Обзор технологий утилизации тепла дымовых газов для промышленных печей и обжиговых печей
В Китае насчитывается огромное количество различных промышленных печей и обжиговых печей — стекловаренных печей, вращающихся цементных печей, печей для нагрева стали, туннельных керамических печей, печей для плавки цветных металлов и др. Температура отходящих газов таких печей обычно составляет 200–600°C, а потери тепла с уходящими газами достигают 30%–50% от общего энергопотребления, что делает их одной из наиболее перспективных областей для энергосбережения в промышленности.
I. Параметры тепла дымовых газов различных печей
| Тип печи | Темп. дымовых газов (°C) | Потери тепла (%) | Рекомендуемая схема утилизации |
|---|---|---|---|
| Стекловаренная печь | 400~600 | 35%~55% | Утилизационный котёл + выработка электроэнергии |
| Вращающаяся цементная печь | 300~380 | 25%~35% | Выработка электроэнергии за счёт тепла уходящих газов (ОRC/паровая турбина) |
| Печь для нагрева стали | 250~450 | 30%~45% | Воздухоподогреватель + утилизационный котёл |
| Туннельная керамическая печь | 150~300 | 20%~35% | Подогрев воздуха + использование для сушки |
| Печь для плавки цветных металлов | 200~400 | 25%~40% | Утилизационный котёл для производства пара |
II. Сравнение схем утилизации тепла дымовых газов
Схема 1: Трубчатый воздухоподогреватель
- Принцип: Дымовой газ нагревает воздух горения для повышения эффективности сгорания
- Применимость: Температура отходящих газов 250–450°C
- Энергосбережение: 5%–15% (снижение температуры уходящих газов на 100–200°C)
- Инвестиции: Умеренные, 300 000–800 000 юаней/единица
Схема 2: Воздухоподогреватель на тепловых трубах
- Принцип: Теплопередача с фазовым переходом через тепловые трубы; холодная и горячая стороны полностью изолированы
- Применимость: Температура отходящих газов 200–350°C, когда дымовой газ и воздух требуют строгой изоляции
- Энергосбережение: 8%–18%
- Преимущество: Предотвращает утечку дымового газа в воздушную среду; высокая безопасность
Схема 3: Утилизационный котёл (паровой)
- Принцип: Дымовой газ передаёт тепло для выработки пара 0,4–1,6 МПа для производственных нужд
- Применимость: Температура отходящих газов >350°C, когда на предприятии есть потребность в паре
- Энергосбережение: 15%–30%
- Ориентир по паропроизводительности: Утилизация 1 МВт тепла даёт приблизительно 1,3 т/ч насыщенного пара
Схема 4: Выработка электроэнергии по органическому циклу Ренкина (ОRC)
- Принцип: Низкотемпературный дымовой газ нагревает органический рабочий агент, который расширяется и приводит в действие генератор
- Применимость: Температура отходящих газов 150–300°C, при отсутствии потребности в паре
- КПД выработки: 8%–15%
- Инвестиции: Высокие, приблизительно 8 000–12 000 юаней/кВт
III. Логика выбора схемы
- Потребность в паре → Схема 3 (утилизационный котёл), наилучший экономический эффект
- Температура уходящих газов >350°C и нет потребности в паре → Схема 4 (выработка по ОRC)
- Температура 200–350°C и нужно улучшить сгорание → Схема 1 или 2 (подогрев воздуха)
- Температура <200°C → Схема 1 + отопление помещений/технологический подогрев (низкотемпературная утилизация)