Izmjenjivač topline s povratom topline kotla omogućava očuvanje energije i smanjenje ugljika u industriji čelika
Pozicioniranje jezgra: Osnovna vrijednost kotlovskih izmjenjivača topline sa povratom topline
Proizvodnja čelika se ne može odvojiti od podrške raznim vrstama kotlova kao što su visoke peći visoke peći, kotlovi za proizvodnju električne energije na plin, hladnjaci sa sinteriranim prstenom, koksne peći, itd. Ova oprema stvara veliku količinu otpadne topline na različitim temperaturnim nivoima tokom rada - od srednje i niske temperature dimnih plinova na 100 stepeni do visoke temperature dimnih plinova na 1050 stepeni. Ako se direktno ispušta, ne samo da uzrokuje ozbiljan gubitak energije, već i pogoršava termalno zagađenje okoliša. Osnovna vrijednost kotlovskih izmjenjivača topline sa povratom topline leži u izgradnji zatvorenog-sistema "ponovne upotrebe efikasne izmjene topline za hvatanje otpadne topline", koji se tačno podudara sa karakteristikama otpadne topline kotlova čeličane, pretvarajući izgubljenu otpadnu toplinu u upotrebljivu energiju kao što je predgrijavanje zraka za sagorijevanje, grijanje napojne vode za kotao i stvaranje pare koja se stvara kao "koja se stvara". Njegove performanse direktno određuju efikasnost povrata otpadne topline kotla i efekte-uštede energije i smanjenja ugljika, te je ključni most koji povezuje otpadnu toplinu kotla i ponovno korištenje energije.
(1) Očuvanje energije i smanjenje potrošnje, poboljšanje efikasnosti korišćenja energije
U otpadnoj toploti koja se emituje iz kotlova čeličane, samo toplota koju prenose visokotemperaturni dimni gas- čini više od 40% ukupne toplotne disipacije opreme. Visokokvalitetni kotlovski izmjenjivači topline sa povratom topline mogu postići efikasnost prijenosa topline od preko 85%, značajno poboljšavajući efikasnost korištenja energije. Na primjer, nakon što se dimni plin iz visoke peći obradi izmjenjivačem topline, zrak i plin se mogu prethodno zagrijati na 190-380 stepeni, što značajno smanjuje potrošnju goriva u visokoj peći i pomaže u poboljšanju krajnje energetske efikasnosti procesa visoke peći. Ukupna korist se može povećati za 2% -4%; Nakon uvođenja velikog rotacionog izmjenjivača topline u visoku peć od 2500 kubnih metara određene čeličane od 10 miliona tona, temperatura zraka za sagorijevanje porasla je sa sobne temperature na 380 stepeni, efikasnost sagorijevanja goriva visoke peći se povećala za 12%, a omjer energije koksa se smanjio sa 55 kg/kg chifta na 580 kg štednja. Istovremeno, izmjenjivač topline može smanjiti temperaturu izduvnih plinova kotla na 100-130 stupnjeva, izbjegavajući gubitak topline i promovirajući ukupni nivo potrošnje energije u čeličani da se približi industrijskim standardima.
(2) Smanjiti troškove i povećati efikasnost, poboljšati osnovnu konkurentnost preduzeća
Troškovi energije su važna komponenta troškova proizvodnje čeličnih preduzeća. Izmjenjivači topline za kotlove direktno smanjuju operativne troškove za poduzeća smanjenjem potrošnje kupljenog goriva i električne energije, uz smanjenje ulaganja u rad opreme i održavanje, postižući dvostruku efikasnost. Uzimajući za primjer visoku peć od 1800 kubnih metara iz Qingganga, uz podršku namjenskog izmjenjivača topline za povrat topline, svake godine se može povratiti dodatna količina topline, što je ekvivalentno uštedi od 39,57 miliona standardnih kubnih metara plina. U kombinaciji sa smanjenjem curenja vazduha i uštedom gasa, godišnja korist-uštede energije dostiže 9,116 miliona juana. Nakon odbitka operativnih troškova, inkrementalna -ušteda energije iznosi oko 8,91 miliona juana; Konvertorska radionica od 120 tona koristi izmjenjivač topline sa spiralnom rebrastom cijevi, koji može povratiti 12 miliona kcal topline po peći čelika, što je ekvivalentno uštedi od 1,2 tone standardnog uglja. Godišnja proizvodnja električne energije se povećava za 18 miliona kWh, a ciklus održavanja opreme se smanjuje sa 4 puta godišnje na 2 puta, smanjujući troškove održavanja za 40%. Za velike čeličane, kompletan sistem izmjenjivača topline za rekuperaciju kotlova može smanjiti troškove za milione ili čak desetine miliona juana godišnje, značajno povećavajući konkurentnost kompanije na tržištu.
(3) Zeleno smanjenje ugljika, pomažući transformaciji niske-ugljike u industriji
U okviru cilja „dvostrukog ugljika“, industrija čelika se suočava sa strogim zahtjevima smanjenja emisija. Izmjenjivači topline za rekuperaciju kotlova mogu učinkovito smanjiti potrošnju energije kao što su ugalj i prirodni plin obnavljanjem otpadne topline umjesto sagorijevanja fosilnih goriva, čime se smanjuju emisije zagađivača kao što su ugljični dioksid, sumpor dioksid i dušikovi oksidi. Prema proračunima, za svaki 1GJ povratne otpadne topline može se smanjiti otprilike 80-100 kg emisije ugljičnog dioksida; Uzimajući za primjer čeličanu s proizvodnim kapacitetom od 5 miliona tona, uz podršku izmjenjivača topline za rekuperaciju kotlova, godišnje se može smanjiti 26000 tona ugljičnog dioksida, 750 tona sumpor-dioksida i 375 tona dušikovih oksida. Shiheng Special Steel obnavlja otpadnu toplinu iz sirovog ugljenog plina kroz izmjenjivač topline s plaštom koksarne peći, postižući višestruke prednosti smanjenja potrošnje energije koksovanja i kontrole emisije zagađivača. Njegov projekat smanjenja i fiksacije ugljika u koproizvodnji kaljenog čelika smanjuje emisiju ugljika za 300 000 tona godišnje, a Ministarstvo ekologije i okoliša prepoznalo je kao "tipičan slučaj neutralnosti ugljika"; Nakon postavljanja različitih izmjenjivača topline za povrat topline tokom cijelog procesa, vodeće čeličano je smanjilo emisiju ugljičnog dioksida za 850 000 tona godišnje i stvorilo ekonomsku korist od preko 230 miliona juana, u potpunosti demonstrirajući niskougljičnu vrijednost izmjenjivača topline.
Ključne vrste i tehničke karakteristike: Pogodno za više scenarija kotlova u čeličanama
U čeličanama postoje različite vrste kotlova, sa značajnim razlikama u karakteristikama otpadne toplote - temperaturama u rasponu od 100 stepeni C do 1050 stepeni C, i složenim sastavima dimnih gasova (uključujući sumpor, hlor, prašinu, itd.). Odgovarajući izmjenjivači topline za kotlove također imaju različite tipove, pri čemu se jezgro vrti oko "kaskadne upotrebe, precizne izmjene topline", prilagođavanja različitim scenarijima kotlova i kvaliteti otpadne topline, postizanju maksimalnog korištenja resursa otpadne topline i rješavanju bolnih tačaka kao što su korozija, akumulacija pepela i degradacija tradicionalne opreme.
(1) Uobičajeni tipovi izmjenjivača topline i tehnološke prednosti
1. Inteligentna kontrola temperature izmjenjivača topline s dvostrukim predgrijavanjem: Koristeći termalno ulje kao toplinski medij, konstruiran je sistem za izmjenu topline "dimni plin, termalno ulje zrak/plin", koji se sastoji od izmjenjivača topline dimnih plinova, izmjenjivača topline zraka, izmjenjivača topline plina i inteligentnog sistema upravljanja, uglavnom pogodan za nisko{1}}niskotemperaturne dimne plinove i rekuperaciju toplote otpadnog mlaznog plina. Njegova osnovna prednost je fundamentalno rješavanje problema -niskotemperaturne kisele korozije tačke rosišta, ublažavanje pojave akumulacije pepela, a vijek trajanja opreme može doseći i više od 10 godina, daleko premašujući vijek trajanja tradicionalnih pločastih i toplotnih izmjenjivača topline za 3-5 godina. U normalnim radnim uslovima, otpadna toplota na ulaznoj temperaturi dimnih gasova od 280 stepeni može se povratiti da bi se gas i vazduh prethodno zagrejali na temperaturu od 190 stepeni; Kada je ulazna temperatura dimnih gasova 330 stepeni, temperatura predgrevanja se može povećati na 230 stepeni, a izlazna temperatura se može smanjiti na ispod 130 stepeni, sa minimalno 100 stepeni.
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 stepeni) koristi modul za prijenos topline radijacije tipa rukavca za prijenos toplinske energije kroz karakteristike zračenja dimnih plinova, izbjegavajući oštećenje termičkog stresa; Kada temperatura padne ispod 750 stepeni, prebacite se na konvektivni način prijenosa topline, u kombinaciji s visoko-prednošću prijenosa topline visoke efikasnosti pločastih izmjenjivača topline, koeficijent prijenosa topline može doseći 3500W/(m²·K), a otisak opreme je smanjen za više od 40% u poređenju sa tradicionalnim rješenjima [2]. Nakon renoviranja visoke peći od 2000m³ u određenoj čeličani, efikasnost povrata topline osjetljive na plin povećana je za 22%, čime se uštedi 12000 tona standardnog uglja godišnje.
3. Cjevasti izmjenjivač topline: Jedan od najčešće korištenih tipova, jezgro se sastoji od više metalnih cijevi otpornih na visoke-temperature (kao što je nerđajući čelik 310S, legure Inconel, itd.). Visokotemperaturni dimni gas struji izvan snopa cijevi, a medij koji se zagrijava cirkulira unutar cijevi, postižući prijenos topline kroz provodljivost topline na zidu cijevi. Konstrukcija je čvrsta, sposobna da izdrži visoke temperature i pritiske od 800-1200 stepeni, laka za čišćenje i održavanje i pogodna za okruženja dimnih gasova sa visokim sadržajem prašine, kao što su visoke peći i pretvarači u čeličanama. Konvertor specijalnog čelika od 120 tona koristi izmjenjivač topline sa spiralnom rebrastom cijevi, sa jednom površinom za izmjenu topline od 3200 kvadratnih metara. Rebra su napravljena od materijala legure nikl hroma sa temperaturnom otpornošću od 850 stepeni, efikasno odolevajući visokotemperaturnoj koroziji i smanjujući temperaturu dimnih gasova sa 800 stepeni na 280 stepeni. Efekat povrata otpadne toplote je značajan.
4. Pločasti izmjenjivač topline: Koristeći valovite metalne ploče kao elemente za izmjenu topline, između ploča se formiraju uski kanali, a visoko{1}}dimni plin struji obrnuto sa medijumom koji se zagrijava. Područje prijenosa topline je veliko, a efikasnost je visoka, što je 10% -30% više od tradicionalnih cijevastih izmjenjivača topline. Kompaktan volumen je pogodan za scenarije ograničenog prostora. Za visokotemperaturni dimni gas od 650 stepeni u peći za grejanje čelika, pločasti izmenjivač toplote protiv pepela ima poseban dizajn ploča i opremljen je automatskim sistemom za čišćenje pepela, koji može koristiti toplotu dimnih gasova za prethodno zagrevanje vazduha za sagorevanje i rashladne vode u valjaonici, smanjujući potrošnju goriva za grejanje peći za 10%.
5. Pomoćni izmjenjivači topline: uključujući ekonomajzere, predgrijače zraka, izmjenjivače topline toplinskih cijevi, itd., koji se uglavnom koriste za srednje i niske temperature povrata otpadne topline (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 perspektive razvoja
Promocijom nacionalnog „Posebnog akcionog plana za očuvanje energije i smanjenje ugljika u industriji čelika“, do kraja 2025. godine, potrošnja energije po jedinici proizvoda visokih peći i konvertera u industriji čelika će biti smanjena za više od 1% u odnosu na 2023. godinu, a ukupna potrošnja energije po toni čelika će biti smanjena za više od 2%. Izmjenjivači topline za kotlove, kao osnovna oprema za uštedu energije i smanjenje ugljika, otvorit će širi razvojni prostor. Na osnovu potreba razvoja industrije i pravca tehnoloških inovacija, u budućnosti će postojati tri glavna razvojna trenda za izmjenjivače topline kotlova za povrat topline.
Jedan je nadogradnja tehnološke inteligencije, integracija novih tehnologija kao što su AI, digitalni blizanci i Internet stvari kako bi se postiglo-nadzor u stvarnom vremenu, precizna regulacija i upozorenje o greškama na radni status izmjenjivača topline, dodatno poboljšanje efikasnosti izmjene topline i smanjenje troškova rada i održavanja; Istovremeno, razvoj adaptivnih izmjenjivača topline može automatski prilagoditi radne parametre na osnovu fluktuacija temperature otpadne topline i brzine protoka, prilagođavajući se složenim scenarijima otpadne topline u čeličanama.
Druga je materijalna i strukturna inovacija, korištenjem naprednijih legiranih materijala otpornih na visoku-temperaturu i koroziju-, kao što je INCONEL 625, 310S nehrđajući čelik, itd., za poboljšanje stabilnosti izmjenjivača topline u okruženjima visoke temperature, visoke korozije i prašine; Optimizirajte strukturni dizajn izmjenjivača topline, razvijte kompaktne i efikasne izmjenjivače topline, smanjite otisak i poboljšajte korištenje prostora, kao što je smanjenje otiska visoko{5}}izmjenjivača topline s rukavima za više od 40% u poređenju sa tradicionalnim rješenjima.
Treći je razvoj integracije sistema, koji kombinuje izmjenjivače topline kotlova sa povratom topline sa povratom plina, parnim ciklusom i sistemima za pohranu energije kako bi se izgradio integrirani sistem recikliranja energije, poboljšala energetska samodovoljnost preduzeća, te se suočila sa fluktuacijama cijena električne energije i rizicima u opskrbi energijom; U isto vrijeme, kombinirajući nove tehnologije topljenja kao što je metalurgija vodika, optimiziranje dizajna izmjenjivača topline, prilagođavanje novim strukturama izvora topline i promicanje industrije čelika da pređe sa "uštede energije i smanjenja ugljika" na "nultu emisiju ugljika".
Osim toga, uz kontinuirano poboljšanje industrijskih standarda, kao što je promocija industrijskih standarda za povrat otpadne topline iz plina iz koksnih peći, primjena kotlovskih izmjenjivača topline za povrat topline bit će standardiziranija i standardizirana, promovirajući ukupni nivo energetske efikasnosti u industriji. Prema nacionalnom kapacitetu proizvodnje željeza od 1 milijarde tona, ako se u potpunosti promoviraju napredni izmjenjivači topline za rekuperaciju kotlova, 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.
