冶金行业高温余热利用技术及关键设备

中国科学院工程热物理研究所   推进与动力实验室

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项目简介

本项目重点关注冶金行业,尤其是钢铁行业内高温余热的回收利用。以钢铁企业为例,焦炉、高炉及炼钢工序均有相当数量的较高品位余热可以回收利用,某些余热的温度高可达 1600℃,利用价值非常高。但以现有技术对 550~990℃的高温烟气余热回收利用有较高难度,因此在钢铁、化工和电力等行业内对此类余热的回收利用往往会走入误区,即将高品位热能转化为低品位热能加以利用,钢厂高温余热生产热水供暖就是一个很典型的例子。根据“温度对口、梯级利用”的原则,高温余热佳的利用方式是用以生产高温气体或高压蒸汽。在钢铁行业里,利用烟道高温换热设备对空气和煤气进行预热就是一个很科学的方案。 实验表明,利用高温烟气余热将空气和煤气预热可显著提高高炉煤气的燃烧温度,是切实有效和节能的大举措。据估计,助燃空气每提高 100℃,高炉煤气的燃烧温度可提高 40℃;高炉煤气进炉温度每提高 100℃,高炉煤气的燃烧温度可提高 60℃,节约燃料 5%。本项目研发的三流体热管型高温换热器,通过采用套管式高温热管的创新设计,在同一换热器内实现烟气、空气和煤气三流体高温换热,使换热器简化并进一步紧凑,显
著提高回收热能品位,并在防泄漏、防掺混和防爆等方面具有突出优势;本项目采用不同于常规工艺的新方法制造高温热管,它是从中科院工程热物理所的科研人员长期科研实践中逐渐摸索出来的,目前尚属于技术秘密,在实验室已经取得很好的实际效果,适用于规模化生产。该新工艺的关键在于考虑到统筹安排管材真空除气、管内形成高真空度、以及充装和封口等生产环节,注重各环节的衔接和协调;本项目现正研究将该工艺从实验室规模扩展到半自动化批量生产规模,研究工艺实现的具体方法、配套设备。 预期,应用该工艺,可以显著提高高温热管传热性能、延长使用寿命,并且实现规模化生产,生产效率远高于传统方法,大大降低产品成本,从而更易于在高温换热器领域中推广应用,预计产业化可以在一到两年内实现。 

应用领域

我国换热器产业市场竞争主要集中在以下四大产品领域:管壳式换热器、板式换热器、空冷式换热器和板翅式换热器。热管换热器是一种新型产品,目前市场占有率还不高,随着产品性能的不断完善及规模化连续生产工艺的实现,热管换热器的市
场潜力将逐渐被发掘出来。 

 

 
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