Утилизация тепла за обжиговыми печами

Производство окатышей в настоящее время занимает ведущее положение в области окускования тонкоизмельченных материалов. Возникновение и широкое  промышленное применение этого способа окускования объясняется вовлечением в эксплуатацию месторождений тонко — вкрапленных железных руд. В результате обогащения этих руд получают концентраты, характеризующиеся крупностью 0,044; 0,050 и 0,074 мм. Окомкование таких концентратов непосредственно на горно – обогатительных предприятиях позволяет уменьшить транспортные расходы на перевозку готовой продукции и получить однородный по крупности, прочности, транспортабельный и легко восстановимый материал для выплавки в доменных печах.

Цех производства окатышей Полтавского ГОКа оснащен оборудованием американской фирмы “Аллис — Чалмерс”, а также отечественным высокопроизводительным оборудованием с высокой степенью автоматизации производственных процессов. и состоит из 4-х технологических линий по производству железорудных окатышей с обжиговыми установками “решетка – трубчатая печь – кольцевой охладитель”. Две линии расположены в ЦПО №1, две другие – в ЦПО №2.

Охлаждение спеченных окатышей осуществляется атмосферным воздухом в кольцевом охладителе, представляющем собой конвейерную решетку в виде кольца, разделенного на две зоны: зону рекуперационного охлаждения и зону окончательного охлаждения. В зоне окончательного охлаждения окатыши охлаждаются до температуры 120 °С. Отходящий нагретый воздух выбрасывается в атмосферу через сбросную трубу высотой 54 метра.

Характеристика воздушного потока:

— тепловая мощность: 15 – 19 Гкал/ч;

— расход воздуха: 180 000 – 440 000 нм3/ч;

— усредненная температура: 150 – 300 °С;

— скорость воздуха: 4 – 15 м/сек;

— запыленность воздуха 95 мг/м3.

(данные приведены в технологической инструкции ТИ 04-01-08)

.                  Разработанные в рабочем проекте теплоутилизационные установки позволят утилизировать тепло горячего воздуха и выработать 20-40 Гкал/ч тепловой энергии для покрытия средне-часовых нагрузок отопления комбината, сэкономив при этом 2000-4000 м3/ч природного газа. В соответствии с технологическим процессом производства окатышей температура воздуха в сбросном воздуховоде после кольцевых охладителей колеблется от +15°С до +800°С. При рассмотрении температурных графиков работы кольцевых охладителей печей №3 и №4,предоставленных комбинатом, определено, что минимальные и максимальные значения температур возникают при пусках и остановах печей, а основное время температура сбросного воздуха колеблется в диапазоне от +170°С до +450°С .Этот диапазон температур и выбран для расчета котла-утилизатора производительностью 10 Гкал/ч.

Одновременно с колебаниями температуры воздуха за кольцевыми охладителями колеблется и его расход .Перед кольцевыми охладителями установлены вентиляторы, подающие атмосферный воздух на охлаждение окатышей. Производительность вентилятора 421х103 нм3/ч. В соответствии с заданием на проектирование расход воздушного потока во время охлаждения колеблется от 180х103 до 440х103нм3/ч.

В соответствии с результатами расчетов котла КУВ-10 заданное количество вырабатываемого тепла обеспечивается при температуре горячего воздуха 270°С -275°С и расходе225х103нм3/ч. При этом расчетное давление за дымососом ДН-26- 125 кгс/м2.

Для обеспечения подачи необходимого количества теплоносителя к котлам-утилизаторам на существующих сбросных воздуховодах печей устанавливаются регулирующие клапаны, изготовленные из жаропрочного легированного металла. Воздуховоды к котлам и сами котлы изготавливаются из углеродистой стали марки ст.20. При повышении температуры теплоносителя выше 450°С клапаны полностью открываются, обеспечивая сброс горячего воздуха  в атмосферу, тем самым предохраняя воздухопроводы и котлы-утилизаторы от воздействия высоких температур

В зоне температур от. 170°С до450°С  расход горячего воздуха     на котел-утилизатор регулируется при помощи регулирующего клапана.

Расход сетевой воды через котел-утилизатор постоянный-225 т/ч, с температурой на входе +70°С,на выходе +115°С. Постоянная температура на входе в котел поддерживается насосом рециркуляции с частотным приводом, подмешивающим перегретую воду из выходного трубопровода во входной.

Сетевая вода из существующей котельной подается к теплоутилизационным установкам  ЦПО№1 и ЦПО№2 по проектируемому трубопроводу Ду 400. В связи с большой удаленностью водогрейной котельной от места расположения теплоутилизационных установок для преодоления дополнительных сопротивлений трассы и котлов-утилизаторов предусматривается строительство повысительной насосной станции в районе ЦПО№1. В здании насосной  устанавливаются 3 повысительных сетевых насоса комплекса утилизации (2 рабочих, 1 резервный), теплосчетчик для учета выработанной тепловой энергии, грязевик. В отдельных помещениях размещаются низковольтные электрические щиты, щиты управления и АСУ ТП теплоутилизационного комплекса.

Установки утилизации тепла включаются в тепловую схему котельной.

При возникновении пиковых нагрузок в работу должен включаться один из водогрейных котлов ТСЦ.

Водогрейный котел-утилизатор КУВ-10 конвективный, водотрубный, башенной компоновки. Все конструктивные элементы котла, а также лестницы и площадки для обслуживания и монтажа крепятся к каркасу котла.

Теплоноситель (горячий сбросной воздух от второй зоны кольцевого охладителя обжиговой печи) последовательно сверху вниз проходит через три ступени конвективных поверхностей нагрева, каждая из которых состоит из четырех однотипных блоков змеевиков. Сетевая вода равномерно распределяется между четырьмя нижними блоками, запитанными параллельно, а затем по змеевикам поднимается вверх, последовательно проходя три ступени по схеме противотока. Блоки змеевиков выполнены из плавниковых труб, расположенных в шахматном порядке. Каждый змеевик изготавливается из стальной трубы (сталь 20) с диаметром 38мм и толщиной стенки 4мм и двух плавников (Ст3), каждый высотой по 39мм. Плавники приварены под углом 180о параллельно потоку сбросного воздуха. Поперечный шаг труб в блоке 140мм, продольный шаг труб 60 мм. Плавниковые трубы способствуют самоочистке поверхностей нагрева от пылевых отложений, образующихся при наличии пыли в теплоносителе, захватываемой из кольцевого охладителя.

Конструкция котла КУВ-10 позволяет работать в форсированном режиме (с увеличением расхода сбросного воздуха при повышении мощности обжиговой печи). Для чего все три ступени блоков с фронтовой и задней сторон частично перекрыты листовыми крышками, которые закрывают дополнительные поверхности нагрева. При увеличении расхода сбросного воздуха на котел крышки срезаются, открывая доступ к дополнительным поверхностям нагрева. Расход теплоносителя допускается увеличить на 15% по отношению к номинальному, исходя из технических характеристик дымососа ДН-26, которым укомплектован котел КУВ-10    Теплопроизводительность котла при работе в форсированном режиме составит 11Мвт(12,8Гкал/ч), расход сетевой воды через котел составит 283 т/ч. Активная поверхность нагрева каждого из двенадцати однотипных блоков Н=703м2 при работе в номинальном режиме и Нд=998м2 при работе в форсированном режиме (при открытии дополнительных поверхностей нагрева. Масса каждого из двенадцати блока змеевиков 5,05т

Блоки змеевиков расположены в щитовой обшивке, служащей оградительной и теплоизолирующей конструкцией. Для тепловой изоляции используются минераловатные маты М100. В щитовой обшивке над каждой из трех ступеней нагрева установлены люки-лазы для доступа персонала внутрь котла с целью осмотра и ремонта.

Каркас котла служит для восприятия нагрузок от веса теплообменных поверхностей нагрева, щитовой обшивки, площадок обслуживания и монтажных площадок, трубопроводов в пределах котла, воздухоприемных коробов и заглушки, установленной на диффузоре над котлом. Заглушка отсекает котел от воздухоподводящих коробов на ремонтный период.