(печей, воздухонагревателей). Температура

СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
ЗАО «КАЛУГИН», Россия, Екатеринбург
ЗАО «КАЛУГИН» предлагает системы утилизации среднепотенциального тепла
отходящих дымовых газов тепловых агрегатов (печей, воздухонагревателей).
Температура дымовых газов, утилизируемых в таких системах – от 200 до 600ºС.
Системы утилизации тепла (СУТ) обеспечивают:
- получение дополнительного источника тепла, увеличение КПД теплового агрегата
в целом;
- экономию дорогостоящего высококалорийного газа (природного или коксового);
- уменьшение вредного воздействия на окружающую среду;
- снижение себестоимости готовой продукции.
Оборудование систем утилизации тепла имеет короткий срок окупаемости при
среднем сроке службы до 30 лет.
Применение СУТ возможно во всех отраслях промышленности, где работают
тепловые агрегаты с организованным отводом дымовых газов:
- черная и цветная металлургия
- тепло- и электроэнергетика
- машиностроение
- производство строительных материалов
- химическая и нефтехимическая промышленность
Применение систем утилизации тепла
в доменном производстве
Эффективность работы доменных печей в значитель-ной
мере определяется удельным расходом кокса на тонну
чугуна. Наиболее важным способом снижения удельного
расхода кокса и увеличения производительности доменной
печи является повышение температуры горячего доменного
дутья.
Ранее основным способом повышения температуры
дутья было применение дорогостоящего природного газа в
качестве высококалорийной добавки для повышения
температуры купола воздухонагревателей. В настоящее
время дефицит природного газа, коксующихся углей и
постоянный рост цен на них вызывают необходимость
искать пути снижения их расхода без уменьшения
температуры горячего дутья и даже с ее увеличением при
внедрении вдувания пылеугольного топлива (ПУТ).
Важнейшим шагом в указанном направлении стало
применение систем утилизации тепла дымовых газов для
подогрева воздуха горения и отопительного газа доменных
воздухонагревателей. Каждая калория, внесённая с
подогретым воздухом или газом, экономит 2-3 калории в
расходе топлива. Внедрение СУТ позволяет без снижения
температуры дутья работать полностью на дешёвом и
доступном топливе – доменном газе.
Средняя температура отходящих дымовых газов в
борове доменных воздухонагревателей составляет около
270ºС, исходя из чего в СУТ могут быть достигнуты
температуры подогрева газа и воздуха горения до 180ºС.
Одними из самых эффективных конструкций СУТ
являются подогреватели на термосифонах и трубчатые
рекуператоры. Фирмой ЗАО «КАЛУГИН» к настоящему
времени накоплен большой опыт проектирования и
внедрения систем двух этих типов и работы с ними. Далее
в презентации рассматриваются оба варианта конструкции
систем.
Системы утилизации тепла на термосифонах
СУТ с подогревателями на термосифонах имеют высокий КПД
благодаря использованию в них новых высокоэффективных
теплообменных элементов конструкции.
Термосифоны – стальные герметичные трубы, внутри которых под
вакуумом находится специально подготовленная рабочая жидкость.
Для улучшения теплообмена на поверхности труб нанесено
винтообразное оребрение посредством высокочастотной
спиральношовной сварной технологии.
Подогреватель на термосифонах имеет две камеры, разделённые
герметичной перегородкой (см. рисунок). По нижней камере проходят
дымовые газы, по верхней – нагреваемая среда (газ, воздух).
После того, как рабочая жидкость в нижней части термосифона
нагревается от тепла дымовых газов, она закипает и превращается
в пар, который поднимается в более холодную верхнюю часть трубы
и там конденсируется. Скрытая теплота парообразования передаётся
корпусу трубы, от которого нагревается холодный газ (или воздух) в
верхней камере. Так как газ и воздух поглощают тепло, конденсат
возвращается в нижнюю часть термосифона, и процесс повторяется.
Конструкция СУТ с подогревателем на термосифонах показана
на следующей странице.
Термосифон. Принцип работы.
1 – труба металлическая; 2 – конденсат;
3 – пар; 4 – жидкость
Каждый подогреватель (см. рисунок)
состоит из корпуса и множества термосифонов поз.3.
Корпус подогревателя представляет собой
герметичную конструкцию, разделённую
пополам перегородкой поз.1. Нижнее отделение является трактом дыма, верхнее –
трактом газа или воздуха. Корпус снаружи
теплоизолирован. Конструкция верхней части
корпуса позволяет производить осмотр и
замену или очистку термосифонов по мере
загрязнения.
Конструкция перегородки и узел установки
термосифонов обеспечивают газоплотность
между верхней и нижней частями подогревателя, тем самым исключается проникание
газа в дым, и обеспечиваются требования
экологической безопасности.
Конструкция подогревателя на термосифонах:
1 – разделительная перегородка, 2 – теплоизоляция, 3 – термосифон
Схема установки СУТ на термосифонах в блоке
доменных воздухонагревателей конструкции Калугина
Системы утилизации тепла на трубчатых рекуператорах
Основными частями СУТ на трубчатых рекуператорах являются:
- корпус с патрубками входа и выхода дымовых
газов и подогреваемой среды;
- пакеты труб для подогреваемой среды, закреплённые в верхней и нижней крышках корпуса.
Такие системы обычно выполняются
двухходовыми (см. рисунок) для повышения
эффективности теплообмена. При этом
частично создаётся эффект противотока,
когда подогреваемая среда входит
в рекуператор со стороны выхода
наполовину охлаждённых дымовых
газов.
К преимуществам СУТ на трубчатых
рекуператорах относятся простота их
изготовления и обслуживания наряду
с относительно низкой стоимостью.
Конструкция рекуператора трубчатого двухходового
Схема установки СУТ на трубчатых рекуператорах в блоке
доменных воздухонагревателей конструкции Калугина
В Китайской Народной Республике на доменных печах разного объёма уже работают свыше 20
блоков ВНК, запроектированных фирмой ЗАО «КАЛУГИН» (первый блок – с 2002 г.), и практически на
всех блоках введены в эксплуатацию системы утилизации тепла на термосифонах для подогрева газа
и воздуха горения.
ВНК в условиях Китая работают на доменном газе с низкой теплотой сгорания (<750 ккал/м3) и при
отсутствии добавки высококалорийного газа. Для достижения температуры горячего дутья 1250-1300ºС
реализуется подогрев газа в СУТ до 160-180ºС.
СУТ блока ВНК доменной печи V=2200 м3
на металлургическом комбинате в Китае
СУТ блока ВНК доменной печи V=1750 м3
на металлургическом комбинате в Китае
На фото справа представлена первая в России система утилизации тепла дымовых газов для блока
доменных воздухонагревателей, внедрённая ЗАО «КАЛУГИН» в 2004 г. на доменной печи №4 объёмом
2700 м3 ОАО «Северсталь» (г.Череповец). Подогреватели в этой системе выполнены на термосифонах.
СУТ блока ВНК ДП №4 V=2700 м3 ОАО «Северсталь»
(г. Череповец, Россия) на термосифонах
Для заводов Индии и Украины фирмой ЗАО «КАЛУГИН» запроектированы и внедрены системы
подогрева газа и воздуха на трубчатых рекуператорах (см. фото).
СУТ блока ВНК доменной печи V=350 м3
металлургического завода в Индии
Таблица – Сравнительные теплотехнические показатели работы блоков ВНК
с системами утилизации тепла и без них
Наименование показателей
Число ВНК в блоке
Длительность полного периода
Длительность периода дутья
Режим работы
Температура: - купола
- дутья c учетом потерь в ВГД
- холодного дутья
- газа
- воздуха горения
- дыма средняя
- дыма максимальная
Расход: - дутья
- смеси топлив на 1 ВН
- смеси топлив на блок
Теплота сгорания смеси топлив
Высококалорийная добавка (природный газ)
Сэкономленная тепловая мощность
Годовая экономия природного газа
Варианты
Вар. 1 (ДП №4
Вар. 2 (ДП №2
Единицы
Северсталь)
Запорожсталь)
измерения
Без подо- С подо- Без подо- С подогрева
гревом
грева
гревом
шт.
4
4
3
3
час
4,0
4,0
3,0
3,0
час
1,0
1,0
1,0
1,0
Последовательный со смесителем
ºC
1410
1410
1345
1345
ºC
1250
1250
1200
1200
ºC
120
120
ºC
50
150
50
160
ºC
20
150
30
160
ºC
250
250
265
265
ºC
400
400
400
400
3
м /мин
5400
5400
2800
2800
3
м /час
44679
51043
39687
45724
м3/час
134037
153129
79374
91448
3
ккал/м
1270
1030
1067
839
%
5,53
2,13
2,88
0,00
МВт
14,5
9,2
3
тыс. м /год
35861,1
19805,6
По состоянию на 20.02.2012 г. на блоках бесшахтных воздухонагревателей
Калугина в разных странах мира введены в эксплуатацию следующие виды
систем утилизации тепла:
- около 50 теплообменных аппаратов на термосифонах, из них в 4 в России,
остальные – в Китайской Народной Республике;
- 14 теплообменных аппаратов на трубчатых рекуператорах, из них 8 в Индии
и 6 в Украине.
По всем вопросам разработки технических предложений, расчетов,
проектирования, строительства и пуска в эксплуатацию систем
утилизации тепла отходящих дымовых газов просим обращаться:
Россия, 620078, г. Екатеринбург, ул. Мира, 33
ЗАО “КАЛУГИН”
генеральный директор д.т.н. Калугин Я.П.
Тел.: (343) 216-50-53; (343) 216-50-54; факс: (343) 216-50-52
www. kalugin.biz
e-mail: mail@kalugin.biz