Värmeåtervinning av panna Värmeväxlare möjliggör energibesparing och koldioxidreduktion i stålindustrin

Kärnpositionering: Kärnvärdet för pannans värmeåtervinningsvärmeväxlare
Stålproduktion kan inte separeras från stödet från olika typer av pannor såsom masugnar varma masugnar, gaskraftsgenereringspannor, sintringsringskylare, koksugnar, etc. Denna utrustning genererar en stor mängd spillvärme vid olika temperaturnivåer under drift - från medel- och lågtemperatur rökgas vid 100 grader till hög temperatur rökgas vid 105 grader. Om det släpps ut direkt, orsakar det inte bara allvarligt energislöseri, utan förvärrar också termisk miljöförorening. Kärnvärdet för värmeväxlare för värmeåtervinning av pannor ligger i att bygga ett sluten-slingsystem med "effektiv återanvändning av värmeväxlarenergi från spillvärme", som exakt matchar spillvärmeegenskaperna hos stålverkspannor, omvandlar förlorad spillvärme till användbar energi såsom förvärmning av förbränningsluft, uppvärmning av pannans matarvatten och generering av ånga till "treturning". Dess prestanda avgör direkt effektiviteten av pannans spillvärmeåtervinning och energi-besparing och koldioxidreducerande effekter, och är en nyckelbro som förbinder pannans spillvärme och energiåteranvändning.

(1) Energibesparing och förbrukningsminskning, förbättrad energianvändningseffektivitet

I spillvärmen som avges från stålpannor står värmen som transporteras av hög-temperatur enbart rökgas för mer än 40 % av utrustningens totala värmeavledning. Värmeväxlare för värmeåtervinning av pannor av hög kvalitet kan uppnå en värmeöverföringseffektivitet på över 85 %, vilket avsevärt förbättrar energiutnyttjandet. Till exempel, efter att rökgasen från den heta masugnen behandlats av en värmeväxlare, kan luften och gasen förvärmas till 190-380 grader, vilket avsevärt minskar bränsleförbrukningen för den heta masugnen och hjälper till att förbättra den ultimata energieffektiviteten för masugnsprocessen. Den totala förmånen kan ökas med 2% -4%; Efter att ha introducerat en stor roterande värmeväxlare i en 2500 kubikmeter masugn hos ett visst 10 miljoner ton stålföretag, ökade temperaturen på förbränningsluften från rumstemperatur till 380 grader, masugnens bränsleförbränningseffektivitet ökade med 12 % och koksförhållandet minskade från 55,80 kg/energi till 550 kg/energi. besparingar. Samtidigt kan värmeväxlaren minska pannans avgastemperatur till 100-130 grader, undvika värmeförluster och främja stålverkets totala energiförbrukningsnivå för att närma sig industririktmärket.

(2) Minska kostnaderna och öka effektiviteten, förbättra företagens kärnkonkurrenskraft

Energikostnaden är en viktig komponent i stålföretagens produktionskostnad. Värmeväxlare för pannans värmeåtervinning minskar direkt driftskostnaderna för företag genom att minska förbrukningen av inköpt bränsle och el, samtidigt som de minskar investeringarna i drift och underhåll av utrustning, vilket ger dubbla effektivitetsvinster. Med den 1800 kubikmeter stora masugnen i Qinggang som ett exempel, med stöd av en dedikerad värmeåtervinningsvärmeväxlare, kan ytterligare en mängd värme återvinnas varje år, vilket motsvarar en besparing på 39,57 miljoner standardkubikmeter gas. I kombination med minskningen av luftläckage och gasbesparingar når de årliga energibesparingsfördelarna-9,116 miljoner yuan. Efter avdrag för driftskostnader är de inkrementella energibesparingsfördelarna- cirka 8,91 miljoner yuan; En konverterverkstad på 120 ton använder en värmeväxlare med spiralflänsar, som kan återvinna 12 miljoner kcal värme per stålugn, vilket motsvarar en besparing på 1,2 ton standardkol. Den årliga elproduktionen ökar med 18 miljoner kWh, och utrustningens underhållscykel reduceras från 4 gånger per år till 2 gånger, vilket minskar underhållskostnaderna med 40 %. För stora stålföretag kan ett komplett värmeåtervinningssystem för värmeväxlare minska kostnaderna med miljoner eller till och med tiotals miljoner yuan årligen, vilket avsevärt förbättrar företagets konkurrenskraft på marknaden.

(3) Reduktion av grönt kol som hjälper industrins låg-koldioxidomvandling
Enligt målet "dual carbon" står stålindustrin inför strikta krav på utsläppsminskningar. Värmeväxlare för pannans värmeåtervinning kan effektivt minska energiförbrukningen som kol och naturgas genom att återvinna spillvärme istället för att bränna fossila bränslen, och därigenom minska utsläppen av föroreningar som koldioxid, svaveldioxid och kväveoxider. Enligt beräkningar kan cirka 80-100 kg koldioxidutsläpp minskas för varje 1GJ spillvärme som återvinns. Om man tar ett stålföretag med en produktionskapacitet på 5 miljoner ton som exempel, med stöd av värmeåtervinningsvärmeväxlare i pannorna, kan 26 000 ton koldioxid, 750 ton svaveldioxid och 375 ton kväveoxider minskas årligen. Shiheng Special Steel återvinner spillvärme från rå kolgas genom en värmeväxlare med koksugnsstegsmantel, vilket uppnår flera fördelar med att minska koksenergiförbrukningen och kontrollera föroreningsutsläpp. Dess samproduktionsprojekt av härdat stål minskar koldioxidutsläppen med 300 000 ton årligen och har erkänts som ett "typiskt fall av kolneutralitet" av ministeriet för ekologi och miljö; Efter att ha installerat olika värmeåtervinningsvärmeväxlare under hela processen, minskade ett ledande stålföretag koldioxidutsläppen med 850 000 ton årligen och skapade ekonomiska fördelar på över 230 miljoner yuan, vilket till fullo visar värmeväxlarnas låga kolvärde.

Kärntyper och tekniska egenskaper: Lämplig för scenarier med flera pannor i stålverk

Det finns olika typer av pannor i stålverk, med betydande skillnader i spillvärmeegenskaper - temperaturer från 100 grader C till 1050 grader C, och komplexa rökgassammansättningar (inklusive svavel, klor, damm, etc.). Motsvarande pannvärmeåtervinningsvärmeväxlare uppvisar också differentierade typer, där kärnan kretsar kring "kaskadanvändning, exakt värmeväxling", anpassning till olika pannscenarier och spillvärmekvalitet, för att uppnå maximalt utnyttjande av spillvärmeresurser och lösa smärtpunkter som korrosion, askackumulering och prestandaförsämring av traditionell utrustning.

(1) Vanliga värmeväxlartyper och tekniska fördelar

1. Intelligent temperaturreglering dubbel förvärmningsvärmeväxlare: Med termisk olja som värmemedium, konstrueras ett värmeväxlingssystem av "rökgas termisk olja luft/gas", bestående av rökgasvärmeväxlare, luftvärmeväxlare, gasvärmeväxlare och intelligent styrsystem, huvudsakligen lämpligt för låg-temperaturgenerering av het rökgas avfallsgasvärmeåtervinning av blästergasavfallsgas. Dess främsta fördel är att i grunden lösa problemet med korrosion av syradaggpunkt vid låg-temperatur, lindra fenomenet med askansamling, och utrustningens livslängd kan nå mer än 10 år, vilket vida överstiger livslängden för traditionella platt- och värmerörsvärmeväxlare med 3-5 år. Under normala driftsförhållanden kan spillvärmen vid rökgasinloppstemperaturen på 280 grader återvinnas för att förvärma gasen och luften till en temperatur på 190 grader; När rökgasens inloppstemperatur är 330 grader kan förvärmningstemperaturen höjas till 230 grader och avgastemperaturen kan sänkas till under 130 grader med ett minimum av 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) använder en strålningsvärmeöverföringsmodul av hylstyp för att överföra värmeenergi genom rökgasens strålningsegenskaper, vilket undviker skador på termisk stress; När temperaturen sjunker under 750 grader, byt till konvektivt värmeöverföringsläge, kombinerat med den hög-effektiva värmeöverföringsfördelen med plattvärmeväxlare, kan värmeöverföringskoefficienten nå 3500W/(m ² · K), och utrustningens fotavtryck minskar med mer än 40 % jämfört med traditionella lösningar [2]. Efter renoveringen av en 2000m³ masugn i ett visst stålverk ökade effektiviteten för gassensibel värmeåtervinning med 22%, vilket sparade 12000 ton standardkol årligen.
3. Rörvärmeväxlare: En av de mest använda typerna, kärnan är sammansatt av flera hög-temperaturbeständiga metallrör (som 310S rostfritt stål, Inconel-legering, etc.). Rökgas med hög temperatur strömmar utanför rörknippet, och mediet som ska värmas cirkulerar inuti röret och uppnår värmeöverföring genom rörväggens värmeledning. Strukturen är robust, klarar av höga temperaturer och tryck på 800-1200 grader, lätt att rengöra och underhålla och lämplig för rökgasmiljöer med hög dammhalt, som masugnar och omvandlare i stålverk. Ett specialstålföretags omvandlare på 120 ton använder en spiralflänsrörsvärmeväxlare med en enda värmeväxlingsarea på 3200 kvadratmeter. Flänsarna är gjorda av nickel-kromlegeringsmaterial med en temperaturbeständighet på 850 grader, som effektivt motstår korrosion vid hög temperatur och minskar rökgastemperaturen från 800 grader till 280 grader. Spillvärmeåtervinningseffekten är betydande.

4. Plattvärmeväxlare: Med hjälp av korrugerade metallplåtar som värmeväxlarelement bildas smala kanaler mellan plattorna och hög-rökgas strömmar omvänt med mediet som ska värmas upp. Värmeöverföringsytan är stor och effektiviteten hög, vilket är 10% -30% högre än traditionella rörvärmeväxlare. Den kompakta volymen är lämplig för scenarier med begränsat utrymme. För rökgasen med hög temperatur på 650 grader i stålvalsvärmeugnen, antar plattvärmeväxlaren av anti-aska en speciell plattdesign och är utrustad med ett automatiskt askreningssystem, som kan använda värmen från rökgasen för att förvärma förbränningsluften och kylvattnet i valsverket, vilket minskar bränsleförbrukningen för uppvärmningen med 10%.

5. Hjälpvärmeväxlare: inklusive economizers, luftförvärmare, värmerörsvärmeväxlare, etc., som huvudsakligen används för medel- och lågtemperaturavfallsvärmeåtervinning (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%.

Branschtrender och utvecklingsutsikter
Med främjandet av den nationella "Special Action Plan for Energy Conservation and Carbon Reduction in the Steel Industry", i slutet av 2025, kommer energiförbrukningen per produktenhet av masugnar och omvandlare inom stålindustrin att minska med mer än 1 % jämfört med 2023, och den omfattande energiförbrukningen per ton stål kommer att minska med mer än 2 %. Värmeväxlare för pannans värmeåtervinning, som kärnutrustningen för energibesparing och koldioxidminskning, kommer att inleda ett bredare utvecklingsutrymme. Baserat på industriutvecklingsbehov och tekniska innovationsriktningar kommer det att finnas tre stora utvecklingstrender för värmeåtervinningsvärmeväxlare för pannor i framtiden.

Den ena är uppgraderingen av teknisk intelligens, integration av ny teknik som AI, digitala tvillingar och Internet of Things för att uppnå realtidsövervakning, exakt reglering och felvarning för värmeväxlarnas driftstatus, vilket ytterligare förbättrar värmeväxlingseffektiviteten och minskar drift- och underhållskostnaderna; Samtidigt kan utvecklingen av adaptiva värmeväxlare automatiskt justera driftsparametrar baserat på fluktuationer i spillvärmetemperatur och flödeshastighet, anpassad till komplexa spillvärmescenarier i stålverk.

Den andra är material- och strukturinnovation, med användning av mer avancerade hög-temperatur- och korrosionsbeständiga-legeringsmaterial, såsom INCONEL 625, 310S rostfritt stål, etc., för att förbättra värmeväxlarens stabilitet i miljöer med hög temperatur, hög korrosion och hög damm; Optimera den strukturella designen av värmeväxlare, utveckla kompakta och effektiva värmeväxlare, minska fotavtrycket och förbättra utrymmesutnyttjandet, som att minska fotavtrycket för värmeväxlare med hög-temperaturhylsa med mer än 40 % jämfört med traditionella lösningar.

Den tredje är utvecklingen av systemintegration, som kombinerar värmeväxlare för värmeåtervinning av pannor med gasåtervinning, ångcykel och energilagringssystem för att bygga ett integrerat energiåtervinningssystem, förbättra företagens självförsörjning med-energi och hantera fluktuationer i elpriset och energiförsörjningsrisker; Samtidigt kombinerar nya smälttekniker som vätemetallurgi, optimerar värmeväxlardesign, anpassning till nya värmekällstrukturer och främjar stålindustrin att gå från "energibesparing och kolminskning" till "noll koldioxidutsläpp".

Dessutom, med den kontinuerliga förbättringen av industristandarder, såsom främjandet av industristandarder för återvinning av spillvärme från koksugnsstiggas, kommer tillämpningen av värmeåtervinningsvärmeväxlare för pannor att bli mer standardiserad och standardiserad, vilket främjar industrins övergripande energieffektivitetsnivå. Enligt den nationella järnproduktionskapaciteten på 1 miljard ton, om avancerade värmeåtervinningsvärmeväxlare för pannor främjas fullt ut, kan det spara cirka 4,8 miljarder yuan i kostnader och minska koldioxidutsläppen med 5,2 miljoner ton årligen, med betydande ekonomiska och miljömässiga fördelar.