13.10.3. Утилизация тепла отходящих газов воздухонагревателей

Для обеспечения температуры под куполом 1300°С необходимо нагревать доменный газ и воздух горения до одинаковой температуры t_г = t_в = 180-200 °С.

Температура продуктов сгорания в борове перед трубой практически не изменяется и составляет 250-280 °С, поэтому этими дымовыми газами можно нагреть компоненты горения только до 200 °С.

В связи с небольшим тепловым потенциалом уходящих продуктов сго­рания, а также со значительными расходами теплоносителей (выход дыма 47-61 м³/сек, расходы газа и воздуха соответственно 28-42 и 22-33 м³/сек), ис­пользование традиционных конструкций рекуператоров практически невоз­можно из-за их значительных габаритов и отсутствия свободных площадей на существующих блоках воздухонагревателей.

В последние годы на доменных печах Японии, Германии, Голландии используют теплообменники с промежуточным теплоносителем, с нагревом газа и воздуха до 190 °С. Преимущества этих теплообменников по сравнению с традиционными следующие:

- возможность переноса больших количеств теплоты в относительно малоразмерных трубах насосами с низкой производительностью к различным точкам потребления, что позволяет значительно уменьшить габариты коммуникаций;

- незначительные потери давления на дымовом, воздушном и газовом трактах;

- контур для теплоносителя обеспечивает достаточный буферный объем, что дает возможность почти полностью устранить циклические температурные колебания дыма воздухонагревателя;

- исключается возможность взрывов, имеющих место в системах с уста­новкой традиционных рекуператоров в боровах (особенно рекуператора для подогрева газа)

За рубежом используют централизованную систему теплообменников с промежуточным теплоносителем, состоящую из теплообменника для нагрева самого теплоносителя, расположенного в дымовом борове, по одному тепло­обменнику для нагрева всего газа и воздуха для блока воздухонагревателей и контуров движения теплоносителей

В НМетАУ разработана децентрализованная система утилизации тепла и нагрева компонентов горения (рис 13 19)

Отходящие из воздухонагревателей 1 продукты сгорания собираются в общем борове 2 и поступают на вход централизованного теплообменника 3, предназначенного для подогрева промежуточного теплоносителя Отработав­шие продукты сгорания удаляются через дымовую трубу 4 Перед горелками 5 на воздушных патрубках 6 и газовых патрубках 7 установлено по одному теп­лообменнику 8 и 9, так что пара теплообменников для подогрева компонентов горения, принадлежащих одному воздухонагревателю, включены между со­бой параллельно.

В се теплообменники включены в систему циркуляции промежуточного теплоносителя трубопроводами 10. Нагнетаемый циркуляционным насосом 11 жидкий теплоноситель проходит перед поступлением в дымовой теплооб­менник 3 через фильтр 12. Выйдя из теплообменника 3, подогретый теплоно­ситель раздается с помощью распределительных трубопроводов 10 по парам теплообменников 8 и 9 для подогрева компонентов горения. Регулирование температуры под куполом воздухонагревателей осуществляется изменением температуры подогрева компонентов горения в паре теплообменников 8 и 9, что достигается регулированием с помощью клапанов 13 количества теплоно­сителя, поступающего по трубопроводам 10 (в зависимости от заданной тем­пературы под куполом конкретного воздухонагревателя, так как воздухонагре­ватели имеют разные теплотехнические характеристики).

Децентрализованная система утилизации тепла дымовых газов воздухо­нагревателей перед централизованной имеет следующие преимущества:

- появляется возможность более экономично изменять температуру подогрева газа и воздуха на каждый нагреватель регулированием расхода теплоносителя в соответствии с температурой под куполом, задаваемой в зависимости от состояния (срока службы) воздухонагревателя;

- повышается надежность работы системы подогрева компонентов горения, так как при выходе из строя одного из теплообменников, остальные остаются в рабочем состоянии. При централизованной системе в этом случае отсутствует подогрев компонентов горения;

- исключается дымосос, поэтому экономится значительное количество электроэнергии;

- повышается компактность системы;

- снижается металлоемкость теплообменников за счет повышения расчетных перепадов температур между теплоносителями. Уменьшается масса труб разводки, отсутствуют два громоздких газо- и воздухопровода вдоль блока воздухонагревателей.

В некоторых западноевропейских странах разработаны способы утили­зации тепла отходящих из воздухонагревателей продуктов сгорания для повы­шения температуры нагрева дутья при использовании в качестве топлива только доменного газа. Например, во Франции исследован способ нагрева дутья с предварительным подогревом воздуха и доменного газа до 400 °С перед вхо­дом в камеру сгорания, что обеспечивает возможность устойчивого нагрева дутья до 1340 °С.

На металлургическом заводе Зальцгиттер в Германии сооружены высо­котемпературные воздухонагреватели с рекуператорами, предназначенными для подогрева воздуха горения до 420 °С и доменного газа до 350 °С. В рекупера­торах используют тепло дымовых газов воздухонагревателей с добавлением тепла более высокотемпературных продуктов сжигания доменного газа. Дутье нагревают до 1300 °С при температуре купола 1550 °С.

На некоторых металлургических заводах в ФРГ и США используют рекуперативно-регенеративные воздухонагреватели, в которых дутье сначала подогревается в стальных рекуператорах, нагреваемых теплом дымовых газов воздухонагревателей, а затем догревается до заданной температуры в регене­раторах.

В последнее время все в возрастающем масштабе начинают использо­вать тепло дымовых газов воздухонагревателей в технологической цепи под­готовки пылеугольного топлива в качестве сушильного агента тонкоизмельченного угля.