Схемы использования теплоты уходящих газов в печах. Принципы утилизации теплоты

Конвертерный процесс с комбинированной продувкой.

Тщательный анализ преимуществ и недостатков способов выплавки стали в конвертерах с верхней и нижней продувкой привел к созданию процесса, в котором металл продувается сверху кислородом и снизу - кислородом в защитной рубашке или аргоном (азотом). Использование конвертера с комбинированной продувкой по сравнению с продувкой только сверху позволяет повысить выход металла, увеличить долю лома, снизить расход ферросплавов, уменьшить расход кислорода, повысить качество стали за счет снижения содержания газов при продувке инертным газом в конце операции.

Использование физической теплоты отходящих газов осуществляется по трем схемам:

1) технологической (замкнутой и разомкнутой),

2) энергетической

3) комбинированной.

Технологическая схема предусматривает использование этой теплоты для технологических процессов, как правило, в той же теплотехнологической установке. По такой схеме нагревают воздух, а также в некоторых случаях и газообразные топлива, предварительно подогревают обрабатываемый в печи материал или производят химико-термическую переработку некоторых шихтовых материалов, используемых в данном процессе. При отоплении печей природным газом к технологической схеме относится также термохимическая регенерация теплоты отходящих газов, используемая для конверсии метана. Описанные схемы являются замкнутыми, они обеспечивают экономию топлива в самом технологическом агрегате (рис. 1). Теплоту отходящих газов можно использовать и в другой печной установке с меньшим температурным уровнем процесса. Такая схема является разомкнутой (рис. 2). В этом случае экономится топливо в установке, использующей теплоту отходящих газов. Возможно также последовательное использование теплоты в основном и в низкотемпературных агрегатах.

Рис. 1 – Замкнутые технологические схемы использования теплоты отходящих газов:

а для подогрева воздуха;

б для предварительного нагрева материала;

1 подвод топлива в печь;

2 отвод газов из печи;

3 рекуператор;

4 подвод воздуха в рекуператор;

5 отвод дыма;

6 подвод воздуха в печь;

7 подача подогретого материала в печь;

8 подача холодного материала;

9 выдача материала

Рис. 2 – Разомкнутая технологическая схема использования теплоты отходящих газов:

1 подвод топлива;

2 подача материала в основную печь;

3 отвод газов из основной печи;

4 подача материала в низкотемпературную печь;

5 низкотемпературная печь;

6 отвод газов из низкотемпературной печи;

7 выдача материала из низкотемпературной печи;

8 выдача материала из основной печи;

9 подвод воздуха

Применение замкнутой технологической схемы повышает эффективность использования топлива в технологическом агрегате, т.е. снижает выход ВЭР.

Энергетическая схема предусматривает использование теплоты отходящих газов в энергетических установках для производства каких-либо энергоносителей (теплоты, электроэнергии, холода и др.). Возможно последовательное размещение нескольких теплоиспользующих установок, например, котлов-утилизаторов и экономайзеров для подогрева сетевой воды. Таким образом, энергетическая схема является разомкнутой и позволяет сэкономить топливо, расходуемое на производство соответствующих видов и количеств энергоносителей за счет использования ВЭР технологического агрегата (рис. 3).

Комбинированная схема сочетает технологическую и энергетическую схемы и обеспечивает как уменьшение выхода ВЭР, так и более эффективное их использование (рис. 4).

Каждая из схем имеет достоинства и недостатки. Основным критерием для их сравнения является достигаемая экономия топлива. Однако этот критерий еще не дает основания для окончательной оценки схем. Здесь необходим технико-экономический расчет, учитывающий капитальные и эксплуатационные затраты, устойчивость потребления энергоносителей, полученных за счет теплоты отходящих газов, и др.

Рис. 3 Энергетические схемы использования теплоты отходящих газов:

а) для получения пара;

б) для получения пара и горячей воды;

1 подвод топлива;

2 отвод газов из печи;

3 котел утилизатор (КУ);

4 отвод пара из КУ;

5 отвод дыма из КУ;

6 подвод питательной воды в КУ;

7 подвод воздуха;

8 отвод горячей воды;

9 подогреватель сетевой воды;