Керамічні рекуператори

Слід підкреслити, що установка (мал. VI.3) більш доцільна, ніж використовування в централізованій випарній системі продуктів, згоряє від декількох пічних агрегатів, оскільки при цьому неминучі присоси в розвинутих сполучних газоходах.

Уніфіковані парогенератори на газах

В даний час промисловість випускає нову серію ПОГ підвищених параметрів КУ-125, КУ-100--1, КУ-80--3, КУ-60--2. Всі вони розраховані на пропуск відповідно 125, 100, 80, 60 тис. м3 продуктів згоряє в годину з початковою температурою 1125--925 К і призначені для вироблення пари тиском 4,5, і 1,8 МПа при температурі 650--675 К. Парогенератори можуть працювати в комплексі з випарним охолоджуванням печей або тільки для використовування фізичного тепла йдуть, з печей продуктів згоряє.

Розглянемо принципову схему парогенератора уніфікованої серії КУ-125 (мал. VI.4, а). Випарна частина, парогенератора складається з трьох секцій 3, 4 і 6, включених послідовно по потоку продуктів згоряє і паралельно по воді парогенератора , що подається циркуляційними насосами.

Співвідношення довжин змійовиків кожної секції підбирається так, щоб гідравлічний опір їх був однаковим. Рахуючи кратність циркуляції для всіх секцій незмінної, можна цю умову виразити у вигляді:

,

де l1, l2, l3 -- відповідно довжина змійовиків першої, другої і третьої секцій; D1 D2 і D3 -- їх паровиробництво (мал. VI.4, б).

Розподіл випарної системи парогенератора на дві-три секції, включені по воді парогенератора паралельно, дозволяє в 6--8 разів понизити необхідний тиск і потужність циркуляційних насосів. Подальше дроблення випарної системи дає незначне зменшення потужності. Всі поверхні нагріву ПОГ набрані з труб діаметром 32 X 3 мм за винятком пароперегрівача 5, розрахованого на тиск 1,8 МПа, який виготовляється з труб діаметром 38 х 3 мм. Змійовики випарних пакетів звичайні одноплощинні, змійовик же водяного економайзера 7 зігнутий по схемі «висхідної змійки». Внутрішній діаметр барабана для парогенераторів уніфікованої серії всіх типорозмірів рівний 1508 мм і залежно від тиску (4,6 і 1,8 МПа) відрізняється завтовшки стінки (36 і 16 мм). В парогенераторах КУ-125 передбачений пристрій внутрішньобарабанної сепарації 2- циклонного типу. Пароводяна суміш підводиться до циклонів. У верхній частині барабана встановлюється перфорована парозабірна труба і дірчастий стельовий щит. Напруга парового об'єму барабана при тиску 4,5 МПа розраховано на 300 м3/м3, а при 1,8 МПа --до 600 м3/м3.

Мал. VI.4. Принципова схема парогенератора уніфікованої серії КУ-125:

а -- послідовність включення тепловикористовуючих елементів; б -- графік паровиробництва.

Корпус парогенератора, що є кожухом газоходу, в якому розміщені змієвикові поверхні нагріву, в зоні високих температур (понад 675-725 К) виготовляється із сталевого листа (д=6 мм) з внутрішньою футеровкою легковагою шамотною цеглою. Решта газоходів виконується із сталевих листів (д=5 мм), що сполучаються на зварці, з відповідними профілями жорсткості і зовнішньою тепловою ізоляцією. Для сприйняття теплових подовжень окремих ділянок корпусу служать компенсатори сальникового типу.

Конструктивні і розрахункові характеристики уніфікованої серії ПОГ приведені в табл. 7 і 8. додатки.

Основні техніко-економічні показники низькотемпературних ПОГ невисокі:

Паронапруга поверхонь нагріву

= 14ч20кг/(м2·год)

Витрата металу, що працює під тиском для вироблення 1 кг пари

= 2,3ч2,4 кг/кг

Енергетичний к. і. т. зэн = 35ч38 %

Це пояснюється тим, що розглянуті ПОГ є механічним придатком до існуючих технологічних агрегатів і тому встановлюються в зоні низьких температур за регенераторами або рекуператорами високотемпературних печей. При переміщенні парогенератора в зону більш високих температур продуктів згоряє ці недоліки значною мірою усуваються.

Парогенератори на газах з повітрепідігрівачами

В попередньому параграфі розглянуто розташування тепловикористовуючих елементів по схемі пекти -- рекуператор (регенератор) -- парогенератор. В цій схемі кінцевою ланкою тепловикористовуючої системи є парогенератор, що працює при То == 775 ч 975 К і нижче залежно від величини присосів в свинях

Мал. VI.5. Схема комплексного використовувань тепла охолоджування Конструктивних елементів печі й фізичного тепла продуктів згоряє, що відходять: 1 -- роздаточно-сборний бак технічної води; 2 -- циркуляційні насоси; 3 -- барабан-сепаратор; 4 -- парогенератор на газах, що відходять; 5 -- водяний економайзер; 6 -- другий випарний пакет; 7 -- пароперегрівач; 8 -- перший випарний пакет; 9 -- воздухоподігрівач; 10 -- опорні труби печі: 11 -- подовжні труби від печі до парогенератора.

При роботі печей на газі з підвищеною теплотою згоряє і необхідності помірного підігріву повітря для спалювання палива в печах (675--725 К) найвигіднішої є енерготехнологічна схема піч--парогенератор -- рекуператор. Рекуператор виконується із звичайної вуглецевої сталі і комплектно поставляється разом з парогенератором заводом-виготівником.

Переміщення парогенератора в зону більш високих температур (1300--1600 К) і включення системи випарного охолоджування печі в контур циркуляції парогенератора створюють сприятливі умови для ефективного топливовикористання (мал. VI.5).

В енерготехнологічній схемі

1. Спрощується конструкція печі, скорочується об'єм будівельно-монтажних робіт технологічного агрегату.

Мал. VI.6. Залежність основних показників роботи ПОГ від температури продуктів, згоряє на вході в парогенератор: 1 -- питома витрата металу; 2 -- сумарна паровиробіток; 3-- паронапруга; 4 -- п питома витрата продуктів згоряє.

Ліквідовуються обмеження по параметрах пари -- практично можливе вироблення пари будь-яких енергетичних параметрів.

Знижуються втрати тепла з продуктами згоряє, що йдуть , і сумарний до. і. т. установки підвищується до 80%.

4. Значно підвищуються всі техніко-экономічні показники роботи тепловикористовуючих пристроїв, збільшується надійність їх експлуатації.

На мал.. VI.6 показана залежність основних показників роботи ПОГ від температури продуктів згоряє на вході в парогенератор T0. .

Переваги енерготехнологічного розміщення ПОГ можна побачити з наступного наближеного аналізу.

Рівняння теплопередачі: для ПОГ, розміщеного в кінці тракту продуктів згоряє

(VI.3)

2 для ПОГ з повітропідігрівачами (див. рис, VI.7)

(VI.4)

Звідси

(VI .5)

Зміна ?T:

(VI.6)

де Т' і Т" -- температури продуктів згоряє на вході в пароводяну частину парогенератора і на виході з неї; ТК1 і ТК2 -- середня температура пари, в парогенераторі.

При однакових В, Vп.с і рівняння теплових балансів

(VI.7)

(VI.8)

При умові з цих рівнянь виходить

(VI.9)

Підставивши значення Q і ?T з рівнянь (VI.9) і (VI.6) в рівняння (VI.5) при , отримаємо

(VI .10) .

Паронапруга поверхонь нагріву кг/(м2 · год) визначиться на підставі рівнянь (VI.9 і VI. 10). Тоді

 (VI.11)

або на підставі (VI.9, VI.И) при К1 = К2

(VI.12)

Дійсно, з рівнянь (VI.3) і (VI 4) при на підставі (VI.9)

(VI.13)

Для наближеної оцінки порядку величин в приведених формулах використовуються розрахункові дані парогенератора КУ-80, встановленого в кінці тракту продуктів згоряє, і ПОГ з повітропідігрівачами в схемі піч-- парогенератор--рекуператор: КУ-80 --Т'1 = 920 K; Т'1 = 500 K; Т'1 = Т'2 = 470 К; ПОГ з воздухоподогревателями - Т'2= 1470 К; Т'вз= 673 К; Tух = 450 К; зВП = 0,95; природний газ--

1. Температура продуктів згоряє за економайзером

2. Зміна паровиробництва по рівнянню VI.9

3. Відношення поверхонь нагріву при К1 = К2 по рівнянню (VI.10)

4. Зміна паронапруження поверхонь нагріву по рівнянню (VI 13)

по, рівнянню (VI. 12) .

Отримані значення справедливі при і

. (VI.14) .

де -- відповідно середня температура води в економайзері, води у випарних пакетах і пари в пароперегрівачі.

Слід мати на увазі, що отримані дані необхідно уточнити, чи відповідають вони дійсним параметрам пари, умовам компоновки поверхонь нагреву і теплопередачі в окремих елементах і в цілому парогенераторі.

Отримані наближені дані свідчать про безперечні переваги ПОГ, включені по енерготехнологічній схемі. При роботі печей на газі із зниженою теплотою згоряє і для реверсивно-регенеративних сталеплавильних печей схема включення елементів системи пічного агрегату може бути наступний: лягти -- високотемпературний ступінь повітропідігрівача (ВП-2) -- парогенератор -- низькотемпературний ступінь повітропідігрівача (ВП-1) Для сталеплавильних печей повітропідігрівач має, два ступені; предвключений парогенератору цегляний регенератор або керамічний рекуператор, розрахований на підігрів повітря ют 675--725 К до технологічно необхідної температури, і металевий рекуператор, в якому повітря спочатку нагрівається до 675--725 К.

Парогенератор з воздухопідігрівачами має П-образну форму з багатократною примусовою циркуляцією води. В контур циркуляції включена система, випарного охолоджуванні печі. В підйомному газоході (мал. VI.7) послідовно розташовані: перший випарний пакет 7, паропідігрівач б , другий - випарний пакет 5 і економайзер 4. Обидва випарні пакети включено по воді паралельно. В опускному газоході розміщений трубчастий сталевий повітропідігрівач 10. Циркуляційна вода подається циркуляційним насосом 1 через шламоуловитель 2 у випарні поверхні. Сепарація пари відбувається в барабані 3. Між обома газоходами розташований перепускний газохід 9 для підведення частини продуктів згоряє з печі безпосередньо у повітропідігрівача.

Мал. VI.7. Схема ПОГ з повітропідігрівачами.

На випадок аварії пароводяна частина парогенератора відключається від потоку продуктів згоряє шиберами 8, розташованими до і після пароводяній частині парогенератора. При подачі продуктів згоряє в перепускний газохід 9 зниження їх температури, що забезпечує нормальну роботу повітропідігрівача, досягається, рециркуляціфєю частини що йдуть з парогенератора продуктів згоряє або присадкою холодного повітря.

Фізичне тепло відходять, з печі продуктів згоряє використовується в парогенераторі для вироблення пари заданих параметрів, для підігріву живильної води до температури насичення і перегріву пари СИО, а також для нагріву повітря до необхідної температури у повітропідігрівачі в кількості, необхідній для спалювання палива в печі.

Пароворобництво пароутворюючої частини парогенератора Dпог. Визначається по формулі

де ц -- коефіцієнт, враховує теплоотвод в оточуючу середовище; Qр -- фізичне тепло продуктів згоряє на вході в парогенератор, кДж/год; -- тепло., що витрачається в парогенераторі для нагріву живильної води до температури насичення і перегрів,.пара системи, випарного охолоджування, кДж/год; QВЗ -- . тепло, що витрачається в парогенераторі для нагріву повітря з урахуванням витоків повітря і втрати тепла до печі, кДж/год; QB3 = VB3 ((); iп.п.-- ентальпія перегрітої пари, кДж/кг; іп.в. -- ентальпія живильної води, кДж/кг; ін.в. -- ентальпія води при температурі насичення, кДж/кг. Додатково до цієї формули

де Vп.с. -- витрата продуктів згоряє, м3/год; І0 -- ентальпія продуктів згоряє на вході в парогенератор, кДж/м3; Іух -- ентальпія продуктів згоряє на виході з парогенератора, кДж/м3; Іпр -- ентальпія підсмоктуваного повітря на 1 м3 продуктів згоряє, кДж/м3.

де Dпи.о.-- середнє паровиробництво системи випарного охолоджування печі, кг/год; Ін.п. - ентальпія насиченої пари, кДж/кг; Р -- відсоток продування ПОГ.

де ?бпог -- присоси повітря в ПОГ; -- теоретична витрата повітря для спалювання 1 м3 палива, м3/м3; iх.вз -- ентальпія підсмоктуваного холодного повітря; кДж/м3.

Сумарна средньочасове паровиробництво установки з комплексним використовуванням тепла що відходять з печі продуктів згоряє і тепла охолоджування конструктивних елементів печі

(VI.15)

Мал. VI.8. Схема ПОГ башерного типу.

ПОГ баштового типа встановлюють безпосередньо на прокатній печі. Переваги парогенератора наступні:

1. Відпадає необхідність в споруді довгих, громіздких і дорогих свиней від печі до парогенератора, а також пов'язані з цим тепловідвід в оточуючу середовище і зниження температури продуктів згоряє через великі присоси повітря по цьому тракту.

2. Відпадає необхідність в споруді спеціальної будівлі для розміщення парогенераторів.

3. Завдяки відсутності свиней значно спрощується компоновка устаткування, що розташовується під печами; звільняється багато місця для розміщення насосних станцій і устаткування системи випарного охолоджування.

4. Значно скорочуються витрати на капітальне будівництво, об'єм і терміни будівельних і монтажних робіт.

Поверхні нагріву ПОГ баштового типу (мал. VI.8) розташовані в такій послідовності: перший випарний пакет 2, паронагоівач 3, другий випарний пакет 4, водяний економайзер 5, повітрепідігрівач 6. При роботі парогенератора продукти згоряння димососом 8 віддаляються в атмосферу через димар 7. Сепарація пари відбувається в барабані 1. Нагріте повітря подається в повітропроводи 10, а потім в піч 11. У разі відключення парогенератора продукти згоряє з печі відводяться в атмосферу через перепускний газохід 9 і димар 7, минувши димосос 5.

ПОГ баштового типа має кращі, техніко-економічні показники (табл. VI. 1) в порівнянні з іншими парогенераторами.

Парогенератори на газах, що відходять, в кольоровій металургії

При раціональному використовуванні фізичного тепла газів печей кольорової металургії, що відходять, значний економічний ефект визначається часто не. стільки кількістю використаного тепла, скільки поліпшенням технологічних показників печей. Поданим ВНІІМТа продуктивність відбивної печі при роботі на дутьєвому повітрі, нагрітому до 600--800 К, можна, збільшити на 18--20% в порівнянні з роботою на холодному повітрі.

Можливе використовування тепла газів для внутрішнього споживання (підігріву дутьєвого повітря) печей кольорової металургії., складає близько 30--40%. Решта кількості тепла використовується для зовнішнього споживання -- вироблення пари електроенергетичного призначення в парогенераторах ПОГ.

В кольоровій металургії найбільше розповсюдження отримали парогенератори, встановлені, зокрема, за відбивними мідеплавильними печами.

Деякі типи енергетичних, парогенераторів, чотирьох і трьохбарабанні парогенератори ЛМЗ, ТП-50--39Ф а ін., встановлені за відбивними печами, а також спеціально сконструйовані парогенератори для печей кольорової металургії (УКДМ різних типорозмірів) виявилися ненадійними в експлуатації.. Одна з головних причин цього полягає в тому, що конструкції названих парогенераторів не враховують особливостей газів печей кольорової металургії, що відходять (див. розділ IV). Ці особливості були враховані при розробці конструкції нового тунельного парогенератора на газах, що відходять .

Тунельний парогенератор характеризується:

1. Прямоточним рухом газів, горизонтальним, що досягається розташуванням тунельного парогенератора.

2. Малими швидкостями руху газу (0,5--1,5 м/с), причому швидкість тим менше ніж більше запорошена газового потоку мелкодисперсним винесенням.

3. Наявністю радіаційної камери достатнього розміру для забезпечення охолоджування винесення перед конвективними ширмовими поверхнями до температур їх твердої фази.

Подовжнім обмиванням газами конвективних ширмових поверхонь нагріву, що знаходяться за радіаційною камерою. Відстань між ширмами S1= 0,6 ч0,3 м, S2 = 1,2ч1,3 м.

Тиском пари в парогенераторі не нижче 4 МПа щоб уникнути сірнокислотної корозії поверхонь нагріву.

В даний час створена уніфікована серія тунельних парогенераторів для основних переділів кольорової металургії.

Тунельні парогенератори за відбивними печами (ТОП). Парогенератори типу ТОП 50/40 (мал. VI..9) включають радіаційну, камеру охолоджування. Камера є витягнутим в довжину газохід прямокутного перетину, всі грані якого екрановані радіаційними поверхнями 1: бічні стіни -- випарними ширмами 3, виконаними у вигляді блоків, потовк -- трубами пароперегрівача. В нижній частині радіаційної камери встановлені водоохолоджувані бункери, до зовнішньої поверхні яких приварені охолоджувані живильною водою труби. Вода, що поступає в ці труби, підігрівається в розташованому усередині барабана парогенератора поверхневому підігрівачі з таким . розрахунком, щоб температура стінок бункерів складала приблизно 500 К, що повинне виключити небезпеку сірнокислотної корозії.

Передній торець камери не екранований, а у верхній частині його розміщується щит, на якому встановлюють вибухові клапани і розпалювальні пальники. На виході з радіаційної камери розташовані конвективні поверхні у вигляді ширм, випарного охолоджування. Рух робочого тіла в ширмах, як і в екранах радіаційної камери спрацьовує за принципом природної циркуляції. За випарними ширмами в розтин встановлений двухступінчатий ширмовий 2 з труб, діаметр і крок яких відповідають вибраній швидкості повітря, що підігрівається, усередині труб. В розтин між двома ступенями воздухопідігрівача встановлені випарні ширми із заданим кроком. Бункери під конвективними поверхнями нагріву неохолоджувані.

Температура перегріву пари складає 560--600 К. Дальнійше підвищення необхідної температури здійснюється в центральному пароперегрівачі з автономним спалюванням палива. Всі поверхні нагріву парогенератора вільно підвішуються до стельового перекриття, яке, у свою чергу, кріпиться до ферм перекриття.

Для парогенераторів типу ТОП передбачена система ударного очищення, приводні штанги якої прикріплені знизу до нижніх колекторів випарних ширм. Над стельовим, перекриттям встановлений барабан для сепарації пари з внутрішньобарабанним пристроєм.

Незначний газовий опір парогенератора дає можливість понизити підсоси повітря, подавати на сірнокислотне виробництво чисті гази і цим збільшити виробництво сірчаної кислоти і різко понизити викид в атмосферу сірчистого ангідриду і кольорових металів.

Основні параметри, і розрахунково-конструктивні характеристики парогенераторів типу ТОП приведені в додатку (табл. 9). В парогенераторах, призначених для інших переділів, витримуються загальні принципи, прийняті для ТОП, проте їм властиві відмінності, пов'язані з особливостями конкретного переділу. Білгородський завод енергетичного машинобудування випускає для кольорової металургії тунельні парогенератори, встановлювані за печами киснево-факельної плавки типу ТФП; тунельні парогенератори за конверторами типу TKII. Деякі характеристики цих ПОГ приведені в додатку (табл. 10).

Парогенератори на конверторних газах

Охолоджування і очищення конверторних газів, що виділяються при кисневому продуванні, є технологічною необхідністю киснево-конверторного виробництва сталі. За способом відведення і охолоджування, а також використовуванню конверторних газів всі системи можна класифікувати так:

а) охолоджування газів розбавленням їх охолоджуючими агентами (повітря, пара, вода);

б) відведення газів з конвертора з повним допалюванням СО;

в) відведення газів з обмеженням доступу, повітря і без допалювання або з частковим допалюванням СО;

г) охолоджування газів з використанням фізичного і хімічного тепла газів або без використовування тепла газів.

Охолоджувачів конверторних газів за способом передачі тепла прийнято ділити на радіаційно-конвективні і радіаційні.

Охолоджування конверторних газів підмішуванням холодного повітря пов'язано з великими витратами електроенергії для видалення газоповітряної суміші і втратою значної кількості тепла. Для зниження температури газів з конвертора 100--130 т без спалювання СО необхідна кількість повітря для розбавлення складає 25 м3/с. При рівномірному перемішуванні газу з повітрям концентрація СО в суміші складає 7,15%, що набагато менше значень нижньої граничної суміші для СО (12,5%). Проте уникнути вибухонебезпечних локальних концентрацій практично неможливо, тому доводиться допалювати . При цьому витрата повітря складає близько 140 м3/с, потужність електродвигунів димососів за газоочисткою для видалення газоповітряної суміші досягає 5000 кВт.

Мал. VI.11. Теплова схема енергокомплексу конверторного цеху з пароперетворювачами та тепловими акумуляторами:

Страницы: 1, 2, 3