Керамічні рекуператори

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:

1 - охолоджувачі конденсату; 2 -- деаератор; 3 -- охолоджувач конденсату, 1 ступінь; 4 -- пароперетворювачі; 5 - парові акумулятори; 6 - барабан-сепаратор; 7 -- парогенератор.

Установка водоохолоджуваних камінів з уприскуванням води в газовий об'єм пов'язана з великою витратою води. (12--15 м3 на 1 т сталі, що виплавляється), спорудою громіздкого парогазовідвідного тракту і повною втратою всього тепла газів. Отже, розглянуті способи відведення і охолоджування конверторних газів не раціональні.

В охолоджувачах конверторних газів, вживаних на металургійних заводах СРСР, використовування тепла здійснюється шляхом вироблення пари технологічних або енергетичних параметрів.

Мал. VI. 10. Принципові схеми деяких ОКГ:

а -- ОКГ фірми Вагнер -- Бірс; б -- ОКГ-100--2; в -- ОКГ-100--3; г -- ОКГ-3--Б; д -- ВОКГ-130; 1-- конвертор;2 -- муфта; 3 -- знімна частина газоходу; 4 -- ОКГ; 5 - димова труба; 6 --димосос; 7-- краплевловлювач; 8 --газоочистка; 9 -- газопровід; 10-- кесон; 11 -- екранований газовідвід; 12 -- скруббер.

Вибір системи охолоджування визначається техніко-економічними розрахунками з урахуванням всіх конкретних умов даного виробництва..

В системі охолоджування з використанням тепла газів як охолоджувач застосовують в основному парові радіаціонно-конвективні парогенератори з МПЦ. Радіаційно-конвективні охолоджувачі конверторних газів (ОКГ) є однобарабанними, вертикально-водотрубними і мають П-образну форму. Широко, застосовуються ОКГ-100--2, ОКГ-100--2Р, ОКГ-100--3, ОКГ-100--ЗР, ОКГ-100--За і ОКГ-100--36. Цифри біля буквених позначень показують місткість конвертора, і порядковий номер, конструкції. Марки ОКГ-100--2 і ОКГ-100--2Р розраховані на спалювання 27000 м3/год конверторного газу, ОКГ-100--3, ОКГ-100--ЗР; ОКГ-100--За і ОКГ-100--3б на спалювання 40 000 м3/год.

На мал. VI.10 приведені принципові схеми деяких ОКГ. По конструктивних і теплотехнічних характеристиках (див. табл. 11, 13 додатки) ОКГ розділяють на три групи: змієвикові пакети з шаховим розташуванням труб (ОКГ-100--2; ОКГ-100--2Р; ОКГ-100--3; ОКГ-100--За; ОКГ-100--3б), змієвикові пакети з коридорним розташуванням труб (ОКГ фірми Вагнер -- Біро) і з коридорно-ширмовим розположенням труб (ОКГ-100--ЗР).

Мал. VI .12. Теплова схема енергокомплексу конверторного цеху з виносними пароперегріваачі і тепловими акумуляторами:

1-- парові акумулятори; 2 -- розрядна станція; 3 -- зарядна станція; 4 -- пароперегррівач; 5 -- барабан-сепаратор; 6 - парогенератор; 7 - підігрівач хімічно обчищеної води; 8 - деаератори.

Нижня частина газоприймального ковпака парогенераторів фірми Вагнер-- Біро і нижня частина підйомного газоходу парогенератора ОКГ-100--36 виконана знімними відкотами з самостійним, контуром циркуляції. У всіх вітчизняних ОКГ передбачена двухступінчата схема випаровування: в «чистий відсік» включені всі екранні поверхні нагріву, а в «сольовій» конвективні випарювальні поверхні нагріву. В нижній частині підйомного газоходу розташовані отвори для введення сипких матеріалів, проходу кисневої фурми і сопел гострого дуття. Для цього у відповідних місцях виконані розводки екранних труб. Сепарація у всіх казанах здійснюється у внутрішньобарабанних циклонах. Обмурівка підйомного газоходу натрубна, навісна; перехідного і опускного газоходів -- щитова.

Мал. VI.13. Графік зміни витрати живильної .воды 1, насиченої пари 2 (а) і тиск пари в барабані (б) за продування.

Вживані в СРСР установки для використовування фізичного і хімічного теплоконверторних газів призначається для вироблення насиченої пари. На одних заводах насичена пара тиском 2,5 МПа циклічно поступає в парові акумулятори постійного об'єму. Звідси пара зниженого тиску безперервно відводиться або безпосередньо в заводські парові магістралі; на технологічні потреби, або в парозмінювачі для вироблення вторинної пари, що використовується також для технологічних потреб заводу (мал. VI.11). На інших заводах постійна кількість пари тиском 4,7 МПа прямує через центральний пароперегрівачі на турбо або пароповітряні станції. Пікове вироблення пари парогенераторами поступає в парові акумулятори, а потім пара зниженого тиску відводиться, в заводські магістралі (мал. VI. 12).

Мал. V1.I4. Схема ОК.Г-300 з акумулятором циркуляційного типа і газгольдером:

1 - циркуляційні насоси; 2 -- акумулятор; 3 -- газощільна «спідниця»; 4 -- пальники; 5 -- підйомний газохід; 6 -- барабан-сепаратор; 7 -- пароперегрівач; 3 -- економайзер; 9 -- труба Вентурі; 10 -- газоочистка; II - газгольдер; 12 -- димар; 13-- 14 -- димососи; 15 - змішувач; 16 -- конвертор.

Унаслідок значного циклічного коливання виходу, складу і температури конверторних газів (див. рис IV. 1) охолоджувач цих газів працює в умовах різкозмінного теплового і температурного режиму. Це приводить до коливань паровиробництва і тиск пари в ОКГ (мал. VI. 13), зниженню надійності його роботи і погіршенню умов експлуатації. Для деякого вирівнювання теплового режиму охолоджувачів застосовують грубці додатковим паливом в міжпродувочні періоди.
Мінімальна величина грубки складає 30% максимальної паровиробництва парогенератора. Але навіть збільшенням під топки до 75% від максимальної паровиробництва ОКГ не можна уникнути пікових навантажень в охолоджувачі в кожному циклі. Установка акумулятора для використовування пікового вироблення пари вирівнює в якійсь мірі теплове навантаження, але не може впливати на рівномірність роботи власне парогенератора.

Застосування парових акумуляторів в схемах енергокомплексів конверторних цехів, окрім значного ускладнення і дорожчання установки, приводить також до зниження тиску пари.

Стабільну продуктивність ОКГ протягом всього циклу роботи конвертора при одночасному поліпшенні теплотехнічних і конструктивних характеристик його і без додаткового використовування палива можна досягти застосуванням в схемі енергокомплексу акумулятора циркуляційного типа і газгольдера. Єство цього способу полягає в наступному. В період продування використовується в ОКГ фізичне тепло і приблизно 10% хімічного тепла конверторного газу при б = 0,1. Такий коефіцієнт витрати повітря приймається через труднощі повної герметизації тракту, що газовідводить. Після охолоджування і очищення весь газ прямує в газгольдер 11 (мал. VI.14).

Із загальної кількості тепла, що використовується в період продування ф1 частина його залежно від коефіцієнта витрати повітря б її витрачається для вироблення пари, а частина акумулюється в «гарячій воді» в акумуляторі циркуляційного, типу. В міжпродувочний період ф2 і під час продування, коли немає газовиділення ф''1, на вироблення пари витрачається хімічне і фізичне тепло газгольдерного газу і тепло, закумульоване в «гарячій воді». В період ф'1 парогенератор харчується водою з системи водопідготовчого цеху, а в період ф2+ ф''1 -- сумішшю «гарячої води» з акумулятора і «холодної води» з водопідготовчого цеху. Кількість тепла, що акумулюється, в «гарячій воді» визначається з умови забезпечення стабільної паровиробничості парогенератора-охолоджувача протягом всього циклу конверторної плавки сталі. Дані для розрахунку охолоджувача конверторного газу за конвертором 300-тонни -- ОКГ-300 (див. мал. VI.14), розробленим в Одеському політехнічному інституті:

Садіння конвектора G, т 300

Тривалість продування ф1, хв 17

Тривалість газовиділення ф'1, хв 13

Тривалість продування без газовиділення ф''1, хв 4

Тривалість паузи ф2, хв. 43

Тривалість циклу ф, хв 60

Вихід конверторного газу В, м3 за продування 18 544

Температура конверторного газу Т, К 1873

Склад конверторного газу

СО2 СО О2 N2 Н2О Vр

На виході з горловини конвертора, % за об'ємом 11,8 83,7 3,92 0,45 0,13 100

В охолоднику з урахуванням часткового спалювання газу з

б = 0,1 (через присоса повітря через негустину газоходу)

За охолоджувачем з урахуванням дисоціації СО2 і Н2О що направляється в газгольдер газу

В чисельнику склад газу вимірюється в м3/ м3, в знаменнику -- в % за об'ємом.

Параметри пари

Тиск Р _МПа 4,5

Температура перегріву Tn.п., К 725

Температура живильної води Тп.в. 375

Фізичне тепло конверторних газів

де IP = 2460 кДж/м3--фізичне тепло конверторних газів; Iу = 280 кДж/м3-- фізичне тепло віднесення; qф = 2460 + 280 = 2740 (кДж/м3).

Хімічне тепло конверторних газів

де VCO = 0,837 м3/м3-- вміст СО в газі; МДж/м3;-- теплота згоряння СО.

Розрахунок паровиробництва ОКГ. При визначенні паровиробництва ОКГ виходимо з того, що в період газовиділення ф'1 використовується фізичне тепло конверторних газів і частина хімічного тепла, відповідного б = 0,1 з урахуванням дисоціації газів. Після газоочистки гази з температурою 333 К прямують в газгольдер. Далі вони використовуються в період паузи ф2 і в період продування, коли немає газовиділення ф''1. Для підтримки постійності паро виробництва парогенератора протягом всього циклу ф частина тепла конверторних газів періоду продування акумулюється у вигляді «гарячої води» з температурою насичення в акумуляторі циркуляційного типу. Ця вода зливається з барабана-сепаратора в акумулятор і витрачається в період ф2+ ф''1

Середнє паровиробництво Dпр, в період продування

де qпрх -- хімічне тепло конверторних газів, реалізовуване при б = 0,1 з врахуванням дисоціації СО2, кДж;

Страницы: 1, 2, 3, 4