ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ


Дата добавления: 2014-05-20 | Просмотров: 1367


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

6.1. Направления и общие схемы использования теплоты технологических продуктов

Некоторые виды технологических продуктов, выпускаемых промышленностью, содержат запас физической теплоты, представляющей ценный ВЭР. Эту теплоту можно использовать в следующих направлениях:

1. Для технологических целей в замкнутом регенеративном цикле – подогрев компонентов горения либо материалов, поступающих в технологическую установку. При этом достигается улучшение теплового баланса установки, являющейся источником вторичных энергоресурсов.

2. Для технологических целей в разомкнутом регенеративном цикле. При этом горячий продукт передается в последующие звенья технологического цикла, что улучшает тепловой баланс взаимосвязанных по теплоиспользованию участков цикла.

3. В разомкнутом энергетическом цикле для теплоснабжения силовых, технологических, отопительно-вентиляционных и других процессов, а также для производства электроэнергии с целью улучшения теплового либо электроэнергетического баланса предприятия в целом.

Использование физической теплоты технологических продуктов для технологических целей в замкнутом регенеративном цикле. При непрерывной выдаче технологического продукта, имеющего диспергированный характер, однородный фракционный состав и высокую температуру, физическую теплоту наиболее рационально можно использовать для нагрева дутья, поступающего в данную установку. Этим достигается повышение температуры в рабочей камере технологической установки, сопровождающееся увеличением ее производительности, а также создаются благоприятные условия для использования топлива с меньшей теплотой сгорания. Регенерация теплоты технологического продукта производится без специальных поверхностей нагрева, так как теплообмен осуществляется непосредственным контактированием нагреваемого воздуха с охлаждаемым продуктом, имеющим развитую поверхность теплоотдачи.

Большие возможности для нагрева дутьевого воздуха технологическими продуктами имеет ряд производств строительной промышленности: производство цементного клинкера, керамзита, извести и других строительных материалов. Производство этих материалов осуществляется во вращающихся обжиговых печах при температурах около 1900К, выдающих непрерывно готовый сыпучий продукт с температурой 1100...1400К. Охлаждение продукта до температуры 350...400 К в специальных холодильниках может обеспечить нагрев воздуха до 550...800К (рис. VIII.1). В качестве холодильников применяются вращающиеся барабаны, установки с кипящим слоем и другие устройства

 

 

 

Рис, VIII. 1. Принципиальная схема установки дли охлаждения клинкера и нагрева воздуха:

1 – тяговое устройство; 2 – газоочистка; 3 – обжи­говая печь; 4 – холодильники клинкера; 5 – венти­лятор.

 

При выдаче технологического продукта в жидком состоянии с невысокой температурой физическую теплоту его можно использовать в замкнутом регенеративном цикле для подогрева исходного сырья.

Например, в нефтеперерабатывающей промышленности продукты перегонки с температурой 550...650К используются для подогрева сырья как в стадиях перегонки, так и предварительно перед огневыми печами.

Использование физической теплоты технологических продуктов для технологических целей в разомкнутом регенеративном цикле может осуществляться на производствах с многозвеньевым технологическим процессом. Особенно эффективно такое использование при условии сочетания поточности и крупнотоннажности производства с высокой температурой продукции, например на металлургических заводах с полным производственным циклом, где жидкий чугун из доменного цеха поступает в мартеновские печи или конверторы, а теплота горячих стальных слитков используется в прокатных цехах.

Физическая теплота жидкого чугуна в приходной части теплового баланса мартеновской печи составляет около 20%, что значительно снижает удельный расход топлива на 1т стали по сравнению с плавкой на холодной шихте.

Конверторная плавка стали осуществляется на бестопливном режиме, поэтому прямой экономии топлива от использования физической теплоты чугуна не дает. Однако, учитывая, что в приходной части теплового баланса конвертора эта теплота составляет около 30%, можно судить о косвенной экономии топлива по сравнению с мартеновским производством.

Сложнее решается вопрос об использовании физической теплоты стальных слитков в прокатных цехах. Сталеплавильные агрегаты выдают плавки периодически и большой тоннажности, по 200...900т, а прокат производится непрерывно и по одному (редко по два) слитка весом 5...15т, поэтому приходится задерживать слитки на некоторое время на промежуточном складе, где они остывают. Остывшие слитки перед подачей в прокатные станы подогревают до 1525...1575К в нагревательных колодцах. Для экономии топлива в прокатных цехах важно сохранить высокую температуру слитков, подаваемых в нагревательные колодцы. При выполнении этого условия сокращается удель¬ный расход топлива на 1 т продукта, повышается производительность нагревательных колодцев, уменьшается угар, а следовательно, увеличивается выход годного металла. Однако на многих металлургических заводах в связи с большими трудностями согласования работы мартеновского и прокатного производств сохранить высокую температуру слитков не удается.

Хорошие результаты по максимальному использованию теплоты слитков дает метод непрерывной разливки стали, впервые примененный в 1953г. на Новотульском металлургическом заводе. При непрерывной разливке сталь из ковша заливается в водоохлаждаемый кристаллизатор, который представляет собой вертикальную с полыми стенками камеру. Поперечное сечение свободного пространства камеры соответствует форме и размерам полученной заготовки. В пространство, образованное полыми стенками камеры, поступает вода под давлением около 0,6 МПа. Скорость движения воды в камере 5...10 м/с. Жидкая сталь, соприкасаясь с холодными стенками, частично (с периферии) затвердевает. Полузатвердевший слиток перемещается (вытягивается) в вертикальном или наклонном положении. При выходе из кристал лизатора заготовка интенсивно орошается водой, благодаря чему происходит вторичное охлаждение и полная кристаллизация металла. Затвердевший металл разрезается газокислородными резаками на заготовки необходимой длины, которые поступают на прокатные станы.

В установках непрерывной разливки стали используется частично физическая теплота расплавленного металла в кристаллизаторе, частично непосредственно в прокатном цехе, так как непрерывность разливки стали позволяет согласовать темп выдачи заготовок из кристаллизатора с темпом использования их в прокатном цехе. Наиболее рационально теплоту металла в кристаллизаторе можно использовать, применяя испарительное охлаждение. Это способствует также значительному сокращению расхода технической воды, который достигает 500 м3/ч на двухручьевую и 1800 м3/ч на четырехручьевую установку.

В настоящее время применяются установки непрерывной разлив¬ки стали вертикального башенного типа (рис. VIII.2, а) и вертикального типа с изгибом заготовки в горизонтальное положение (рис. VIII.2, б).

 

 

Рис. VIII.2. Схема установки непрерывной разливки стали:

1 – ковш; 2 – промежуточная емкость: 3 – кристаллизатор: 4 – ороситель­ные холодильники; 5 – механизм вытягивания заготовок; 6 – газорезка; 7 – рольганг; 8 – ролики-выпрямители.

 

Кристаллизаторы выполняются обычно сборными из медных стенок в стальном кожухе. Циркуляция воды осуществляется в пространстве между внутренними медными стенками и наружным стальным кожухом. Высота кристаллизатора выбирается в зависимости от поперечного сечения слитка и составляет от 600 до 2000мм. Кроме энергетической эффективности непрерывная разливка стали дает еще большой технологический и экономический эффект, а именно:

1. Сокращается длительность цикла от выпуска стали до получения заготовки.

2. Создается возможность отливать заготовки любого профиля.

3. Уменьшаются общие капитальные затраты на строительство завода с установками непрерывной разливки стали по сравнению с заводом, предназначенным для работы по старой схеме, так как отпадает необходимость в обжимных станах, дворе изложниц, стриппер- ном отделении, нагревательных колодцах и оборудовании, связанном с этими цехами.

4. Уменьшаются затраты на производство полуфабриката в связи с уменьшением потребности в рабочей силе, повышением производительности труда, увеличением выхода годного металла на 6...12% за счет обрези заготовки, повышением качества слитков и уменьшением энергетических затрат на транспортные средства и крановое оборудование.

В последнее время разработаны и применяются более эффективные установки с радиальным кристаллизатором. Скорость вытягивания заготовок на этих установках на 25% больше, чем на установках вертикального типа.

Использование физической теплоты технологических продуктов в разомкнутом энергетическом цикле возможно в случае, когда регенеративные методы неприемлемы, а температурный потенциал и запас этого вида ВЭР определяют целесообразность его использования. Наиболее характерным в этом отношении является коксовое производство.

Физическую теплоту раскаленного кокса нельзя использовать для технологических целей, поскольку время контактирования его с воздухом должно быть минимальным. Для быстрого охлаждения кокса и предотвращения его угара в настоящее время широко применяется мокрое тушение. При этом физическая теплота кокса теряется полностью. Ухудшается также качество кокса, так как возрастает выход мелких фракций. Применение вместо охлаждения кокса водой так называемого сухого тушения кокса инертными газами с использованием их для получения пара является актуальной задачей, выполнение которой даст возможность повысить экономические показатели коксового производства и достичь значительной экономии топлива.

Метод сухого тушения кокса известен давно. Такая установка в нашей стране работала до 1941 г. на Керченском коксохимическом заводе.

Однако большие недостатки и высокая стоимость вырабатываемого в этой установке пара препятствовали широкому ее внедрению. В 1960 г. на Череповецком металлургическом заводе была введена в эксплуатацию разработанная по проектам Гипрококса и Укрэнергочермета опытно-промышленная установка сухого тушения кокса бункерного типа. В настоящее время подобные установки широко применяются на коксовых заводах нашей страны.

Установка (рис. VIII.3) состоит из тушильного бункера 1 вместимостью 270м3, котла МПЦ 3 типа КТС-80 производительностью 25т/ч пара на параметры Р = 4МПа, Тп.п = 623К и вентилятора 4. Раскаленный кокс с температурой 1273...1373К выдается из печи в коксоприемный вагон, транспортируется к скиповому подъемнику 2 и выгружается в скип. Подъемником кокс подается к загрузочному устройству тушильного бункера и через него в верхнюю часть бункера, которая выполняет роль форкамеры – аккумулятора горячего кокса. Накопление кокса в форкамере необходимо для обеспечения непрерывной работы установки в связи с периодической подачей кокса. Форкамера рассчитана на прием раскаленного кокса из одной печи. Через загруженный в бункер раскаленный кокс снизу вверх продуваются инертные газы, которые при этом нагреваются до 1073К и поступают в котел МПЦ, где охлаждаются до температуры 433К. После охлаждения газы при помощи вентилятора (дымососа) нагнетаются в нижнюю часть бункера.

 

Рис. VIII.3. Установка сухого тушения кокса бункерно­го типа.

 

Для первоначального приготовления инертных газов достаточно заполнить тушильный бункер раскаленным коксом и включить в работу вентилятор. Находящийся в газовом тракте установки воздух вызовет выгорание некоторой части кокса, и образованные при этом продукты сгорания будут выполнять в дальнейшем роль инертного теплоносителя. Для предотвращения выгорания кокса в процессе эксплуатации установки, образования взрывоопасной смеси при подсосе воздуха, а также просачивания в окружающую среду продуктов сгорания предусмотрены необходимые меры по ее герметизации, а также непосредственное соединение блоков: тушильный бункер – котел – вентилятор. Благодаря этому в установке исключены поперечные связи по газовому тракту между блоками и снижена вероятность подсосов воздуха.

Сухое тушение кокса имеет преимущества перед мокрым тушением, а именно:

1. Обеспечивается более высокая твердость кокса и увеличивается на 10... 15% выход крупных фракций.

2. Повышается теплота сгорания за счет снижения влаги до 1...2% по сравнению с 5...10 % при мокром тушении.

3. Экономится около 40 кг условного топлива на 1т кокса за счет получения 400 кг пара энергетических параметров.

4. Повышается энергетическая ценность отходов кокса (коксовая пыль, орешек).

5. Снижается расход воды.

6. Улучшаются условия работы тушильного вагона и снижается коррозия металлоконструкций.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.048 сек.)