Cum funcționează un cazan de căldură reziduală de sinterizare pe conducta principală de gaze arse?

Ce face un cazan de căldură reziduală de sinterizare pe conducta principală de gaze arse

A Cazan de căldură reziduală de sinterizare pe conducta principală de gaze arse este o unitate de schimb de căldură instalată direct în conducta principală de fum în aval de o mașină de sinterizare, iar funcția sa directă este de a recupera căldura sensibilă din gazele de evacuare de sinterizare și de a o transforma în abur înainte ca gazul să continue în sistemul de îndepărtare a prafului și a coșului. În majoritatea instalațiilor de sinterizare, coșul principal transportă cel mai mare flux unic de gaz fierbinte produs de proces, astfel încât plasarea unui cazan de căldură reziduală în această conductă este una dintre cele mai eficiente modalități de a recupera energia termică fără a deranja mașina de sinterizare în sine.

Aburul generat este în mod obișnuit direcționat către o turbină pentru generarea de energie, către un dezaerator pentru preîncălzirea apei de alimentare sau către rețelele de încălzire a instalațiilor, ceea ce scade consumul specific de energie al liniei de sinterizare. Pentru operatorii de instalații, inginerii și cumpărătorii de echipamente care cercetează această tehnologie, întrebările practice se referă de obicei la configurația cazanului, structura, criteriile de selecție și întreținerea pe termen lung, toate acestea fiind abordate în secțiunile de mai jos.

Tipuri și caracteristici comune ale cazanelor de căldură reziduală de sinterizare

Cazanele de căldură reziduală de sinterizare utilizate pe conducta principală de gaze arse se încadrează în general în câteva familii de configurații, fiecare potrivită pentru diferite condiții de gaze arse și configurații ale instalației. Înțelegerea acestor tipuri ajută o instalație de sinterizare, un contractor EPC sau un furnizor de echipamente să potrivească cazanul cu temperatura reală a gazului, sarcina de praf și spațiul de instalare disponibil.

În aceste configurații, cazanele utilizate pe conducta principală de gaze arse au câteva caracteristici comune: fascicule de schimb de căldură cu aripioare sau tuburi goale concepute pentru temperaturi moderate ale gazelor de ardere, un sistem integrat sau atașat de suflare a funinginei pentru a controla depunerea de cenușă, rosturi de dilatație pentru a absorbi mișcarea termică în conductă și un aranjament de clapete de bypass, astfel încât gazul să poată fi oprit, oprit sau întrerupt în jurul cazanului în timpul întreținerii. mașină de sinterizare.

Principiul și structura de lucru

Principiul de funcționare al unui cazan de căldură reziduală de sinterizare pe conducta principală de gaze arse este simplu în concept: gazele de evacuare fierbinți care părăsesc mașina de sinterizare și ventilatorul său principal de evacuare trec printr-o serie de fascicule de tuburi în interiorul carcasei cazanului, iar căldura este transferată din partea de gaz către apă și abur pe partea tubului. Gazul se răcește treptat pe măsură ce se deplasează prin economizor, evaporator și, acolo unde este prevăzut, secțiunile de supraîncălzire, în timp ce partea apei se încălzește treptat, fierbe și, în modelele cu dublă presiune, este împărțit în două circuite de abur la presiuni diferite.

Din punct de vedere structural, o unitate tipică instalată pe conducta principală include următoarele componente de bază, fiecare având un rol distinct în lanțul de recuperare a căldurii.

Mai jos este o diagramă izometrică simplificată care ilustrează modul în care aceste componente sunt de obicei aranjate în raport cu conducta principală de gaze arse.

Scenarii de aplicare și puncte de selecție

Un cazan de căldură reziduală de sinterizare pe conducta principală de gaze arse este aplicat oriunde o conductă de sinterizare produce un flux continuu de gaze de evacuare la temperatură moderată care altfel ar fi eliberat în atmosferă prin coș. Setările tipice includ fabrici integrate de fier și oțel, fabrici de sinterizare de sine stătătoare care furnizează peleți sau furaje de sinterizare la furnalele și complexele metalurgice care modernizează liniile de sinterizare mai vechi pentru a include recuperarea energiei ca parte a unui program de conservare a energiei.

Dincolo de potrivirea scenariului, un inginer al instalației de sinterizare sau o echipă de achiziții care evaluează furnizorii ar trebui, de asemenea, să analizeze istoricul unui producător de cazane cu fabricarea recipientului sub presiune, proiectarea fasciculului de tuburi și asistența post-vânzare, deoarece centrala principală a conductei de gaze arse funcționează continuu alături de mașina de sinterizare, iar timpul de oprire neplanificat afectează direct producția de sinterizare.

Comparație detaliată: configurații și amenajări cazan

Alegerea dintre configurațiile cu o singură presiune, dublă presiune, orizontală și verticală necesită cântărirea mai multor factori împreună, mai degrabă decât un singur criteriu. Tabelul de mai jos rezumă modul în care aceste configurații se compară în general cu privire la factorii care contează cel mai mult pentru operatorii instalațiilor de sinterizare.

Graficul de mai jos prezintă o comparație ilustrativă a potențialului relativ de recuperare a căldurii în patru configurații comune discutate mai sus, exprimată ca un indice calitativ mai degrabă decât o cifră de producție garantată, deoarece recuperarea reală depinde întotdeauna de condițiile specifice ale gazului. Este destinat să ofere o idee vizuală a modului în care alegerea configurației afectează adâncimea de recuperare, mai degrabă decât o garanție specifică proiectului. Formatul barei orizontale a fost ales aici pentru a face ca clasamentul relativ să fie ușor de scanat dintr-o privire. Fiecare bară reflectă tendințele generale de inginerie pentru tipul de configurație, mai degrabă decât o singură instalație măsurată. Cititorii care evaluează un anumit proiect ar trebui să solicite calcule specifice configurației de la furnizorul lor de cazane, mai degrabă decât să se bazeze doar pe această comparație generală.

După cum se arată, configurațiile cu dublă presiune tind să se așeze la capătul superior al intervalului relativ de recuperare, deoarece extrag căldură utilă suplimentară prin producerea de abur la două niveluri de presiune în loc de unul. Dispozițiile cu o singură presiune și orizontale rămân utilizate pe scară largă deoarece sunt mai simplu de întreținut și sunt adesea suficiente atunci când cererea de abur a instalației din aval nu justifică complexitatea suplimentară a unui al doilea circuit de presiune. Dispozițiile verticale sau turn pot aborda performanța cu dublă presiune în unele modele, păstrând în același timp o amprentă mai mică, motiv pentru care sunt propuse frecvent pentru proiecte de modernizare.

Profil tipic de temperatură a gazelor arse de-a lungul conductei

Temperatura gazelor de ardere nu rămâne constantă când se deplasează printr-un cazan de căldură reziduală a conductei principale; în schimb, scade progresiv pe măsură ce căldura este transferată către circuitele economizor, evaporator și tambur de abur. Înțelegerea acestui model general de scădere a temperaturii îi ajută pe ingineri să poziționeze instrumentele, să planifice izolația și să anticipeze unde riscul de coroziune cauzat de condens este cel mai mare. Graficul cu linii de mai jos ilustrează o tendință generalizată, reprezentativă a temperaturii în cinci poziții tipice de-a lungul traseului gazului, de la intrarea la evacuarea cazanului. Aceasta este o ilustrare conceptuală menită să ajute înțelegerea secvenței schimbului de căldură, nu o curbă măsurată dintr-o instalație specifică. Valorile reale variază în funcție de condițiile de funcționare a mașinii de sinterizare, amestecul de materii prime și designul cazanului.

Cele mai abrupte scăderi de temperatură au loc în general pe malul evaporatorului, deoarece aici are loc cea mai mare parte a transferului de căldură latentă către apa clocotită, în timp ce secțiunea economizor produce o scădere relativ mai blândă, deoarece preîncălzește în principal apa de alimentare în loc să genereze abur. În apropierea ieșirii, temperatura gazului se apropie de intervalul punctului de rouă acid pentru multe combinații de combustibil și materii prime, motiv pentru care materialele rezistente la coroziune sau acoperirile de protecție sunt de obicei specificate pentru rândurile de tuburi cele mai reci. Monitorizarea îndeaproape a temperaturii la ieșire ajută, de asemenea, operatorii să detecteze murdăria timpurie, deoarece o temperatură în creștere la ieșire la un flux constant de gaz indică adesea că depunerile de cenușă reduc eficiența transferului de căldură în amonte și că se datorează suflarea funinginei.

Priorități de selecție: O viziune ponderată

Atunci când o instalație de sinterizare compară propunerile de la diferiți furnizori de echipamente, importanța relativă a criteriilor precum amprenta, recuperarea căldurii, rezistența la coroziune, ușurința întreținerii și domeniul de aplicare a capitalului se schimbă adesea în funcție de faptul dacă proiectul este o construcție neîntreruptă sau o modernizare. Graficul radar de mai jos oferă o ilustrare generalizată a modului în care aceste priorități diferă în mod obișnuit între cele două tipuri de proiecte, pe baza practicilor tipice din industrie, mai degrabă decât a punctajului de achiziție al unui proiect specific.

Poligonul exterior, umbrit în albastru, reprezintă priorități tipice unui proiect greenfield, unde adâncimea de recuperare a căldurii și rezistența la coroziune tind să cântărească foarte mult, deoarece centrala poate fi dimensionată și poziționată optim încă din faza de proiectare. Poligonul interior, umbrit în roșu, reprezintă un scenariu tipic de modernizare, în care amprenta la sol și simplitatea instalării au o greutate relativă mai mare, deoarece cazanul trebuie să se integreze în conductele existente și în oțel structural fără lucrări civile majore. Niciun model nu este universal și fiecare proiect ar trebui să-și confirme propria ponderare a priorităților cu echipa sa de ingineri, dar schimbarea generală prezentată aici este suficient de comună pentru a fi un punct de plecare util pentru discuțiile cu furnizorii din stadiul inițial. Recunoașterea din timp a acestei schimbări poate scurta, de asemenea, etapa de clarificare tehnică în timpul licitației, deoarece furnizorii își pot adapta propunerile la prioritățile care contează cel mai mult pentru tipul de proiect specific.

Ghid de întreținere pentru fiabilitatea pe termen lung

Deoarece un cazan principal de căldură reziduală a conductei de gaze arse funcționează continuu alături de mașina de sinterizare, o rutină structurată de întreținere este esențială pentru a menține stabilă eficiența transferului de căldură și pentru a evita întreruperile neplanificate. Următoarele practici sunt aplicate pe scară largă în instalațiile de sinterizare care utilizează acest tip de echipamente.

1. Programați suflarea regulată a funinginei pe baza tendințelor temperaturii gazului de evacuare, mai degrabă decât pe un interval calendaristic fix, deoarece ratele de murdărie variază în funcție de compoziția materiei prime și de sarcina de funcționare.
2. Inspectați periodic suprafețele tuburilor pentru eroziune și coroziune, acordând o atenție deosebită rândurilor de tuburi cele mai reci din apropierea ieșirii economizorului, unde riscul de condens acid este cel mai mare.
3. Verificați rosturile de dilatație și suporturile pentru conducte în timpul opririlor planificate, deoarece ciclurile termice repetate pot slăbi treptat elementele de fixare sau secțiunile flexibile la oboseală.
4. Verificați calitatea tratării apei pentru apa de alimentare a cazanului pentru a limita formarea de calcar în interiorul tuburilor, ceea ce reduce eficiența transferului intern de căldură în timp.
5. Testați regulat clapetele de by-pass pentru a confirma că funcționează fără probleme, deoarece un clapete care nu se etanșează sau nu se deschide corespunzător poate compromite atât protecția cazanului, cât și disponibilitatea mașinii de sinterizare.
6. Păstrați înregistrări ale scăderii presiunii pe partea de gaz în cazan, deoarece o creștere treptată semnalează adesea acumularea de cenușă înainte ca aceasta să devină vizibilă numai prin citirile de temperatură.

Graficul de mai jos oferă o defalcare ilustrativă a modului în care atenția de întreținere este distribuită în mod obișnuit în aceste zone de interes la instalațiile de sinterizare care operează, pe baza practicii generale din industrie, mai degrabă decât pe jurnalul de întreținere al unei anumite unități. Este destinat să ajute echipele de întreținere să-și evalueze propria rutină, mai degrabă decât să reprezinte un standard fix.

Suflarea funinginei și gestionarea cenușii ocupă cea mai mare parte a atenției de întreținere de rutină, deoarece murdărirea are cel mai direct și imediat efect asupra eficienței transferului de căldură. Inspecția tuburilor pentru coroziune și eroziune ocupă următoarea pondere cea mai mare, reflectând importanța acesteia pentru integritatea structurală pe termen lung, chiar dacă este efectuată mai puțin frecvent decât suflarea funinginei. Verificarea clapetelor și a rosturilor de dilatare și monitorizarea epurării apei completează efortul de întreținere rămas și, deși ocupă o proporție mai mică din atenția de rutină, neglijarea acestora poate duce totuși la timp neplanificat costisitor, astfel încât instalațiile sunt încurajate să nu trateze nicio categorie ca opțională.

Lucrul cu un producător și furnizor de cazane de căldură reziduală

Deoarece un cazan de sinterizare de căldură reziduală pe conducta principală de gaze de ardere este un activ purtător de presiune, care funcționează continuu, proprietarii de instalații caută, în general, un producător cu experiență demonstrată în întreaga gamă a echipamentului, de la proiectarea fasciculului de tuburi și tehnologia conductelor de căldură până la fabricarea vaselor sub presiune și asistența la instalare pe șantier, mai degrabă decât un furnizor care oferă doar componente izolate.

Jiangsu Shineng Chemical Equipment Co., Ltd., fondată în 2005, este un astfel de producător din China, axat pe echipamente industriale de recuperare a căldurii reziduale ale gazelor arse și echipamente pentru procese chimice. Capacitățile interne ale companiei se referă la dezvoltarea conductelor de căldură, lipirea pe bază de nichel și fabricarea vaselor sub presiune, care sprijină proiectarea și fabricarea cazanelor de căldură reziduală de tipul celor utilizate la sinterizarea conductelor principale de gaze arse. Produsele sale servesc industria chimică a cărbunelui, metalurgie, generare de energie și amoniac sintetic, iar compania a furnizat echipamente piețelor de peste mări, în plus față de baza de clienți autohtonă. Pentru instalațiile de sinterizare care evaluează un producător sau un furnizor pentru o nouă construcție sau un proiect de modernizare a cazanului de căldură reziduală, revizuirea capacității de fabricație combinată a unui candidat, a referințelor din industrie și a structurii de asistență post-vânzare rămâne o modalitate practică de a compara ofertele din punct de vedere tehnic.

Întrebări frecvente