Поиск по сайту

РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА УСТРОЙСТВА ПО ПРЕОБРАЗОВАНИЮ ТЕПЛА В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ (ТЭП)

Сысоев Иван Алексеевич , Кондратьев Виктор Викторович , Горовой Валерий Олегович , Зимина Татьяна Игоревна , Карлина Антонина Игоревна

2017 / Том 21, №7 (126) 2017 [ Энергетика ]

ЦЕЛЬ. Для уменьшения затрат на эксплуатацию газоочистных установок целесообразно охладить технологические газы. В то же время экономически выгодно преобразовывать тепло в электрическую энергию. Цель данной статьи - представить результаты разработки и испытания опытного образца по преобразованию тепла в электрическую энергию. МЕТОДЫ. При лабораторных испытаниях установки использовались дифференциально-термические методы измерений. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Рассмотрены существующие и перспективные технологии охлаждения отходящих газов алюминиевых электролизеров. Проведена оценка эффективности существующих конструкций теплообменных аппаратов и термоэлектрических преобразователей (ТЭП). В ходе выполнения работы разработан и изготовлен опытный образец ТЭП, проведены исследования термоэлектрического преобразования. Ввиду того, что изготовить или приобрести алюминиевый радиатор, который бы подходил для решения данной задачи, найти не удалось, было принято решение изготовить стальной радиатор охлаждения, где охлаждаемая поверхность напрямую бы контактировала с поверхностью стенки с охлаждающей жидкостью. Для этого были изготовлены образцы стальных водяных радиаторов, которые, несмотря на плохую теплопроводность по сравнению с алюминием, обеспечили охлаждение поверхностей термоэлектрических модулей до необходимой температуры. ВЫВОДЫ. В результате созданы модели экспериментального теплообменного аппарата, включающие численные модели для расчета трехмерных распределений скорости газового потока, температурных полей, интенсивности турбулентности потока и статического давления. Проведена первичная оценка параметров теплообменника и установлены прогнозируемые показатели при расходе и температуре газов на входе.

Ключевые слова:

электролизёр, автоматизация, утилизация тепла отходящих газов, теплообменник, моделирование, термо-электрический преобразователь, экологическая оценка, фториды

Библиографический список:

Зельберг Б.И., Рагозин Л.В., Баранцев А.Г., Ясевич О.И., Григорьев В.Г., Баранов А.Н., Кондратьев В.В. Производство алюминия и сплавов на его основе: справочник металлурга. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2015. 764 с.
El Hani Bouhabila, Erling Næss, Victoria Kielland Einejord and Kolbeinn Kristjansson. An innovative compact heat exchanger solution for aluminum off-gas cooling and heat recovery // Light Metals. 2013. P. 793–797.
Anders Sørhuus, Geir Wedde. Pot gas heat recovery and emission control // Light Metals. 2009. P. 281–286.
M. Bonnier, S. Massambi, J-M. Jolas, G. Girault, V. Demetriou, D. Wheaton. Development of a System Basedon Water Atomization to Decrease, Prior to Treatment, the Temperature of the Gas Emitted from Aluminum Cells // Light Metals. 2007. P. 193–197.
El Hani Bouhabila, Bernard Cloutier, Thierry Malard, Philippe Martineau, Hugues Vendette. Electrolytic cell gas cooling upstream of treatment center // Light Metals. 2012. P. 545–550.
Шахрай С.Г., Немчинова Н.В., Кондратьев В.В., Мазуренко В.В., Щеглов Е.Л. Технические решения по охлаждению отходящих газов алюминиевых электролизеров // Металлург. 2016. № 9. C. 73–77.
Antoine de Gromard, Chin Lim, El Hani Bouhabila, Bernard Cloutie, Mathieu Frainais. Development on electrolytic cell gas cooling // Light Metals. 2014. P. 623–628.
Anders Sørhuus, Geir Wedde, Ketil Rye, Gaute Nyland. Increased energy efficiency and reduced HF emissions with new heat exchanger // Light Metals. 2010. P. 249–254.
Anders K. Sørhuus, Sivert Ose, Bent M. Nilsen. Possible use of 25 mW thermal energy recovered from the potgas at Alba line 4 // Light Мetals. 2015. P. 631– 636.
Кузьмин М.П., Шестаков С.С., Кузьмина М.Ю., Журавлёва А.С. Инновационное разви-тие металлургического комплекса Иркутской области // Вестник ИрГТУ. 2015. № 5 (100). С. 236–240.
Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Горовой В.О., Зимина Т.И. Лабораторные испытания кожу- хотрубчатого теплообменного устройства // Вестник ИРНИТУ. 2016. Т. 20. № 12. С. 155–164. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-12-155-164
Коростовенко В.В., Ребрик И.И., Шахрай С.Г. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2010. 146 с.
Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В., Николаев В.Н., Гронь В.А. Охлаждение анодных газов алюминиевых электролизеров в теплообменниках нагрева глинозема // Металлург. 2015. № 2. С. 29–32.
Шахрай С.Г., Скуратов А.П., Кондратьев В.В., Ершов В.А., Карлина А.И. Обоснование возможности нагрева глинозема теплом анодных газов алюминиевого электролизера // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3. С. 131–138.
Кондратьев В.В., Ершов В.А., Шахрай С.Г., Иванов Н.А. Предварительный нагрев обожженного анода // Цветные металлы. 2015. № 1. С. 54–56.
Шахрай С.Г., Скуратов А.П., Кондратьев В.В., Ершов В.А. Утилизация теплоты анодных газов алюминиевого электролизера // Цветные металлы. 2016. № 2. С. 52–56.
Ершов В.А., Сысоев И.А., Камаганцев В.Г., Репинский О.Д. Влияние коэффициентов фильтрации на достоверность прогноза изменения напряжения алюминиевого электролизера // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5 (45). С. 184–187.
Kondrat'ev V., Govorkov A., Lavrent'eva M., Sysoev I., Karlina A.I. Description of the heat exchanger unit construction, created in IRNITU // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11. No. 19. Р. 9979–9983.