ЗАО «КАЛУГИН», Россия, Екатеринбург СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

системы утилизации средне потенциального тепла отходящих дымовых газов ЗАО «КАЛУГИН» предлагает системы утилизации средне потенциального 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 спирально шовной 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 термо- сифонов 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 теплоизолированный. 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 подогрева- теля, 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

Основными частями СУТ на трубчатых рекуператора х являются: - корпус с патрубками входа и выхода дымовых газов и подогреваемой среды; - пакеты труб для подогреваемой среды, закреп- лённые 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 Системы утилизации тепла на трубчатых рекуператорах Системы утилизации тепла на трубчатых рекуператорах

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 (

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 м 3 ОАО «Северсталь» (г.Череповец). Подогреватели в этой системе выполнены на термосифонах. СУТ блока ВНК ДП 4 V=2700 м 3 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 м 3 металлургического завода в Индии

Таблица 1 – Теплотехнические показатели расчета двух блоков ВНК Наименование показателей Единицы измерения Варианты Вар. 1 (ДП 4 Северсталь) Вар. 2 (ДП 2 Запорожсталь) Без подогрева С подогревом Без подогрева С подогревом Число ВНК в блокешт.4433 Длительность полного периода час 4,0 3,0 Длительность периода дутья час 1,0 Режим работы Последовательный со смесителем Температура: - куполаºC дутья c учетом потерь в ВГДºC холодного дутьяºC120 - газаºC воздуха горенияºC дыма средняяºC дыма максимальнаяºC400 Расход: - дутьем 3 /мин смеси топлив на 1 ВНм 3 /час смеси топлив на блокм 3 /час Теплота сгорания смеси топливккал/м Высококалорийная добавка (природный газ)%5,532,132,880,00 Сэкономленная тепловая мощность МВт 14,59,2 Годовая экономия природного газа тыс. м 3 /год 35861,119805,6 Таблица – Сравнительные теплотехнические показатели работы блоков ВНК с системами утилизации тепла и без них

Таблица 1 – Теплотехнические показатели расчета двух блоков ВНК По состоянию на г. на блоках бесшахтных воздухонагревателей Калугина в разных странах мира введены в эксплуатацию следующие виды систем утилизации тепла: По состоянию на 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; - 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 теплообменных аппаратов на трубчатых рекуператорах, из них 8 в Индии и 6 в Украине.