(Из Акта рабочей комиссии ОАО «Березастройматериалы» от 11 мая 2020 года).
«The decision of the working committee: the equipment that has passed comprehensive testing, is considered ready for operation and meets the technical characteristics in accordance with the technical task».
(From the Act of the working commission of Berezastroymaterialy JSC dated May 11, 2020).
По мере увеличения единичной мощности силовых установок все более возрастают абсолютные массо- и габаритные параметры теплообменных аппаратов, входящих в состав установок. Соответственно, нарастает важность и актуальность проблемы совершенствования теплообменных аппаратов: сокращения их размеров, массы (металлоемкости) при условии фиксированной теплопроизводительности.
Отсюда очевиден вывод, что в настоящее время и в перспективе один из главных, технически и экономически наиболее доступных и обоснованных путей уменьшения массы и повышения экономичности энергоустановок - совершенствование теплообменных аппаратов, которое можно осуществить за счет использования эффективных способов интенсификации теплообмена.
Типичное применение теплообменных аппаратов включает нагрев или охлаждение потоков теплоносителей, испарение, конденсацию одно- или мультикомпонентных теплоносителей, регенерацию или сброс теплоты энергетических или технологических систем.
В основном теплообменные аппараты служат для нагрева, охлаждения, конденсации, испарения, стерилизации, пастеризации, разделения фракций, дистилляции, кристаллизации, изменения концентраций и т.д.
Предприятием ООО «СПЕЦТЕПЛОБЕЛ» была решена проблема комплексной интенсификации теплообмена в утилизаторе тепла дымовых газов для соответствия требованиям ТЗ ОАО «Березастройматериалы».
ООО «СПЕЦТЕПЛОБЕЛ» разработало конструкторскую документацию и изготовило утилизатор тепла дымовых газов от печи обжига RKK 250/63, установленной в цехе №2 производственной площадки №1 ОАО «Березастройматериалы», с последующим использованием в технологическом процессе сушки керамического шликера в вертикальной сушилке АТМ-52.
Экономическая целесообразность инновационного проекта обусловлена сроком его окупаемости - не более 4-5 месяцев и достигаемым экономических эффектом, выражающимся, как минимум, в снижении расхода природного газа, используемого в технологическом процессе сушки керамического шликера.
Техническая сущность инновационного решения заключается в интенсификации процессов теплообмена за счет турбулизации теплоносителя с повышением тепло- и массопереноса при формировании когерентных вихревых структур, генерация которых осуществляется созданием на контактных поверхностях теплообменных труб тангенциальных сдвиговых напряжений при трехмерной интенсификации за счет образования вихревых структур с контролируемыми параметрами при выполнении теплообменника в виде чередующихся последовательно соединенных и перекрестно расположенных секций, как вариант, спирально профильных теплообменных труб с пластически сформованными контактными поверхностями с дискретными линейными турбулизаторами.
«Детально» обеспечивается и достигается следующее.
1. Чередующиеся последовательно соединенные и перекрестно расположенные секции теплообменных труб образуют вихревые каналы на всю глубину матрицы утилизатора, которая виртуально находится в «печке» с фиксируемым минимальным перепадом технологических температур.
2. Происходит дополнительное нагревание уже нагретого воздуха.
3. Безотрывное обтекание теплообменной поверхности труб за миделевым сечением (кормовая зона - нет «теневых» зон) при плотности площади поверхности теплообмена на уровне значения β=100 м2/м3.
4. Выброс горячего теплоносителя в вихревые каналы с зон-улов перекрестно расположенных труб обеспечивает дополнительную турбулизацию локальных потоков в «колодцах-вихревых каналах» и интенсифицирует процессы теплообмена.
5. Компактность теплообменника и соответствующая металлоемкость.
6. Конкурентная цена.
7. Формирование высокой добавленной стоимости.
8. Уверенная готовность «перестройки» инновационной разработки на новые направления применения.
9. Соответствие техническим регламентам по вопросам экологии.
10. Высокий экспортный потенциал.
11. Расширенная линейка по направлениям применения и, прежде всего, в строительной сфере и ЖКХ.
11.1. Котлы-утилизаторы для нагрева воды за счёт теплоты уходящих дымовых газов и используемой в качестве промежуточного теплоносителя для отопления и горячего водоснабжения жилых, производственных и административных зданий.
11.2. Конденсационные тепло утилизаторы для повышения коэффициента использования топлива путем глубокого охлаждения (ниже точки росы) продуктов сгорания и обеспечения надежной эксплуатации наружных газоходов и дымовых труб, отводящих в атмосферу охлажденные и частично осушенные продукты сгорания; использования конденсата продуктов сгорания в системе теплоснабжения котельной, и сокращения производительности действующей водоподготовительной установки.
12. Диверсификация.
12.1. Аппараты воздушного охлаждения для охлаждения газов и жидкостей, конденсирования паровых и парожидкостных средств в технологических процессах химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой отраслей промышленности.
12.2. Радиаторы системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания мобильной техники и, прежде всего, карьерных самосвалов.
It is known that the technical and economic indicators of heat power plants are largely determined by the parameters of heat exchangers.
As the unit power of power plants increases, the absolute mass and dimensional parameters of the heat exchangers included in the plants are increasing. Accordingly, the importance and urgency of the problem of improving heat exchangers is growing: reducing their size, weight (metal consumption), provided that the heat output is fixed.
Hence, the conclusion is obvious that at present and in the future, one of the main, technically and economically most affordable and justified ways to reduce the mass and increase the efficiency of power plants is to improve heat exchangers, which can be carried out through the use of effective methods of intensifying heat transfer.
Typical applications for heat exchangers include heating or cooling heat transfer media streams, evaporation, condensation of single or multicomponent heat transfer fluids, and heat recovery or discharge from power or process systems.
Basically, heat exchangers are used for heating, cooling, condensation, evaporation, sterilization, pasteurization, fractionation, distillation, crystallization, concentration changes, etc.
The enterprise SPETSTEPLOBEL LLC has solved the problem of complex intensification of heat exchange in the waste heat exchanger of flue gases to meet the requirements of Berezastroymaterialy JSC.
SPETSTEPLOBEL LLC developed design documentation and manufactured a heat recovery unit for flue gas heat from an RKK 250/63 roasting furnace installed in workshop No. 2 of production site No. 1 of Berezastroymaterialy JSC, with subsequent use in the technological process of drying ceramic slip in a vertical dryer ATM-52.
The economic feasibility of an innovative project is due to its payback period - no more than 4-5 months and the achieved economic effect, expressed, at least, in reducing the consumption of natural gas used in the technological process of drying ceramic slip.
The technical essence of the innovative solution lies in the intensification of heat transfer processes due to turbulization of the coolant with an increase in heat and mass transfer during the formation of coherent vortex structures, the generation of which is carried out by creating tangential shear stresses on the contact surfaces of heat exchange tubes during three-dimensional intensification due to the formation of vortex structures with controlled parameters when performing a heat exchanger in the form of alternating series-connected and cross-arranged sections, as an option, spirally shaped heat exchange tubes with plastically formed contact surfaces with discrete linear turbulators.
The following is provided and achieved «in detail».
1. Alternating series-connected and cross-located sections of heat exchange tubes form vortex channels to the entire depth of the utilizer matrix, which is virtually located in the «oven» with a fixed minimum difference in process temperatures.
2. Additional heating of already heated air occurs.
3. Nonseparated flow around the heat-exchange surface of the pipes behind the midsection (aft zone - no “shadow” zones) at a density of the heat exchange surface area at the level of β = 100 m2 / m3.
4. The release of hot coolant into the vortex channels from the catch zones of the cross-located pipes provides additional turbulization of local flows in the «wells-vortex channels» and intensifies the heat exchange processes.
5. The compactness of the heat exchanger and the corresponding metal consumption.
6. Competitive price.
7. Formation of high added value.
8. Confident readiness to "restructure" innovative development to new areas of application.
9. Compliance with technical regulations on environmental issues.
10. High export potential.
11. Expanded product line in areas of application and, above all, in the construction industry and housing and communal services.
11.1. Waste heat boilers for heating water due to the heat of flue gases and used as an intermediate heat carrier for heating and hot water supply of residential, industrial and office buildings.
11.2. Condensing heat exchangers to increase the fuel utilization rate by deep cooling (below the dew point) of the combustion products and to ensure reliable operation of external gas ducts and chimneys that discharge cooled and partially dried combustion products into the atmosphere; the use of condensate from combustion products in the heating system of the boiler house, and reducing the productivity of the existing water treatment plant.
12. Diversification.
12.1. Air coolers for cooling gases and liquids, condensing steam and vapor-liquid media in technological processes of the chemical, petrochemical, oil refining, oil and gas industries.
12.2. Radiators for the cooling system of internal combustion engines of mobile equipment and, above all, mining dump trucks.
(Из отзыва О.Г. Пенязькова, директора ИТМО НАН РБ).
Regarding your appeal dated August 14, 2019 No. 19-55I, we inform you the following: «... There are no analogues of an innovative solution in world practice».
(From the opinion of O.G. Penyazkov, Director of ITMO OF NAS OF BELARUS).
(Из отзыва на инновационную разработку ООО «СПЕЦТЕПЛОБЕЛ» Кунтыша В.Б. доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента Международной энергетической Академии, профессора кафедры энергосбережения, гидравлики и теплотехники (ЭГиТ) Белорусского государственного технологического университета (БГТУ), Сухотского А.Б. к.т.н., доцента кафедры ЭГиТ БГТУ).
«…The technical solutions incorporated in the design of the heat recovery unit are novel and pioneering in individual units, that is, do not have (according to our data) world analogues».
(From the feedback on the innovative development of SPETSTEPLOBEL LLC by Kuntysh VB Doctor of Technical Sciences, Professor, Corresponding Member of the International Energy Academy, Professor of the Department of Energy Saving, Hydraulics and Heat Engineering (EH&T) of the Belarusian State Technological University (BSTU), Sukhotskiy A.B Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of EH&T BSTU).
