Актуальность энергосбережения в ВТП и ВТУ. Классификация энергосберегающих мероприятий в высокотемпературной теплотехнологии

1. Лекция №21

Актуальность энергосбережения в ВТП и ВТУ.
Классификация энергосберегающих мероприятий
в высокотемпературной теплотехнологии.
Мероприятия по уменьшению тепловых и
горючих отходов
Актуальность проблемы энергосбережения в ВТП определяется
совокупностью ряда факторов:
масштабы потребления топлива, электроэнергии и других энергоресурсов;
высокий потенциал энергосбережения;
стоимость и дефицитность энергоносителей;
экологические аспекты энергосбережения;
ограниченные возможности замены топлива атомной энергией.

2.

Стоимость энергоносителей
Страна
Период
Снижение энергоемкости
выплавки стали, %
США
1972 - 83
18
GB/ ФРГ /Фр /Ит
1970 - 84
23/16/10/4
… в целом
1979 - 85
13
Япония
1973 - 84
21
КНР
1980 - 85
13
2

3.

Потенциал энергосбережения
Отрасль
промышленности
Удельный
расход
топлива за
1968 г., кг
ут/т
Потенциальный
удельный расход
топлива при
использовании
технологии,
существующей в
1973 г., кг ут/т
Теоретический
минимальный
удельный расход
топлива,
базирующийся на
анализе
термодинамической
эффективности,
кг ут/т (и КПИ, %)
1
2
3
4
Черная металлургия
1052
686
239 / 22,7%
Нефтепереработка
175
131
16/ 9,2%
Производство
первичного алюминия
7545
6037
1000/ 13,3%
Производство цемента
314
187
32/ 10,2%
3

4.

Использование энергии в процессах
Производство
… стали из железной руды
Теор. минимум,
кг ут/т
240
… стали из металлолома
24
… стали при условии, что
пропорция "чугун/лом" =50/50
133
4

5.

График "температура процесса – КПД"
5

6. Введение

Энергопотребление переделов черной металлургии
Стадия
производства
Образцовый
комбинат
Япония Франция
Нидерланды
Великобритания
Польша
Мексика
Производство:
- кокса
- агломерата
- окатышей
155
58
43
172
55
43
182
63
43
236
62
47
186
70
43
227
90
43
346
68
81
Выплавка чугуна
402
431
451
455
440
575
823
-1
-
-6
-
13
-
23
-
30
-
3
274
47
151
Выплавка стали:
-кисл.-конвертерной
- мартеновской
Формообразование:
- непр. разливка
- традиц.методы
производства слябов
8
9
7
5
8
-
30
26
-
53
43
73
72
71
Полосовой прок.стан
66
73
97
110
132
57
117
Всего энергии на 1 т
полосового рулона
597
709
772
781
808
1124
1213
6

7.

Общий алгоритм решения проблемы
энергосбережения
Установление фактического уровня энергоемкости производства
Определение теоретического минимума энергоемкости, потенциала
энергосбережения
Выбор и ранжирование энергосберегающих мероприятий
7

8.

Классификация энергосберегающих мероприятий
8

9.

Совершенствование технологического процесса
9

10.

1.Структурная оптимизация
технологической схемы
10

11.

2. Параметрическая оптимизация
технологической схемы
2.1. Оптимизация температурного
уровня ВТП
Экономия топлива в отечественных проходных печах :
Темп-ра посада
Темп-ра нагрева
Экономия топлива, %
200
1250
7,0-9,9
500
1250
19,4-27,4
800
1250
38,4-54,4
200
1100
7,9-11,2
500
1100
21,8-30,9
800
1100
43,3-61,3
11

12.

Нагрев слитков с неполностью затвердевшей сердцевиной
Фирма
Уд. расход топлива, кг/т
Экономия топлива, %
КарМК, слябинг
7,0
28 - 49
ММК, слябинг
Коммунарский,
блюминг
10
8 - 10
55 - 60
Япония:
"Ниппон кокан",
обжимной стан
34 - 42
Касима, обжимной стан
39
США, "Армко", слябинг
70 - 80
12

13.

2.2. Оптимизация состава исходного
материала
Изменение соотношения исходных компонентов
Обогащение исходного материала
Снижение влажности исходного материала
Утилизация отходов
13

14. П

Совершенствование топочного процесса
1.Оптимизация коэффициента расхода окислителя
Два случая:
Топливо – только источник энергии.
Топливо – источник энергии и реагент.
2. Совершенствование управления топочным процессом
Компьютерное управление
Импульсное отопление
14

15.

3. Термическая подготовка компонентов горения в
автономном подогревателе
Вариант 1(исходный)
Вариант 2
b .1 b1; bап.1 0
b .2 b2 bап.2 ; bап.2 0
Допущения:
Qтех.1 Qтех.2 Qтех ; Qо.с.1 Qо.с.2 Qо.с ;
топ
топ
топ
H пот
H
H
.1
пот .2
пот ;
Q
р
н ап
Qнр ;
15

16. ё

Преобразования:
Qтех Qо.с
b 2 топ
топ
H р.2 H пот
Qтех Qо.с
b1 топ
топ
H р.1 H пот
топ
b1 H р.1
топ
H пот
топ
b 2 H р.2
топ
H пот
топ
топ
ап
H р.2
H р.1
H к.г
ап
b2 H к.г
ап
р
ηап
b
H
b
Q
2
к.г
ап н ηап
р
bап Qн
топ
b1 b2 H р.1топ Hпот
bап Qнр η ап
b η кит.1 b ап η ап b bап ηап ηкит.1
Условие энергетической целесообразности
b bап ηап ηкит.1 1
Где
b – экономия топлива в рабочей камере
bап– расход топлива на автономный подогреватель
кит– КИТ рабочей камеры ВТУ до включения автономного подогревателя
ап – КПД автономного подогревателя
16

17.

4. Повышение концентрации кислорода в окислителе
При переходе от
O ок
2
21% к
O ок
2 100% удельный выход продуктов горения
снижается в 2,88…4,76 раз
Вариант 1 – «воздушный», вариант 2 – «кислородный».
Допущения:
топ
топ
Qтех Qо.с idem ; H ртоп Qнр ; H пот
H о.г
;
Преобразования:
b1
Qтех Qо.с
b2 р
топ
Qн H о.г,2
Qтех Qо.с
топ
Qнр H о.г,1
b1 η кит,1 b 2 η кит,2
η кит,2
b b 2
1
η кит,1
Дополнительные энергозатраты:
bO2 b 2VO2 b кисл
bO2 0,15...0,25 b 2
Условие энергетической целесообразности: b
Приводится к виду:
η кит,2 1,15...1,25 η кит,1
bO2
17

18.

Тепловая изоляция и герметизация рабочего
пространства ВТУ
Qо.с qо.с
F 1
, кДж/(кг т.п)
Vр.п pv
qо.с
18

19.

Способы снижения потерь в окружающую среду:
Применение лучшей теплоизоляции стен и свода печей
Уменьшение площади открытых отверстий.
Снижение доли тепловых потерь на аккумулирование тепла футеровкой
Применение эффективной и стойкой тепловой изоляции охлаждаемых
элементов
Применение рейтеров на подовых трубах
Герметизация печи
19

20.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
20