Термоелектричний рекуператор тепла для газових прокатних печей

Реферат: UA 95028 U UA 95028 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв генерації електричної енергії та знайде застосування в техніці, де має місце перетворення теплової енергії в електричну. Вона може бути використана для отримання електричної енергії шляхом термоелектричного перетворення в сфері використання двигунів внутрішнього згоряння, цементній промисловості, металургії, хімічній промисловості та ін. Відомі термоелектричні генератори для рекуперації відпрацьованого тепла [1-5]. Такі пристрої у вигляді термоелектричних генераторів розробляються багатьма фірмами для використання поряд з автомобільними двигунами [3], газовими турбінами [1, 2, 4], прокатними печами [5]. Під час своєї роботи газові прокатні печі передають у оточуюче середовище велику кількість теплової енергії. На сьогоднішній день така енергія утилізується шляхом використання рекуператорів тепла, що представляють собою систему теплообмінників для нагріву теплоносія і подальшого його використання [6-9]. Проте такі системи рекуперації тепла, на відміну від термоелектричних, не вирішують задачу генерації електричної енергії. Генерована таким чином електрична енергія може слугувати для резервного електропостачання відповідальних вузлів прокатних печей або як додаткове джерело живлення. Із існуючих аналогів термоелектричних рекуператорів для газових прокатних печей найбільш близьким за технічною суттю є рекуператор [5]. Він розміщений на поверхні корпусу прокатної печі та використовує перепад температури між поверхнею печі і теплоносієм, що циркулює в системі відведення тепла. Недоліком зазначеного рекуператора тепла є невисокий ККД, що пов'язано із низьким перепадом температури між поверхнею печі і теплоносієм, що циркулює в системі відведення тепла. Низька температура поверхні зумовлена прошарком теплоізоляційного матеріалу, що охоплює внутрішню поверхню печі. Заміна ж частини теплоізоляції на термоелектричний рекуператор, що підвищить ефективність термоелектричного перетворення енергії, змінить температурний і тепловий режими роботи печі, що негативно вплине на технологічні процеси виготовлення сталі. Задача рекуперації тепла газових прокатних печей розв'язується тим, що термоелектричний рекуператор тепла, що складається із системи підведення тепла від зовнішнього металевого корпусу, який охоплює теплову ізоляцію прокатної печі, термоелектричних генераторних модулів та системи відведення тепла, містить теплопровідний елемент, розташований всередині теплової ізоляції печі. Відповідність критерію "новизна" запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричних рекуператорів тепла для газових прокатних печей, а саме система підведення тепла до термоелектричного рекуператора тепла містить теплопровідний елемент, розташований всередині теплової ізоляції печі. Тому ознака, яка заявляється - система підведення тепла містить теплопровідний елемент, розташований всередині теплової ізоляції печі - забезпечує корисній моделі необхідний "винахідницький рівень". На кресленні представлено схему термоелектричного рекуператора тепла для газових прокатних печей: 1 - теплова ізоляція прокатної печі, 2 - зовнішній металевий корпус прокатної печі, 3 - система підведення тепла з теплопровідним елементом, розташованим всередині теплової ізоляції печі, 4 - система відведення тепла, 5 - термоелектричний генераторний модуль. У відсутності термоелектричного рекуператора тепловий потік передається через теплову ізоляцію печі 1 до металевого корпусу печі 2 і далі розсіюється у оточуюче середовище. В такому випадку всередині прокатної печі встановлюється певний розподіл температур, зміна якого негативно вплине на технологічні процеси, що відбуваються у ній. Запропонована схема працює наступним чином. Всередині теплової ізоляції печі 1 розміщується система підведення тепла 3 до термоелектричних генераторних модулів 5, що представляє собою теплопровідний елемент. Задача незмінності температурного і теплового режиму всередині прокатної печі досягається шляхом забезпечення рівності сумарного температурного опору системи підведення тепла 3, термоелектричних генераторних модулів 5 та системи відведення тепла 4 сумарному температурному опору теплової ізоляції 1 та металевого корпусу печі 2. Теоретичні та експериментальні оцінки показали, що за допомогою запропонованого термоелектричного рекуператора тепла для газової прокатної печі можна отримати електричну потужність до 3 кВт, що слугує для резервного електропостачання відповідальних вузлів 1 UA 95028 U 5 10 15 20 25 прокатних печей або як додаткове джерело живлення. В цьому випадку підвищується надійність та ефективність роботи таких печей. Список використаної літератури: 1. Пат. 81189 Україна, МПК H01L 35/00. Термоелектричний генератор для рекуперації відпрацьованого тепла газоперекачувального агрегату / Анатичук Л.І., Прибила А.В.; Інститут термоелектрики. - № u2012 14569; заявл. 19.12.12; опубл. 25.06.13, Бюл. № 12. 2. Патент України № 78571 Україна, МПК (2013.01) H01L 35/00. Енергетична установка для резервного електропостачання газоперекачувального агрегату / Анатичук Л.І., Прибила А.В.; Інститут термоелектрики. - № u201210353; заявл. 03.09.12; опубл. 25.03.13, Бюл. № 6. 3. Anatychuk L.I., Luste O.J., Kuz R.V. Theoretical and experimental studies of thermoelectric generator for vehicles // Journal of Electronic Materials, Vol. 40, Issue 5, 2011. 4. Anatychuk L.I., Morozov V.I., Mitin V.P., Prybyla A.V. Thermoelectric recupirator for gas turbines / 31-th International and 10-th European Conference on Thermoelectrics. - 2012. - Aalborg, Denmark. 5. Anatychuk L.I., Hwang J.-D., Prybyla A.V. Thermoelectric generator for conversion of heat from gas rolling furnaces // 29-th International on Thermoelectrics. - 2010. - China, Shanghai. 6. http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2428. 7. Губинский В.И. Актуальные задачи реконструкции нагревательных печей // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2005. - № 2. 8. Бурокова А.В., Рахманов Ю.А. К вопросу рекуперации теплоты газов печей термообработки металлических изделий // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия "Экономика и экологический менеджмент". - 2014. - № 1. 9. Martensson A. Energy efficiency improvement by measurement and control a case study of reheating furnaces in the steel industry // Proceedings from the 14th National Industrial Energy Technology Conference, Houston, TX, April 22-23, 1992. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Термоелектричний рекуператор тепла для газових прокатних печей, що складається із системи підведення тепла від зовнішнього металевого корпусу, який охоплює теплову ізоляцію прокатної печі, термоелектричних генераторних модулів та системи відведення тепла, який відрізняється тим, що система підведення тепла містить теплопровідний елемент, розташований всередині теплової ізоляції печі. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2