Katla enerģijas reģenerācijas siltummainis ievada īstu zeltu un sudrabu cementa rūpnīcu zemo{0}}oglekļa pārveidē

Cementa rūpnīcu enerģijas patēriņš galvenokārt tiek koncentrēts klinkera kalcinēšanas procesā, un katliem kā galvenajai siltumenerģijas padeves iekārtai šajā procesā dūmgāzu emisijas temperatūra parasti ir no 180 līdz 600 grādiem. Izplūdes gāzu temperatūra dažu lielu rotācijas krāšņu astē var sasniegt pat 900 līdz 1000 grādus, kas satur milzīgu siltuma pārpalikuma potenciālu. Saskaņā ar statistiku, enerģijas atkritumi, ko rada nepietiekama siltuma pārpalikums, Ķīnas rūpniecības sektorā katru gadu sasniedz simtiem miljonu tonnu standarta ogļu. Siltummaiņu veiktspējas optimizēšana var uzlabot siltuma efektivitāti par 15% -30%. Cementa rūpniecībā efektīva siltumenerģijas atgūšana no katla dūmgāzēm ir līdzvērtīga "sekundārās enerģijas" kanāla atvēršanai, kas var samazināt fosilā kurināmā patēriņu un oglekļa emisijas, panākot dubultu ekonomisko un vides ieguvumu uzlabojumu.
Katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņu pielietojuma pamatā cementa rūpnīcās ir reģenerēt siltuma pārpalikumu no katla izplūdes gāzēm, izmantojot efektīvu siltuma apmaiņas tehnoloģiju, un pēc tam pārveidot to izmantojamā siltumenerģijā vai elektroenerģijā atbilstoši ražošanas vajadzībām, panākot enerģijas kaskādes izmantošanu. Pamatojoties uz cementa rūpnīcu ražošanas apstākļiem, to pielietošanas scenāriji galvenokārt koncentrējas uz trim galvenajām saitēm, kas aptver visu siltuma pārpalikumu reģenerācijas procesu un pielāgojas dažādu temperatūras līmeņu siltuma pārpalikuma resursiem.

Augstas-temperatūras siltuma atgūšanas jomā katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņus galvenokārt izmanto augstas temperatūras dūmgāzu apstrādei pie rotācijas krāsniņu aizdedzes un režģa dzesētāja izejas. Augstas temperatūras izplūdes gāzes, kas tiek izvadītas no lielu cementa krāšņu krāsns astes, pēc siltuma apmaiņas siltummainī, var tikt pazemināta no vairāk nekā 600 grādiem līdz zem 200 grādiem, kas atbilst turpmāko putekļu savākšanas sistēmu darbības prasībām, vienlaikus atgūstot lielu daudzumu augstas-kvalitatīvas atkritumu siltuma. Atgūto augstas-temperatūras siltuma pārpalikumu var izmantot, lai darbinātu tvaika turbīnas elektroenerģijas ražošanai. Piemēram, uzņēmums Lucky Cement Pakistānā, pārveidojot savu dzinēju spēkstaciju, ieviesa sistēmu, kas sastāv no 11 augstas -efektivitātes siltuma reģenerācijas katliem, kas kopumā reģenerē 27 MWh atkritumu siltuma, kas var radīt 6 MWh elektroenerģijas, palielinot rūpnīcas jaudu par aptuveni 10% un ievērojami samazinot degvielas patēriņu un emisijas. Ķīnā Henan Mengdian Group ir aprīkojusi savu klinkera ražošanas līniju ar siltuma pārpalikumu katliem, kas reģenerē siltuma pārpalikumu no krāsns galvas un astes elektroenerģijas ražošanai, kā arī tālāk reģenerē zemas temperatūras siltuma pārpalikumu pēc elektroenerģijas ražošanas dzīvojamo māju apkures projektiem, panākot efektīvu siltuma pārpalikumu izmantošanu.

Zemas- un vidējas temperatūras-atkritumu siltuma rekuperācija ir vēl viens svarīgs pielietojuma scenārijs katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņiem, kas galvenokārt paredzēti zemas- un vidējas-temperatūras dūmgāzēm, ko izdala dažādas cementa ražošanas palīgiekārtas. Piemēram, 200{6}}300 grādu izplūdes gāze, kas tiek izvadīta no krāsns astes dzesētāja zemas-temperatūras sekcijas, var radīt zema spiediena tvaiku pēc siltuma atgūšanas caur siltummaini. Šo tvaiku var izmantot procesa ūdens papildināšanai, darbinieku mājsaimniecības ūdenim vai kā siltuma avotu litija bromīda dzesētājiem, lai atdzesētu ražošanas cehu un dzīvojamo zonu. Vidējas temperatūras dūmgāzes no nelielas cementa rūpnīcas rotācijas krāsns astes pēc apstrādes ar siltummaini var radīt zema-spiediena tvaiku 0,3-0,8 MPa apmērā, nodrošinot siltumenerģijas vajadzības maza mēroga ražošanas procesos. Turklāt dažas cementa rūpnīcas izejvielu žāvēšanai izmanto arī reģenerēto zemo{21}} un vidējas temperatūras siltuma pārpalikumu. Pēc dūmgāzu siltuma reģenerācijas siltummaiņa ieviešanas viena cementa rūpnīca samazināja dūmgāzu emisijas temperatūru no 220 grādiem līdz 90 grādiem, samazināja enerģijas patēriņu uz tonnu cementa par 8% un ietaupīja vairāk nekā vienu miljonu juaņu izmaksas gadā, demonstrējot ievērojamu enerģijas taupīšanas efektu.

Papildus tiešai siltuma atgūšanai un atkārtotai izmantošanai katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņus var dziļi integrēt cementa rūpnīcu tīrās zemas{0}}temperatūras siltuma enerģijas ražošanas sistēmās, lai izveidotu slēgta cikla enerģijas sistēmu "atkritumu siltuma reģenerācijas-elektroenerģijas ražošanai{3}". Pašlaik atkritumu siltumenerģijas ražošana ir kļuvusi par galveno līdzekli cementa uzņēmumiem, lai taupītu enerģiju un samazinātu emisijas. Kā atkritumsiltuma elektroenerģijas ražošanas sistēmas galvenā sastāvdaļa katla siltuma reģenerācijas siltummainis ir atbildīgs par dūmgāzu siltuma pārvēršanu tvaikā, lai darbinātu tvaika turbīnu elektroenerģijas ražošanai. Nozares dati liecina, ka Wannianqing Cement Ķīnā jau ir nodevis ekspluatācijā 10 atkritumu siltumenerģijas ražošanas vienības ar uzstādīto jaudu 80,30 MW. Izmantojot atkritumu siltumenerģijas ražošanu, var apmierināt aptuveni 50% no uzņēmuma krāsns sistēmas elektroenerģijas pieprasījuma. 2024. gadā uzņēmums Shangfeng Cement izmantoja siltuma pārpalikumu, lai saražotu 473 miljonus kilovatstundu elektroenerģijas, samazinot oglekļa dioksīda emisijas par 389 800 tonnām. Tas ne tikai samazināja uzņēmuma elektroenerģijas izmaksas, bet arī uzlaboja tā zaļo konkurētspēju, kļūstot par būtisku priekšrocību pakārtoto uzņēmumu "zaļā iepirkuma" un ESG reitingiem. Anhui Conch Kawasaki visā pasaulē ir izvietojis 302 cementa atkritumu siltuma elektroenerģijas ražošanas vienības, ik gadu saražojot 26,63 miljardus kWh elektroenerģijas. Aprēķinot, izmantojot tādus pašus standartus kā siltumenerģijas ražošanai, tas nozīmē ikgadēju ietaupījumu 9,587 miljonu tonnu standarta ogļu apmērā un oglekļa dioksīda emisiju samazinājumu par 24,582 miljoniem tonnu, parādot atkritumu siltuma reģenerācijas tehnoloģijas milzīgo vērtību.

Salīdzinājumā ar tradicionālajām atkritumsiltuma atgūšanas metodēm, katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņi piedāvā būtiskas tehnoloģiskās priekšrocības un pielāgojamību cementa rūpnīcās. Cementa rūpnīcas dūmgāzēm ir sarežģīts sastāvs, kas satur lielu daudzumu putekļu, SO₂, NOx un citu vielu, kas viegli izraisa iekārtu koroziju, pelnu uzkrāšanos un nodilumu. Speciālie katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņi, kuros izmantoti pret koroziju izturīgi- sakausējumu materiāli un kompozītmateriālu pārklājuma tehnoloģija, piedāvā vairāk nekā trīs reizes lielāku izturību pret koroziju, ļaujot tiem izturēt skarbu sēru un putekļu saturošu dūmgāzu vidi ar kalpošanas laiku, kas pārsniedz 10 gadus. Tikmēr siltummainis izmanto augstas -efektivitātes siltuma pārneses dizainu. Optimizējot plūsmas kanālu struktūru un spuras parametrus, siltuma pārneses koeficients tiek palielināts par 20%-40%, un dažu siltumcauruļu siltummaiņu siltuma pārneses koeficients var sasniegt 1500-3000 W/(m²·K). Tam ir arī laba izotermiskā veiktspēja, mazāka putekļu uzkrāšanās un vienkārša apkope. Vienas siltuma caurules atteice neietekmēs kopējo darbību, būtiski uzlabojot iekārtas stabilitāti un uzticamību. Turklāt modulārā konstrukcija ļauj to elastīgi pielāgot atbilstoši cementa rūpnīcas ražošanas apjomam un dūmgāzu parametriem ar īsu piegādes ciklu. Tas ir pielāgojams cementa ražošanas līnijām ar dažādu jaudu, nodrošinot precīzu siltuma pārpalikumu atgūšanu gan lielām klinkera ražošanas līnijām, gan mazām cementa rūpnīcām.

Praktiskā pielietojumā katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņu izmantošana cementa rūpnīcām ir devusi ievērojamus ekonomiskus, vides un sociālus ieguvumus. Ekonomiski atkritumu siltuma atgūšana tieši samazina enerģijas patēriņu, piemēram, ogļu un elektrības patēriņu, samazinot ražošanas izmaksas. Ieguldījumu atmaksāšanās periods parasti ir 3{11}}10 gadi, un dažiem optimizētiem projektiem to var saīsināt līdz mazāk nekā 1,5 gadiem. Piemēram, 10 -tvaika stundā aprīkots tvaika katls, kas aprīkots ar ekonomaizeru (vienkāršu siltuma reģenerācijas siltummaini), var ietaupīt aptuveni 200 tonnas standarta ogļu gadā, tieši samazinot ekspluatācijas izmaksas par vairāk nekā 300 000 juaņu. Atkritumu siltuma reģenerācijas projekts Lucky Cement Pakistānā ne tikai palielināja elektroenerģijas izlaidi, bet arī sasniedza ātru ieguldījumu atdevi, mudinot uzņēmumu turpināt paplašināt sadarbību un uzstādīt līdzīgu siltuma atgūšanas sistēmu citā rūpnīcā. Vides ziņā siltuma atgūšana samazina fosilā kurināmā sadedzināšanu, tādējādi samazinot piesārņojošo vielu, piemēram, oglekļa dioksīda un sēra dioksīda, emisijas, palīdzot cementa uzņēmumiem veikt īpaši zemu emisiju modernizāciju, kas atbilst valsts "divējā{15}}oglekļa" stratēģijai. Runājot par sociālajiem ieguvumiem, šī iniciatīva veicina cementa nozares pārveidi no "augsta enerģijas patēriņa un augstām emisijām" uz "zaļu, zemu oglekļa emisiju un energoefektīvu", paaugstinot nozares vispārējo zaļās attīstības līmeni un sniedzot vērtīgu praktisko pieredzi rūpnieciskā atkritumu siltuma reģenerācijā.

Šobrīd, padziļinot cementa nozares zaļo transformāciju, katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņu pielietojums saskaras ar jaunām iespējām un izaicinājumiem. No vienas puses, valsts prasības enerģijas taupīšanai un oglekļa samazināšanai cementa rūpniecībā nepārtraukti pieaug. Pateicoties tādām politikām kā īpaši zemu emisiju modernizēšana un zaļo rūpnīcu izveide, cementa uzņēmumu pieprasījums pēc siltuma atgūšanas nepārtraukti pieaug, nodrošinot pietiekami daudz vietas katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņu tehnoloģiskai uzlabošanai un tirgus veicināšanai. No otras puses, dūmgāzu apstākļi cementa rūpnīcās ir sarežģīti un mainīgi, ar ievērojamām dūmgāzu temperatūras, putekļu satura un korozijas atšķirībām starp dažādām ražošanas līnijām. Tas izvirza augstākas prasības siltummaiņu siltuma pārneses efektivitātei, izturībai pret koroziju un nodilumizturībai, liekot uzņēmumiem palielināt ieguldījumus tehnoloģiskajā izpētē un attīstībā, optimizēt produktu struktūru un uzlabot iekārtu pielāgošanās spēju un efektivitāti.

Nākotnē ar nepārtrauktiem jauninājumiem siltuma apmaiņas tehnoloģijā, katlu siltuma rekuperācijas siltummaiņi attīstīsies uz augstāku efektivitāti, inteliģenci un dažādošanu. No vienas puses, tie vēl vairāk optimizēs siltuma pārneses struktūras, uzlabos siltuma atkrituma atgūšanas efektivitāti, panāks dziļu zemas-pakāpes siltuma pārpalikumu atgūšanu un maksimāli palielinās atkritumsiltuma potenciālu cementa ražošanā. No otras puses, tie tiks apvienoti ar viedajām tehnoloģijām, lai nodrošinātu reāllaika uzraudzību, kļūdu brīdinājumus un inteliģentu siltummaiņa darbības kontroli, samazinot aprīkojuma uzturēšanas izmaksas un uzlabojot darbības stabilitāti. Vienlaikus, dziļi integrējot atkritumu siltuma reģenerācijas tehnoloģiju un cementa ražošanas procesus, tiks veidota pilnīgāka enerģijas pārstrādes sistēma, veicinot cementa rūpniecību, lai sasniegtu savus "oglekļa maksimuma un oglekļa neitralitātes" mērķus.

Rezumējot, katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņi kā galvenais aprīkojums enerģijas saglabāšanai un oglekļa samazināšanai cementa rūpniecībā var ne tikai efektīvi atgūt siltuma pārpalikumus no katlu dūmgāzēm un samazināt uzņēmuma ražošanas izmaksas, bet arī samazināt piesārņojošo vielu emisijas un veicināt nozares zaļo pārveidi. Ņemot vērā padziļināto “divējā{2}oglekļa” stratēģijas ieviešanu, cementa uzņēmumiem vajadzētu pievērst uzmanību katlu siltuma reģenerācijas siltummaiņu veicināšanai un pielietošanai, izvēloties piemērotus siltummaiņu veidus un tehniskos risinājumus, pamatojoties uz viņu pašu ražošanas apstākļiem, lai pilnībā realizētu siltuma atgūšanas vērtību. Tajā pašā laikā attiecīgajiem uzņēmumiem būtu jāpalielina ieguldījumi tehnoloģiskajā pētniecībā un attīstībā, jāveicina siltummaiņas tehnoloģiju inovācija un modernizācija, jāsniedz spēcīgāks atbalsts videi draudzīgai un zema -oglekļa satura cementa nozares attīstībai un jāpanāk līdzsvars starp ekonomiskajiem, vides un sociālajiem ieguvumiem.