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热管换热器在钢铁冶炼工序中余热回收的节能应用1
2023-1-13 14:58:11

长期以来,我国的钢铁产量连续十余年都位居全球第一。虽然产量位居第一,但是钢铁的生产耗能也是居高不下的。据钢铁行业能耗数据显示,钢铁工业是能源消耗大户,约占全总能耗的15%左右。

钢铁冶炼的主要原材料为铁矿石,经过炼制成焦炭的煤与铁矿石一起进入到烧结工序中,随后在高炉中炼铁,在转炉中炼钢,最后在加热炉中轧钢。钢铁生产环节包括干熄焦、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、加热炉轧钢等,在这些环节里都会有余热资源的产生。数据显示,在钢铁冶炼过程中产生的总余热资源占能源消耗量的33%左右,回收利用的空间较大。据前瞻经济研究院数据显示,钢铁生产冶炼过程中,余热主要集中在高炉炼铁环节,余热资源占整个钢铁生产的40%以上,焦化、炼钢、轧钢等占比在16%-18%左右。

占有很大占比的余热资源,余热回收技术一直以来都是重要研究课题,虽然有余热回收锅炉可以使用,但是因为在钢铁冶炼过程中产生的余热资源种类繁多、品位高低不同等原因,导致扔有部分余热资源被浪费掉,因此在当下,提高余热资源回收利用率仍是主要任务。

四维热管式直膨机组机房的应用.jpg

在钢铁冶炼过程中,会产生大量的余热,如果能将这些余热进行有效回收利用,对钢铁行业推行节能降耗、改善环境,都有着重要意义。

1、烧结环冷:在烧结矿尾部有800℃的烧结饼卸出,可产生大量的辐射热。可充分运用烧结矿显热来生产蒸汽,以达到节能的效果。

2、高炉渣显热回收:可利用产生热解反应的化学能,实现高效率的炉渣显热回收,减少水资源浪费,以提高回收率。

3、焦炉余热回收:进行回收后,可解决产生焦炉荒煤气所占比的大量热量,解决热能浪费情况。

3、大烟道余热回收:在生产工序中,烟道的余热回收也是重中之重,大量的余热通过烟气排放到外界,造成热量的浪费。进行回收后,可根据企业的自身情况对这部分热量进行综合利用。

余热主要利用方式有:

(1)在点火前对烧结料层进行预热;

(2)送到点火器,进行热风点火;

(3)实行热风烧结,回收烧结过程的热量和成品矿显热,降低烧结能耗;

(4)利用余热锅炉回收烧结或冷却热废风,所产蒸汽用于预热烧结混合料或生活取暖等,或者进行蒸汽升值发电。

(5)回收热余热资源,可进行并联发电,用于生产或生活中。

在多年前《钢铁工业调整升级规划》中的钢铁余热发电技术方面提出:全面推广烧结矿余热回收、钢渣高效处理及深度综合利用技术;重点推广烧结烟气多种污染物协同治理,高温高压干熄焦,超高压煤气锅炉发电,中低温烟气余热回收与利用技术;示范推广竖炉式烧结矿显热回收利用技术,焦炉煤气初冷系统余热高效利用;前瞻性的发展炉渣余热回收和资源化利用技术。

近几年来,节能降耗、双碳政策成为主旋律,节能减排也成为钢铁行业转型发展的重要任务之一。热管换热器的存在,可助力企业双碳目标的达成,帮助企业实现节能减排,降低能耗。

热管换热器不仅是一种常见的通用热工设备,也是在工业中实现余热回收和节能的主要设备。热管换热器的主要作用是将工业生产中产生的热量,由较高温度的流体传递给较低温度的流体,即将热量通过热管热传递的方式进行回收,并再次进行利用的节能设备。

热管换热器主要是由数根热管管束组成,而热管是通过工质的相变进行热交换的换热元件。热管主要由热管管壳、吸液芯、蒸汽腔、工质等组成。热管按照工作过程可划分为三个部分:蒸发段、绝热段和冷凝段。在热管的两端,受热的一端为蒸发端,受冷的一端为冷凝端。在工作时,当热管的一端与热流体接触(即蒸发端),管内工作介质吸热蒸发后,沿管流向冷凝端,蒸汽状态的工作介质在冷凝端遇冷放热,凝结为液体状态后,在管芯毛细作用下,回落到蒸发端。在吸热、放热的过程中,热量从热流体传递给冷流体,也就完成了热量的传递。

四维热管式直膨机组机房的应用0.jpg

其具有以下特点:

1、高导热性能:热管主要靠其内部工作介质的相变来进行传热的,热阻小,因此具有很强的导热能力。

2、等温性好:热管内部的蒸汽处于饱和状态,而饱和蒸气的压力随温度的变化而变化。饱和蒸汽从蒸发端流向冷凝端时产生的压降较小,因此温降也很小,所以说热管的等温性能好。

3、热流方向的可逆性:热管其内部循环动力是毛细力,热管的蒸发端和冷凝端不是固定不变的,任何一端受热流体接触,那这一端就是蒸发端,放热另一端就是冷凝端。

4、热流密度的可变性:热管的蒸发端与冷凝端的面积并不是一分为二的,可根据实际情况调整蒸发端或冷凝端的使用面积。