Знаменитый металлургический котел-утилизатор

Когда слышишь про металлургический котел-утилизатор, сразу представляешь что-то грандиозное — но на деле это скорее рабочая лошадка, которую либо переоценивают, либо недооценивают. Многие думают, что главное — выжать максимум пара из отходящих газов, а на деле куда важнее баланс между стойкостью к агрессивной среде и ремонтопригодностью.

Конструкция, которую не всегда замечают

Вот, к примеру, на одном из проектов с ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг мы столкнулись с тем, что заказчик требовал увеличить КПД, но не учитывал состав газов — в них было слишком много цинковой пыли. В итоге первые месяцы эксплуатации показали быстрое зашлаковывание конвективных поверхностей. Пришлось пересматривать шаг труб и систему очистки.

Кстати, про шаг труб — это не просто цифры в чертежах. Если сделать слишком частый шаг, то вибрация от газового потока начинает буквально 'грызть' трубы, особенно в зоне перехода от радиационной части к конвективной. А редкий шаг снижает компактность и увеличивает тепловые потери. Тут без практики не разберешься.

И еще момент: многие недооценивают роль обмуровки. В одном из ранних проектов мы использовали огнеупор с низким содержанием глинозема — через полгода в зоне горелок появились трещины, через которые начался подсос холодного воздуха. Пришлось экстренно останавливать агрегат. Теперь всегда смотрим не только на температуру, но и на химическую агрессивность среды.

Реальные кейсы и их подводные камни

На сайте https://www.sfeeboiler.ru есть примеры проектов, но там не пишут про нюансы. Например, в схеме с двухконтурным паровым циклом для доменной печи — казалось бы, все просчитано. Но когда газ внезапно меняет состав из-за шихты, начинаются скачки давления в барабане. Приходится постоянно корректировать режим продувки.

А вот с конвертерными газами вообще отдельная история. Помню, на одном из заводов в Челябинске котел-утилизатор работал в режиме периодической подачи — то густо, то пусто. Из-за этого в экономайзере начались низкотемпературные коррозии. Решили только после установки байпасной линии с подогревом воды.

Коллеги из ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг как-то делились, что в Азии чаще используют вертикальные компоновки — мол, занимают меньше места. Но у нас такой вариант не пошел: при наших морозах сложнее организовать надежную теплоизоляцию вертикальных газоходов. Пришлось адаптировать под горизонтальную схему с усиленными опорами.

Материалы: что работает, а что — нет

Нержавейка 12Х18Н10Т — классика, но для зон с температурой выше 600°C и сернистыми газами она быстро 'устает'. Перешли на AISI 321, но и там есть нюансы — при сварке нужно строго контролировать межпассовую температуру, иначе карбиды выпадают.

Для труб пароперегревателя пробовали использовать оребренные трубы — думали, увеличим тепловосприятие. Но в условиях запыленности метзаводов ребра быстро закоксовывались. Вернулись к гладким трубам, хотя пришлось увеличивать поверхность нагрева.

Сейчас экспериментируем с покрытиями — плазменное напыление алюминия показало себя неплохо в зоне умеренных температур, но для высокотемпературных участков пока надежнее старый добрый жароупорный бетон. Хотя и он требует регулярного осмотра.

Эксплуатация: между теорией и практикой

В паспорте пишут КПД 85-90%, но на деле редко получается выше 82% — сказываются неучтенные теплопотери через обмуровку, неидеальность изоляции, да и режим редко бывает стабильным. Особенно когда метзавод переходит на другой вид сырья.

Система очистки — отдельная головная боль. Сначала ставили паровые обдувочные аппараты, но пар конденсировался в холодных зонах, вызывая коррозию. Перешли на импульсную обдувку сжатым воздухом — лучше, но требует качественной осушки воздуха. Особенно зимой.

По опыту скажу: самый критичный параметр — не максимальная температура, а скорость ее изменения. Резкие остановки/пуски для котла-утилизатора губительнее, чем постоянная работа на грани режима. Как-то пришлось ремонтировать барабан из-за трещин именно после аварийной остановки — термоциклирование сделало свое дело.

Перспективы и тупиковые ветви

Сейчас много говорят про утилизацию низкопотенциального тепла — но в металлургии это сложно. Например, пытались ставить конденсационные экономайзеры для подогрева сетевой воды, но из-за серной росы они выходили из строя за сезон.

А вот комбинированные схемы с выработкой электроэнергии показывают себя неплохо. На одном из проектов с китайскими коллегами (через ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг) удалось достичь стабильных 8 МВт от одного агрегата — но только при условии постоянного мониторинга состава газа.

И все же главный вывод за годы работы: металлургический котел-утилизатор — это не просто теплообменник. Это система, которая должна 'дышать' вместе с технологическим процессом. И иногда проще немного потерять в КПД, но получить надежный и ремонтопригодный агрегат. Как показывает практика, именно такой подход в итоге оказывается экономичнее.