С НАМИ - К ВЫСОКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ!
язык
RUS ENG

Теплообменные аппараты

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 её увеличением при вдувании в доменную печь заменителей кокса (природный газ, пылеугольное топливо и др.). Важнейшим шагом в этом направлении стало применение систем утилизации тепла отходящих дымовых газов для подогрева воздуха горения и отопительного газа.
 
Одними из самых эффективных конструкций СУТ являются подогреватели на термосифонах (см. фото 1) и на трубчатых рекуператорах (см. фото 2). Фирмой АО «КАЛУГИН» к настоящему времени накоплен существенный опыт проектирования и внедрения систем двух этих типов и работы с ними.
В Китайской Народной Республике на доменных печах разного объёма уже работают около 30 блоков воздухонагревателей Калугина (первый блок – с 2002 г.)
 

Фото 1 – Система утилизации тепла на термосифонах
блока ВНК ДП №1 V=1750 м³ Цзинаньского металлургического комбината (г. Цзинань, КНР)

Фото 2 – Система утилизации тепла на трубчатых
рекуператорах блока ВНК доменной печи V=350 м³
металлургического завода «Сан Флаг» (г. Бхандара, Индия)

Фото 3 – Система утилизации тепла на термосифонах блока ВНК
ДП №4 V=2700 м³ ОАО «Северсталь» (г. Череповец, Россия)
 
Для работы ВНК в условиях Китая на доменном газе с низкой теплотой сгорания (<750 кДж/м³) и достижения температуры горячего дутья 1250-1300ºС при отсутствии добавок высококалорийного газа, на всех блоках ВНК реализуются следующие варианты систем подогрева газа и (или) воздуха:
 
- подогрев газа и воздуха до 160-180ºС в теплообменниках на термосифонах (фото 1) за счёт утилизации тепла дымовых газов;
 
 - подогрев только воздуха горения до 500-600ºС в двух специально построенных в блоке малых ВНК (подогревателях), см. раздел «Высокотемпературный подогрев воздуха горения»;
 
- подогрев газа до 160-180ºС в теплообменнике на термосифонах за счёт тепла дымовых газов и подогрев воздуха горения до 450-600ºС в двух малых ВНК.
 
На действующих блоках ВН в Индии и Украине, запроектированных фирмой АО «КАЛУГИН», применены системы утилизации тепла отходящих дымовых газов на трубчатых рекуператорах (см. следующую страницу, п.2).
 
В России первая система утилизации тепла отходящих дымовых газов воздухонагревателей конструкции ЗАО «КАЛУГИН» введена в эксплуатацию в 2005 г. на ДП №4 ОАО «Северсталь» объёмом 2700 м³ (г. Череповец Вологодской обл.), см. фото 3. Подогреватели в этой системе выполнены на термосифонах.
 
В 2013 году специалисты АО "Калугин" разработали уникальную методику проектирования и изготовления пластинчатых рекуператоров. Первый такой пластинчатый рекуператор был пущен в эксплуатацию в составе системы утилизации тепла (СУТ) отходящих газов шахтной печи № 4 плавильного цеха ОАО «Уфалейникель» (см. фото 4). 
Фото 4. Система утилизации тепла (СУТ) отходящих газов шахтной печи № 4  плавильного цеха ОАО «Уфалейникель»

Технические характеристики пластинчатого рекуператора для подогрева дутья ш/п №4 ОАО «Уфалейникель»:

  • температура отходящих газов , ºС -   300 - 600, макс. 900
  • объем отходящих газов, нм³/ч - 170 000
  • запыленность отходящих газов, г/нм³ -  5,5 - 40
  • объем подогреваемого воздуха,нм³/ч - 65 000
  • температура воздуха до подогревателя, ºС - 20
  • температура воздуха после подогревателя, ºС  - 300
В подогревателе использовано более 600 оребренных панелей, изготовленных по уникальной технологии с применением лазерной резки и сварки. 
 
Данная система утилизации тепла обеспечивает:
 
  • возврат тепла в шахтную печь нагревом воздуха горения до 300ºС и выше;
  • экономию дорогостоящего кокса;
  • уменьшение выброса тепла в окружающую среду;
  • увеличение производительности шахтной печи и снижение себестоимости готовой продукции.

Срок окупаемости СУТ - 5-8 месяцев.

Эффективность работы доменных, шахтных и др. печей в значительной мере определяется удельным расходом кокса на тонну выплавляемого металла. Совершенствование существующих и разработка новых способов снижения расхода кокса при производственной плавке металла, всегда являлась одной из самых насущных задач чёрной и цветной металлургии. Наиболее важным способом снижения удельного расхода кокса и увеличения производительности печи является повышение температуры горячего дутья.
Каждая калория, внесённая с подогретыми воздухом или газом, экономит 2-3 калории в расходе топлива, поэтому тепло отходящих продуктов горения предпочтительнее возвращать с подогретым воздухом или газом, а не выбрасывать его в атмосферу.
 
Пример:
Средняя температура отходящих дымовых газов в борове блока составляет около 270ºС. В связи с этим температура подогрева газа и воздуха горения в системах утилизации тепла может достигать 180ºС. Поднасадочное устройство бесшахтных воздухонагревателей Калугина (ВНК) позволяет иметь максимальную температуру дыма 500ºС и среднюю его температуру до 350ºС, что даёт возможность нагревать газ и воздух до 250ºС без дополнительного подогрева.
 
Внедрение систем утилизации тепла (СУТ) отходящих дымовых газов на воздухонагревателях для доменных печей и других термических агрегатов, позволяет без снижения температуры горячего дутья работать полностью на дешёвом низкокалорийном топливе с использованием предварительно подогретого воздуха горения и газа.