průmyslové pece

26
Technický týdeník
Průmyslové pece
TT 1/ 2009
Systém REBOX firmy Linde Gas snižuje
spotřeby paliva pro ohřívací a žíhací pece
Ptáte se, zda v situaci, kdy ceny paliv a energií stále stoupají, může být odpovědí na
Vaše požadavky na snížení spotřeby paliva a flexibilní výrobu ve Vašich ohřívacích a žíhacích pecích, spolu se snížením emisí, systém REBOX® firmy Linde Gas, využívající spalování paliva s kyslíkem? Přehled následujících referencí může být pro Vás odpovědí.
V 70. letech minulého století, kdy
došlo k prudkému nárůstu cen paliv,
se začal ocelářský průmysl poprvé
zabývat možnostmi úspory paliv
v ohřívacích a žíhacích pecích.
Tím byl posléze položen základ
Pohled skrze dveře do pece s rotační
nístějí, spalující „bezplamenově“
směs paliva s kyslíkem ve firmě
ArcelorMittal Shelby.
k používání směsi paliva s kyslíkem ve válcovnách a kovárnách.
V polovině 80. let začala firma
Linde vybavovat první pece systémem obohacování kyslíkem. Tyto
systémy zvyšovaly obsah kyslíku
ve spalovacím vzduchu na 23 až
24 %. Výsledky byly povzbudivé: spotřeba paliva klesla a výkon
pece, vyjádřený v tunách za hodinu, vzrostl. V roce 1990 převedla
firma Linde do provozu první pec
s použitím 100 % kyslíku, tedy na
zcela kyslíkopalivové spalování.
Bylo to v Timkenu v USA a Linde
se tak stala průkopníkem v používání směsi paliva s kyslíkem.
Dnes je v provozu více než 110
pecí pro ohřev a žíhání, které
využívají Linde technologii kyslíkopalivového spalování REBOX ®.
Zvýšená produktivita a přizpůsobivost, snížená spotřeba paliva
Snížení emisí NOx (zaručená
hodnota pod 70 mg/MJ)
l Snížení ztrát okujením
l
Zavádění „bezplamenného“
kyslíkopalivového
spalování
V minulých letech bylo úspěšně
zaváděno bezplamenné kyslíkopalivové spalování, jehož technologie přinesla prokazatelně výborné
výsledky. Výhody byly tak velké, že firma Linde považovala za
výhodné ověřit možnosti použití
této technologie i pro další aplikace. Výhody konvenčního kyslíkopalivového spalování jsou kombinovány s výhodami bezplamenného spalování, což má za následek
zlepšený a rovnoměrnější ohřev
při současném snížení emisí NO x.
Spalování s nízkými emisemi NOx
je důležité především pro velké,
kontinuálně provozované ohřívací
a žíhací pece, ale je rovněž vhodné
pro další tepelné postupy, jako je
například sušení a předehřev pánví
a dalších nádob.
Příklad vlivu bezplamenného kyslíkopalivového spalování je možno
najít například u firmy Ovako Hofors
ve Švédsku. První použití kyslíkopalivové metody pro opětovný ohřev se
datuje do roku 1994. Od té doby byla
řada hlubinných pecí a pecí s rotační
nístějí převedena na konvenční spalování s kyslíkem. Nicméně v roce
2006 se začalo používat bezplamenné
kyslíkopalivové spalování a instalace
používající konvenční kyslíkopalivové spalování byly poté převedeny na
bezplamenné metody. To se týkalo
i předehřevu pánví. Kromě dalšího
zkrácení celkové doby předehřevu
o 15 % umožnilo bezplamenné spalování rovnoměrnější ohřev a úsporu
paliva o dalších 17 %, jakož i o 5-20 %
nižší tvorbu okujení.
Těsná spolupráce
Rozvoj bezplamenného kyslíkopalivového spalování probíhal
v těsné spolupráci s výrobci oceli, neboť cílem tohoto vývoje je
vyhovět jejich potřebám. Vývoj je
založen na výhodách a které má
spalování s kyslíkem oproti spalování pouze se vzduchem, které byly
Hořák pro „bezplamenné“ kyslíkopalivové spalování paliva s nízkou výhřevností
a nižší emise CO 2 a NO x , které
patří mezi skleníkové plyny, jsou
hlavními důvody, proč jsou tato
řešení stále častěji využívána.
Výsledky je možno shrnout takto:
l Úspora paliva až o 50 %
l Snížení emisí CO až o 50 %
2
l Zvýšení kapacity až o 50 %
mnohaletou zkušeností již prokázány. V komerčních instalacích realizovaných počínaje rokem 2003 bylo
jasně prokázáno, že bezplamenné
spalování s kyslíkem bylo dalším
krokem směrem vpřed, neboť přineslo další zvýšení výkonu výroby, snížení spotřeby paliva, snížení
emisí CO2, velmi nízké emise NOx
a rovnoměrný ohřev.
Během posledních pěti let zavedla
firma Linde bezplamenné kyslíkopalivové spalování do výroby oceli a dnes se může přihlásit k instalacím, ať již v provozu nebo ve
stádiu rozestavěnosti, v celkem 14
závodech, jako je Acerinox, Arcelor-Mittal, Ascométal, BöhlerUddeholm, Dongbei Special Steel,
Kanthal, Outokumpu, Ovako, Sandvik a Scana Steel.
Outokumpu, Švédsko:
Krokovací a řetězové pece
V roce 2003 byla přestavěna
a rekonstruována krokovací pec
v Degerforsu jako projekt Linde
na klíč se zárukou výkonu. Projekt
zahrnoval náhradu systému spalování se vzduchem (včetně rekuperátoru) systémem bezplamenného kyslíkopalivového spalování
a instalaci základních ovládacích
systémů. Výsledkem bylo zlepšení
kapacity ohřevu o 40-50 %, bylo
možno zvýšit vytížení válcovny
plechu, došlo ke snížení spotřeby
paliva o více než 25 %, a došlo ke
snížení emisí NOx pod 70 mg/MJ.
V závodě Nyby jsou dvě řetězové
pece, původně instalované v roce
Ingot je zvedán z jedné z hlubinných
pecí ve Fos-sur-Mer, kompletně
vytápěné bezplamenným kyslíkopalivovým systémem.
1955 a 1960. Ve snaze zvýšit výrobu a současně v důsledku zpřísněných požadavků na snížení emisí
NO x byla řetězová pec na první
žíhací a mořicí lince – určené pro
válcování pásů zatepla nebo za
studena – převedena v roce 2003
na plně kyslíkopalivové spalování.
18 metrů dlouhá pec byla vybavena hořáky pro bezplamenné kyslíkopalivové spalování. Celkový
příkon 16 MW nebyl při přechodu
od spalování se vzduchem ke spalování s kyslíkem změněn, ale při
spalování s kyslíkem vzrostla účinnost přenosu tepla ze 46 % na 76 %.
Náhrada systému vzducho-palivo,
spalovacích dmychadel a rekuperátorů měla za následek 50 % nárůst
kapacity ohřevu, aniž by bylo nutno pec prodlužovat, a 40 % snížení
specifické spotřeby paliva při úrovních emisí NO x pod garantovanou
úroveň 70 mg/MJ.
V závodě Avesta se válcují nerezové plechy zatepla i zastudena.
Avesta má na světě největší pec
s kyslíkopalivovým ohřevem s příkonem 40 MW. Stará, 24 metrů
dlouhá pec měla kapacitu 75 tun
za hodinu; cílem bylo její kapacitu zdvojnásobit a přitom dodržet
přísné požadavky na úroveň emi-
sí. Rekonstrukce pece zahrnula
i její prodloužení o 10 metrů, aby
výrobní kapacita po prodloužení
dosáhla 150 tun za hodinu. Konverze zahrnovala odstranění původních vzduchopalivových hořáků
a rekuperátorů, místo nichž bylo
instalováno vybavení pro spalování
určitou dobu zaveden provoz s obohaceným vzduchem, potom byl instalován
systém bezplamenného kyslíkopalivového spalování. Bylo dosaženo výborných
výsledků, které splnily veškeré výkonové
záruky. Tyto záruky představovaly zvýšení prosazu o 25 %, úspory paliva 50 %
(ve srovnání s provozem s obohacených
Porovnání celkové doby ohřevu ve firmě Ovako Hofors Works při použití
odlišných technologií spalování
s kyslíkem. Kyslíkopalivová technologie zahrnovala stupňovité spalování. V důsledku tohoto převedení se snížila spotřeba paliva o 40 %
a úroveň emisí NO x je nyní pod 65 mg/MJ.
Tato pec je příkladem jiné cesty
k použití bezplamenné technologie,
s převedením z konvenčního kyslíkopalivového spalování na bezplamenné kyslíkopalivové spalování v loňském roce. Bezplamenné kyslíkopalivové spalování se rovněž používá
pro sušení a předehřev pánví a konvertorů v závodě Outokumpu.
Ascométal, Francie:
Hlubinné pece
V roce 2007 Linde rovněž provedlo
instalaci bezplamenného kyslíkopalivového spalování ve dvou závodech
patřících přednímu výrobci oceli
Ascométal, který je součástí skupiny Severstal. Ve Fos-sur-Mer představovala dodávka na klíč v letech
2005-2007 převedení devíti hlubinných pecí na kompletní kyslíkopalivové spalování. Dodávka zahrnovala
spalovací systém s bezplamennými
hořáky, obnovu pece, nový spalinový
systém, nové schéma a ovládací systém. Jednotlivé pece měly tepelnou
kapacitu v rozmezí 80 až 120 tun.
Výsledek představuje zvýšení kapacity ohřevu o 50 %, snížení spotřeby paliva o 40 %, snížení emisí NOx o 40 %, a snížení tvorby okujení na
3 tuny z 1000 tun ocelové vsázky.
V druhém podobném projektu ve
Francii v letech 2007-2008 byly převedeny čtyři hlubinné pece v závodě
Les Dunes rovněž na plně bezplamenný kyslíkopalivový provoz.
ArcelorMittal Shelby, USA:
Pec s rotační nístějí
V roce 2007 provedla Linde na
klíč přestavbu pece s rotační nístějí
o průměru 15 metrů u tohoto výrobce
bezešvých trub. Přestavba zahrnovala
spalovací systém s bezplamennými
hořáky, přestavbu pece, nový spalinový systém, nové schéma a ovládací systém. Pec, využívající původně
spalování se vzduchem, byla převedena ve dvou stupních. Napřed byl na
vzduchem), snížení emisí NOx pod 70 mg/MJ a snížení tvorby kotelního
kamene o 50 %.
Výkon v malém balíčku:
i pro nízkovýhřevná paliva
Kyslíkopalivové hořáky byly vždy
výkonné a kompaktní. Nová generace bezplamenných kyslíkopalivových
hořáků má i nadále kompaktní konstrukci, která usnadňuje jak výměnu
stávajících kyslíkopalivových hořáků,
tak přizpůsobení systému všem původním instalacím pro provoz spalování se
vzduchem. Například vodou chlazený
hořák o výkonu 5 MW má průměr menší než 15 cm a váží méně než 20 kg.
Ocelářský průmysl rovněž požaduje, aby bylo možno spalovat stále větší
podíl nízkovýhřevných paliv. Pro paliva
o výhřevnosti pod 2 kWh/m3 je použití
kyslíku absolutně nutné. I zde je možno
úspěšně použít bezplamenný kyslíkopalivový systém. V integrovaných válcovnách oceli je stále významnější používání kychtového plynu vysokých pecí
(o výhřevnosti nižší než 1 kWh/m3), ať
samotného, nebo v kombinaci s jinými
externími nebo interními palivy. Tento typ paliva má nejen nízkou hustotu
energie, což znamená, že je nutno přepravovat velké objemy, ale, protože jde
často o spaliny, má rovněž nízký tlak,
jehož zvýšení je drahé.
Všestranné řešení
Bezplamenné kyslíkopalivové spalování má tak významné výhody, že
již není důvod používat konvenční
kyslíkopalivové spalování při předehřevu (pánví a jiných nádob), opětovný ohřev a žíhací postupy. Jedinou
výjimkou je přímé působení plamene
(DFI = Direkt Flame Impingement),
používané například pro zvýšení
kapacity pokovovacích linek. Možnost využití bezplamenného kyslíkopalivového spalování pro nízkovýhřevná paliva je další přidanou výhodou. S 30 instalacemi po celém světě
během minulých pěti let může Linde
představit kyslíkopalivové spalování
jako prověřenou a výhodnou technologii v této oblasti. l
ing. Vladimír Žilka
Linde Gas a.s.
Linde Gas a.s. Česká republika
U Technoplynu 1324, 198 00 Praha 9
Zákaznické centrum: 800 121 121
[email protected], www.linde-gas.cz