Измјењивач топлоте котла са повратом топлоте омогућава уштеду енергије и смањење угљеника у индустрији челика
Позиционирање језгра: Основна вредност измењивача топлоте за рекуперацију котлова
Производња челика се не може одвојити од подршке различитим типовима котлова као што су високе пећи, котлови за производњу електричне енергије на гас, хладњаци са прстеном за синтеровање, коксне пећи, итд. Ова опрема генерише велику количину отпадне топлоте на различитим нивоима температуре током рада - од средње и ниске температуре димних гасова на 100 степени до високе температуре димних гасова на 1050 степени. Ако се директно испушта, не само да узрокује озбиљан губитак енергије, већ и погоршава топлотно загађење животне средине. Основна вредност измењивача топлоте за котлове за рекуперацију топлоте лежи у изградњи затвореног-система „ефикасне поновне употребе енергије за хватање отпадне топлоте“, који тачно одговара карактеристикама отпадне топлоте котлова за челичане, претвара изгубљену отпадну топлоту у употребљиву енергију као што је претходно загревање ваздуха за сагоревање, грејање напојне воде за котао и генерисање паре која се ствара као „тренутак“. Његове перформансе директно одређују ефикасност рекуперације отпадне топлоте из котла и ефекте уштеде енергије{8}}и смањења угљеника, и представља кључни мост који повезује отпадну топлоту котла и поновно коришћење енергије.
(1) Очување енергије и смањење потрошње, побољшање ефикасности коришћења енергије
У отпадној топлоти која се емитује из котлова челичане, топлота коју преноси високо{0}}димни гас чини више од 40% укупне топлотне дисипације опреме. Висококвалитетни измењивачи топлоте са рекуперацијом топлоте за котлове могу постићи ефикасност преноса топлоте од преко 85%, значајно побољшавајући ефикасност коришћења енергије. На пример, након што се димни гас из топле високе пећи третира измењивачем топлоте, ваздух и гас се могу претходно загрејати на 190-380 степени, што значајно смањује потрошњу горива у високој пећи и помаже у побољшању крајње енергетске ефикасности процеса високе пећи. Укупна корист се може повећати за 2% -4%; Након увођења великог ротационог измењивача топлоте у високу пећ од 2500 кубних метара извесног предузећа челика од 10 милиона тона, температура ваздуха за сагоревање је порасла са собне температуре на 380 степени, ефикасност сагоревања горива у високој пећи порасла је за 12%, а однос енергије кокса се смањио са 50 кг на 5 кг на 5 кг. штедња. Истовремено, измењивач топлоте може смањити температуру издувних гасова котла на 100-130 степени, избегавајући губитак топлоте и промовишући укупни ниво потрошње енергије у челичани да се приближи стандарду индустрије.
(2) Смањите трошкове и повећајте ефикасност, побољшајте основну конкурентност предузећа
Трошкови енергије су важна компонента трошкова производње челичних предузећа. Измењивачи топлоте са рекуперацијом топлоте у котловима директно смањују оперативне трошкове за предузећа смањењем потрошње купљеног горива и електричне енергије, истовремено смањујући улагање у рад опреме и одржавање, постижући двоструку ефикасност. Узимајући као пример високу пећ од 1800 кубних метара из Кингганга, уз подршку наменског измењивача топлоте за рекуперацију топлоте, сваке године се може повратити додатна количина топлоте, што је еквивалентно уштеди од 39,57 милиона стандардних кубних метара гаса. У комбинацији са смањењем цурења ваздуха и уштедом гаса, годишња корист-уштеде енергије достиже 9,116 милиона јуана. Након одбитка оперативних трошкова, инкрементална -уштеда енергије износи око 8,91 милиона јуана; Радионица претварача од 120 тона усваја измјењивач топлоте са спирално ребром цијеви, који може повратити 12 милиона кцал топлоте по пећи челика, што је еквивалентно уштеди од 1,2 тоне стандардног угља. Годишња производња електричне енергије се повећава за 18 милиона кВх, а циклус одржавања опреме се смањује са 4 пута годишње на 2 пута, смањујући трошкове одржавања за 40%. За велика предузећа челика, комплетан систем измењивача топлоте са рекуперацијом топлоте може смањити трошкове за милионе или чак десетине милиона јуана годишње, значајно повећавајући тржишну конкурентност компаније.
(3) Смањење зеленог угљеника, што помаже ниској-трансформацији у индустрији
У оквиру циља „двоструког угљеника“, индустрија челика се суочава са строгим захтевима за смањењем емисија. Измењивачи топлоте за рекуперацију топлоте котлова могу ефикасно смањити потрошњу енергије као што су угаљ и природни гас тако што ће повратити отпадну топлоту уместо сагоревања фосилних горива, чиме се смањују емисије загађивача као што су угљен-диоксид, сумпор-диоксид и оксиди азота. Према прорачунима, за сваки 1ГЈ повратне отпадне топлоте може се смањити приближно 80-100 кг емисије угљен-диоксида; Узимајући за пример челичану са производним капацитетом од 5 милиона тона, уз подршку измењивача топлоте за рекуперацију котлова, годишње се може смањити 26000 тона угљен-диоксида, 750 тона сумпор-диоксида и 375 тона азотних оксида. Схихенг Специал Стеел обнавља отпадну топлоту из сировог гаса угља преко измењивача топлоте са омотачем коксарне пећи, постижући вишеструке предности смањења потрошње енергије коксовања и контроле емисије загађивача. Његов пројекат смањења и фиксације угљеника у копроизводњи каљеног челика смањује емисију угљеника за 300.000 тона годишње и препознат је као „типичан случај неутралности угљеника“ од стране Министарства екологије и животне средине; Након примене различитих измењивача топлоте за рекуперацију топлоте током целог процеса, водеће челичанско предузеће смањило је емисију угљен-диоксида за 850000 тона годишње и створило економску корист од преко 230 милиона јуана, у потпуности демонстрирајући нискоугљеничну вредност измењивача топлоте.
Основни типови и техничке карактеристике: Погодно за више сценарија котлова у челичанама
Постоје различити типови котлова у челичанама, са значајним разликама у карактеристикама отпадне топлоте - температурама у распону од 100 степени Ц до 1050 степени Ц, и сложеним саставима димних гасова (укључујући сумпор, хлор, прашину, итд.). Одговарајући измењивачи топлоте за котлове такође имају различите типове, са језгром која се врти око "каскадне употребе, прецизне размене топлоте", прилагођавања различитим сценаријима котлова и квалитету отпадне топлоте, постизању максималног коришћења ресурса отпадне топлоте и решавању болних тачака као што су корозија, акумулација пепела и деградација перформанси традиционалне опреме.
(1) Главни типови измењивача топлоте и технолошке предности
1. Интелигентна контрола температуре измењивача топлоте са двоструким предгревањем: Коришћењем топлотног уља као топлотног медијума, конструисан је систем размене топлоте „димни гас, топлотно уље ваздух/гас“, који се састоји од измењивача топлоте димних гасова, измењивача топлоте ваздуха, измењивача топлоте гаса и интелигентног система управљања, углавном погодног за ниско-нискотемпературне димне гасове и рекуперацију топлоте отпадног гаса из топлоте и рекуперације. Његова основна предност је да суштински реши проблем -нискотемпературне киселе корозије тачке росе, ублажи феномен акумулације пепела, а радни век опреме може да достигне више од 10 година, далеко премашујући радни век традиционалних плочастих и топлотних измењивача топлоте за 3-5 година. У нормалним условима рада, отпадна топлота на улазној температури димних гасова од 280 степени може се повратити да би се гас и ваздух претходно загрејали до температуре од 190 степени; Када је улазна температура димних гасова 330 степени, температура предгревања се може повећати на 230 степени, а издувна температура се може смањити на испод 130 степени, са минимумом од 100 степени.
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 степени) користи модул за пренос топлоте у облику рукава за пренос топлотне енергије кроз карактеристике зрачења димног гаса, избегавајући оштећење топлотног стреса; Када температура падне испод 750 степени, пређите на конвективни режим преноса топлоте, у комбинацији са -предношћу топлотног преноса високе{2}}е предности плочастих измењивача топлоте, коефицијент преноса топлоте може да достигне 3500В/(м²·К), а отисак опреме је смањен за више од 40% у поређењу са традиционалним решењима [2]. Након реновирања високе пећи од 2000м ³ у одређеној челичани, ефикасност рекуперације топлоте осетљивог на гас повећана је за 22%, чиме се уштеди 12000 тона стандардног угља годишње.
3. Цевасти измењивач топлоте: Један од најчешће коришћених типова, језгро се састоји од више металних цеви отпорних на високе-температуре (као што су нерђајући челик 310С, легура Инцонел, итд.). Високотемпературни димни гас тече изван снопа цеви, а медијум који се загрева циркулише унутар цеви, постижући пренос топлоте кроз проводљивост топлоте на зиду цеви. Конструкција је чврста, способна да издржи високе температуре и притиске од 800-1200 степени, лака за чишћење и одржавање и погодна за окружења димних гасова са високим садржајем прашине, као што су високе пећи и претварачи у челичанама. Конвертор специјалног челика од 120 тона користи измјењивач топлоте са спиралном ребрастом цијеви, са једном површином за размјену топлоте од 3200 квадратних метара. Ребра су направљена од материјала легуре никл хрома са температурном отпорношћу од 850 степени, ефикасно се одупиру корозији на високим температурама и смањују температуру димних гасова са 800 степени на 280 степени. Ефекат поврата отпадне топлоте је значајан.
4. Плочасти измењивач топлоте: Користећи валовите металне плоче као елементе за размену топлоте, између плоча се формирају уски канали, а високотемпературни димни гас струји обрнуто са медијумом који се загрева. Подручје преноса топлоте је велико и ефикасност је висока, што је 10% -30% више од традиционалних цевних измењивача топлоте. Компактна запремина је погодна за сценарије ограниченог простора. За високотемпературни димни гас од 650 степени у пећи за грејање челика, плочасти измењивач топлоте против пепела има посебан дизајн плоче и опремљен је аутоматским системом за чишћење пепела, који може да користи топлоту димних гасова за претходно загревање ваздуха за сагоревање и расхладне воде ваљаонице, смањујући потрошњу горива за грејање пећи за 10%.
5. Помоћни измењивачи топлоте: укључујући економајзере, предгрејаче ваздуха, измењиваче топлоте топлотних цеви, итд., који се углавном користе за средње и ниске температуре поврата отпадне топлоте (температура<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%.
Трендови у индустрији и перспективе развоја
Промоцијом националног „Посебног акционог плана за очување енергије и смањење угљеника у индустрији челика“, до краја 2025. године, потрошња енергије по јединици производа високих пећи и конвертора у индустрији челика биће смањена за више од 1% у односу на 2023. годину, а свеобухватна потрошња енергије по тони челика биће смањена за више од 2%. Измењивачи топлоте за котлове, као основна опрема за уштеду енергије и смањење угљеника, отвориће шири развојни простор. На основу потреба развоја индустрије и правца технолошких иновација, у будућности ће постојати три главна развојна тренда за измењиваче топлоте котлова за рекуперацију топлоте.
Једна је надоградња технолошке интелигенције, интегрисање нових технологија као што су вештачка интелигенција, дигитални близанци и интернет ствари да би се постигло-надгледање у реалном времену, прецизна регулација и упозорење о грешкама на радни статус измењивача топлоте, додатно побољшање ефикасности размене топлоте и смањење трошкова рада и одржавања; Истовремено, развој адаптивних измењивача топлоте може аутоматски прилагодити радне параметре на основу флуктуација температуре отпадне топлоте и брзине протока, прилагођавајући се сложеним сценаријима отпадне топлоте у челичанама.
Друга је иновација у материјалу и структури, коришћењем напреднијих легираних материјала отпорних на високу-температуру и корозију-, као што су ИНЦОНЕЛ 625, 310С нерђајући челик, итд., како би се побољшала стабилност измењивача топлоте у окружењима високе температуре, високе корозије и прашине; Оптимизујте структурни дизајн измењивача топлоте, развијте компактне и ефикасне измењиваче топлоте, смањите отисак и побољшајте искоришћеност простора, као што је смањење отиска високо{5}}температурних измењивача топлоте за више од 40% у поређењу са традиционалним решењима.
Трећи је развој системске интеграције, који комбинује измењиваче топлоте за рекуперацију топлоте у котловима са повратом гаса, парним циклусом и системима за складиштење енергије да би се изградио интегрисани систем за рециклажу енергије, побољшала енергетска самодовољност предузећа-и да се носи са флуктуацијама цена електричне енергије и ризицима у снабдевању енергијом; У исто време, комбиновање нових технологија топљења као што је металургија водоника, оптимизација дизајна измењивача топлоте, прилагођавање новим структурама извора топлоте и промоција индустрије челика да пређе са „уштеде енергије и смањења угљеника“ на „нулту емисију угљеника“.
Поред тога, са сталним унапређењем индустријских стандарда, као што је промоција индустријских стандарда за рекуперацију отпадне топлоте из гаса коксних пећи, примена измењивача топлоте за рекуперацију топлоте у котловима ће бити више стандардизована и стандардизована, промовишући укупни ниво енергетске ефикасности у индустрији. Према националном капацитету производње гвожђа од 1 милијарде тона, ако се у потпуности промовишу напредни измењивачи топлоте за рекуперацију топлоте котлова, може се уштедети око 4,8 милијарди јуана у трошковима и смањити емисије угљен-диоксида за 5,2 милиона тона годишње, уз значајне економске и еколошке користи.
