2. Схемы использования вторичных энергоресурсов мнлз

Характер поступления пара испарительного охлаждения МНЛЗ, прежде всего, определяется видом сталеплавильных агрегатов. Рассмотрим два основных случая: МНЛЗ, обслуживающие мартеновские печи и конвертеры.

Длительность плавки мартеновских печей значительна, одна МНЛЗ обслуживает несколько печей, но при этом выход пара ее испарительного охлаждения неравномерен, промежутки в получении пара могут достигать 50—60% длительности каждой смены.

При конвертерном процессе плавки кратковременны. За сутки каждый конвертер дает значительное количество плавок и может обслуживать несколько МНЛЗ, обеспечивая их сравнительно равномерную и ритмичную работу.

Рис. 3. Пароводяные аккумуляторы;

а — на паре МНЛЗ (мартеновские цехи); б — на добавке пара от

котлов (конвертерные цехи).

Общий график поступления пара несравненно ровнее, чем для МНЛЗ мартеновских цехов. Для выравнивания пара испарительного охлаждения МНЛЗ может быть применено несколько способов [1].

2.1.Использование пара на технологические нужды через пароводяные аккумуляторы (рис. 3, а). Способ этот общеизвестен. На рисунке дан примерный график выхода пара испарительного охлаждения МНЛЗ для мартеновского цеха, причем D_p ≈ 0,5D_макс - среднечасовой т. е. расчетный выход пара, а D_макс - максимальный.

Давление получаемого пара р равно р₃ — давлению зарядки аккумулятора, давление разрядки равно давлению использования пара, т. е. заводской паровой сети, р_с.

Необходимый объем пароводяного аккумулятор, определяется по формуле

где ΔD ≈ 0,5 D — количество аккумулируемого пара, т (рис. 3, а);

i_п.з., i_в.з, i_в.р — энтальпии пара, воды при зарядке, воды при разрядке соответственно;

μ = 0,85 ... 0,87 — коэффициент перехода от водяногообъема к полному.

Для перепада давлений р₃/р_р = 1,6 МПа/0,8 МПа Vп. а≈- 20 ΔD м³.

Достоинства данного способа — использование пара для технологических целей, т. е. как теплоносителя сравнительно высокого потенциала, недостатки — снижение давления вырабатываемого пара в аккумуляторах, значительный объем и стоимость их.

Все же рентабельность рассмотренного способа несомненна, если только в тепловом балансе завода есть место для пара испарительного охлаждения МНЛЗ. Полученная экономия будет больше при отпуске пара на технологические нужны завода от котлов, меньше—. при отпуске от турбин.

2.2. Использование пара для технологических нужд завода с добавкой пара от котла. Этот способ целесообразен при использовании пара испарительного ох­лаждения МНЛЗ конвертерных цехов. График выхода пара МНЛЗ этих цехов сравнительно постоянный, с кратковременными, почти иглообразными провалами или пиками (рис. 3, б). Выравнивание парового потока 1 беспечивается добавкой пара от пароводяного аккумулятора, равномерно заряжаемого от котлов 6, при снижении количества пара , от МНЛЗ, идущего на технологические нужды.

Пар от аккумулятора / добавляется через регулятор постоянного давления «после себя» 4, пиковые количества пара сбрасываются через регулятор по­стоянного давления «до себя» 5 на нагрев воды.Системы испарительного охлаждения МНЛЗ 2 работают на заводскую сеть технологического паропотребления 3 с ее давлением р_с, потерь давления пара ВЭР от МНЛЗ наличие пароводяного аккумулятора не вызывает, давление разрядки р_р = р_с. Небольшая величина и нечастая повторяемость снижений поступающего от МНЛЗ количества пара, восполняемых от аккумулятора, обусловливают незначительность его объема и расхода пара от котлов. Для сведения к минимуму объема пароводяного аккумулятора можно применить и высокое давление зарядки р₃ вплоть до давления котлов (р_к равно 4; 10 МПа). -

Поскольку пиковые количества пара незначительны, их нетрудно использовать или сбросить через предохранительный клапан в атмосферу.

Данная схема позволяет использовать вторичный пар для технологических целей без снижения давления, объем пароводяного аккумулятора при ней не­значителен.

Использование пара для нагрева и деаэрации питательной воды котлов. Нагрев питательной воды котлов до температуры, близкой к температуре насыщения пара испарительного охлаждения УНЛЗ, повышает производительность котлов без дополнительного расхода топлива на величину используемого тепла. Такой прием, очевидно, применим для котлов, не имеющих водяных экономайзеров (в частности, радиационные котлы-утилизаторы), и будет тем эффективнее, чем выше давление используемого пара вплоть до давления котлов р_к и умереннее подогрев воды в тепловой схеме их питания.

Предварительный нагрев питательной воды паром ВЭР в деаэраторах перед подачей ее в аккумуляторы уменьшает объем последних, т. е. расход металла. Соответствующая схема показана на рис. 4. Давление в деаэраторе р_Д = 0,12 МПа или 0,6 МПа. Двух-ступенчатая деаэрация при низкой начальной темпе­ратуре воды излишне усложнила бы схему. В частном случае для определенном сочетании исходных условий— давления в котлах, давления и количества пара ВЭР, расхода воды и ее начальной температуры наличия или отсутствия экономай зеров — из схемы исключается или аккумулятор, или деаэратор.

к котлу

Рис. 4. Использование тепла пара испарительного охлаждения МНЛЗ для питания котлов:

/—питательный насос; 2—аккумулятор; 3 — регулятор

постоянства температуры и давления; 4 — обратный клапан;

5—система испарительного охлаждения; 6— деаэратор.

Излишки пара ВЭР сбрасываются в деаэратор и аккумулятор. Вода в деаэратор подается через регулятор постоянства температуры в периоды поступления пара от УНЛЗ с заполнением деаэратор ной емкости к концу этих периодов. К началу следующего поступления пара аккумулированная вода расходуется. Расход ее непрерывен и равномерен.

Подача воды контролируется также уровнем в баке: при максимальном — выключается, при минимальном — включается. Предусмотрен и резервный подвод пара от другого источника.

При данной схеме из-за. неравномерности поступления химически очищенной воды в деаэратор требуется дублирование деаэраторного бака емкостью для очищенной воды.

Рис.5. Деаэрация с предвключенными водяными аккумуляторами:

1—питательный насос; 2 — аккумулятор; 3— регулятор постоянства температуры; 4— заводская сеть потребления пара; 5—регулятор постоянного давления «до себя»; 6 — деаэратор; 7— инжектор; 8 — предвключенный аккумулятор; 9—система испарительного охлаждения.

В этом случае и при необходимости существенного увеличения объема деаэратор ного бака по расчету следует избегать дублирования водяных емкостей, предвключая деаэратору аккумулятор горячей воды с некоторым перегревом ее относительно деаэратора (рис. 5). При этом подача воды в деаэратор будет равномерной за счет предвключенного аккумулятора 8, воспринимающего неравномерность тепло-поступления. К деаэраторной колонке подключается через , регулятор постоянства температуры и резервный подвод пара от сети.

Возможное повышение паропроизводительности котлов без экономайзеров и регенеративного подогрева при давлении 4МПа и температуре питательной воды перед подогревом t_Х = 50° С (смесь с конденсатом) будет определяться при давлении используемого пара Р = 0,8 МПа ( tн = 170° С) коэффициентом σ = 1,24 и при давлении р = 1,6 МПа ( tн = 200, 5° С) коэффициентом σ= 1,33.

Достоинствами рассмотренной схемы является ее относительная простота, энергетическая полноценность, невысокая стоимость устройств. [2]

2.3. Использование пара для деаэраторов заводских установок с передачей его по общей сети. Эта схема (рис. 6) позволяет использовать для деаэрации и нагрева деаэрируемой воды заводских установок, расположенных в произвольном удалении от данной УНЛЗ, пар ее испарительного охлаждения, а также всякий вторичный пар с давлением, равным давлению заводской паровой сети вне зависимости от равномерности выхода.

Рис. 6. Общезаводское использование пара испарительного охлаждения МНЛЗ: а — в деаэраторах; б— в деаэраторах с предвключенпыми акку­муляторами.

К паровой сети технологического пароснабжения завода 5 (рис. 6, а) вместе с основными питающими ее источниками подсоединяются и источники вторичного пара с неравномерным выходом.

В моменты повышенного паропоступления повышается давление в паропроводе и избыток поступающего в сеть пара сбрасывается через клапаны постоянного давления «до себя» 4 в деаэраторные колонки. При этом поступление в деаэратор 7 химически очищенной воды автоматически регулируется регулятором 3 в количестве, требуемом для конденсации сбрасываемого пара. Деаэраторный бак соединяется с дополнительной емкостью 2, объем которой определяется расчетом.

Объединение различных источников пара общей паровой сетью может значительно сгладить общую неравномерность его поступления.

Подача воды в деаэраторную колонку связана и с уровнем воды в баке — принудительно включается при минимальном, выключается — при максималь­ном. Связан с уровнем воды и регулятор сброса пара: принудительно закрывается при максимальном уровне, открывается — при минимальном. Недостаток этой схемы состоит в необходимости дублирования аккумуляторных емкостей горячей деаэрированной воды емкостями холодной химически очищенной воды вследствие неравномерности ее поступления в деаэраторы, если имеющиеся емкости недостаточны.

Такое дублирование будет ненужным при варианте схемы (рис. 6, б) с предвключенным деаэратору аккумулятором 9 нагрева воды до температуры, несколько превышающей температуру насыщения в деаэраторе для создания выпара в нем. При этой схеме источники вторичного пара присоединены к заводской сети технологического пароснабжения и работают с давлением, равным ее давлению. В периоды повышенного поступления вторичного пара его избытки сбрасываются через клапан постоянного давления «до себя» 4 и инжектор 8 для нагрева и циркуляции воды предвключенного аккумулятора 9.

Подача воды в аккумулятор из химочистки и из I аккумулятора в деаэратор постоянна. Расход в циркуляционной линии аккумулятора является функцией I количества поступающего в инжектор пара и регулируется в количестве, необходимом для его конденсации клапаном 3 по постоянству температуры воды за инжектором. Эта температура несколько выше температуры насыщения в деаэраторе для получения выпара в нем.

Корректировка теплового режима деаэратора и резервирование подвода тепла к нему осуществляются от той же паровой сети через обычный регулятор по­стоянства температуры в деаэраторной колонке. При деаэраторах с давлением 0,12 МПа может оказаться целесообразным включение в схему . аккумулятора на­грева воды 10 за питательными насосами 1. Эффект использования, очевидно, будет больше при более высоком давлении в деаэраторе и пароснабжении от котлов. Схема проста, надежна, универсальна, применима при территориальной разобщенности источников ВЭР и потребителей.

В результате технико-экономических расчетов, вышолненных на основе рассмотренных схем для двух достаточно крупных заводов, получены следующие показатели:

мартеновский цех: экономия условного топлива 26500 т в год, капиталовложений — 930 тыс. руб. (из них по заводу — 290), годовых расходов — 237 тыс. руб. в год;

конвертерный цех: экономия топлива 33 000 т в год, капиталовложений — 1225 тыс. руб. (из них по заводу — 465), годовых расходов — 320 тыс. руб. в год, экономия капиталовложений — в результате уменьшения вложения их в топливодобычу и транспорт топлива, котельную.

В заключение следует отметить возможность применения аккумулятора, показанного на рис. 1, для нагрева сетевой воды вместо экономайзеров. При этом в схеме вместо холодной воды будет использоваться обратная сетевая вода с температурой t₀, а вместо горячей — подогретая сетевая с температурой t_э, соот­ветственно изменяются температуры t_х на t₀ и t_г на t_э. Регулятор 2 должен бы поддерживать постоянны и перепад температур воды перед аккумулятором и за ним: Δt_р = t_э — t₀ = соnst, но это осуществимо лишь, приближенно по 3—4-ступенчатому графику с эксплуатационной перестройкой регулятора на каждую ступень. Поскольку t_х ≈30° С, а t₀ ≈ 70° С, объем водяного аккумулятора при работе на подогрев сетевой воды по последовательной схеме будет в 2—2,3 раз, а по параллельной — в ~1,5 раза больше, чем при нагреве химически очищенной воды.