Повышение энергетической эффективности термохимической рекуперации теплоты дымовых газов за счет глубокой утилизации

Цель работы: является разработка и исследование схемы глубокой термохимической рекуперации тепла отходящих дымовых газов за счет паровой конверсии метана на примере использования в составе высокотемпературной теплотехнологической установки. Объекты исследования: схема термохимической рекуперации теплоты дымовых газов, реактор паровой конверсии метана. Полученные результаты и новизна: 1. Разработана математическая модель химической кинетики реакций паровой конверсии метана по механизму Лэнгмюра-Хиншельвуда; 2. Разработана численная модель процессов тепломассообмена, протекающих в реакционном пространстве термохимического рекуператора. При моделировании паровой конверсии метана впервые использовано хаотичное заполнение реакционного пространства частицами катализатора (Ni-αAl2O3), 6 вместо гомогенизированной среды, что согласуется с реальными процессами, протекающими в термохимическом реакторе; 3. Впервые проведено сравнение действительного процесса паровой конверсии метана с равновесным решением. Определена зависимость отношения степени конверсии метана, полученной при CFD-моделировании, к степени конверсии метана, полученной при равновесном решении, от температуры дымовых газов, для различных соотношения пара к метану. Методы исследования: в работе использованы методы термодинамического анализа энергетических установок, численного моделирования процессов, протекающих в разрабатываемой схеме и техникоэкономического анализа в сочетании с применением современных программных комплексов таких как Ansys, Aspen Hysys. Степень внедрения: 1. Результаты работы внедрены в расчетную практику крупного промышленного предприятия ООО «ТСК Волгаэнергопром», что подтверждается актом о внедрении; 2. Результаты используются в учебном процессе кафедры «Промышленная теплоэнергетика» в ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» в рамках курсов «Высокотемпературные процессы и установки», «Специальные вопросы компьютерного моделирования объектов теплоэнергетики»; 3. Результаты работы использованы при проведении исследований в рамках гранта РНФ 19-19-00327 «Разработка и оптимизация технологии термохимической регенерации теплоты продуктов сгорания органического топлива: экспериментальное и численное исследование», отобранного в рамках конкурса на «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых 8 научных исследований отдельными научными группами» (руководитель – Пащенко Д.И.). Область применения: Полученные в рамках диссертационного исследования сведения по исследованию технологии повышения энергетической эффективности могут использоваться в системах термохимической рекуперации теплоты дымовых газов, на сталеплавильных предприятиях, на предприятиях стекольного производства, в теплотехнических процессах с высокой температурой дымовых газов.