Критерии эффективности теплоизоляционных конструкций стекловаренных печей
Автор: Бекназарян Д. В., Каневец Г. Е., Строгонов К. В.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статья в выпуске: 4 т.14, 2021 года.
Бесплатный доступ
Оптимальная работа высокотемпературных реакторов, таких как стекловаренные печи, т ребует учета множества факторов. Это, например, длительность кампании, эксплуатационные расходы, тепловые потери, безаварийная работа агрегатов и множество других, представленных в статье. Целью настоящего исследования является синтез критерия эффективности для проведения оптимизации теплоизоляционной конструкции стекловаренной печи (ТКСП), а также получение оптимальных значений критерия эффективности для ТКСП, которые для исследуемой печи составляют 3,8 млрд руб. В процессе исследования в качестве метода оптимизации ТКСП применен феноменологический эвристико-эволюционный метод оптимизации Г. Е. Каневца (ФЭЭМО.ГЕК), который обладает рядом преимуществ по сравнению с иными эволюционными методами. В качестве основного обобщающего критерия, учитывающего наиболее значимые производственные (объем, стоимость выпускаемой стекломассы) и финансовые (затраты на сооружение и эксплуатацию ТКСП, денежный эквивалент тепловых потерь) показатели, принят максимальный валовой доход за кампанию печи, который отличается от прототипов тем, что позволяет наиболее полно учесть особенности работы именно теплоизолированного бокового ограждения стекловаренной печи. Используя созданный на основе ФЭЭМО.ГЕК сложных систем программный комплекс применительно к боковому ограждению стекловаренной печи, определен оптимальный набор (последовательность расположения и толщины) теплоизоляционных материалов ТКСП, которые дают возможность максимально продлить кампанию печи при минимальных тепловых потерях. Достоверность полученных данных достигается корректным использованием теории тепломассобмена и ФЭЭМО.ГЕК.Предложен критерий эффективности, который посредством решения оптимизационной задачи позволил определить оптимальную ТКСП. Решение оптимизационной задачи в комплексе с расчетом длительности кампании печи помогает формировать рекомендации по освоению оптимальных ТКСП при сооружении новых и холодном ремонте существующих стекловаренных печей профильными институтами и промышленными компаниями.
Стекловаренная печь, теплоизоляционная конструкция, оптимизация, критерий эффективности
Короткий адрес: https://sciup.org/146282232
IDR: 146282232 | УДК: 666.1.031.222-712:005.591.1 | DOI: 10.17516/1999-494X-0326
Efficiency criteria for thermal insulation structures of glass furnaces
The optimal operation of high temperature reactors such as glass furnaces requires many factors to be considered. These are, for example, the duration of the campaign, operating costs, heat losses, trouble-free operation of units and many others, presented in the article. The aim of this study is to synthesize an efficiency criterion for optimizing the heat-insulating construction of a glass-melting furnace (HICGF), as well as obtaining the optimal values of the efficiency criterion for HICGF, which for the furnace under study are about 3.8 billion rubles. In the course of the study, the phenomenological heuristic-evolutionary optimization method by G. E. Kanevets (PHEOM. GEK), which has a number of advantages over other evolutionary methods. As the main generalizing criterion, taking into account the most significant production (volume, cost of the produced glass mass) and financial (costs for the construction and operation of the HICGF, the monetary equivalent of heat losses) indicators, the maximum gross income for the furnace campaign was adopted, which differs from prototypes in that it allows to take into account most fully the peculiarities of the work of the insulated side fence of the glass furnace. Using the software complex created on the basis of PHEOM.GEK complex systems for the side fence of a glass-melting furnace, the optimal set (sequence of location and thickness) of thermal insulation materials HICGF was determined, which allow maximizing the furnace campaign with minimal heat losses. The reliability of the data obtained is achieved by the correct use of the theory of heat and mass transfer and PHEOM.GEK. An efficiency criterion is proposed, which, by solving an optimization problem, made it possible to determine the optimal HICGF. The solution of the optimization problem in conjunction with the calculation of the duration of the furnace campaign makes it possible to form recommendations for the development of optimal HICGFs in the construction of new and cold repair of existing glass furnaces by specialized institutes and industrial companies.
Список литературы Критерии эффективности теплоизоляционных конструкций стекловаренных печей
- Дзюзер В. Я. Энергоэффективные печные ограждения высокопроизводительной стекловаренной печи. Огнеупоры и техническая керамика, 2009, 7-8, 48-54 [Dzyuzer V. Ya. Energy-efficient oven enclosures of a high-performance glass-making furnace. Refractories and technical ceramics, 2009, 7-8, 48-54 (in Russian)]
- Дзюзер В. Я. Эффективное применение электроплавленных бадделеитокорундовых огнупоров в высокотемпературных стекловаренных печах. Часть 1. Огнеупоры и техническая керамика, 2004, 6, 45-49. [Dzyuzer V. Ya. Effective use of electrofused baddeleyite-corundum refractory materials in high-temperature glass-melting furnaces. Part 1. Refractories and technical ceramics, 2004, 6, 45-49 (in Russian)]
- Дзюзер В. Я. Эффективное применение электроплавленных бадделеитокорундовых огнупоров в высокотемпературных стекловаренных печах. Часть 1. Огнеупоры и техническая керамика, 2004, 7, 36-39. [Dzyuzer V. Ya. Effective use of electrofused baddeleyite-corundum refractory materials in high-temperature glass-melting furnaces. Part 1. Refractories and technical ceramics, 2004, 7, 36-39 (in Russian)]
- Апкарьян А. С., Христюков В. Г., Смирнов Г. В. Тепловая изоляция высокотемпературных агрегатов керамического производств. Стекло и керамика, 2010, 2, 18-21 [Apkarian A. S., Hristoskov V. G., Smirnov G. V. Thermal insulation of high-temperature ceramic production units. Glass and ceramics, 2010, 2, 18-21 (in Russian)]
- Владимиров В. С., Лукин Е. С., Попова Н. А., Илюхин М. А., Мойзис С. Е., Мойзис Е. С., Артамонов М. А. Новые виды легких огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Стекло и керамика, 2011, 4, 14-21. [Vladimirov V. S., Lukin E. S., Popov N. A., Lyukhin M. A., Mousis S. E., Moises E. S., Artamonov M. A. New types of light refractory and thermal insulation materials. Glass and ceramics, 2011, 4, 14-21 (in Russian)]
- Дзюзер В. Я., Никифоров Е. А. Минимизация тепловых потерь через кладку варочного бассейна стекловаренных печей. Огнеупоры и техническая керамика. 2012, 3, 27-32. [Dzyuzer V. Ya., Nikiforov E. A. Minimization of heat losses through the masonry of the melting basin of glass-making furnaces. Refractories and technical ceramics, 2012, 3, 27-32 (in Russian)]
- Семенов Б. А., Озеров Н. А. Методика и результаты оптимизации параметров системы обдува ограждений варочного бассейна стекловаренных печей. Вестник СГТУ, 2011, 4 (59), Вып. 1, 210-217 [Semenov B. A., Ozerov N. A. Methods and results of optimization of the parameters of the system for blowing the fencing of the melting basin of glass-making furnaces. Vestnik SSTU, 2011, 4 (59), Issue 1, 210-217 (in Russian)]
- Бобров Д. А., Кафаров В. В., Перов В. Л. Оптимизация химико-технологических систем. М.: МХТИ, 1979. 49 с. [Bobrov D. A., Kafarov V. V., Perov V. L. Optimization of chemical engineering systems. Moscow, MHTI, 1979. 49 p. (in Russian)]
- Зайцев А. А., Курейчик В. В., Полупанов А. А. Обзор эволюционных методов оптимизации на основе роевого интеллекта. Известия ЮФУ. Технические науки, 2010, 12 (112), 7-12 [Zaitsev A. A., Kureichik V. V., Polupanov A. A. Review of evolutionary optimization methods based on swarm intelligence Izvestia SFU. Technical science, 2010, 12 (112), 7-12 (in Russian)]
- Каневец Г. Е., Берлин М. А. Феноменологический эвристико-эволюционный подход при комплексной оптимизации процесса подготовки нефти на промыслах. Нефтегаз, 2010, 1, 40-50 [Kanevets G. E., Berlin M. A. Phenomenological heuristic-evolutionary approach for complex optimization of the oil preparation process in the fields. Neftegas, 2010, 1, 40-50 (in Russian)]
- Каневец Г. Е. Обобщeнные методы расчета теплообменников. Киев: Наукова думка, 1979, 352, 263-279 [Kanevets G.E. Generalized methods for calculating heat exchangers. Kiev: Naukova Dumka, 1979, 352, 263-279 (in Russian)]
- Каневец Г. Е., Сагань И. И. Оптимизация теплообменного оборудования пищевых производств. Ред. Г. Е. Каневец, И. И. Сагань. Киев: Техшка, 1981, 192 с., 86-102. [Kanevets G. E., Sagan I. I. Optimization of heat exchange equipment for food production. Ed. Kanevets G. E., Sagan I. I. Kiev, Tekhnika, 1981, 192 p, 86-102 (in Russian)]
- Kanewez G. Berechnung von Warmeubertragersystemen und deren Elementen. Berlin, Akademie Verlag, 1982, 328, 292-311.
- Каневец Г. Е. Теплообменники и теплообменные системы. Киев: Наукова думка, 1982, 272, 163-189 [Kanevets G. E. Heat exchangers and heat exchange systems. Kiev, Naukova Dumka, 1982, 272, 163-189 (in Russian)]
- Каневец Г. Е., Зайцев И. Д., Головач И. И. Введение в автоматизированное проектирование теплообменного оборудования. Киев: Наукова думка, 1985, 232, 52-58 [Kanevets G. E., Zaitsev I. D., Golovach I. I. Introduction to computer-aided design of heat exchange equipment. Kiev: Naukova Dumka, 1985, 232, 52-58 (in Russian)]
- Каневец Г. Е. Проблемы исследования сложных систем и их элементов. Состояние и перспективы системных исследований химико-и энерготехнологических объектов. Киев: Наукова думка, 1986 [Kanevets G. E. Problems of research of complex systems and their elements. The state and prospects of system research of chemical and energy technology objects. Kiev, Naukova Dumka, 1986 (in Russian)]
- Каневец Г. Е. Пути повышения эффективности технических систем и их элементов на основе вычислительного эксперимента. Киев: Знание, 1988, 14 [Kanevets G. E. Ways to improve the efficiency of technical systems and their elements on the basis of a computational experiment. Kiev, Znanie, 1988, 14 (in Russian)]
- Каневец Г. Е., Клименко, А.П., Рябченко, Н. П. Проектирование и оптимизация теплооб-менных аппаратов на ЭЦВМ. Часть 3. Оптимизация кожухотрубчатых теплообменников. Киев: Ин-т кибернетики АН УССР, 1970, 233 [Kanevets G. E., Klimenko A. P., Ryabchenko N. P. Design and optimization of heat exchangers on the digital computer. Part 3. Optimization of shell and tube heat exchangers. Kiev, Institute of Cybernetics, Academy of Sciences of Ukrainian Soviet Socialist Republic, 1970, 233 (in Russian)]
- Будов В. М. Продление межремонтного периода работы стекловаренных печей-резерв увеличения выпуска листового стекла. Стекло и керамика, 1975, 4, 4-7 [Budov V. M. Extension of the inter-repair period of glass furnaces-reserve increase in the production of sheet glass. Glass and ceramics, 1975, 4, 4-7 (in Russian)]
- Дзюзер В. Я. Огнеупоры для варочной части стекловаренных печей. Огнеупоры и техническая керамика, 2008, 5, 24-32 [Dzyuzer V. Ya. Firebricks for the cooking part of a glass furnace. Refractories and technical ceramics, 2008, 5, 24-32 (in Russian)]
- Дзюзер В. Я. Охлаждение окружки варочного бассейна стекловаренной печи Огнеупоры и техническая керамика, 2009, 8, 13-16 [Dzyuzer V. Ya. Cooling of fluxline of glass furnace pool. Refractories and technical ceramics, 2009, 8, 13-16 (in Russian)]
