Izmjenjivač topline s povratom topline kotla omogućuje očuvanje energije i smanjenje ugljika u industriji čelika
Pozicioniranje jezgre: Osnovna vrijednost izmjenjivača topline s povratom topline kotla
Proizvodnja čelika ne može se odvojiti od podrške raznih vrsta kotlova kao što su peći s visokim pećima, kotlovi za proizvodnju plinske energije, hladnjaci s prstenom za sinteriranje, koksne peći itd. Ova oprema stvara veliku količinu otpadne topline na različitim temperaturnim razinama tijekom rada - od srednje i niske temperature dimnog plina na 100 stupnjeva do visoke temperature dimnog plina na 1050 stupnjeva. Ako se izravno ispušta, ne samo da uzrokuje ozbiljno rasipanje energije, već i pogoršava toplinsko onečišćenje okoliša. Osnovna vrijednost izmjenjivača topline za rekuperaciju topline kotla leži u izgradnji zatvorenog-sustava petlje "ponovnog korištenja energije učinkovite izmjene topline za prikupljanje otpadne topline", koji točno odgovara karakteristikama otpadne topline kotlova čeličane, pretvarajući izgubljenu otpadnu toplinu u upotrebljivu energiju kao što je predgrijavanje zraka za izgaranje, grijanje napojne vode kotla i stvaranje pare, postižući "pretvaranje otpada u blago". Njegova izvedba izravno određuje učinkovitost oporabe otpadne topline iz kotla i učinke-uštede energije i smanjenja ugljika te je ključni most koji povezuje otpadnu toplinu iz kotla i ponovnu upotrebu energije.
(1) Očuvanje energije i smanjenje potrošnje, poboljšanje učinkovitosti korištenja energije
U otpadnoj toplini koju emitiraju kotlovi čeličane, toplina nošena -dimnim plinom visoke temperature čini više od 40% ukupne disipacije topline opreme. Visokokvalitetni izmjenjivači topline za rekuperaciju topline kotla mogu postići učinkovitost prijenosa topline od preko 85%, uvelike poboljšavajući učinkovitost iskorištenja energije. Na primjer, nakon što se dimni plin iz visoke peći obradi izmjenjivačem topline, zrak i plin mogu se prethodno zagrijati na 190-380 stupnjeva, značajno smanjujući potrošnju goriva u visokoj peći i pomažući u poboljšanju krajnje energetske učinkovitosti procesa visoke peći. Ukupna korist može se povećati za 2% -4%; Nakon uvođenja velikog rotacijskog izmjenjivača topline u visoku peć od 2500 kubičnih metara određene čeličane od 10 milijuna tona, temperatura zraka za izgaranje porasla je sa sobne temperature na 380 stupnjeva, učinkovitost izgaranja goriva u visokoj peći porasla je za 12%, a omjer koksa smanjen s 550 kg/t na 480 kg/t, postižući značajnu energiju štednja. U isto vrijeme, izmjenjivač topline može smanjiti temperaturu ispušnih plinova kotla na 100-130 stupnjeva, izbjegavajući gubitak topline i promičući ukupnu razinu potrošnje energije u čeličani kako bi se približila industrijskoj mjerilu.
(2) Smanjiti troškove i povećati učinkovitost, poboljšati osnovnu konkurentnost poduzeća
Trošak energije važna je komponenta troškova proizvodnje čeličana. Izmjenjivači topline za rekuperaciju topline kotlova izravno smanjuju operativne troškove za poduzeća smanjenjem potrošnje kupljenog goriva i električne energije, istovremeno smanjujući ulaganja u rad i održavanje opreme, postižući dvostruku dobit u učinkovitosti. Uzimajući Qinggang visoku peć od 1800 kubičnih metara kao primjer, uz podršku namjenskog izmjenjivača topline za povrat topline, dodatna količina topline može se povratiti svake godine, što je jednako uštedi od 39,57 milijuna standardnih kubičnih metara plina. U kombinaciji sa smanjenjem curenja zraka i uštedom plina, godišnje koristi-uštede energije dosežu 9,116 milijuna juana. Nakon oduzimanja operativnih troškova, inkrementalne koristi-uštede energije iznose oko 8,91 milijuna juana; Konverterska radionica od 120 tona koristi izmjenjivač topline sa spiralnim rebrastim cijevima, koji može povratiti 12 milijuna kcal topline po peći čelika, što je jednako uštedi od 1,2 tone standardnog ugljena. Godišnja proizvodnja električne energije povećava se za 18 milijuna kWh, a ciklus održavanja opreme smanjuje se s 4 puta godišnje na 2 puta, čime se troškovi održavanja smanjuju za 40%. Za velike čeličane, kompletan sustav izmjenjivača topline za povrat topline kotla može smanjiti troškove za milijune ili čak desetke milijuna juana godišnje, značajno povećavajući tržišnu konkurentnost tvrtke.
(3) Smanjenje ekološkog ugljika, što pomaže transformaciji industrije s niskim-ugljikom
Pod ciljem "dvostrukog ugljika", industrija čelika suočava se sa strogim zahtjevima za smanjenje emisija. Izmjenjivači topline za povrat topline kotlova mogu učinkovito smanjiti potrošnju energije kao što su ugljen i prirodni plin oporabom otpadne topline umjesto izgaranjem fosilnih goriva, čime se smanjuju emisije zagađivača kao što su ugljični dioksid, sumporov dioksid i dušikovi oksidi. Prema izračunima, za svaki 1GJ oporabljene otpadne topline može se smanjiti približno 80-100kg emisija ugljičnog dioksida; Uzimajući kao primjer poduzeće za proizvodnju čelika s proizvodnim kapacitetom od 5 milijuna tona, uz pomoć izmjenjivača topline za povrat topline kotla, godišnje se može smanjiti 26 000 tona ugljičnog dioksida, 750 tona sumporovog dioksida i 375 tona dušikovih oksida. Shiheng Special Steel obnavlja otpadnu toplinu iz sirovog ugljenog plina kroz izmjenjivač topline uzlaznog plašta koksarske peći, postižući višestruke prednosti smanjenja potrošnje energije koksiranja i kontrole emisija onečišćujućih tvari. Njegov projekt smanjenja i fiksiranja ugljika u zajedničkoj proizvodnji kaljenog čelika smanjuje emisije ugljika za 300 000 tona godišnje, a Ministarstvo ekologije i okoliša ga je prepoznalo kao "tipičan slučaj ugljične neutralnosti"; Nakon postavljanja različitih izmjenjivača topline s povratom topline tijekom cijelog procesa, vodeće čelično poduzeće smanjilo je emisije ugljičnog dioksida za 850 000 tona godišnje i stvorilo ekonomske koristi od preko 230 milijuna juana, u potpunosti pokazujući nisku vrijednost ugljika izmjenjivača topline.
Vrste jezgri i tehničke značajke: Prikladno za scenarije s više kotlova u čeličanama
Postoje različite vrste kotlova u čeličanama, sa značajnim razlikama u karakteristikama otpadne topline - temperaturama u rasponu od 100 stupnjeva C do 1050 stupnjeva C i složenim sastavima dimnih plinova (uključujući sumpor, klor, prašinu itd.). Odgovarajući izmjenjivači topline s povratom topline kotlova također pokazuju različite tipove, s jezgrom koja se vrti oko "kaskadnog iskorištenja, precizne izmjene topline", prilagođavanja različitim scenarijima kotlova i kvalitete otpadne topline, postizanja maksimalnog iskorištenja resursa otpadne topline i rješavanja bolnih točaka kao što su korozija, nakupljanje pepela i degradacija performansi tradicionalne opreme.
(1) Glavni tipovi izmjenjivača topline i tehnološke prednosti
1. Inteligentni izmjenjivač topline s dvostrukim predgrijavanjem za predgrijavanje: koristeći termalno ulje kao toplinski medij, konstruiran je sustav za izmjenu topline "dimni plin termoulje zrak/plin", koji se sastoji od izmjenjivača topline dimnog plina, izmjenjivača topline zraka, plinskog izmjenjivača topline i inteligentnog upravljačkog sustava, uglavnom prikladnog za nisko{1}}temperaturnu povrat otpadne topline dimnog plina iz peći s visokim pećima i kotla za proizvodnju električne energije. Njegova temeljna prednost je temeljno rješavanje problema korozije kisele točke rosišta na niskim-temperaturama, ublažavanje fenomena nakupljanja pepela, a radni vijek opreme može doseći više od 10 godina, daleko nadmašujući vijek trajanja tradicionalnih pločastih i toplinskih izmjenjivača topline za 3-5 godina. Pod normalnim radnim uvjetima, otpadna toplina na ulaznoj temperaturi dimnog plina od 280 stupnjeva može se povratiti za predgrijavanje plina i zraka na temperaturu od 190 stupnjeva; Kada je ulazna temperatura dimnog plina 330 stupnjeva, temperatura predgrijanja može se povećati na 230 stupnjeva, a ispušna temperatura može se smanjiti na ispod 130 stupnjeva, s minimalno 100 stupnjeva.
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 stupnjeva ) koristi modul za prijenos topline zračenjem s rukavcem za prijenos toplinske energije kroz karakteristike zračenja dimnog plina, izbjegavajući oštećenje toplinskim stresom; Kada temperatura padne ispod 750 stupnjeva, prebacite se na način konvektivnog prijenosa topline, u kombinaciji s visoko{2}}prednošću prijenosa topline pločastih izmjenjivača topline, koeficijent prijenosa topline može doseći 3500 W/(m² · K), a otisak opreme smanjen je za više od 40% u usporedbi s tradicionalnim rješenjima [2]. Nakon obnove visoke peći od 2000 m³ u određenoj čeličani, učinkovitost povrata topline osjetljive na plin povećana je za 22%, čime se godišnje uštedi 12000 tona standardnog ugljena.
3. Cijevni izmjenjivač topline: jedan od najčešće korištenih tipova, jezgra se sastoji od više-metalnih cijevi otpornih na visoke temperature (kao što je nehrđajući čelik 310S, inconel legura itd.). Visokotemperaturni dimni plin teče izvan snopa cijevi, a medij koji se zagrijava cirkulira unutar cijevi, ostvarujući prijenos topline kroz provođenje topline stjenke cijevi. Struktura je čvrsta, sposobna izdržati visoke temperature i pritiske od 800-1200 stupnjeva, jednostavna za čišćenje i održavanje i prikladna za okruženja dimnih plinova s visokim sadržajem prašine, kao što su visoke peći i pretvarači u čeličanama. Pretvarač od 120 tona posebnog poduzeća za proizvodnju čelika koristi izmjenjivač topline sa spiralnim rebrastim cijevima, s jednim područjem izmjene topline od 3200 kvadratnih metara. Peraje su izrađene od materijala od legure nikla i kroma s temperaturnom otpornošću od 850 stupnjeva, učinkovito odolijevaju visokotemperaturnoj koroziji i smanjuju temperaturu dimnih plinova s 800 stupnjeva na 280 stupnjeva. Učinak povrata otpadne topline je značajan.
4. Pločasti izmjenjivač topline: upotrebom valovitih metalnih ploča kao elemenata za izmjenu topline, između ploča se formiraju uski kanali, a dimni plin visoke-temperature teče obrnuto s medijem koji se zagrijava. Područje prijenosa topline je veliko, a učinkovitost visoka, što je 10% -30% više od tradicionalnih cijevnih izmjenjivača topline. Kompaktan volumen prikladan je za scenarije ograničenog prostora. Za visokotemperaturni dimni plin od 650 stupnjeva u peći za grijanje valjaka čelika, pločasti izmjenjivač topline protiv pepela ima poseban dizajn ploča i opremljen je automatskim sustavom za čišćenje pepela, koji može koristiti toplinu dimnog plina za predgrijavanje zraka za izgaranje i vode za hlađenje valjaonice, smanjujući potrošnju goriva peći za grijanje za 10%.
5. Pomoćni izmjenjivači topline: uključujući ekonomizatore, predgrijače zraka, izmjenjivače topline toplinskih cijevi itd., koji se uglavnom koriste za povrat otpadne topline srednje i niske temperature (temperatura<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%.
Trendovi u industriji i izgledi za razvoj
Promocijom nacionalnog „Posebnog akcijskog plana za uštedu energije i smanjenje ugljika u industriji čelika“ do kraja 2025. godine potrošnja energije po jedinici proizvoda visokih peći i konvertora u industriji čelika smanjit će se za više od 1% u odnosu na 2023. godinu, a sveobuhvatna potrošnja energije po toni čelika za više od 2%. Izmjenjivači topline za povrat topline kotlova, kao osnovna oprema za očuvanje energije i smanjenje ugljika, otvorit će širi prostor za razvoj. Na temelju potreba razvoja industrije i smjerova tehnoloških inovacija, postojat će tri glavna razvojna trenda za izmjenjivače topline s povratom topline kotlova u budućnosti.
Jedan je nadogradnja tehnološke inteligencije, integracija novih tehnologija kao što su umjetna inteligencija, digitalni blizanci i Internet stvari kako bi se postiglo praćenje u stvarnom-vremenu, precizna regulacija i upozorenje na greške u radnom statusu izmjenjivača topline, daljnje poboljšanje učinkovitosti izmjene topline i smanjenje troškova rada i održavanja; Istodobno, razvoj prilagodljivih izmjenjivača topline može automatski prilagoditi radne parametre na temelju fluktuacija temperature otpadne topline i brzine protoka, prilagođavajući se složenim scenarijima otpadne topline u čeličanama.
Druga je materijalna i strukturna inovacija, korištenje naprednijih legiranih materijala otpornih na-visoku-temperaturu i koroziju-kao što su INCONEL 625, nehrđajući čelik 310S, itd., kako bi se poboljšala stabilnost izmjenjivača topline u okruženjima visoke temperature, visoke korozije i prašine; Optimizirajte strukturni dizajn izmjenjivača topline, razvijte kompaktne i učinkovite izmjenjivače topline, smanjite otisak i poboljšajte iskorištenost prostora, kao što je smanjenje otiska visoko-temperaturnih izmjenjivača topline za više od 40% u usporedbi s tradicionalnim rješenjima.
Treći je razvoj integracije sustava, koji kombinira izmjenjivače topline s povratom topline kotlova s povratom plina, parnim ciklusom i sustavima za pohranu energije kako bi se izgradio integrirani sustav za recikliranje energije, poboljšala energetska samo{0}}dovoljnost poduzeća i nosilo s fluktuacijama cijena električne energije i rizicima opskrbe energijom; U isto vrijeme, kombiniranje novih tehnologija taljenja kao što je vodikova metalurgija, optimizacija dizajna izmjenjivača topline, prilagodba novim strukturama izvora topline i promicanje industrije čelika da prijeđe s "očuvanja energije i smanjenja ugljika" na "nula emisija ugljika".
Osim toga, uz kontinuirano poboljšanje industrijskih standarda, kao što je promicanje industrijskih standarda za povrat otpadne topline iz usponskog plina iz koksne peći, primjena izmjenjivača topline za povrat topline kotla bit će više standardizirana i standardizirana, promičući ukupnu razinu energetske učinkovitosti industrije. Prema nacionalnom kapacitetu proizvodnje željeza od 1 milijarde tona, ako se napredni izmjenjivači topline s povratom topline kotlova u potpunosti promoviraju, može se uštedjeti oko 4,8 milijardi juana u troškovima i smanjiti emisije ugljičnog dioksida za 5,2 milijuna tona godišnje, uz značajne ekonomske i ekološke koristi.