ИЗВЛЕЧЕНИЕ И УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА

На рис. 6 приведена установка извлечения тепла при грануляции шлака.

Идеально, чтобы установка извлечения шлака и сухой грануляции была установлена непосредственно у доменной печи, так чтобы шлак без дополнительной перегрузки мог быть взят прямо из печи. На доменной печи, где используется одна летка необходимо иметь только один сосуд, извлекающий тепло; однако на больших печах с четырьмя летками необходимо иметь два сосуда, извлекающих тепло. Это производится из-за трудности транспортировки шлака с одной стороны печи на другую.

Шлак выпускается из доменной печи периодически. Соответственно периодическое действие извлечение тепла и процесса грануляции будет вызывать значительные потери при каждом открывании и закрывании, термическое чередование будет вызывать проблемы в дополнении к проблемам попыток периодически извлекаемого тепла. Во время каждой разливки средний расход шлака составляет 35,8 кг/с. Из-за ежедневных колебаний в выпускаемом из печи шлака будет необходим большой накопитель шлака для утилизации всего шлака и обеспечения постоянного потока для процесса грануляции.

Накопитель шлака производительностью 150 т будет обеспечивать длительный расход шлака. Средний расход шлака из приемника составляет 11кг/с. Если установка извлечения тепла имеет максимальную производительность 11,5 кг/с, то может быть утилизировано 86 % шлака. Остальные 14 % шлака будет теряться, когда накопитель наполняется.

Ощутимое тепло в расплавленном шлаке составляет 1,8 МДж/кг, соответствующее 30 оС. Из всего потока шлака теряется около 14 %. Из оставшихся 86 % 32 % содержания тепла не может быть извлечено из-за того, что:

Скрытая теплота кристаллизации не освобождается, когда образуется стекловидный шлак;

Твердый шлаковый продукт разгружается из сосуда, извлекающего тепло при температуре 250 ^оС;

Потери шлака имеют место в накопителе шлака.

Таким образом, только 58,5 % содержания ощутимого тепла шлака будет извлечено. Степень извлечения тепла соответствует 13,35 МВт или 0,3 ГДж/т чугуна, сохраняя при этом 1% потребностей энергии печи.

Предложено две схемы установок извлечения тепла. По первой схеме тепло удаляется при продувании слоев большим объемом воздуха. По второй схеме используется минимальный объем псевдоожижаемого воздуха, тепло удаляется при помощи испарительных трубок для повышения пара в слое.
Наиболее удовлетворительным путем утилизации извлекаемого тепла является использование его в доменной печи. Это означает, что тепло не нужно транспортировать на большие расстояния. Потоки энергии на интегрированных сталелитейных заводах являются сложными. Главными закупаемыми первичными топливами является уголь, нефть, природний газ и электричество; однако существуют внутренне образованные топлива, такие как кокс, коксовый газ некоторая часть электричества.

Особое применение извлекаемого тепла будет зависеть от степени замены каждого вида топлива.

Использование пара

Пар используется в доменных печах в основном для того, чтобы увлажнить горячее дутье. Количество пара, образованного второй схемой извлечения тепла. является таким же как и потребности в увлажнении. Использование пара, образованного в результате извлечения тепла, на увлажнение дутья будет освобождать пар от его обязанности при работе электростанций. Тогда большее количество пара будет достаточным для выработки электричества. Альтернативой служит то, что на электростанциях вырабатывается меньшее количество пара, так что может быть сэкономлен доменный газ.

Использование горячего воздуха

Тепло, извлеченное в качестве горячего воздуха по первой схеме, составляет около 8 % тепла, необходимого для производства горячего воздуха. Однако использование этого тепла непосредственно для подогрева холодного воздуха будет приводить к повышенным температурам в основании воздухонагревателей, следовательно, будет уменьшена их производительность, и общая экономия будет меньше.

Подогрев воздуха, поступающего на горение в воздухонагреватели с помощью горячего воздуха, предлагает три метода экономии топлива:

первый метод – уменьшение обогащения коксового газа в продуктах сгорания воздухонагревателей;

второй метод – уменьшение количества газа, обогащенного для горения;

третий метод – увеличение тепла, которое поступает в дутье.

Воздухонагреватели сжигают доменный газ, обогащенный коксовым газом для получения более высокой температуры факела. Доменный газ менее калориен (около 3 МДж/м3) по сравнению с коксовым газом (18 МДж/м3). Коксовый газ может быть использован в большем количестве процессов, таким образом, более желательно бы сэкономить больше топлива. Использование подогретого воздуха по первому методу, поступающего на горение в воздухонагреватели, может значительно уменьшить количество требуемого обогащенного коксового газа при поддержании постоянных температур факела.

 При утилизации 10,3 МВт тепла, извлекаемого из шлака на подогрев воздуха, поступающего на горение в воздухонагреватели, может быть уменьшено обогащение коксового газа на 28,7 МВт. Такое суммарное тепло поступает при использовании в воздухонагревателях коксового газа, эквивалентного 18,4 МВт. Объем газа, проходящего через воздухонагреватели, будет таким же и после уменьшения обогащения коксового газа. Таким образом, эффективность воздухонагревателей остается постоянной. Это является хорошим применением извлекаемого тепла, так как оно позволяет низкокачественному топливу быть заменителем высококачественного топлива.

В качестве альтернативы для замены некоторых смешанных газов для горения может быть использован подогретый воздух для горения (второй метод). Использование подогретого воздуха без изменения состава или расхода смешанного газа для горения может привести к повышенной температуре факела и большему количеству тепла, подаваемого в воздухонагреватели. Подаваемое тепло может быть уменьшено до требуемого при расходе смешанного газа для горения. Это уменьшает объемный расход газов для горения, проходящих через воздухонагреватели. Более высокие температуры и низкие объемы горячих газов приводит к большим эффективностям воздухонагревателей. Использование 10,3 МВт подогретого воздуха для горения может привести к экономии 17 МВт смешанного газа для горения при нагреве горячего дутья до такой же температуры.

Если подогреть воздух для горения, подаваемый в воздухонагреватели, и использовать такое же количество газа для горения, то температура дутья может быть увеличена (третий метод). Это может привести к экономии кокса, но при этом будет меньше произведено коксового газа. Подогрев воздуха для горения в воздухонагревателе с помощью 10,3 МВт извлекаемого тепла будет увеличивать температуру горячего дутья с 1100 до 1169 оС. Это приведет к экономии 17,2 МВт кокса, но при этом экономия 12,3 МВт коксового газа.