A kazán hővisszanyerő hőcserélője energiatakarékosságot és szén-dioxid-csökkentést tesz lehetővé az acéliparban
Mag elhelyezése: A kazán hővisszanyerős hőcserélőinek alapértéke
Az acélgyártás nem választható el a különféle típusú kazánok támogatásától, mint például nagyolvasztó kályhák, gázüzemű áramfejlesztő kazánok, szinterezőgyűrűs hűtők, kokszolókemencék stb. Ezek a berendezések különböző hőmérsékleti szinteken nagy mennyiségű hulladékhőt termelnek működés közben - a közepes és alacsony hőmérsékletű 100 fokos füstgáztól a 1050 fokos magas hőmérsékletű füstgázig. Közvetlen kibocsátás esetén nemcsak komoly energiapazarlást okoz, hanem a környezet hőszennyezését is súlyosbítja. A kazánok hővisszanyerős hőcserélőinek alapértéke egy zárt hurkú rendszer kiépítésében rejlik, amely a „hulladékhő befogására szolgáló hatékony hőcserélő energia-újrafelhasználást segíti”, pontosan illeszkedik az acélüzemi kazánok hulladékhő-jellemzőihez, az elveszett hulladékhőt hasznosítható energiává alakítja át, mint például az égési levegő előmelegítése, a kazán tápvíz melegítése és a gőztermelés, ezáltal elérve a „hulladék kincské alakítását”. Teljesítménye közvetlenül meghatározza a kazán hulladékhő-visszanyerésének hatékonyságát, valamint az energiamegtakarítást és a szén-dioxid-kibocsátást csökkentő hatásokat, és kulcsfontosságú híd a kazán hulladékhője és az energia újrafelhasználása között.
(1) Energiatakarékosság és fogyasztáscsökkentés, az energiafelhasználás hatékonyságának javítása
Az acélgyári kazánokból kibocsátott hulladékhőben a magas hőmérsékletű füstgázok által szállított hő önmagában a berendezés teljes hőleadásának több mint 40%-át teszi ki. A kiváló minőségű kazán hővisszanyerős hőcserélőkkel 85% feletti hőátadási hatásfok érhető el, jelentősen javítva az energiafelhasználás hatékonyságát. Például, miután a nagyolvasztó kályha füstgázát hőcserélővel kezelik, a levegő és a gáz 190-380 fokra előmelegíthető, jelentősen csökkentve a kohókemence tüzelőanyag-fogyasztását és javítva a nagyolvasztó folyamat végső energiahatékonyságát. A teljes haszon 2-4%-kal növelhető; Egy bizonyos 10 millió tonnás acélipari vállalat 2500 köbméteres nagyolvasztójába nagy forgó hőcserélő bevezetése után az égési levegő hőmérséklete szobahőmérsékletről 380 fokra nőtt, a nagyolvasztó tüzelőanyag-tüzelési hatásfoka 12%-kal nőtt, a koksz aránya pedig jelentős energiamegtakarítás/t-ról 548 kg/t-ra csökkent. Ugyanakkor a hőcserélő csökkentheti a kazán kipufogógáz-hőmérsékletét 100-130 fokra, elkerülve a hőveszteséget és elősegítve az acélgyár általános energiafogyasztási szintjét, hogy megközelítse az ipari referenciaértéket.
(2) Csökkentse a költségeket és növelje a hatékonyságot, fokozza a vállalkozások alapvető versenyképességét
Az energiaköltség az acélipari vállalkozások termelési költségének fontos összetevője. A kazán hővisszanyerős hőcserélői közvetlenül csökkentik a vállalkozások működési költségeit azáltal, hogy csökkentik a vásárolt tüzelőanyag és villamos energia fogyasztását, miközben csökkentik a berendezések üzemeltetési és karbantartási beruházásait, kettős hatékonyságnövekedést érve el. Példaként a Qinggang 1800 köbméteres nagyolvasztóját tekintve, egy dedikált hővisszanyerős hőcserélő segítségével évente további hőmennyiség nyerhető vissza, ami 39,57 millió szabvány köbméter gáz megtakarításának felel meg. A levegőszivárgás csökkentésével és a gázmegtakarítással együtt az éves energia-megtakarítási-előny eléri a 9,116 millió jüant. A működési költségek levonása után a járulékos energiamegtakarítási haszon körülbelül 8,91 millió jüan; Egy 120 tonnás konverterműhelyben spirálbordás csöves hőcserélőt alkalmaznak, amely acélkemencénként 12 millió kcal hőt képes visszanyerni, ami 1,2 tonna normál szén megtakarításának felel meg. Az éves energiatermelés 18 millió kWh-val nő, a berendezések karbantartási ciklusa pedig évi 4-ről 2-szeresére csökken, így a karbantartási költségek 40%-kal csökkennek. A nagy acélipari vállalatok számára egy komplett kazán-hővisszanyerős hőcserélő rendszer évente millió vagy akár több tízmillió jüannal csökkentheti a költségeket, jelentősen növelve a vállalat piaci versenyképességét.
(3) Zöld szén-dioxid-kibocsátás csökkentése, amely elősegíti az iparág alacsony szén-dioxid-kibocsátású{1}}transzformációját
A „kettős szén-dioxid” cél értelmében az acélipar szigorú kibocsátáscsökkentési követelményekkel néz szembe. A kazánok hővisszanyerős hőcserélői hatékonyan csökkenthetik az energiafogyasztást, például a szén és a földgáz felhasználását a hulladékhő visszanyerésével a fosszilis tüzelőanyagok elégetése helyett, ezáltal csökkentve a szennyező anyagok, például a szén-dioxid, a kén-dioxid és a nitrogén-oxidok kibocsátását. Számítások szerint minden 1GJ visszanyert hulladékhőre körülbelül 80{13}}100 kg szén-dioxid-kibocsátás csökkenthető; Példaként egy 5 millió tonna gyártókapacitású acélipari vállalkozást a kazán hővisszanyerős hőcserélők támogatásával 26000 tonna szén-dioxid, 750 tonna kén-dioxid és 375 tonna nitrogén-oxid csökkenthető évente. A Shiheng Special Steel a nyersszéngázból nyeri vissza a hulladékhőt egy kokszolókemence felszálló köpenyű hőcserélőn keresztül, ami számos előnnyel jár a kokszolási energiafogyasztás csökkentésében és a szennyezőanyag-kibocsátás szabályozásában. Edzett acél koprodukciós szén-dioxid-csökkentési és -rögzítési projektje évente 300 000 tonnával csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást, és az Ökológiai és Környezetvédelmi Minisztérium a "karbonsemlegesség tipikus esetének" ismerte el; Miután a teljes folyamat során különféle hővisszanyerős hőcserélőket telepített, egy vezető acélipari vállalat évente 850 000 tonnával csökkentette a szén-dioxid-kibocsátást, és több mint 230 millió jüan gazdasági hasznot hozott, teljes mértékben bizonyítva a hőcserélők alacsony szén-dioxid-kibocsátású értékét.
Alaptípusok és műszaki jellemzők: Alkalmas több kazán forgatókönyvéhez acélgyárakban
Különféle típusú kazánok léteznek az acélgyárakban, jelentős különbségekkel a hulladékhő jellemzőiben - a 100 °C és 1050 °C közötti hőmérsékletek, valamint az összetett füstgáz-összetételek (beleértve a ként, klórt, port stb.) között. A megfelelő kazán-hővisszanyerő hőcserélők is különböző típusokat mutatnak, amelyek magja a "kaszkád hasznosítás, precíz hőcsere" körül forog, alkalmazkodva a különböző kazánok forgatókönyveihez és a hulladékhő minőségéhez, a hulladékhő erőforrások maximális kihasználása, valamint a korrózió, a hamu felhalmozódása és a hagyományos berendezések teljesítményromlása okozta fájdalmak megoldása.
(1) A főbb hőcserélők típusai és technológiai előnyei
1. Intelligens hőmérséklet-szabályozású kettős előmelegítő hőcserélő: Hőközegként termikus olajat használva "füstgáz hőolaj levegő/gáz" hőcserélő rendszert hoznak létre, amely füstgáz hőcserélőből, levegő hőcserélőből, gáz hőcserélőből és intelligens vezérlőrendszerből áll, és főként alacsony-hőmérsékletű füstgáz hulladékhővisszanyerésére alkalmas nagyolvasztó kazán és forró kemencében. Alapvető előnye, hogy alapvetően megoldja az alacsony hőmérsékletű savas harmatponti korrózió problémáját, enyhíti a hamu felhalmozódás jelenségét, és a berendezés élettartama elérheti a 10 évet is, ami 3-5 évvel messze meghaladja a hagyományos lemezes és hőcsöves hőcserélők élettartamát. Normál üzemi körülmények között a 280 fokos füstgáz bemeneti hőmérsékleten keletkező hulladékhő visszanyerhető, hogy a gázt és a levegőt 190 fokos hőmérsékletre előmelegítsük; Ha a füstgáz bemeneti hőmérséklete 330 fok, az előmelegítés hőmérséklete 230 fokra növelhető, a kipufogó hőmérséklete pedig 130 fok alá csökkenthető, minimum 100 fokos értékkel.
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 fok ) hüvely típusú sugárzási hőátadó modult használ a hőenergia átvitelére a füstgáz sugárzási jellemzőin keresztül, elkerülve a hőterhelés okozta károkat; Ha a hőmérséklet 750 fok alá süllyed, váltson konvektív hőátadási módra, kombinálva a lemezes hőcserélők nagy -hatékonyságú hőátadási előnyeivel, a hőátbocsátási tényező elérheti a 3500 W/(m ² · K) értéket, és a berendezés lábnyoma több mint 40%-kal csökken a hagyományos megoldásokhoz képest [2]. Egy bizonyos acélgyár 2000 m³-es nagyolvasztójának felújítása után a gázérzékeny hővisszanyerés hatékonysága 22%-kal nőtt, így évente 12000 tonna szabványos szenet takarítottak meg.
3. Csöves hőcserélő: Az egyik legszélesebb körben használt típus, a mag több, magas hőmérsékletnek ellenálló fémcsőből áll (például 310S rozsdamentes acél, Inconel ötvözet stb.). A magas hőmérsékletű füstgáz a csőkötegen kívül áramlik, a fűtendő közeg pedig a csőben kering, a csőfal hővezetésén keresztül hőátadást érve el. A szerkezet erős, ellenáll a magas hőmérsékletnek és 800{12}}1200 fokos nyomásnak, könnyen tisztítható és karbantartható, valamint magas portartalmú égéstermék-környezetekhez, például nagyolvasztókhoz és acélgyárak átalakítóihoz alkalmas. Egy speciális acélipari vállalat 120 tonnás konvertere spirálbordás csöves hőcserélőt alkalmaz, egyetlen hőcserélő területtel 3200 négyzetméter. A bordák nikkel-króm ötvözet anyagból készülnek, 850 fokos hőállósággal, hatékonyan ellenállnak a magas hőmérsékletű korróziónak, és csökkentik a füstgáz hőmérsékletét 800 fokról 280 fokra. A hulladékhő visszanyerésének hatása jelentős.
4. Lemez hőcserélő: A hullámos fémlemezeket hőcserélő elemként használva keskeny csatornák képződnek a lemezek között, és a magas hőmérsékletű füstgáz a fűtendő közeggel ellentétes irányba áramlik. A hőátadó terület nagy és a hatásfok magas, ami 10-30%-kal magasabb, mint a hagyományos csöves hőcserélőknél. A kompakt térfogat korlátozott helyekre alkalmas. A magas hőmérsékletű, 650 fokos füstgázhoz az acélhengerlő fűtőkemencében az anti ash típusú lemezes hőcserélő speciális lemezkialakítással van felszerelve, és automatikus hamutisztító rendszerrel van felszerelve, amely a füstgáz hőjét felhasználva előmelegíti az égési levegőt és a hengermű hűtővizét, így 10%-kal csökkenti a fűtő kemence tüzelőanyag-fogyasztását.
5. Kiegészítő hőcserélők: ideértve az ekonomizátorokat, levegő-előmelegítőket, hőcsöves hőcserélőket stb., elsősorban közepes és alacsony hőmérsékletű hulladékhő visszanyerésére (hőmérséklet)<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%.
Iparági trendek és fejlődési kilátások
Az acélipari energiatakarékossági és szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére vonatkozó országos akcióterv népszerűsítésével 2025 végére az acélipari nagyolvasztók és konverterek termékegységenkénti energiafogyasztása több mint 1%-kal csökken 2023-hoz képest, az acél tonnánkénti átfogó energiafogyasztása pedig több mint 2%-kal csökken. A kazán hővisszanyerős hőcserélői, mint az energiatakarékosság és a szén-dioxid-csökkentés alapvető berendezései, szélesebb fejlesztési teret nyitnak meg. Az iparági fejlesztési igények és a technológiai innovációs irányok alapján a kazán hővisszanyerős hőcserélőinek három fő fejlesztési irányvonala lesz a jövőben.
Az egyik a technológiai intelligencia fejlesztése, integrálva az olyan új technológiákat, mint a mesterséges intelligencia, a digitális ikrek és a tárgyak internete, hogy valós idejű figyelést, pontos szabályozást és a hőcserélők működési állapotának hibajelzését érje el, tovább javítva a hőcsere hatékonyságát, valamint csökkentve az üzemeltetési és karbantartási költségeket; Ugyanakkor az adaptív hőcserélők fejlesztése automatikusan beállíthatja a működési paramétereket a hulladékhő hőmérsékletének és áramlási sebességének ingadozása alapján, alkalmazkodva az acélgyárak összetett hulladékhő-forgatókönyveihez.
A második az anyag- és szerkezeti innováció, amely fejlettebb, magas -hőmérsékletnek és korróziónak-álló ötvözetanyagok, például INCONEL 625, 310S rozsdamentes acél stb. felhasználásával javítja a hőcserélő stabilitását magas hőmérsékleten, magas korróziós és poros környezetben; Optimalizálja a hőcserélők szerkezeti kialakítását, fejlesszen ki kompakt és hatékony hőcserélőket, csökkentse a helyigényt és javítsa a helykihasználást, például a hagyományos megoldásokhoz képest több mint 40%-kal csökkentse a magas hőmérsékletű hüvelyes hőcserélők lábnyomát.
A harmadik a rendszerintegráció fejlesztése, amely a kazán hővisszanyerős hőcserélőit gázvisszanyerővel, gőzciklussal és energiatároló rendszerekkel kombinálja, hogy integrált energia-újrahasznosító rendszert építsen ki, fokozza a vállalati energia-önellátást{0}}, és megbirkózik a villamosenergia-árak ingadozásaival és az energiaellátás kockázataival; Ugyanakkor az új olvasztási technológiák, például a hidrogénkohászat ötvözése, a hőcserélők kialakításának optimalizálása, az új hőforrás-szerkezetekhez való alkalmazkodás, valamint az acélipar ösztönzése, hogy az „energiatakarékosság és szén-dioxid-csökkentés” helyett a „zéró szén-dioxid-kibocsátás” felé mozduljon el.
Ezen túlmenően az ipari szabványok folyamatos fejlesztésével, mint például a kokszkemence-felszálló gázból származó hulladékhő visszanyerésére vonatkozó ipari szabványok előmozdítása, a kazán hővisszanyerő hőcserélőinek alkalmazása szabványosabbá és szabványosabbá válik, elősegítve az iparág általános energiahatékonysági szintjét. Az 1 milliárd tonnás nemzeti vastermelési kapacitás szerint, ha a fejlett kazán-hővisszanyerős hőcserélőket teljes mértékben támogatják, körülbelül 4,8 milliárd jüan költséget takaríthat meg, és évente 5,2 millió tonnával csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást, ami jelentős gazdasági és környezeti előnyökkel jár.