Katla soojustagastusega soojusvaheti võimaldab energiasäästu ja süsinikdioksiidi vähendamist terasetööstuses
Südamiku paigutus: katla soojustagastusega soojusvahetite põhiväärtus
Terase tootmist ei saa eraldada erinevat tüüpi katelde, nagu kõrgahjude kuumapuhastusahjud, gaasitootmiskatlad, paagutusrõngasjahutid, koksiahjud jne. Need seadmed tekitavad töötamise ajal - suurel hulgal heitsoojust erinevatel temperatuuritasemetel keskmise ja madala temperatuuriga suitsugaasidest 100 kraadi juures kuni kõrge temperatuuriga suitsugaasidest 1050 kraadi juures. Kui see otse välja lasta, ei põhjusta see mitte ainult tõsist energiaraiskamist, vaid suurendab ka keskkonna soojussaastet. Katla soojustagastusega soojusvahetite põhiväärtus seisneb suletud -ahela süsteemi loomises, mille eesmärk on "jääksoojuse kogumise tõhus soojusvahetusenergia taaskasutamine", mis vastab täpselt terasetehaste katelde heitsoojusomadustele, muundades kaotsiläinud heitsoojuse kasutatavaks energiaks, nagu põlemisõhu eelsoojendus, katla toitevee soojendamine ja auru genereerimine, saavutades "jäätmete muutmise aardeks". Selle jõudlus määrab otseselt katla heitsoojuse taaskasutamise ja energia{8}}säästu ning süsinikdioksiidi vähendamise tõhususe ning on peamine sild, mis ühendab katla heitsoojuse ja energia taaskasutamise.
(1) Energia säästmine ja tarbimise vähendamine, energiakasutuse tõhususe parandamine
Terasetehaste kateldest eralduv heitsoojus moodustab ainuüksi kõrge{0}temperatuuriliste suitsugaaside poolt kantud soojus rohkem kui 40% seadmete kogu soojuse hajumisest. Kvaliteetsed katla soojustagastusega soojusvahetid võivad saavutada soojusülekande efektiivsust üle 85%, parandades oluliselt energiakasutuse efektiivsust. Näiteks pärast kõrgahju kuuma kõrgahju suitsugaaside töötlemist soojusvahetiga saab õhku ja gaasi eelsoojendada temperatuurini 190–380 kraadi, mis vähendab oluliselt kuumpuhastusahju kütusekulu ja aitab parandada kõrgahjuprotsessi ülimat energiatõhusust. Üldist kasu saab suurendada 2% -4% võrra; Pärast suure pöördsoojusvaheti sisestamist teatud 10 miljoni tonnise teraseettevõtte 2500 kuupmeetrisesse kõrgahju tõusis põlemisõhu temperatuur toatemperatuurilt 380 kraadini, kõrgahju kütuse põlemise efektiivsus tõusis 12% ja koksi suhe vähenes 550 kg energiasäästu / t/t. Samal ajal võib soojusvaheti vähendada katla heitgaasi temperatuuri 100-130 kraadini, vältides soojuskadusid ja edendades terasetehase üldist energiatarbimise taset, et läheneda tööstuse võrdlusalusele.
(2) Vähendada kulusid ja suurendada tõhusust, suurendada ettevõtete põhilist konkurentsivõimet
Energiakulud on teraseettevõtete tootmiskulude oluline komponent. Katla soojustagastusega soojusvahetid vähendavad otseselt ettevõtete tegevuskulusid, vähendades ostetud kütuse ja elektri tarbimist, vähendades samal ajal seadmete käitamise ja hoolduse investeeringuid, saavutades kahekordse efektiivsuse kasvu. Võttes näiteks Qinggangi 1800 kuupmeetrise kõrgahju, saab spetsiaalse soojustagastusega soojusvaheti toel igal aastal taaskasutada täiendava koguse soojust, mis võrdub 39,57 miljoni standardkuupmeetri gaasi säästmisega. Koos õhulekke vähendamise ja gaasisäästuga ulatub aastane energiasäästu{5}}kasu 9,116 miljoni jüaanini. Pärast tegevuskulude mahaarvamist on energiasäästu{8}}kasu ligikaudu 8,91 miljonit jüaani; 120-tonnine konverteritöökoda võtab kasutusele spiraalse ribiga torusoojusvaheti, mis suudab taastada 12 miljonit kcal soojust terasahju kohta, mis võrdub 1,2 tonni tavalise kivisöe säästmisega. Aastane elektritootmine suureneb 18 miljoni kWh võrra ja seadmete hooldustsükkel väheneb 4 korda aastas 2 korda, vähendades hoolduskulusid 40%. Suurte teraseettevõtete jaoks võib täielik katla soojustagastusega soojusvaheti süsteem vähendada kulusid miljonite või isegi kümnete miljonite jüaanide võrra aastas, suurendades oluliselt ettevõtte konkurentsivõimet turul.
(3) Rohelise süsinikusisalduse vähendamine, mis aitab kaasa tööstuse vähesele-süsihappegaasiheitele
Kahekordse süsinikusisalduse eesmärgi raames seisavad terasetööstuse ees ranged heitkoguste vähendamise nõuded. Katla soojustagastusega soojusvahetid võivad tõhusalt vähendada energiatarbimist, nagu kivisüsi ja maagaas, kasutades fossiilkütuste põletamise asemel heitsoojust, vähendades seeläbi saasteainete, nagu süsinikdioksiid, vääveldioksiid ja lämmastikoksiidid, heitkoguseid. Arvutuste kohaselt saab iga 1 GJ taaskasutatud heitsoojuse kohta vähendada ligikaudu 80{13}}100 kg süsinikdioksiidi heitkoguseid; Võttes näiteks 5 miljoni tonnise tootmisvõimsusega teraseettevõtte, saab katelde soojustagastusega soojusvahetite toel vähendada aastas 26000 tonni süsihappegaasi, 750 tonni vääveldioksiidi ja 375 tonni lämmastikoksiide. Shiheng Special Steel taastab toorsöegaasist jääksoojuse koksiahju tõusutoru mantelsoojusvaheti kaudu, saavutades mitmeid eeliseid, vähendades koksimise energiatarbimist ja kontrollides saasteainete heitkoguseid. Selle karastatud terasest kaastootmise süsiniku vähendamise ja sidumise projekt vähendab süsinikdioksiidi heitkoguseid 300 000 tonni võrra aastas ja ökoloogia- ja keskkonnaministeerium on tunnistanud seda "tüüpiliseks süsinikuneutraalsuse juhtumiks". Pärast erinevate soojustagastusega soojusvahetite kasutuselevõttu kogu protsessi vältel vähendas juhtiv teraseettevõte süsinikdioksiidi heitkoguseid igal aastal 850 000 tonni võrra ja tõi majanduslikku kasu üle 230 miljoni jüaani, mis näitab täielikult soojusvahetite madalat süsinikdioksiidi heitkogust.
Põhitüübid ja tehnilised omadused: sobib mitme terasetehaste katla stsenaariumi jaoks
Terasetehastes on erinevat tüüpi katlaid, mille heitsoojusomadused - temperatuurid jäävad vahemikku 100 °C kuni 1050 °C, ja suitsugaaside keerukad koostised (sh väävel, kloor, tolm jne). Ka vastavatel katla soojustagastusega soojusvahetitel on erinevad tüübid, mille südamik keerleb "kaskaadkasutamise, täpse soojusvahetuse" ümber, kohanedes erinevate katla stsenaariumide ja heitsoojuse kvaliteediga, saavutades heitsoojusressursside maksimaalse kasutamise ning lahendades valupunkte, nagu korrosioon, tuha kogunemine ja traditsiooniliste seadmete jõudluse halvenemine.
(1) Peavoolu soojusvaheti tüübid ja tehnoloogilised eelised
1. Intelligentne temperatuuri reguleeriv kahe eelsoojendusega soojusvaheti: kasutades soojuskandjana termilist õli, konstrueeritakse "suitsugaaside termilise õli õhu/gaasi" soojusvahetussüsteem, mis koosneb suitsugaaside soojusvahetist, õhksoojusvahetist, gaasisoojusvahetist ja intelligentsest juhtimissüsteemist, mis sobib peamiselt madala-temperatuuriga suitsugaaside heitgaaside soojusenergia tootmiseks kõrgahju katlas ja kõrgahjudes. Selle põhieelis on see, et see lahendab põhimõtteliselt madalatemperatuurilise -happe kastepunkti korrosiooni probleemi, leevendab tuha kogunemise nähtust ja seadmete kasutusiga võib ulatuda üle 10 aasta, ületades traditsiooniliste plaat- ja soojustorusoojusvahetite kasutusiga 3–5 aasta võrra. Tavalistes töötingimustes saab heitsoojust suitsugaasi sisselasketemperatuuril 280 kraadi taastada, et gaas ja õhk eelsoojendada temperatuurini 190 kraadi; Kui suitsugaaside sisselasketemperatuur on 330 kraadi, saab eelsoojendustemperatuuri tõsta 230 kraadini ja heitgaasi temperatuuri vähendada alla 130 kraadi, minimaalselt 100 kraadi.
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 kraadi ) kasutab sleeve tüüpi kiirgussoojusülekande moodulit soojusenergia ülekandmiseks suitsugaaside kiirgusomaduste kaudu, vältides termilise stressi kahjustusi; Kui temperatuur langeb alla 750 kraadi, lülitage konvektiivsele soojusülekande režiimile koos plaatsoojusvahetite kõrge -efektiivsuse soojusülekande eelisega, soojusülekandetegur võib ulatuda 3500 W/(m ² · K) ja seadmete jalajälg väheneb traditsiooniliste lahendustega võrreldes enam kui 40% [2]. Pärast 2000m³ kõrgahju renoveerimist teatud terasetehases tõusis gaasitundliku soojustagastuse efektiivsus 22%, säästes aastas 12000 tonni tavalist kivisütt.
3. Torusoojusvaheti: üks enim kasutatavaid tüüpe, südamik koosneb mitmest kõrge -temperatuurikindlast metalltorust (nt 310S roostevaba teras, Inconeli sulam jne). Kõrge temperatuuriga suitsugaasid voolavad torukimbust välja ja soojendatav keskkond ringleb toru sees, saavutades soojusülekande toruseina soojusjuhtivuse kaudu. Konstruktsioon on vastupidav, talub kõrgeid temperatuure ja rõhku kuni 800{12}}1200 kraadi, seda on lihtne puhastada ja hooldada ning see sobib suure tolmusisaldusega suitsugaasikeskkondadesse, nagu kõrgahjud ja terasetehaste konverterid. Spetsiaalse teraseettevõtte 120-tonnine muundur võtab kasutusele spiraalse ribiga torusoojusvaheti, mille ühe soojusvahetusala on 3200 ruutmeetrit. Uimed on valmistatud nikkel-kroomisulamist materjalist, mille temperatuurikindlus on 850 kraadi, mis on tõhusalt vastupidav kõrgtemperatuursele korrosioonile ja vähendab suitsugaaside temperatuuri 800 kraadilt 280 kraadini. Jääksoojuse taaskasutamise efekt on märkimisväärne.
4. Plaatsoojusvaheti: kasutades soojusvahetina lainepapist metallplaate, moodustuvad plaatide vahele kitsad kanalid ja kõrge -temperatuuri suitsugaasid voolavad kuumutatava keskkonnaga vastupidises suunas. Soojusülekande pindala on suur ja efektiivsus kõrge, mis on 10% -30% kõrgem kui traditsioonilistel torusoojusvahetitel. Kompaktne maht sobib piiratud ruumi stsenaariumide jaoks. Terasest valtskütteahjus kõrge temperatuuriga 650-kraadiste suitsugaaside jaoks on tuhavastane tüüpi plaatsoojusvaheti spetsiaalse plaadikonstruktsiooniga ja varustatud automaatse tuhapuhastussüsteemiga, mis võib kasutada suitsugaaside soojust põlemisõhu ja valtspingi jahutusvee eelsoojendamiseks, vähendades küttekolde kütusekulu 10%.
5. Abisoojusvahetid: sealhulgas ökonomaiserid, õhu eelsoojendid, soojustoru soojusvahetid jne, mida kasutatakse peamiselt keskmise ja madala temperatuuri heitsoojuse taaskasutamiseks (temperatuur<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%.
Tööstuse suundumused ja arenguväljavaated
Riikliku "Terasetööstuse energiasäästu ja süsinikdioksiidi vähendamise eritegevuskava" propageerimisega väheneb 2025. aasta lõpuks terasetööstuse kõrgahjude ja konverterite energiakulu ühiku toote kohta 2023. aastaga võrreldes enam kui 1% ning terviklik energiakulu terasetonni kohta väheneb enam kui 2%. Katelde soojustagastusega soojusvahetid, mis on energiasäästu ja süsiniku vähendamise põhiseadmed, avavad laiema arendusruumi. Tööstuse arenguvajadustest ja tehnoloogiliste uuenduste suundadest lähtuvalt on katelde soojustagastusega soojusvahetite osas tulevikus kolm suurt arengusuunda.
Üks neist on tehnoloogilise intelligentsuse täiendamine, integreerides uusi tehnoloogiaid, nagu AI, digitaalsed kaksikud ja asjade Internet, et saavutada reaalajas{0}}jälgimine, täpne reguleerimine ja soojusvahetite tööoleku tõrkehoiatus, mis parandab veelgi soojusvahetuse tõhusust ning vähendab kasutus- ja hoolduskulusid; Samal ajal saab adaptiivsete soojusvahetite väljatöötamisel automaatselt reguleerida tööparameetreid heitsoojuse temperatuuri ja voolukiiruse kõikumiste põhjal, kohanedes terasetehaste keeruliste heitsoojusstsenaariumitega.
Teine on materjali- ja konstruktsiooniuuendus, mille käigus kasutatakse täiustatud kõrge -temperatuuri ja korrosiooni-kindlaid sulamimaterjale, nagu INCONEL 625, 310S roostevaba teras jne, et parandada soojusvaheti stabiilsust kõrgel temperatuuril, kõrge korrosiooniga ja suure tolmuga keskkonnas; Optimeerige soojusvahetite konstruktsiooni, arendage välja kompaktsed ja tõhusad soojusvahetid, vähendage jalajälge ja parandage ruumikasutust, näiteks vähendades kõrgtemperatuursete hülsssoojusvahetite jalajälge rohkem kui 40% võrreldes traditsiooniliste lahendustega.
Kolmas on süsteemiintegratsiooni arendamine, mis ühendab katelde soojustagastusega soojusvahetid gaasitagastus-, aurutsükli- ja energiasalvestussüsteemidega, et luua integreeritud energia taaskasutussüsteem, suurendada ettevõtte energiavarustuse{0}}omavarustamist ning tulla toime elektrihinna kõikumiste ja energiavarustuse riskidega; Samal ajal kombineerides uusi sulatustehnoloogiaid, nagu vesinikmetallurgia, optimeerides soojusvaheti disaini, kohanedes uute soojusallikate struktuuridega ja edendades terasetööstuse liikumist "energiasäästu ja süsiniku vähendamise" asemel "null süsinikdioksiidi heitkoguste hulka".
Lisaks on tööstusstandardite pideva täiustamisega, näiteks koksiahju tõusutoru heitsoojuse taaskasutamise tööstusstandardite edendamisega, katelde soojustagastusega soojusvahetite rakendamine standardiseeritumaks ja standardiseeritumaks, edendades tööstuse üldist energiatõhususe taset. Riikliku 1 miljardi tonnise rauatootmisvõimsuse kohaselt võib täiustatud katla soojustagastusega soojusvahetite täielik edendamine säästa umbes 4,8 miljardit jüaani kulusid ja vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid 5,2 miljoni tonni võrra aastas, millel on märkimisväärne majanduslik ja keskkonnakasu.
