Kattilan lämmön talteenottolämmönvaihdin mahdollistaa energiansäästön ja hiilidioksidipäästöjen vähentämisen terästeollisuudessa
Sydämen sijoitus: Kattilan lämmöntalteenottolämmönvaihtimien ydinarvo
Terästuotantoa ei voida erottaa erityyppisten kattiloiden, kuten masuunin kuumapuhallusuunien, kaasuvoimantuotantokattiloiden, sintrausrengasjäähdyttimien, koksiuunien, tuesta. Nämä laitteet tuottavat käytön aikana suuren määrän hukkalämpöä eri lämpötasoilla - keski- ja matalalämpöisistä savukaasuista 100 asteessa korkean lämpötilan savukaasuista 1050 asteeseen. Jos se puretaan suoraan, se ei ainoastaan aiheuta vakavaa energiahukkaa, vaan myös pahentaa ympäristön lämpösaastetta. Kattilämmön talteenottolämmönvaihtimien ydinarvo on suljetun -silmukan rakentaminen "hukkalämmön talteenoton tehokkaaseen lämmönvaihtoenergian uudelleenkäyttöön", joka vastaa tarkasti teräslaitosten kattiloiden hukkalämpöominaisuuksia, muuntaa hukkalämmön käyttökelpoiseksi energiaksi, kuten esilämmittämällä palamisilmaa, lämmittämällä kattilan syöttövettä ja tuottamalla höyryä, jolloin saadaan aikaan "jätteen muuttaminen aarteeksi". Sen suorituskyky määrittää suoraan kattilan hukkalämmön talteenoton tehokkuuden sekä energiansäästö- ja hiilidioksidin{8}}vähennysvaikutukset, ja se on keskeinen silta, joka yhdistää kattilan hukkalämmön ja energian uudelleenkäytön.
(1) Energiansäästö ja kulutuksen vähentäminen, energiankäytön tehokkuuden parantaminen
Terästehtaan kattiloista vapautuvassa hukkalämmössä pelkästään korkean{0}}lämpöisten savukaasujen kuljettama lämpö muodostaa yli 40 % laitteiston kokonaislämmönhäviöstä. Laadukkaat kattilan lämmöntalteenottolämmönvaihtimet voivat saavuttaa yli 85 % lämmönsiirtohyötysuhteen, mikä parantaa huomattavasti energian hyötysuhdetta. Esimerkiksi sen jälkeen, kun masuunin kuumamasuunin savukaasut on käsitelty lämmönvaihtimella, ilma ja kaasu voidaan esilämmittää 190-380 asteeseen, mikä vähentää merkittävästi kuumamasuunin polttoaineenkulutusta ja auttaa parantamaan masuuniprosessin lopullista energiatehokkuutta. Kokonaishyötyä voidaan lisätä 2 % -4 %; Kun tietyn 10 miljoonan tonnin teräsyrityksen 2500 kuutiometrin masuuniin laitettiin suuri pyörivä lämmönvaihdin, palamisilman lämpötila nousi huoneenlämmöstä 380 asteeseen, masuunin polttoaineen palamishyötysuhde nousi 12 % ja koksisuhde laski merkittävästä energiasäästöstä 5480kg/t. Samaan aikaan lämmönvaihdin voi alentaa kattilan pakokaasun lämpötilaa 100-130 asteeseen, välttäen lämpöhäviötä ja edistämällä terästehtaan yleistä energiankulutustasoa lähestymään alan vertailuarvoa.
(2) Vähentää kustannuksia ja lisätä tehokkuutta, parantaa yritysten ydinkilpailukykyä
Energiakustannukset ovat tärkeä osa teräsyritysten tuotantokustannuksia. Kattilämmön talteenottolämmönvaihtimet vähentävät suoraan yritysten käyttökustannuksia vähentämällä ostetun polttoaineen ja sähkön kulutusta ja vähentäen samalla laitteiden käyttö- ja ylläpitoinvestointeja, jolloin saavutetaan kaksinkertainen hyötysuhde. Esimerkkinä Qinggangin 1800 kuutiometrin masuunista erillisen lämmöntalteenottolämmönvaihtimen tuella voidaan ottaa talteen joka vuosi lisää lämpöä, mikä vastaa 39,57 miljoonan vakiokuutiometrin kaasun säästöä. Yhdessä ilmavuotojen vähenemisen ja kaasunsäästön kanssa vuotuiset energiansäästöedut ovat 9,116 miljoonaa yuania. Käyttökustannusten vähentämisen jälkeen energiansäästön lisäetu on noin 8,91 miljoonaa yuania. 120 tonnin konvertteripajassa on käytössä kierreripaputkilämmönvaihdin, joka voi ottaa talteen 12 miljoonaa kcal lämpöä teräsuunia kohden, mikä vastaa 1,2 tonnin vakiohiilen säästöä. Vuosittainen sähköntuotanto kasvaa 18 miljoonalla kWh:lla ja laitteiden huoltojakso lyhenee 4 kertaa vuodessa 2 kertaa, mikä vähentää ylläpitokustannuksia 40 %. Suurille teräsyrityksille täydellinen kattilan lämmöntalteenotto-lämmönvaihdinjärjestelmä voi vähentää kustannuksia miljoonilla tai jopa kymmenillä miljoonilla yuanilla vuosittain, mikä parantaa merkittävästi yrityksen kilpailukykyä markkinoilla.
(3) Vihreä hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, mikä auttaa alan vähähiilistä{1}}muutosta
"Kaksoishiilen" tavoitteen mukaisesti terästeollisuudella on edessään tiukat päästöjen vähentämisvaatimukset. Kattiloiden lämmöntalteenotolla olevat lämmönvaihtimet voivat vähentää tehokkaasti energian, kuten hiilen ja maakaasun, kulutusta ottamalla talteen hukkalämpö fossiilisten polttoaineiden polttamisen sijaan, mikä vähentää saastepäästöjä, kuten hiilidioksidia, rikkidioksidia ja typen oksideja. Laskelmien mukaan jokaista talteen otettua 1 GJ hukkalämpöä kohti voidaan vähentää noin 80-100 kg hiilidioksidipäästöjä; Esimerkkinä 5 miljoonan tonnin tuotantokapasiteetin teräsyrityksestä kattilämmön talteenottolämmönvaihtimien tuella voidaan vähentää vuosittain 26000 tonnia hiilidioksidia, 750 tonnia rikkidioksidia ja 375 tonnia typen oksideja. Shiheng Special Steel ottaa talteen raakahiilen hukkalämmön koksausuunin vaippavaippalämmönvaihtimen kautta, mikä saavuttaa useita etuja, jotka vähentävät koksauksen energiankulutusta ja hallitsevat saastepäästöjä. Sen karkaistun teräksen yhteistuotannon hiilen vähentämis- ja kiinnitysprojekti vähentää hiilidioksidipäästöjä 300 000 tonnia vuodessa, ja ekologia- ja ympäristöministeriö on tunnustanut sen "tyypilliseksi hiilineutraaliuden tapaukseksi". Otettuaan käyttöön erilaisia lämmöntalteenottolämmönvaihtimia koko prosessin ajan, johtava teräsyritys vähensi hiilidioksidipäästöjä 850 000 tonnia vuodessa ja loi yli 230 miljoonan yuanin taloudellista hyötyä, mikä osoittaa täysin lämmönvaihtimien vähähiilisen arvon.
Ydintyypit ja tekniset ominaisuudet: Soveltuu useisiin kattilaskenaarioihin terästehtaissa
Terästehtaissa on erilaisia kattiloita, joiden hukkalämpöominaisuuksissa - lämpötiloissa on huomattavia eroja 100 - 1050 celsiusasteessa ja savukaasukoostumuksissa (mukaan lukien rikki, kloori, pöly jne.) on suuria eroja. Vastaavilla kattilämmön talteenottolämmönvaihtimilla on myös erilaisia tyyppejä, joiden ydin pyörii "kaskadikäytön, tarkan lämmönvaihdon" ympärillä, mukautuu erilaisiin kattiloiden skenaarioihin ja hukkalämmön laatuun, saavuttaa hukkalämpöresurssien maksimaalisen hyödyn ja ratkaisee kipukohdat, kuten korroosion, tuhkan kertymisen ja perinteisten laitteiden suorituskyvyn heikkenemisen.
(1) Yleisimmät lämmönvaihdintyypit ja tekniset edut
1. Älykäs lämpötilansäätö kaksinkertainen esilämmityslämmönvaihdin: Käyttämällä lämpööljyä lämpöväliaineena, rakennetaan "savukaasun lämpööljyn ilman/kaasun" lämmönvaihtojärjestelmä, joka koostuu savukaasulämmönvaihtimesta, ilmalämmönvaihtimesta, kaasulämmönvaihtimesta ja älykkäästä ohjausjärjestelmästä, joka soveltuu pääasiassa matalan -lämpötilan savukaasujen hukkalämmön talteenottoon masuuniuunissa. Sen ydinetu on pohjimmiltaan ratkaista matalan lämpötilan hapon kastepistekorroosion ongelma, lievittää tuhkan kertymistä, ja laitteiden käyttöikä voi olla yli 10 vuotta, mikä ylittää huomattavasti perinteisten levy- ja lämpöputkilämmönvaihtimien käyttöiän 3–5 vuodella. Normaaleissa käyttöolosuhteissa savukaasun sisääntulon 280 asteen hukkalämpö voidaan ottaa talteen kaasun ja ilman esilämmittämiseksi 190 asteen lämpötilaan; Kun savukaasun sisääntulolämpötila on 330 astetta, esilämmityslämpötilaa voidaan nostaa 230 asteeseen ja poistoilman lämpötilaa voidaan laskea alle 130 asteeseen, vähintään 100 astetta.
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 astetta) käyttää holkkityyppistä säteilylämmönsiirtomoduulia lämpöenergian siirtämiseen savukaasujen säteilyominaisuuksien kautta välttäen lämpöjännitysvaurioita; Kun lämpötila laskee alle 750 astetta, vaihda konvektiiviseen lämmönsiirtotilaan yhdistettynä levylämmönvaihtimien korkeaan -tehokkuuteen, lämmönsiirtokerroin voi nousta 3500 W/(m ² · K) ja laitteiden jalanjälki pienenee yli 40 % perinteisiin ratkaisuihin verrattuna [2]. Tietyn terästehtaan 2000m ³:n masuunin peruskorjauksen jälkeen kaasuherkän lämmön talteenoton hyötysuhde nousi 22 %, mikä säästää 12000 tonnia standardihiiltä vuodessa.
3. Putkilämmönvaihdin: Yksi yleisimmin käytetyistä tyypeistä, ydin koostuu useista korkeita lämpötiloja kestävistä -metalliputkista (kuten 310S ruostumaton teräs, Inconel-seos jne.). Korkean lämpötilan savukaasut virtaavat putkinipun ulkopuolelle ja lämmitettävä väliaine kiertää putken sisällä, jolloin lämpö siirtyy putken seinämän lämmönjohtavuuden kautta. Rakenne on tukeva, kestää korkeita lämpötiloja ja paineita 800{12}}1200 astetta, helppo puhdistaa ja huoltaa ja sopii savukaasuympäristöihin, joissa on paljon pölyä, kuten masuuneihin ja terästehtaiden konvertteriin. Erikoisteräsyrityksen 120 tonnin muuntimessa on spiraaliripaputkilämmönvaihdin, jonka yksi lämmönvaihtopinta-ala on 3200 neliömetriä. Rivat on valmistettu nikkelikromiseoksesta, jonka lämpötilankesto on 850 astetta, ja ne kestävät tehokkaasti korkean lämpötilan korroosiota ja alentavat savukaasujen lämpötilaa 800 astetta 280 asteeseen. Hukkalämmön talteenottovaikutus on merkittävä.
4. Levylämmönvaihdin: Käytettäessä aallotettuja metallilevyjä lämmönvaihtoelementteinä levyjen väliin muodostuu kapeita kanavia, ja korkean lämpötilan savukaasut virtaavat päinvastoin lämmitettävän väliaineen kanssa. Lämmönsiirtoalue on suuri ja hyötysuhde korkea, mikä on 10% -30% korkeampi kuin perinteisissä putkilämmönvaihtimissa. Kompakti tilavuus sopii rajoitettuun tilaan. Teräsvalssaavan lämmitysuunin korkean lämpötilan 650 asteen savukaasuille anti-ash-tyyppinen levylämmönvaihdin ottaa käyttöön erityisen levyrakenteen ja on varustettu automaattisella tuhkanpuhdistusjärjestelmällä, joka voi käyttää savukaasun lämpöä palamisilman ja valssaamon jäähdytysveden esilämmittämiseen, mikä vähentää lämmitysuunin polttoaineenkulutusta 10%.
5. Apulämmönvaihtimet: mukaan lukien ekonomaiserit, ilman esilämmittimet, lämpöputkilämmönvaihtimet jne., joita käytetään pääasiassa keski- ja matalalämpötilämmön talteenottoon (lämpötila)<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%.
Toimialan trendit ja kehitysnäkymät
Kansallisen "Terästeollisuuden energiansäästön ja hiilidioksidin vähentämisen erityistoimintasuunnitelman" edistämisen myötä terästeollisuuden masuunien ja konvertterien energiankulutus yksikkötuotetta kohden laskee yli 1 % vuoteen 2023 verrattuna ja kokonaisenergiankulutus terästonnia kohti laskee yli 2 %. Kattilämmön talteenottolämmönvaihtimet energiansäästön ja hiilen vähentämisen ydinlaitteistoina tuovat laajemman kehitysalueen. Alan kehitystarpeiden ja teknologisen innovaation suuntaviivojen perusteella kattilämmön talteenottolämmönvaihtimien kehitystrendejä on jatkossa kolme suurta.
Yksi niistä on teknologisen älykkyyden parantaminen, integroimalla uusia teknologioita, kuten tekoäly, digitaaliset kaksoset ja esineiden internet reaaliaikaisen{0}}seurannan, tarkan säätelyn ja lämmönvaihtimien toimintatilan vikavaroitusten saavuttamiseksi, mikä parantaa edelleen lämmönvaihdon tehokkuutta ja alentaa käyttö- ja ylläpitokustannuksia. Samaan aikaan mukautuvien lämmönvaihtimien kehitys voi automaattisesti säätää toimintaparametreja hukkalämmön lämpötilan ja virtausnopeuden vaihteluiden perusteella, mukautuen terästehtaiden monimutkaisiin hukkalämmön skenaarioihin.
Toinen on materiaali- ja rakenneinnovaatio, jossa käytetään kehittyneempiä korkean -lämpötilojen ja-korroosionkestäviä seosmateriaaleja, kuten INCONEL 625, 310S ruostumaton teräs jne., parantamaan lämmönvaihtimen vakautta korkeissa lämpötiloissa, korkeassa korroosiossa ja paljon pölyisissä ympäristöissä. Optimoi lämmönvaihtimien rakenne, kehitä kompakteja ja tehokkaita lämmönvaihtimia, pienennä jalanjälkeä ja paranna tilankäyttöä, esimerkiksi pienennä korkean lämpötilan holkkilämmönvaihtimien jalanjälkeä yli 40 % perinteisiin ratkaisuihin verrattuna.
Kolmas on järjestelmäintegraation kehittäminen, jossa yhdistetään kattiloiden lämmöntalteenotolla olevat lämmönvaihtimet kaasun talteenottoon, höyrykiertoon ja energian varastointijärjestelmiin integroidun energian kierrätysjärjestelmän rakentamiseksi, yrityksen energiaomavaraisuuden parantamiseksi ja sähkön hinnanvaihteluiden ja energiantoimitusten riskien selvittämiseksi. Samanaikaisesti yhdistämällä uusia sulatustekniikoita, kuten vetymetallurgiaa, optimoimalla lämmönvaihtimen suunnittelua, mukautumalla uusiin lämmönlähteiden rakenteisiin ja edistämällä terästeollisuuden siirtymistä "energian säästämisestä ja hiilidioksidipäästöjen vähentämisestä" "nollapäästöihin".
Lisäksi alan standardien jatkuvan parantamisen myötä, kuten alan standardien edistäminen koksiuunin nousukaasun hukkalämmön talteenottamiseksi, kattilämmön talteenottolämmönvaihtimien käyttö tulee entistä standardoitua ja standardoitua, mikä edistää alan yleistä energiatehokkuustasoa. Kansallisen 1 miljardin tonnin raudan tuotantokapasiteetin mukaan, jos edistyneitä kattiloiden lämmöntalteenottolämmönvaihtimia edistetään täysimääräisesti, se voi säästää noin 4,8 miljardia yuania kustannuksissa ja vähentää hiilidioksidipäästöjä 5,2 miljoonalla tonnilla vuosittain, millä on merkittäviä taloudellisia ja ympäristöllisiä etuja.
