М.: Металлургия, 1982. 272 с.
4. Нешпоренко Е.Г., Баскакова А.А. Математическая модель теплового состояния пластины с равномерно распределенными продуваемыми отверстиями // Энергетика Теплотехнологий. 2018. № 4. С. 9-12.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37416648
5. Ячиков И.М., Миронова Г.А., Петин С.Н. Математическое моделирование теплового состояния расплава в реакторе с кипящем слоем // Приложение математики в экономических и технических исследованиях. 2007. № 1(1). С.170-176.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21357669
6. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М.: Техника, 2004. 288 с.
7. Пат. RU 71982 U1 МПК C10G 9/34. Устройство пиролиза сырья в жидком теплоносителе / С.Н. Петин, А.Д. Ключников; патентообл. ГОУВПО «МЭИ». № 2007141786/22, заявл. 14.11.2007, опубл. 27.03.2008.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38436541
8. Пат. RU 58120 U1 МПК C10G 9/34. Аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе / С.В. Картавцев, С.Н. Петин, Е.Г. Нешпоренко, А.В. Бурмакина; патентообл. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова. № 2006114864/22; заявл. 02.05.2006, опубл. 10.11.2006.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38427992
9. Пат. RU 2352519 С1 МПК С01В 3/02. Способ пиролиза углеводородного сырья / А.Д. Ключников, С.Н. Петин; патентообл. ГОУВПО «МЭИ». № 2007141785/04, заявл. 14.11.2007, опубл. 20.04.2009, Бюл. № 11.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37547506
10. Шиповская Ю.И., Петин С.Н. Перспектива производства СПГ на котельной // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых – 2017: сб. науч. ста. 6-й Межд. мол. науч. конф. Том 4. Курск: Университетская книга, 2017. С. 275-277.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=31750369
11. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: уч. для вузов / 4-е изд., перераб и доп. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.
12. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. М.: Металлургия, 1967. 439 с.
13. Вафина Д.Э., Бикмухаметова К.М., Картавцев С.В. Влияние потерь теплоты через ограждения в высокотемпературных теплотехнологических процессах // Энерго - и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: мат. Даниловских чтений. Екатеринбург: УрФУ, 2018. С. 99-102.
14. Wesenberg M.H. Gas Heated Steam Reformer Modelling: Ph. D. Thesis. Trondheim (Norwegian): ТNNU, 2006. 210 с.
15. Попов С.К., Свистунов И.Н. Энергосбережение в топливных печах посредством конверсии природного газа // Вестник МЭИ. 2017. № 2. С. 45–54.
DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2017-2-45-54
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28879326
16. Картавцев С.В., Иванова С.В., Старкова Е.С. Оценка значения тепловых потерь в высокотемпературных процессах // Современные достижения университетских научных школ: сб. докл. нац. науч. школы-конф. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2019. Вып. 4. C. 71–72.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42325663
17. Нешпоренко Е.Г., Картавцев С.В. Вопросы энергоресурсосбережения при извлечении железа из руд: монография Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2007. 153 с.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19603958
18. Нешпоренко Е.Г., Картавцев С.В., Сысуев Н.Е. Обоснование эффективности регенерации теплоты через перфорированные ограждения высокотемпературных установок // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им Г.И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 86–89.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18882670
19. Нешпоренко Е.Г. Экспериментальное исследование гарниссажного режима регенерации теплоты через перфорированное ограждение установок // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. № 4 (32). С. 81–84.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15521025
20. Нешпоренко Е.Г. Регенерация тепловых потерь через перфорированное ограждение высокотемпературных технологических установок // Вестник Московского энергетического института. 2008. № 1. С. 74–78.
eLIBRARY: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=10344468
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2020 Нешпоренко Е.Г., Картавцев С.В., Иванова С.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
