ЗАО «КАЛУГИН», Россия, Екатеринбург

СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

ЗАО «КАЛУГИН» предлагает системы утилизации среднепотенциального тепла системы утилизации среднепотенциального тепла отходящих дымовых газовотходящих 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 теплаПрименение систем утилизации теплав доменном производствев 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 термосифонахСистемы 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 превращаетсяв 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 показанана 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 отделе-ние 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 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 рекупера-торах 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 выполняютсядвухходовыми (см. рисунок) для повышенияэффективности теплообмена. При этомчастично создаётся эффект противотока,когда подогреваемая среда входитв рекуператор со стороны выходанаполовину охлаждённых дымовыхгазов.

К преимуществам СУТ на трубчатыхрекуператорах относятся простота ихизготовления и обслуживания нарядус относительно низкой стоимостью.

Конструкция рекуператора трубчатого двухходового

Системы утилизации теплаСистемы утилизации тепла на трубчатых рекуператорахна 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 (<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 КитаеСУТ 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

Наименование показателейЕдиницы

измерения

Варианты

Вар. 1 (ДП №4 Северсталь)

Вар. 2 (ДП №2 Запорожсталь)

Без подо-грева

С подо-гревом

Без подо-грева

С подо-гревом

Число ВНК в блоке шт. 4 4 3 3

Длительность полного периода час 4,0 4,0 3,0 3,0

Длительность периода дутья час 1,0 1,0 1,0 1,0

Режим работы Последовательный со смесителем

Температура: - купола ºC 1410 1410 1345 1345

- дутья c учетом потерь в ВГД ºC 1250 1250 1200 1200

- холодного дутья ºC 120 120

- газа ºC 50 115500 50 160160

- воздуха горения ºC 20 115500 30 160160

- дыма средняя ºC 250 250 265 265

- дыма максимальная ºC 400 400 400 400

Расход: - дутья м3/мин 5400 5400 2800 2800

- смеси топлив на 1 ВН м3/час 44679 51043 39687 45724

- смеси топлив на блок м3/час 134037 153129 79374 91448

Теплота сгорания смеси топлив ккал/м3 1270 1030 1067 839

Высококалорийная добавка (природный газ) % 5,53 2,13 2,88 0,00

Сэкономленная тепловая мощность МВт 14,5 9,2

Годовая экономия природного газаГодовая экономия природного газа тыс. мтыс. м33/год/год 35861,135861,1 19805,619805,6

Таблица – Сравнительные теплотехнические показатели работы блоков ВНК Таблица – Сравнительные теплотехнические показатели работы блоков ВНК с системами утилизации тепла и без нихс системами утилизации тепла и без них

По состоянию на 2По состоянию на 200..0202.20.201212 г. на блоках бесшахтных воздухонагревателей г. на блоках бесшахтных воздухонагревателей Калугина в разных странах мира введены в эксплуатацию следующие виды Калугина в разных странах мира введены в эксплуатацию следующие виды систем утилизации тепла:систем утилизации тепла:

- около - около 550 теплообменных аппаратов на термосифонах, из них в 0 теплообменных аппаратов на термосифонах, из них в 44 в России, в России, остальные – в Китайской Народной Республике;остальные – в Китайской Народной Республике;

- - 1414 теплообменных аппаратов на трубчатых рекуператорах, из них теплообменных аппаратов на трубчатых рекуператорах, из них 8 8 в Индии в Индии и и 6 6 в Украине.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, 33ЗАО “КАЛУГИН”

генеральный директор д.т.н. Калугин Я.П.

Тел.: (343) 216-50-53; (343) 216-50-54; факс: (343) 216-50-52 e-mail: www. kalugin.biz mail@kalugin.biz