Впровадження енерготехнологічного уніфікованого котла ПКК-100/24-200-5 для утилізації відхідних газів у виробництві технічного вуглецю

Abstract

Ільницький А.І., Брикайло Р.В. (керівник). Впровадження енерготехнологічного уніфікованого котла ПКК-100/24-200-5 для утилізації відхідних газів у виробництві технічного вуглецю. Бакалаврська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025.

Енерготехнологічне комбінування в промисловості спрямоване на розробку нових технологічних процесів і установок. Це не просто інтеграція технологічного процесу з додатковим утилізаційним пристроєм, як зазвичай буває при використанні вторинних енергоресурсів. Основною метою енерготехнологічного теплоспоживання є оптимізація виробничих процесів із забезпеченням високої енергетичної ефективності, де технологічні й енергетичні елементи установки тісно взаємопов’язані. Створення ефективних енерготехнологічних установок потребує перегляду та вдосконалення всієї системи теплоспоживання у виробництві [1]. Один із способів підвищення енергоефективності в децентралізованій енергетиці – це покращення використання палива в котлоагрегатах шляхом утилізації теплоти відхідних газів. В сучасних газоспоживаючих котлах втрати теплової енергії через відхідні гази складають 16–18 % у номінальному режимі, якщо враховувати вищу теплоту згоряння палива. Це є головною складовою теплових втрат в котельних установках. Такий рівень втрат відповідає температурі газів 140–160 °С, яка довгий час вважалася оптимальною межею [2]. Метою бакалаврської кваліфікаційної роботи є впровадження енерготехнологічного конвективного котла ПКК-100/24-200-5 у виробництво технологічного вуглецю з метою енерго- та ресурсозбереження та утилізації теплоти відхідних газів сажового виробництва з метою вироблення теплової енергії на опалення, технологічне споживання і в невеликій кількості на приготування гарячої води, що направляється в систему теплопостачання.

5

У першому розділі розглядаються особливості виробництва технічного вуглецю, зокрема, проаналізовано резерви вторинних енергоресурсів, склад відхідних газів, продукти сажоутворення. У другому розділі виконано короткий опис котла ПКК-100/24-200-5, подано його технічні характеристики та виконано розрахунок складу продуктів згоряння, теплового балансу котла, першого випарного пучка (до пароперегрівника), пароперегрівника, випарного пучка в районі пароперегрівника, випарних пучків, повітропідігрівника, водяного економайзера. У третьому розділі аналізуються шкідливі виробничі фактори, їхня дія на працездатність персоналу і шляхи їх усунення, а також розглянута техніка безпеки та промислова санітарія у виробництві сажі. У четвертому розділі розраховується кількість виробленої теплоти у вигляді пари в котлі, економія палива за рахунок теплоти відхідних газів, термін окупності впровадження котла та аналізується доцільність його встановлення.Ilnytskyi A.I., Brykailo R.V. (supervisor). Implementation of the unified energy technology boiler PKK-100/24-200-5 for waste gas utilization in the technical carbon production. Bachelor's thesis. Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2025.

Energy-technology combination in industry is aimed at developing new technological processes and installations. It is not just the integration of a technological process with an additional utilization device, as is usually the case when using secondary energy resources. The main goal of energy-technology heat consumption is to optimize production processes while ensuring high energy efficiency, where the technological and energy elements of the plant are closely interconnected. The creation of efficient energy-technology installations requires revision and improvement of the entire heat consumption system in production [1]. One of the ways to improve energy efficiency in decentralized energy is to improve fuel utilization in boiler units by utilizing the heat of flue gases. In modern gas-fired boilers, heat losses through flue gases amount to 16-18% in nominal operation, taking into account the higher calorific value of fuel. This is the main component of heat losses in boiler installations. This level of losses corresponds to a gas temperature of 140-160 °C, which has long been considered the optimal limit [2]. The purpose of the bachelor's thesis is to introduce the energy-technological convective boiler PKK-100/24-200-5 into the production of process carbon for the purpose of energy and resource conservation and utilization of heat from the waste gases of soot production in order to generate heat for heating, technological consumption and in a small amount for the preparation of hot water to be sent to the heat supply system. The first section discusses the peculiarities of carbon black production, in particular, the analysis of secondary energy resources, the composition of waste gases, and soot formation products.

7

The second section gives a brief description of the PKK-100/24-200-5 boiler, its technical characteristics, and calculates the composition of combustion products, the heat balance of the boiler, the first evaporator bundle (before the superheater), the superheater, the evaporator bundle in the vicinity of the superheater, evaporator bundles, air heater, and water economizer. The third section analyzes the harmful production factors, their impact on personnel performance and ways to eliminate them, as well as safety and industrial sanitation in carbon black production. The fourth section calculates the amount of heat produced in the form of steam in the boiler, fuel savings due to the heat of waste gases, the payback period of the boiler implementation, and analyzes the feasibility of its installation. Key words: energy efficiency, boiler unit PKK-100/24-200-5, environmental friendliness, burner, soot production.

Reference: 1. Cogeneration technologies in small-scale energy: a monograph / V.A. Malyarenko, O.L. Shubenko, S.Yu. Andryeyev, M.Yu. Babak, O.V. Senetskyi / Kharkiv. nats. un-t misk. hosp-va im. O.M. Beketova, In-t problem mashynobud. im. A.M. Pidhornoho. – Kharkiv: KhNUMG im. O.M. Beketova, 2018. – 454 s. 2. Ohryzko P.T. Energy saving in Ukraine / Ohryzko P.T. – Kharkiv: Sloboda, 2012. – 298 s.