Kedelvarmegenvindingsvarmeveksler giver energibesparelse og kulstofreduktion i stålindustrien

Kernepositionering: Kerneværdien af ​​kedelvarmegenvindingsvarmevekslere
Stålproduktion kan ikke adskilles fra understøttelsen af ​​forskellige typer kedler såsom højovne, varme højovne, gaskraftkedler, sintringsringkølere, koksovne osv. Dette udstyr genererer en stor mængde spildvarme ved forskellige temperaturniveauer under drift - fra middel- og lavtemperatur røggas ved 100 grader til høj temperatur røggas ved 1050 grader. Hvis det udledes direkte, forårsager det ikke kun alvorligt energispild, men forværrer også miljøets termiske forurening. Kerneværdien af ​​varmevekslere til kedelvarmegenvinding ligger i at opbygge et lukket-sløjfesystem med "genbrug af energi til spildvarmeopfangning, effektivt genbrug af varmevekslerenergi", der nøjagtigt matcher spildvarmeegenskaberne for stålværkskedler, konverterer tabt spildvarme til brugbar energi såsom forvarmning af forbrændingsluft, opvarmning af kedelfødevand og generering af damp til "rensning". Dens ydeevne bestemmer direkte effektiviteten af ​​kedelspildvarmegenvinding og energi-besparende og kulstofreduktionseffekter og er en nøglebro, der forbinder kedelspildvarme og energigenbrug.

(1) Energibesparelse og forbrugsreduktion, forbedring af energiudnyttelseseffektiviteten

I spildvarmen, der udsendes fra stålværkskedler, tegner varmen fra høj-temperatur røggas sig alene for mere end 40 % af udstyrets samlede varmeafledning. Varmegenvindingsvarmevekslere i høj kvalitet kan opnå en varmeoverførselseffektivitet på over 85 %, hvilket i høj grad forbedrer energiudnyttelseseffektiviteten. For eksempel, efter at røggassen fra højovnens varme højovn er behandlet af en varmeveksler, kan luften og gassen forvarmes til 190-380 grader, hvilket reducerer brændstofforbruget af den varme højovn betydeligt og hjælper med at forbedre den ultimative energieffektivitet af højovnsprocessen. Den samlede ydelse kan øges med 2% -4%; Efter at have introduceret en stor roterende varmeveksler i en 2500 kubikmeter højovn fra en bestemt 10 millioner tons stålvirksomhed, steg temperaturen af forbrændingsluften fra stuetemperatur til 380 grader, højovnens brændstofforbrændingseffektivitet steg med 12%, og koksforholdet faldt fra 55,80 kg/energi til 550 kg/energi. besparelser. Samtidig kan varmeveksleren reducere kedlens udstødningstemperatur til 100-130 grader, undgå varmetab og fremme stålværkets samlede energiforbrugsniveau for at nærme sig industriens benchmark.

(2) Reducer omkostningerne og øg effektiviteten, styrk virksomhedernes kernekonkurrenceevne

Energiomkostninger er en vigtig komponent i stålvirksomheders produktionsomkostninger. Kedelvarmegenvindingsvarmevekslere reducerer direkte driftsomkostningerne for virksomheder ved at reducere forbruget af købt brændstof og elektricitet, samtidig med at de reducerer udstyrsdrift og vedligeholdelsesinvesteringer, hvilket opnår dobbelt effektivitetsgevinster. Tager man Qinggang højovn på 1800 kubikmeter som eksempel, med støtte fra en dedikeret varmegenvindingsvarmeveksler, kan der genvindes en ekstra mængde varme hvert år, svarende til at spare 39,57 millioner standard kubikmeter gas. Kombineret med reduktionen af ​​luftlækage og gasbesparelser når de årlige energibesparende-fordele op på 9,116 millioner yuan. Efter fradrag af driftsomkostninger er de trinvise energibesparende-fordele omkring 8,91 millioner yuan; Et 120 tons konverterværksted anvender en spiralformet rørvarmeveksler, som kan genvinde 12 millioner kcal varme pr. stålovn, svarende til at spare 1,2 tons standardkul. Den årlige elproduktion øges med 18 millioner kWh, og udstyrsvedligeholdelsescyklussen reduceres fra 4 gange om året til 2 gange, hvilket reducerer vedligeholdelsesomkostningerne med 40 %. For store stålvirksomheder kan et komplet kedelvarmegenvindingssystem reducere omkostningerne med millioner eller endda titusinder af yuan årligt, hvilket væsentligt forbedrer virksomhedens konkurrenceevne på markedet.

(3) Reduktion af grøn kulstof, der hjælper industriens lave-kulstofomdannelse
Under "dual carbon"-målet står stålindustrien over for strenge krav til emissionsreduktion. Varmegenvindingsvarmevekslere til kedel kan effektivt reducere energiforbruget såsom kul og naturgas ved at genvinde spildvarme i stedet for at brænde fossile brændstoffer og derved reducere emissioner af forurenende stoffer som kuldioxid, svovldioxid og nitrogenoxider. Ifølge beregninger kan der for hver 1GJ genvundet spildvarme reduceres omkring 80-100 kg kuldioxidemissioner. Tager man en stålvirksomhed med en produktionskapacitet på 5 millioner tons som eksempel, med støtte fra kedelvarmevekslere, kan 26000 tons kuldioxid, 750 tons svovldioxid og 375 tons nitrogenoxider reduceres årligt. Shiheng Special Steel genvinder spildvarme fra rå kulgas gennem en varmeveksler i en koksovns-stigerkappe, hvilket opnår flere fordele ved at reducere energiforbruget til koks og kontrollere forurenende emissioner. Dets hærdede stål co-produktion af kulstofreduktion og fiksering reducerer kulstofemissioner med 300.000 tons årligt og er blevet anerkendt som et "typisk tilfælde af kulstofneutralitet" af ministeriet for økologi og miljø; Efter at have installeret forskellige varmegenvindingsvarmevekslere gennem hele processen, reducerede en førende stålvirksomhed kuldioxidemissionerne med 850.000 tons årligt og skabte økonomiske fordele på over 230 millioner yuan, hvilket fuldt ud demonstrerer varmevekslernes lave kulstofværdi.

Kernetyper og tekniske egenskaber: Velegnet til flere kedelscenarier i stålværker

Der findes forskellige typer kedler i stålværker med betydelige forskelle i spildvarmeegenskaber - temperaturer fra 100 grader C til 1050 grader C og komplekse røggassammensætninger (herunder svovl, klor, støv osv.). De tilsvarende kedelvarmegenvindingsvarmevekslere udviser også differentierede typer, hvor kernen drejer sig om "kaskadeudnyttelse, præcis varmeveksling", tilpasning til forskellige kedelscenarier og spildvarmekvalitet, opnåelse af maksimal udnyttelse af spildvarmeressourcer og løsning af smertepunkter såsom korrosion, askeophobning og ydeevneforringelse af traditionelt udstyr.

(1) Almindelige varmevekslertyper og teknologiske fordele

1. Intelligent temperaturstyring dobbelt forvarmningsvarmeveksler: Ved at bruge termisk olie som varmemediet konstrueres et varmevekslersystem af "røggas termisk olie luft/gas", bestående af røggasvarmeveksler, luftvarmeveksler, gasvarmeveksler og intelligent styresystem, hovedsageligt velegnet til lav-temperaturgenerering af varm røggas affaldsbrændeovn og genvinding af blast-power-generering af blæstgas. Dens kernefordel er fundamentalt at løse problemet med lav-temperatur syredugpunktskorrosion, afhjælpe fænomenet med askeakkumulering, og udstyrets levetid kan nå mere end 10 år, hvilket langt overstiger levetiden for traditionelle plade- og varmerørsvarmevekslere med 3-5 år. Under normale driftsforhold kan spildvarmen ved røggasindgangstemperaturen på 280 grader genvindes for at forvarme gassen og luften til en temperatur på 190 grader; Når røggassens indløbstemperatur er 330 grader, kan forvarmningstemperaturen øges til 230 grader, og udstødningstemperaturen kan reduceres til under 130 grader med minimum 100 grader.

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 grader) bruger et sleevetype strålingsvarmeoverførselsmodul til at overføre varmeenergi gennem røggassens strålingskarakteristika, hvilket undgår termisk spændingsskader; Når temperaturen falder til under 750 grader , skift til konvektiv varmeoverførselstilstand kombineret med den højeffektive varmeoverførselsfordel ved pladevarmevekslere, kan varmeoverførselskoefficienten nå 3500W/(m ² · K), og udstyrets fodaftryk reduceres med mere end 40 % sammenlignet med traditionelle løsninger [2]. Efter renoveringen af ​​en 2000m ³ højovn i et bestemt stålværk steg effektiviteten af ​​gassensibel varmegenvinding med 22%, hvilket sparer 12000 tons standardkul årligt.
3. Rørvarmeveksler: En af de mest anvendte typer, kernen er sammensat af flere høj-temperaturbestandige metalrør (såsom 310S rustfrit stål, Inconel-legering osv.). Højtemperaturrøggas strømmer uden for rørbundtet, og mediet, der skal opvarmes, cirkulerer inde i røret, hvilket opnår varmeoverførsel gennem rørvæggens varmeledning. Strukturen er robust, i stand til at modstå høje temperaturer og tryk på 800-1200 grader, nem at rengøre og vedligeholde og velegnet til røggasmiljøer med højt støvindhold, såsom højovne og omformere i stålværker. En speciel stålvirksomheds 120 tons konverter anvender en spiralformet rørvarmeveksler med et enkelt varmevekslerareal på 3200 kvadratmeter. Finnerne er lavet af nikkel-chromlegeringsmateriale med en temperaturbestandighed på 850 grader, der effektivt modstår højtemperaturkorrosion og reducerer røggastemperaturen fra 800 grader til 280 grader. Effekten af ​​genvinding af spildvarme er betydelig.

4. Pladevarmeveksler: Ved at bruge korrugerede metalplader som varmevekslerelementer dannes der smalle kanaler mellem pladerne, og høj-røggas strømmer omvendt med mediet, der skal opvarmes. Varmeoverførselsarealet er stort, og effektiviteten er høj, hvilket er 10% -30% højere end traditionelle rørvarmevekslere. Den kompakte volumen er velegnet til scenarier med begrænset plads. Til højtemperaturrøggassen på 650 grader i stålrullevarmeovnen, vedtager anti-aske-pladevarmeveksleren et specielt pladedesign og er udstyret med et automatisk askerensningssystem, som kan bruge røggassens varme til at forvarme forbrændingsluften og kølevandet i valseværket, hvilket reducerer brændstofforbruget af opvarmningen med 10%.

5. Hjælpevarmevekslere: inklusive economizere, luftforvarmere, varmerørsvarmevekslere osv., der hovedsageligt anvendes til middel- og lavtemperatur spildvarmegenvinding (temperatur<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%.

Industritendenser og udviklingsmuligheder
Med fremme af den nationale "Special Action Plan for Energy Conservation and Carbon Reduction in the Steel Industry" vil energiforbruget pr. enhedsprodukt af højovne og omformere i stålindustrien inden udgangen af ​​2025 være reduceret med mere end 1% i forhold til 2023, og det omfattende energiforbrug pr. ton stål vil blive reduceret med mere end 2%. Kedelvarmegenvindingsvarmevekslere, som kerneudstyret til energibesparelse og kulstofreduktion, vil indlede et bredere udviklingsrum. Baseret på industriens udviklingsbehov og teknologiske innovationsretninger vil der være tre store udviklingstendenser for kedelvarmevekslere i fremtiden.

Den ene er opgraderingen af ​​teknologisk intelligens, integration af nye teknologier såsom kunstig intelligens, digitale tvillinger og tingenes internet for at opnå realtidsovervågning, præcis regulering og fejladvarsel om varmeveksleres driftsstatus, hvilket yderligere forbedrer varmevekslingseffektiviteten og reducerer drifts- og vedligeholdelsesomkostninger; Samtidig kan udviklingen af ​​adaptive varmevekslere automatisk justere driftsparametre baseret på udsving i spildvarmetemperatur og flowhastighed, tilpasset komplekse spildvarmescenarier i stålværker.

Den anden er materiale- og strukturel innovation, der bruger mere avancerede høj-temperatur- og korrosionsbestandige-legeringsmaterialer, såsom INCONEL 625, 310S rustfrit stål osv., for at forbedre stabiliteten af ​​varmeveksleren i miljøer med høj temperatur, høj korrosion og høje støvmængder; Optimer det strukturelle design af varmevekslere, udvikle kompakte og effektive varmevekslere, reducere fodaftryk og forbedre pladsudnyttelsen, såsom at reducere fodaftrykket af varmevekslere med høje-muffe med mere end 40 % sammenlignet med traditionelle løsninger.

Den tredje er udviklingen af ​​systemintegration, som kombinerer kedelvarmegenvindingsvarmevekslere med gasgenvinding, dampcyklus og energilagringssystemer for at bygge et integreret energigenanvendelsessystem, forbedre virksomhedens energiselv-selvforsyning og håndtere elprisudsving og energiforsyningsrisici; Samtidig kombinerer nye smelteteknologier såsom brintmetallurgi, optimering af varmevekslerdesign, tilpasning til nye varmekildestrukturer og promovering af stålindustrien til at gå fra "energibesparelse og kulstofreduktion" til "nul kulstofemissioner".

Hertil kommer, at med den løbende forbedring af industristandarder, såsom fremme af industristandarder for genvinding af spildvarme fra koksovnstigergas, vil anvendelsen af ​​kedelvarmegenvindingsvarmevekslere blive mere standardiseret og standardiseret, hvilket fremmer industriens overordnede energieffektivitetsniveau. Ifølge den nationale jernproduktionskapacitet på 1 milliard tons, hvis avancerede kedelvarmegenvindingsvarmevekslere fremmes fuldt ud, kan det spare omkring 4,8 milliarder yuan i omkostninger og reducere kuldioxidemissioner med 5,2 millioner tons årligt med betydelige økonomiske og miljømæssige fordele.