Підвищення терміну служби системи утилізації теплоти відхідних димових газів блоку доменних повітронагрівачів
Ключові слова: доменні повітронагрівачі, компоненти горіння, система теплообмінників, підтопкu, низькотемпературна кислотна корозія, температура гарячого дуття.
Теплота згоряння доменного газу недостатня для забезпечення температури дуття більш 1050 ° С, тому при опаленні повітронагрівачів доменний газ зазвичай збагачують природним (3-6%). Однак хімічну теплоту природного газу можна замінити фізичної теплотою підігрітих компонентів горіння.
За кордоном на доменних печах широко використовують різні конструкції теплообмінників для нагріву доменного газу і вентиляторного повітря за рахунок утилізації теплоти відхідних димових газів повітронагрівачів. В Україні в даний час експлуатуються тільки дві доменні печі, де використовують підігрів компонентів горіння.
Досвід експлуатації цих теплообмінників показав їх незначну стійкість через наявність низькотемпературної кислотної корозії. При опаленні повітронагрівачів сірковмісні сполуки доменного газу і вентиляторного повітря утворюють оксиди сірки (S02, S03). У цьому випадку температура точки роси димових газів залежить від парціального тиску парів сірчаної кислоти і води в них і становить 120-140 ° С; при цьому мінімальна температура димових газів в димовій трубі повинна бути на 10-15 ° С вище.
Результати досліджень процесів в Україні
Згідно з літературними даними, в Україні відсутні узагальнені результати досліджень процесів низькотемпературної кислотною корозії металевих трубчаток теплообмінників систем утилізації теплоти доменних повітронагрівачів. Встановлено, що в повітропідігрівниках котельних установок також протікають процеси низькотемпературної корозії, проте в зв’язку з більш високою сірчистого палив, які використовуються в них інтенсивність цих процесів вище. Отже, при вивченні розглянутих корозійних процесів доцільно враховувати досвід експлуатації підігрівачів повітря котельних установок, а також способи захисту їх металевих поверхонь нагріву.
За кордоном при проектуванні і експлуатації систем утилізації
За кордоном при проектуванні і експлуатації систем утилізації теплоти блоків повітронагрівачів приділяється велика увага запобіганню зниження температури димових газів і поверхонь нагріву теплообмінників нижче точки роси промислових кислот.
При експлуатації систем утилізації теплоти з проміжним теплоносієм температуру димових газів після утилізації регулюють витратою проміжного теплоносія, не допускаючи охолодження робочої поверхні теплообмінника підігріву проміжного теплоносія нижче 110-115 ° С.
На заводі в Хірохате фірми «Сін ніппон сейтей-цу» (Японія) температура димових газів після повітряного пластинчастого рекуператора дорівнює 142 ° С.
При експлуатації системи утилізації на блоці воздухонагревателей ДП-5 заводу в Діллінгені, де газ підігрівається до 260 ° С, а повітря горіння до 550 ° С, враховується, що температура димових газів на виході теплообмінника підігріву газу залежить від точки роси в димовій трубі і підтримується на рівні 160 ° С за допомогою байпасній заслінки в повітряному тракті. При виборі марки матеріалу для трубчатки теплообмінника підігріву газу в його прямоточною частини враховують можливість випадання конденсату.
При обладнанні ДП-7 заводу в Еймёйдене (Голландія) регенеративним обертовим теплообмінником системи «Ротемюле» для підігріву повітря горіння основним лімітуючим фактором утилізації визнана температура точки роси. З метою зменшення корозії кінцеві холодні поверхні нагрівання виконані зі спеціального матеріалу WT St 37 – 2. Температура димових газів після теплообмінника складає 102-131 ° С (проектна 130 ° С).
Уповільнення низькотемпературної кислотною корозії металевих поверхонь нагріву теплообмінників може бути досягнуто шляхом використання попереднього підігріву води, що нагрівається середовища, каскадного підігрівача і режимних заходів. Найбільш небезпечними з точки зору низькотемпературної корозії є елементи поверхні нагрівання на вході нагрівається середовища.
Попередній підігрів здійснюється або в попередньо включений теплообміннику, або шляхом рециркуляції нагрівається середовища на вході в теплообмінник. При попередньому підігріві не потрібна установка додаткового вентилятора. Рециркуляція частини гарячої середовища у вхідній ділянку теплообмінника є простим і надійним способом в разі, коли потрібно збільшити температуру входить до нього середовища на 30-50 ° С.
Як рециркуляція, так і попередній підігрів. не можуть повністю виключити процеси протікання низькотемпературної корозії, так як для цього можуть знадобитися значні обсяги ре-циркулюючої середовища і високі температури попереднього підігріву.
При використанні каскадного підігрівача в низькотемпературних секціях теплообмінника створюються умови, при яких температура стінки перевищує температуру точки роси. Досягається це пропуском через холодні секції всього обсягу димових газів і невеликої витрати нагрівається середовища (30-40%), яка попередньо підігрівається в попередньо включений теплообміннику. Змішання підігрітого і холодного потоків нагрівається середовища відбувається в змішувачі після каскадної сходи перед основною. При такій схемі забезпечується швидке зростання температури нагрівається середовища.
При експлуатації теплообмінників системи утилізації теплоти відхідних димових газів повітронагрівачів спостерігалися випадки, коли теплота згоряння доменного газу знижувалася до 3000-3100 кДж / м3. При цьому було необхідно збільшувати температуру підігріву компонентів горіння, а теплоти відхідних димових газів було для цього недостатньо.
У деяких випадках, коли вологість доменного газу досягає 180200 г / м3 (ВАТ «Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча»), для забезпечення температури гарячого дуття 1150-1200 ° С доменний газ необхідно нагрівати до 180 ° С (обмежується стійкістю гумового ущільнення газового дроселя ), а повітря горіння до 300-327 ° С. Необхідний підігрів повітря при температурі димових газів 250-280 ° С неможливий.
Використання ПВП в доменній печі може привести, з одного боку, до підвищення концентрацій SO, і SO, в димових газах повітронагрівачів, що збільшить їх температуру точки роси, а з іншого – до зниження теплоти згорання доменного газу, що потребують підвищення необхідних температур підігріву компонентів горіння.
У всіх наведених випадках необхідні заходи по збільшенню температури димових газів, що входять в теплообмінники, за рахунок введення в систему додаткової кількості теплоти (підтопи).
Джерело: Журнал “Теплотехніка”. Автор: Карпенко С.А. “Союзенерго”
