Penukar Panas Pemulihan Panas Boiler Memberdayakan Konservasi Energi Dan Pengurangan Karbon di Industri Baja
Posisi inti: Nilai inti penukar panas pemulihan panas boiler
Produksi baja tidak lepas dari dukungan berbagai jenis boiler seperti tanur sembur panas, boiler pembangkit listrik tenaga gas, pendingin cincin sintering, oven kokas, dll. Peralatan ini menghasilkan limbah panas dalam jumlah besar pada tingkat suhu berbeda selama pengoperasian - dari gas buang suhu sedang dan rendah pada 100 derajat hingga gas buang suhu tinggi pada 1050 derajat. Jika langsung dibuang, hal ini tidak hanya menyebabkan pemborosan energi yang serius, namun juga memperburuk polusi termal lingkungan. Nilai inti penukar panas pemulihan panas boiler terletak pada pembangunan sistem loop tertutup "penangkapan panas limbah penggunaan kembali energi pertukaran panas yang efisien", yang secara akurat mencocokkan karakteristik panas limbah dari boiler pabrik baja, mengubah panas limbah yang hilang menjadi energi yang dapat digunakan seperti pemanasan awal udara pembakaran, pemanasan air umpan boiler, dan menghasilkan uap, sehingga mencapai "mengubah limbah menjadi harta karun". Kinerjanya secara langsung menentukan efisiensi pemulihan panas limbah boiler dan efek-penghematan energi dan pengurangan karbon, dan merupakan jembatan utama yang menghubungkan panas limbah boiler dan penggunaan kembali energi.
(1) Konservasi energi dan pengurangan konsumsi, meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi
Dalam limbah panas yang dikeluarkan dari boiler pabrik baja, panas yang dibawa oleh gas buang bersuhu tinggi saja menyumbang lebih dari 40% total pembuangan panas peralatan. Penukar panas pemulihan panas boiler berkualitas tinggi dapat mencapai efisiensi perpindahan panas lebih dari 85%, sehingga sangat meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi. Misalnya, setelah gas buang dari tungku ledakan panas tanur sembur diolah dengan penukar panas, udara dan gas dapat dipanaskan terlebih dahulu hingga 190-380 derajat, yang secara signifikan mengurangi konsumsi bahan bakar tungku sembur panas dan membantu meningkatkan efisiensi energi tertinggi dari proses tanur sembur. Manfaat keseluruhan dapat ditingkatkan sebesar 2% -4%; Setelah memperkenalkan penukar panas putar besar ke dalam tanur sembur 2500 meter kubik di perusahaan baja berbobot 10 juta ton tertentu, suhu udara pembakaran meningkat dari suhu kamar menjadi 380 derajat, efisiensi pembakaran bahan bakar tanur sembur meningkat sebesar 12%, dan rasio kokas menurun dari 550kg/t menjadi 480kg/t, sehingga mencapai penghematan energi yang signifikan. Pada saat yang sama, penukar panas dapat mengurangi suhu gas buang boiler hingga 100-130 derajat, menghindari kehilangan panas dan meningkatkan tingkat konsumsi energi keseluruhan pabrik baja agar mendekati standar industri.
(2) Mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi, meningkatkan daya saing inti perusahaan
Biaya energi merupakan komponen penting dari biaya produksi perusahaan baja. Penukar panas pemulihan panas boiler secara langsung mengurangi biaya operasional bagi perusahaan dengan mengurangi konsumsi bahan bakar dan listrik yang dibeli, sekaligus mengurangi investasi pengoperasian dan pemeliharaan peralatan, sehingga mencapai peningkatan efisiensi ganda. Mengambil contoh tanur sembur Qinggang berkapasitas 1.800 meter kubik, dengan dukungan penukar panas pemulihan panas khusus, jumlah panas tambahan dapat dipulihkan setiap tahun, setara dengan penghematan 39,57 juta meter kubik standar gas. Dikombinasikan dengan pengurangan kebocoran udara dan penghematan gas, manfaat penghematan-energi tahunan mencapai 9,116 juta yuan. Setelah dikurangi biaya pengoperasian, manfaat tambahan penghematan energi-adalah sekitar 8,91 juta yuan; Bengkel konverter seberat 120 ton mengadopsi penukar panas tabung bersirip spiral, yang dapat memulihkan 12 juta kkal panas per tungku baja, setara dengan menghemat 1,2 ton batubara standar. Pembangkit listrik tahunan meningkat sebesar 18 juta kWh, dan siklus pemeliharaan peralatan berkurang dari 4 kali setahun menjadi 2 kali lipat, sehingga mengurangi biaya pemeliharaan sebesar 40%. Untuk perusahaan baja besar, sistem penukar panas pemulihan panas boiler yang lengkap dapat mengurangi biaya hingga jutaan atau bahkan puluhan juta yuan per tahun, sehingga secara signifikan meningkatkan daya saing pasar perusahaan.
(3) Pengurangan karbon ramah lingkungan, membantu transformasi-rendah karbon di industri
Berdasarkan tujuan “karbon ganda”, industri baja menghadapi persyaratan pengurangan emisi yang ketat. Penukar panas pemulihan panas boiler dapat secara efektif mengurangi konsumsi energi seperti batu bara dan gas alam dengan memanfaatkan limbah panas alih-alih membakar bahan bakar fosil, sehingga mengurangi emisi polutan seperti karbon dioksida, sulfur dioksida, dan nitrogen oksida. Berdasarkan perhitungan, untuk setiap 1GJ limbah panas yang dipulihkan, sekitar 80{13}}100kg emisi karbon dioksida dapat dikurangi; Ambil contoh perusahaan baja dengan kapasitas produksi 5 juta ton, dengan dukungan penukar panas pemulihan panas boiler, 26.000 ton karbon dioksida, 750 ton sulfur dioksida, dan 375 ton nitrogen oksida dapat dikurangi setiap tahunnya. Shiheng Special Steel memulihkan limbah panas dari gas batu bara mentah melalui penukar panas jaket riser oven kokas, sehingga menghasilkan banyak manfaat dalam mengurangi konsumsi energi kokas dan mengendalikan emisi polutan. Proyek pengurangan dan fiksasi karbon produksi bersama baja temper mengurangi emisi karbon sebesar 300.000 ton per tahun dan telah diakui sebagai "kasus netralitas karbon" oleh Kementerian Ekologi dan Lingkungan; Setelah menerapkan berbagai penukar panas pemulihan panas di seluruh proses, perusahaan baja terkemuka mengurangi emisi karbon dioksida sebesar 850.000 ton per tahun dan menciptakan manfaat ekonomi lebih dari 230 juta yuan, yang sepenuhnya menunjukkan nilai rendah karbon dari penukar panas.
Jenis Inti dan Fitur Teknis: Cocok untuk Berbagai Skenario Boiler di Pabrik Baja
Terdapat berbagai jenis boiler di pabrik baja, dengan perbedaan signifikan pada karakteristik panas limbah - suhu berkisar antara 100 derajat C hingga 1050 derajat C, dan komposisi gas buang yang kompleks (termasuk belerang, klorin, debu, dll.). Penukar panas pemulihan panas boiler yang sesuai juga menunjukkan tipe yang berbeda, dengan intinya berkisar pada "pemanfaatan kaskade, pertukaran panas yang tepat", beradaptasi dengan skenario boiler yang berbeda dan kualitas panas limbah, mencapai pemanfaatan maksimum sumber daya panas limbah, dan mengatasi masalah seperti korosi, akumulasi abu, dan penurunan kinerja peralatan tradisional.
(1) Jenis penukar panas arus utama dan keunggulan teknologi
1. Penukar panas pemanasan awal ganda dengan kontrol suhu yang cerdas: Menggunakan minyak termal sebagai media panas, sistem pertukaran panas "udara/gas minyak termal gas buang" dibangun, terdiri dari penukar panas gas buang, penukar panas udara, penukar panas gas, dan sistem kontrol cerdas, terutama cocok untuk pemulihan panas limbah gas buang bersuhu rendah dari kompor ledakan panas tanur sembur dan ketel uap pembangkit listrik tenaga gas. Keuntungan intinya adalah memecahkan masalah korosi titik embun asam suhu rendah secara mendasar, mengurangi fenomena akumulasi abu, dan masa pakai peralatan dapat mencapai lebih dari 10 tahun, jauh melebihi masa pakai pelat tradisional dan penukar panas pipa panas selama 3-5 tahun. Dalam kondisi pengoperasian normal, panas buangan pada suhu masuk gas buang 280 derajat dapat diperoleh kembali untuk memanaskan gas dan udara hingga suhu 190 derajat; Ketika suhu masuk gas buang adalah 330 derajat, suhu pemanasan awal dapat ditingkatkan hingga 230 derajat, dan suhu buang dapat diturunkan hingga di bawah 130 derajat, dengan minimum 100 derajat.
2. High temperature sleeve heat exchanger: Designed for high temperature conditions, the upper limit of the working temperature of the hot fluid reaches 1050 ℃, breaking through the bottleneck of conventional heat exchangers in handling high temperature media. Adopting a "radiation+convection" composite heat transfer mode, the high-temperature section (>750 derajat) menggunakan modul perpindahan panas radiasi tipe selongsong untuk mentransfer energi panas melalui karakteristik radiasi gas buang, menghindari kerusakan akibat tekanan termal; Ketika suhu turun di bawah 750 derajat , beralihlah ke mode perpindahan panas konvektif, dikombinasikan dengan keunggulan-perpindahan panas efisiensi tinggi dari penukar panas pelat, koefisien perpindahan panas dapat mencapai 3500W/(m ² · K), dan jejak peralatan berkurang lebih dari 40% dibandingkan dengan solusi tradisional [2]. Setelah renovasi tanur sembur 2000m ³ di pabrik baja tertentu, efisiensi pemulihan panas sensibel gas meningkat sebesar 22%, menghemat 12.000 ton batubara standar setiap tahunnya.
3. Penukar panas tabung: Salah satu jenis yang paling banyak digunakan, intinya terdiri dari beberapa tabung logam tahan suhu tinggi-(seperti baja tahan karat 310S, paduan Inconel, dll.). Gas buang bersuhu tinggi mengalir di luar bundel tabung, dan media yang akan dipanaskan bersirkulasi di dalam tabung, mencapai perpindahan panas melalui konduksi panas dinding tabung. Strukturnya kokoh, mampu menahan suhu tinggi dan tekanan 800-1200 derajat , mudah dibersihkan dan dirawat, serta cocok untuk lingkungan gas buang dengan kandungan debu tinggi, seperti tanur tiup dan konverter di pabrik baja. Konverter 120 ton dari perusahaan baja khusus mengadopsi penukar panas tabung bersirip spiral, dengan luas pertukaran panas tunggal 3200 meter persegi. Siripnya terbuat dari bahan paduan nikel kromium dengan ketahanan suhu 850 derajat, efektif menahan korosi suhu tinggi dan mengurangi suhu gas buang dari 800 derajat menjadi 280 derajat. Efek pemulihan limbah panas sangat signifikan.
4. Penukar panas pelat: Menggunakan pelat logam bergelombang sebagai elemen penukar panas, saluran sempit terbentuk di antara pelat, dan gas buang bersuhu tinggi mengalir berlawanan dengan media yang akan dipanaskan. Area perpindahan panasnya besar dan efisiensinya tinggi, yaitu 10% -30% lebih tinggi dibandingkan penukar panas tabung tradisional. Volume kompak cocok untuk skenario ruang terbatas. Untuk gas buang suhu tinggi 650 derajat di tungku pemanas rolling baja, penukar panas pelat tipe anti abu mengadopsi desain pelat khusus dan dilengkapi dengan sistem pembersihan abu otomatis, yang dapat menggunakan panas gas buang untuk memanaskan udara pembakaran dan air pendingin dari rolling mill, mengurangi konsumsi bahan bakar tungku pemanas sebesar 10%.
5. Penukar panas tambahan: termasuk economizer, pemanas awal udara, penukar panas pipa panas, dll., terutama digunakan untuk pemulihan panas limbah suhu sedang dan rendah (suhu<500 ℃). Economizer recovers waste heat from boiler exhaust to heat water and reduce boiler energy consumption; Preheat the combustion air with an air preheater to improve combustion efficiency; Heat pipe heat exchangers have extremely strong thermal conductivity, dozens of times that of traditional metals, and can efficiently transfer heat at small temperature differences. They are suitable for the recovery of medium and low temperature waste heat such as blast furnace gas and sintering flue gas, but need to solve the problems of traditional heat pipe overheating and bursting, and annual performance degradation of 5%.
Tren Industri dan Prospek Perkembangan
Dengan digalakkannya “Rencana Aksi Khusus Nasional Konservasi Energi dan Pengurangan Karbon di Industri Baja”, pada akhir tahun 2025, konsumsi energi per unit produk tanur sembur dan konverter di industri baja akan berkurang lebih dari 1% dibandingkan tahun 2023, dan konsumsi energi komprehensif per ton baja akan berkurang lebih dari 2%. Penukar panas pemulihan panas boiler, sebagai peralatan inti untuk konservasi energi dan pengurangan karbon, akan membuka ruang pengembangan yang lebih luas. Berdasarkan kebutuhan pengembangan industri dan arah inovasi teknologi, akan ada tiga tren pengembangan utama penukar panas pemulihan panas boiler di masa depan.
Salah satunya adalah peningkatan kecerdasan teknologi, mengintegrasikan teknologi baru seperti AI, digital twins, dan Internet of Things untuk mencapai pemantauan-waktu nyata, regulasi yang tepat, dan peringatan kesalahan status pengoperasian penukar panas, yang selanjutnya meningkatkan efisiensi pertukaran panas dan mengurangi biaya pengoperasian dan pemeliharaan; Pada saat yang sama, pengembangan penukar panas adaptif dapat secara otomatis menyesuaikan parameter operasi berdasarkan fluktuasi suhu dan laju aliran panas limbah, beradaptasi dengan skenario limbah panas yang kompleks di pabrik baja.
Yang kedua adalah inovasi material dan struktur, menggunakan material paduan-suhu dan korosi-yang lebih canggih, seperti baja tahan karat INCONEL 625, baja tahan karat 310S, dll. , untuk meningkatkan stabilitas penukar panas di lingkungan bersuhu tinggi, korosi tinggi, dan berdebu tinggi; Mengoptimalkan desain struktur penukar panas, mengembangkan penukar panas yang ringkas dan efisien, mengurangi penggunaan ruang, dan meningkatkan pemanfaatan ruang, seperti mengurangi penggunaan penukar panas berlengan suhu tinggi hingga lebih dari 40% dibandingkan dengan solusi tradisional.
Yang ketiga adalah pengembangan integrasi sistem, yang menggabungkan penukar panas pemulihan panas boiler dengan pemulihan gas, siklus uap, dan sistem penyimpanan energi untuk membangun sistem daur ulang energi yang terintegrasi, meningkatkan swasembada energi-perusahaan, dan mengatasi fluktuasi harga listrik dan risiko pasokan energi; Pada saat yang sama, menggabungkan teknologi peleburan baru seperti metalurgi hidrogen, mengoptimalkan desain penukar panas, beradaptasi dengan struktur sumber panas baru, dan mendorong industri baja untuk beralih dari "konservasi energi dan pengurangan karbon" ke "emisi karbon nol".
Selain itu, dengan peningkatan berkelanjutan dalam standar industri, seperti promosi standar industri untuk pemulihan panas limbah dari gas riser oven kokas, penerapan penukar panas pemulihan panas boiler akan lebih terstandarisasi dan terstandarisasi, sehingga meningkatkan tingkat efisiensi energi industri secara keseluruhan. Menurut kapasitas produksi besi nasional sebesar 1 miliar ton, jika penukar panas pemulihan panas boiler yang canggih dipromosikan sepenuhnya, hal ini dapat menghemat biaya sekitar 4,8 miliar yuan dan mengurangi emisi karbon dioksida sebesar 5,2 juta ton per tahun, dengan manfaat ekonomi dan lingkungan yang signifikan.