Підраховано, що основним резервом економії палива при роботі металургійних печей є утилізація теплоти відхідних газів шляхом нагрівання повітря, палива, матеріалів перед піччю, а також отримання гарячої води і пари. Теплота димових газів в основному утилізується в рекуператорах і регенераторах. Найбільш високотемпературний підігрів повітря можна отримати в регенеративних теплообмінниках. Сьогодні все більш широке поширення набувають системи опалення з кульковими регенераторами. Експлуатація першого в Україні та СНД нагрівального колодязя з кульковими регенераторами була здійснена на комбінаті `Криворіжсталь` (сьогодні - `Арселор Міттал Кривий Ріг`). Тут в даний час працюють уже три таких колодязя, а в планах на 2012 рік значиться реконструкція ще одного.
Розвиток технології
В Україні ще з 90-х років на кафедрі теплотехніки та екології металургійних печей (ТЕМП) Національної металургійної академії України (НМетАУ) ведуться роботи з дослідження і розробки систем опалення із застосуванням малогабаритних кулькових регенераторів. У 2000 році була побудована і випробувана перша в Україну досвідчена нагрівальна піч камерного типу, обладнана системою регенеративних пальників (компактний пристрій, в якому об`єднані пальник і кульковий регенератор) з насадкою, що складається з корундових кульок діаметром 20 5 мм. У випробуванні брали участь представники великих металургійних підприємств та провідних проектних інститутів України. Економія природного газу від застосування регенеративного опалення склала більше 40% при ступені регенерації теплоти, що дорівнює 0,83.
Робочий проект реконструкції гартівних печі з викатним подом був виконаний НМетАУ у 2002 році для комбінату `Криворіжсталь`. Проектом передбачалося застосування пальників з кульковими регенераторами. Розрахункова економія палива становила 28%, максимальна витрата природного газу за проектом знижувався від 320 до 240 куб м / год. Термін окупності за рахунок економії природного газу в цінах 2001 року за умови роботи печі 330 діб на рік оцінювався в 0,5 року.
Сьогодні використання рекуперативних нагрівальних колодязів через вживаних в них неефективно працюючих і найдорожчих у ремонті керамічних трубчастих рекуператорів вважається економічно і енергетично не виправданим, їх рекомендується міняти під час капітальних ремонтів колодязів. Дійсно, через малу газощільність керамічних рекуператорів витік повітря в них становить від 50% і більше, внаслідок чого теплова потужність зменшується більш ніж в 2 рази. Температура підігріву повітря між капітальними ремонтами колодязів знижується до 450-500 градусів при проектному значенні 850 градусів, а також ускладнюється регулювання співвідношення паливо - повітря. Плюс до всього в ході експлуатації рекуператори засмічуються шлаком і пилом, що призводить до їх періодичної повній заміні. У результаті незадовільної роботи рекуператорів відбувається перевитрата палива на нагріванні злитків, що збільшує витрати на переділ і собівартість прокату.
Перша ластівка
За проектом кафедри ТЕМП в 2003-2004 роках на `Криворіжсталі` в рамках загальної модернізації нагрівальних пристроїв комбінату була здійснена реконструкція системи опалення типового рекуперативного нагрівального колодязя цеху блюмінг № 1. Реконструкція передбачала заміну застарілих трубчастих керамічних рекуператорів, які нагрівали повітря в колодязі до 600 градусів, на сучасні малогабаритні кулькові регенератори з насадкою, що складається з корундових окатишів, що підтримують 1000-градусну температуру. Термін експлуатації корундових кульок не обмежений, а керамічні трубки служать, як правило, до 30 місяців. Все це скорочує кількість ремонтів оновлених осередків, а відповідно - збільшує термін експлуатації футеровочних матеріалів.
Перший в Україні та СНД регенеративний нагрівальний колодязь цеху блюмінг № 1 `Криворіжсталі` був введений в промислову експлуатацію в травні 2004 року. Відмінність конструкції цього нагрівального колодязя полягає в тому, замість традиційних для регенеративної системи опалення двох пальникових пристроїв, з`єднаних з відповідними регенераторами, тут використовується один пальник, розташована в центрі колодязя і працює без відключення. У горловині пальники розташовані два канали, які розділені герметичній стінкою. Кожен з каналів з`єднується з окремим регенератором і служить по черзі для подачі повітря і відводу диму. Пальниковий пристрій розраховано таким чином, що реверсивна схема спалювання палива та руху газів забезпечує рециркуляцію пічних газів, регламентоване перемішування компонентів горіння, переводить факельний режим спалювання палива в об`ємний. Відмінною особливістю об`ємного горіння палива є відсутність високотемпературних локальних зон у печі, що сприяє підвищенню рівномірності нагріву злитків і зниження чаду металу.
Дана схема володіє тими ж перевагами, які притаманні регенеративним пальників і дозволяє глибоко утилізувати теплоту відхідних димових газів. Температура диму за регенераторами не перевищує 200 градусів. У даній системі опалення передбачена також очищення димових газів від пилу і шлаку. Для перемикання регенераторів з диму в повітря і назад служить один перекидний клапан, обладнаний спеціальним пристроєм для самоочищення його робочих поверхонь від пилу. Застосування такого клапана дозволило відмовитися від великого числа перекидних пристроїв класичної системи опалення.
У результаті реконструкції були знижені тривалість нагрівання злитків і чаду металу, витрати на холодні ремонти колодязя, пов`язані із заміною керамічних рекуператорів. Питома витрата умовного палива зменшився, в середньому, на 30% або 6 кг / т. Термін окупності витрат на реконструкцію склав 1 рік.
Експлуатація першого в Україні та СНД регенеративного нагрівального колодязя показала високу працездатність систем автоматичного управління технологічним процесом, надійну роботу клапана і системи автоматики перекидання диму і повітря по регенератора.
Це тільки початок
Пізніше були змінені елементи конструкції камери насадки регенератора з метою економії вогнетривких матеріалів і трудовитрат без зниження експлуатаційних характеристик нагрівального колодязя. На початку жовтня 2007 року в цеху блюмінг № 1 ВАТ `Арселор Міттал Кривий Ріг` було введено в експлуатацію ще один регенеративний нагрівальний колодязь з модернізованою камерою регенератора, конструкція якої, крім економії матеріалів, мала велику пропускну здатність.
За весь період роботи модернізованих колодязів вдалося досягти значних результатів. Наприклад, завдяки об`ємному спалювання палива, реверсу і рециркуляції газів при роботі нагрівального колодязя з кульковими регенераторами відсутня перепад температур по висоті камери, характерний для рекуперативних колодязів з опаленням з центру подини. Також у зв`язку з вирівнюванням температури в колодязі рідкий шлак з осередків видаляється при 1340-1350 градусів, що нижче, ніж у рекуперативних колодязях. Зрештою, умови служби і зносу вогнетривкої футеровки стін, кришки і подини в порівнянні з рекуперативним колодязями не погіршуються, а регенератори не потребують ремонту або промиванні кульок, тому що опір насадки не змінюється, вона не заноситься пилом. Завдяки вирівнюванню температури в нагрівальних колодязях з кульковими регенераторами загальна тривалість нагрівання, час перебування злитків при високій температурі і чад металу значно нижче в порівнянні з рекуперативним опаленням. Температура підігріву повітря в кулькових регенераторах колодязя перевищує 1000 градусів, в результаті чого коефіцієнт використання теплоти палива збільшується від 0,55 до 0,75.
Досягнуті результати експлуатації регенеративних нагрівальних колодязів, доведена працездатність всіх систем печі обумовила подальший розвиток в напрямку застосування сучасної регенеративної системи опалення при модернізації печі. У підсумку третє нагрівальний колодязь був реконструйований і введений в роботу наприкінці травня 2010 року. А в 2012 році планується реконструкція ще одного нагрівального колодязя в цеху блюмінг № 1 ВАТ `Арселор Міттал Кривий Ріг`.
Ольга Фоміна
http://www.rusmet.ru/
Ефективність використання регенеративних нагрівальних колодязів
+380 44 237 XX XX +380 44 237 2567
Ідентифікатор: 8609
