Katilo šilumos atgavimo šilumokaitis leidžia taupyti energiją ir sumažinti anglies dioksido kiekį plieno pramonėje
Šerdies padėtis: pagrindinė katilų šilumą atguojančių šilumokaičių vertė
Plieno gamybos negalima atskirti nuo įvairių tipų katilų, pvz., aukštakrosnių karštųjų aukštakrosnių, dujų energijos generavimo katilų, sukepinimo žiedinių aušintuvų, kokso krosnių ir kt. Veikimo metu - ši įranga sukuria didelį atliekų šilumos kiekį įvairiais temperatūrų lygiais nuo vidutinės ir žemos temperatūros išmetamųjų dujų 100 laipsnių temperatūroje iki aukštos temperatūros išmetamųjų dujų 1050 laipsnių temperatūroje. Jei išleidžiama tiesiogiai, ji ne tik sukelia rimtų energijos švaistymą, bet ir padidina aplinkos šiluminę taršą. Pagrindinė katilų šilumos atgavimo šilumokaičių vertė yra sukurti uždaro ciklo „atliekos šilumos surinkimo efektyvaus šilumos mainų energijos pakartotinio naudojimo“ sistemą, tiksliai atitinkančią plieno gamyklų katilų atliekų šilumos charakteristikas, paverčiant prarastą šilumą naudinga energija, pvz., pašildyti degimo orą, pašildyti katilo tiekiamąjį vandenį ir generuoti garą, taip „atliekas paverčiant lobiu“. Jo veikimas tiesiogiai lemia katilo atliekų šilumos atgavimo efektyvumą ir energijos{8}}taupymą bei anglies dioksido mažinimo poveikį, be to, jis yra pagrindinis tiltas, jungiantis katilo atliekų šilumą ir pakartotinį energijos panaudojimą.
(1) Energijos taupymas ir vartojimo mažinimas, energijos naudojimo efektyvumo didinimas
Plieninių gamyklų katilų išmetama šiluma vien tik aukštos{0} temperatūros išmetamųjų dujų šiluma sudaro daugiau nei 40 % visos įrangos šilumos išsklaidymo. Aukštos kokybės katilų šilumą atgaunantys šilumokaičiai gali pasiekti daugiau nei 85% šilumos perdavimo efektyvumą, o tai žymiai pagerina energijos panaudojimo efektyvumą. Pavyzdžiui, po to, kai aukštakrosnės karštosios aukštakrosnės išmetamosios dujos yra apdorojamos šilumokaičiu, oras ir dujos gali būti pašildyti iki 190–380 laipsnių, o tai žymiai sumažina karšto aukštakrosnės kuro sąnaudas ir padeda pagerinti galutinį aukštakrosnės proceso energijos vartojimo efektyvumą. Bendra nauda gali būti padidinta 2% -4%; Įvedus didelį sukamąjį šilumokaitį į tam tikros 10 mln. tonų plieno įmonės 2500 kubinių metrų aukštakrosnį, degimo oro temperatūra pakilo nuo kambario temperatūros iki 380 laipsnių, aukštakrosnės kuro degimo efektyvumas padidėjo 12%, o kokso santykis sumažėjo nuo 550 kg energijos taupymo / t. Tuo pačiu metu šilumokaitis gali sumažinti katilo išmetamųjų dujų temperatūrą iki 100–130 laipsnių, išvengiant šilumos nuostolių ir skatinant bendrą plieno gamyklos energijos suvartojimo lygį priartėti prie pramonės etalono.
(2) Sumažinti išlaidas ir padidinti efektyvumą, didinti pagrindinį įmonių konkurencingumą
Energijos sąnaudos yra svarbi plieno įmonių gamybos sąnaudų sudedamoji dalis. Katiliniai rekuperaciniai šilumokaičiai tiesiogiai sumažina įmonių eksploatavimo kaštus, mažindami perkamo kuro ir elektros sąnaudas, tuo pačiu sumažindami investicijas į įrenginių eksploataciją ir priežiūrą, todėl pasiekiamas dvigubas efektyvumo padidėjimas. Kaip pavyzdį imant 1800 kubinių metrų Činggango aukštakrosnę, naudojant specialų šilumos atgavimo šilumokaitį, kiekvienais metais galima išgauti papildomą šilumos kiekį, atitinkantį 39,57 mln. standartinių kubinių metrų dujų. Kartu su sumažėjusiu oro nuotėkio ir dujų taupymu, metinė energijos-taupymo nauda siekia 9,116 mln. juanių. Atskaičius veiklos sąnaudas, papildomos energijos-taupymo naudos sudaro apie 8,91 mln. juanių; 120 tonų keitiklių dirbtuvėse naudojamas spiralinis vamzdinis šilumokaitis, kuris gali atgauti 12 milijonų kcal šilumos vienoje plieno krosnyje, o tai atitinka 1,2 tonos standartinės anglies sutaupymą. Metinis elektros energijos kiekis padidėja 18 milijonų kWh, o įrangos priežiūros ciklas sutrumpėja nuo 4 kartų per metus iki 2 kartų, todėl priežiūros išlaidos sumažėja 40%. Didelėms plieno įmonėms visa katilo šilumos atgavimo šilumokaičio sistema kasmet gali sumažinti išlaidas milijonais ar net dešimtimis milijonų juanių, o tai žymiai padidina įmonės konkurencingumą rinkoje.
(3) Žaliojo anglies dioksido kiekio mažinimas, padedantis pramonei transformuoti mažai anglies dioksido išskiriančių medžiagų
Pagal „dvigubos anglies“ tikslą plieno pramonė susiduria su griežtais išmetamųjų teršalų mažinimo reikalavimais. Katilų šilumos atgavimo šilumokaičiai gali veiksmingai sumažinti energijos, tokios kaip anglis ir gamtinės dujos, sąnaudas, atgaunant panaudotą šilumą, o ne deginant iškastinį kurą, taip sumažinant teršalų, tokių kaip anglies dioksidas, sieros dioksidas ir azoto oksidai, išmetimą. Remiantis skaičiavimais, kiekvienam 1GJ atgaunamos šilumos gali sumažėti maždaug 80{13}}100 kg anglies dioksido išmetimo; Kaip pavyzdį imant 5 mln. tonų gamybos pajėgumo plieno įmonę, naudojant katilinių šilumokaičių rekuperacinius šilumokaičius, per metus galima sumažinti 26000 tonų anglies dvideginio, 750 tonų sieros dioksido ir 375 tonų azoto oksidų. „Shiheng Special Steel“ atgauna panaudotą šilumą iš neapdorotų anglies dujų per kokso krosnies stovo gaubto šilumokaitį, todėl gaunama daug naudos mažinant koksavimo energijos sąnaudas ir kontroliuojant teršalų išmetimą. Grūdinto plieno bendros gamybos anglies dioksido mažinimo ir fiksavimo projektas sumažina anglies emisiją 300 000 tonų per metus, o Ekologijos ir aplinkos ministerija jį pripažino „tipišku anglies neutralumo atveju“. Viso proceso metu įdiegusi įvairius šilumos atgavimo šilumokaičius, pirmaujanti plieno įmonė kasmet sumažino anglies dvideginio išmetimą 850 000 tonų ir sukūrė daugiau nei 230 milijonų juanių ekonominę naudą, visiškai įrodydama, kad šilumokaičiai išskiria mažai anglies dvideginio.
Pagrindiniai tipai ir techninės savybės: tinka kelių katilų scenarijams plieno gamyklose
Plieno gamyklose yra įvairių tipų katilų, kurių perteklinės šilumos charakteristikos - labai skiriasi nuo 100 °C iki 1050 °C temperatūros ir sudėtingos išmetamųjų dujų sudėties (įskaitant sierą, chlorą, dulkes ir kt.). Atitinkami katilų šilumos atgavimo šilumokaičiai taip pat turi skirtingus tipus, kurių branduolys sukasi apie „kaskadinį panaudojimą, tikslų šilumos mainą“, prisitaiko prie skirtingų katilų scenarijų ir atliekinės šilumos kokybės, maksimaliai išnaudoja atliekos šilumos išteklius ir sprendžia tokias problemas kaip korozija, pelenų kaupimasis ir tradicinės įrangos veikimo pablogėjimas.
(1) Pagrindiniai šilumokaičių tipai ir technologiniai pranašumai
1. Pažangus temperatūros valdymo dvigubas pakaitinimo šilumokaitis: naudojant šiluminę alyvą kaip šiluminę terpę, sukonstruota "dūmų dujų terminės alyvos oro/dujų" šilumos mainų sistema, kurią sudaro dūmų dujų šilumokaitis, oro šilumokaitis, dujų šilumokaitis ir intelektuali valdymo sistema, daugiausia tinkanti žemos -temperatūros išmetamųjų dujų šilumos atgavimui aukštakrosnėje ir aukštakrosnėje. Pagrindinis jo pranašumas yra iš esmės išspręsti žemos temperatūros rūgšties rasos taško korozijos problemą, sumažinti pelenų kaupimosi reiškinį, o įrangos eksploatavimo laikas gali siekti daugiau nei 10 metų, o tai 3–5 metais gerokai viršija tradicinių plokščių ir šilumokaičių šilumokaičių tarnavimo laiką. Esant normalioms eksploatavimo sąlygoms, išmetamųjų dujų šiluma, kai išmetamųjų dujų įleidimo temperatūra yra 280 laipsnių, gali būti susigrąžinta, kad dujos ir oras pašildytų iki 190 laipsnių; Kai išmetamųjų dujų temperatūra yra 330 laipsnių, pakaitinimo temperatūrą galima padidinti iki 230 laipsnių, o išmetimo temperatūrą sumažinti iki žemiau 130 laipsnių, mažiausiai 100 laipsnių.
2. High temperature sleeve heat exchanger: Designed for high temperature conditions, the upper limit of the working temperature of the hot fluid reaches 1050 ℃, breaking through the bottleneck of conventional heat exchangers in handling high temperature media. Adopting a "radiation+convection" composite heat transfer mode, the high-temperature section (>750 laipsnių) naudoja movinio tipo spinduliuotės šilumos perdavimo modulį, kad perduotų šilumos energiją per išmetamųjų dujų spinduliavimo charakteristikas, išvengiant šilumos įtempių pažeidimų; Temperatūrai nukritus žemiau 750 laipsnių, perjunkite į konvekcinį šilumos perdavimo režimą, kartu su dideliu -našumo plokštelinių šilumokaičių šilumos perdavimo pranašumu, šilumos perdavimo koeficientas gali siekti 3500 W/(m ² · K), o įrangos pėdsakas sumažėja daugiau nei 40%, palyginti su tradiciniais sprendimais [2]. Renovavus 2000 m³ aukštakrosnę tam tikroje plieno gamykloje, dujoms jautraus šilumos atgavimo efektyvumas padidėjo 22%, kasmet sutaupant 12000 tonų standartinės anglies.
3. Vamzdžių šilumokaitis: vienas iš plačiausiai naudojamų tipų, šerdis sudaryta iš kelių aukštai -temperatūrai atsparių metalinių vamzdžių (pvz., 310S nerūdijančio plieno, Inconel lydinio ir kt.). Aukštos temperatūros dūmų dujos teka už vamzdžio pluošto, o šildoma terpė cirkuliuoja vamzdžio viduje, užtikrindama šilumos perdavimą per vamzdžio sienelės šilumos laidumą. Konstrukcija yra tvirta, gali atlaikyti aukštą temperatūrą ir 800{12}}1200 laipsnių slėgį, ją lengva valyti ir prižiūrėti, ji tinka dūmų aplinkoje, kurioje yra daug dulkių, pvz., aukštakrosnėms ir plieno gamyklų konverteriams. Specialios plieno įmonės 120 tonų keitiklis naudoja spiralinį vamzdinį šilumokaitį, kurio vienas šilumos mainų plotas yra 3200 kvadratinių metrų. Pelekai pagaminti iš nikelio chromo lydinio medžiagos, kurios atsparumas temperatūrai yra 850 laipsnių, efektyviai atsparios aukštos temperatūros korozijai ir sumažinančios išmetamųjų dujų temperatūrą nuo 800 laipsnių iki 280 laipsnių. Atliekinės šilumos atgavimo efektas yra reikšmingas.
4. Plokštelinis šilumokaitis: naudojant gofruotas metalines plokštes kaip šilumos mainų elementus, tarp plokščių susidaro siauri kanalai, o aukštos-temperatūros dūmų dujos teka atvirkščiai su šildoma terpe. Šilumos perdavimo plotas yra didelis, o efektyvumas yra didelis, o tai yra 10–30% didesnis nei tradicinių vamzdžių šilumokaičių. Kompaktiškas tūris tinka ribotos erdvės scenarijams. Aukštos temperatūros 650 laipsnių dūmų dujoms plieninėje valcavimo krosnyje antipeleninis plokštelinis šilumokaitis turi specialią plokščių konstrukciją ir turi automatinę pelenų valymo sistemą, kuri gali panaudoti išmetamųjų dujų šilumą degimo orui ir valcavimo staklyno aušinimo vandeniui iš anksto pašildyti, taip sumažinant šildymo krosnies kuro sąnaudas 10%.
5. Pagalbiniai šilumokaičiai: įskaitant ekonomaizerius, oro pašildytuvus, šilumos vamzdžių šilumokaičius ir kt., daugiausia naudojami vidutinės ir žemos temperatūros atliekų šilumos atgavimui (temperatūra<500 ℃). Economizer recovers waste heat from boiler exhaust to heat water and reduce boiler energy consumption; Preheat the combustion air with an air preheater to improve combustion efficiency; Heat pipe heat exchangers have extremely strong thermal conductivity, dozens of times that of traditional metals, and can efficiently transfer heat at small temperature differences. They are suitable for the recovery of medium and low temperature waste heat such as blast furnace gas and sintering flue gas, but need to solve the problems of traditional heat pipe overheating and bursting, and annual performance degradation of 5%.
Pramonės tendencijos ir plėtros perspektyvos
Reklamuojant nacionalinį „Specialų energijos taupymo ir anglies dioksido kiekio mažinimo plieno pramonėje veiksmų planą“, iki 2025 m. pabaigos plieno pramonės aukštakrosnių ir keitiklių gaminio vieneto energijos sąnaudos sumažės daugiau nei 1 proc., palyginti su 2023 m., o bendras energijos suvartojimas vienai plieno tonai sumažės daugiau nei 2 proc. Katilų šilumos atgavimo šilumokaičiai, kaip pagrindinė energijos taupymo ir anglies dioksido mažinimo įranga, atvers platesnę plėtros erdvę. Atsižvelgiant į pramonės plėtros poreikius ir technologinių inovacijų kryptis, ateityje bus trys pagrindinės katilinių rekuperacinių šilumokaičių plėtros tendencijos.
Vienas iš jų yra technologinio intelekto atnaujinimas, integruojant naujas technologijas, pvz., dirbtinį intelektą, skaitmeninius dvynius ir daiktų internetą, kad būtų galima stebėti realiu laiku{0}}, tiksliai reguliuoti ir įspėti apie šilumokaičių veikimo būseną apie gedimus, toliau gerinant šilumos mainų efektyvumą ir mažinant eksploatavimo bei priežiūros išlaidas; Tuo pačiu metu adaptyviųjų šilumokaičių kūrimas gali automatiškai reguliuoti veikimo parametrus pagal išmetamosios šilumos temperatūros ir srauto svyravimus, prisitaikant prie sudėtingų atliekų šilumos scenarijų plieno gamyklose.
Antroji – medžiagų ir konstrukcijų naujovės, naudojant pažangesnes aukštai -temperatūrai ir korozijai-atsparių lydinių medžiagas, pvz., INCONEL 625, 310S nerūdijantį plieną ir kt., siekiant pagerinti šilumokaičio stabilumą esant aukštai temperatūrai, korozijai ir daug dulkių; Optimizuokite šilumokaičių konstrukcinį dizainą, kurkite kompaktiškus ir efektyvius šilumokaičius, sumažinkite plotą ir pagerinkite erdvės išnaudojimą, pvz., sumažinkite aukštos-temperatūrinių šilumokaičių šilumokaičių plotą daugiau nei 40 %, palyginti su tradiciniais sprendimais.
Trečiasis – sistemų integravimo kūrimas, kai katilų šilumokaičiai sujungiami su dujų regeneravimo, garo ciklo ir energijos kaupimo sistemomis, siekiant sukurti integruotą energijos perdirbimo sistemą, didinti įmonės energijos apsirūpinimą{0}} ir susidoroti su elektros kainų svyravimais ir energijos tiekimo rizika; Tuo pačiu derinant naujas lydymo technologijas, tokias kaip vandenilio metalurgija, optimizuojant šilumokaičio konstrukciją, prisitaikant prie naujų šilumos šaltinių konstrukcijų ir skatinant plieno pramonę pereiti nuo „energijos taupymo ir anglies dioksido mažinimo“ prie „nulinio anglies dvideginio emisijos“.
Be to, nuolat tobulinant pramonės standartus, pvz., skatinant pramonės standartus, skirtus panaudotos šilumos regeneravimui iš kokso krosnies stove esančių dujų, katilų šilumos atgavimo šilumokaičių taikymas bus labiau standartizuotas ir standartizuotas, o tai skatins bendrą energijos vartojimo efektyvumo lygį pramonėje. Remiantis nacionaliniais 1 milijardo tonų geležies gamybos pajėgumais, jei visiškai skatinami pažangūs katilų šilumos atgavimo šilumokaičiai, galima sutaupyti apie 4,8 milijardo juanių ir kasmet sumažinti anglies dvideginio išmetimą 5,2 milijono tonų, o tai duos didelę ekonominę ir aplinkosauginę naudą.
