Известный котел-утилизатор для вращающейся печи

Когда говорят про известный котел-утилизатор, многие сразу представляют что-то вроде стандартного блока для утилизации тепла от печи, но на практике даже в одной линейке вращающихся печей могут быть нюансы, которые сводят на нет расчёты из учебников. Вот, например, в прошлом году на одном из цементных заводов под Казанью ставили как раз такой котёл — вроде бы всё по ГОСТам, а температура газов на выходе оказалась на 40°C выше паспортной, пришлось на ходу переваривать конвективную часть. И это при том, что поставщик — ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг — обычно даёт довольно точные параметры по своим установкам. Кстати, их сайт https://www.sfeeboiler.ru я иногда смотрю, когда нужно быстро освежить в памяти данные по тепловым схемам — там есть несколько удачных примеров обвязки вращающихся печей с котлами-утилизаторами, хотя и не без спорных моментов.

Конструктивные особенности, которые часто упускают

Если брать именно котлы для вращающихся печей, то многие проектировщики забывают про перепад давлений в зоне пересыпки материала. Помню, на старой установке в Липецке из-за этого постоянно подсасывался холодный воздух в барабан — КПД падал на 5–7%, пока не поставили дополнительный лабиринтный уплотнитель. Котёл-утилизатор — это не просто теплообменник, он должен работать в условиях постоянных колебаний нагрузки, особенно если печь используется для обжига окатышей с переменной влажностью шихты.

У ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг в этом плане интересное решение — они часто используют комбинированные экраны в конвективной шахте, которые меньше забиваются пылью. Но и тут есть нюанс: при высокой зольности газа (выше 80 г/м3) такие экраны всё равно требуют частой очистки, хотя в документации пишут про автоматические обдувочные аппараты. На практике обдувка справляется только с рыхлыми отложениями, а спечённую пыль всё равно счищают вручную раз в две недели.

Ещё один момент — материал труб в экономайзере. Для вращающихся печей, где возможны частые остановки, обычная углеродистая сталь быстро корродирует из-за конденсата. Видел, как на одном из заводов после полугода простоя пришлось менять почти весь пучок — дешевле было бы сразу ставить трубы с добавкой хрома, как раз такие варианты есть в каталоге sfeeboiler.ru. Их инженеры, кстати, не скрывают, что для агрессивных сред рекомендуют легированные стали, хотя это и удорожает конструкцию на 15–20%.

Реальные кейсы: от удач до провалов

В 2019 году мы монтировали котёл-утилизатор на печь диаметром 4.5 метра — вроде бы типовой проект, но не учли, что загрузочная течка будет создавать дополнительное сопротивление. В итоге дымосос не справлялся с нагрузкой, пришлось ставить частотный преобразователь и увеличивать мощность двигателя. Интересно, что позже я видел похожий кейс в разделе 'Реализованные проекты' на сайте ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг — там как раз описывали модернизацию дымососа для похожих условий, но с более грамотным подходом к расчёту аэродинамики.

А вот негативный опыт: на алюминиевом заводе в Красноярске пытались использовать котёл-утилизатор от вращающейся печи для параллельного подогрева технологической воды. Казалось бы, логично — утилизировать избыточное тепло. Но не учли химический состав газов — содержащийся фтористый водород буквально за полгода 'съел' трубки экономайзера. После этого случая я всегда советую делать полный химический анализ газов перед выбором материала теплообменных поверхностей.

Есть и удачные примеры — на том же цементном заводе в Стерлитамаке смогли добиться стабильной работы котла-утилизатора даже при колебаниях производительности печи от 70% до 110%. Секрет оказался в гибкой системе регулирования подачи питательной воды — использовали каскадную схему с коррекцией по температуре пара на выходе. Кстати, подобные решения я потом встречал в технической документации от Шанхай Сыфанг Уси Котлостроение — видимо, их дочернее предприятие ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг переняло этот опыт для международных проектов.

Типичные ошибки при эксплуатации

Самая распространённая ошибка — попытка экономить на водоподготовке. Для котлов-утилизаторов, работающих на переменных режимах, это вообще смертельно — соли жёсткости откладываются именно в моменты изменения нагрузок. Видел случай, когда за 4 месяца работы без должной химочистки воды пришлось полностью заменять испарительные пакеты — ущерб составил почти 2 млн рублей.

Ещё один момент — недооценка вибраций. Вращающаяся печь создаёт не только тепловые, но и механические колебания, которые передаются на обвязку котла. Если не предусмотреть дополнительные компенсаторы в газоходах, через год-полтора появятся трещины по сварным швам. Кстати, в проектах от ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг я заметил, что они всегда закладывают сильфонные компенсаторы с запасом по ходу — видимо, учли этот опыт.

Часто ошибаются с расчётом точки росы — особенно для печей, работающих на альтернативном топливе. Если газы охлаждаются ниже 120–130°C, начинается интенсивная коррозия из-за конденсата серной кислоты. При этом многие операторы стараются 'выжать' побольше тепла, специально понижая температуру уходящих газов — в краткосрочной перспективе КПД растёт, но через полгода ремонт обходится дороже всей сэкономленной энергии.

Перспективные разработки и ограничения

Сейчас многие производители, включая ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг, экспериментируют с керамическими покрытиями для теплообменных поверхностей — это должно решить проблему коррозии в агрессивных средах. Но пока что такие решения дороги и не всегда надёжны — при термических ударах керамика отслаивается. На одном из испытательных стендов в Китае видел подобный котёл-утилизатор — после 2000 циклов 'разогрев-остывание' пришлось менять почти 30% покрытия.

Интересное направление — использование тепловых аккумуляторов для котлов-утилизаторов. Это особенно актуально для вращающихся печей с циклическим режимом работы. Например, когда печь останавливается на пересыпку материала, накопленное тепло можно использовать для поддержания параметров пара. Правда, экономика таких проектов пока сомнительна — окупаемость превышает 7 лет.

Что касается цифровизации — здесь прогресс идёт быстрее. Системы прогнозирования загрязнения поверхностей нагрева уже показывают хорошие результаты, позволяя оптимизировать режимы обдувки. На сайте sfeeboiler.ru я видел описание подобной системы для своего котла-утилизатора — судя по описанию, они используют алгоритмы машинного обучения для прогнозирования отложений, но реальных отзывов с промышленных объектов пока мало.

Выбор поставщика: на что смотреть кроме цены

Когда рассматриваешь предложения на котлы-утилизаторы, важно смотреть не столько на паспортные характеристики, сколько на референсы в похожих условиях. Например, если у поставщика есть опыт работы именно с вращающимися печами в цементной промышленности — это уже плюс. У ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг в этом плане неплохая база — на их сайте можно найти кейсы для печей разного диаметра.

Техническая поддержка — часто недооцениваемый фактор. Котёл-утилизатор не тот equipment, который можно 'поставить и забыть'. Регулярно возникают вопросы по настройке регуляторов, замене расходников, сезонной адаптации. Если поставщик готов оперативно консультировать — это может сэкономить недели простоя. Из своего опыта скажу, что с китайскими производителями иногда сложно с точки зрения оперативности ответов, но ООО Цзянсу СФЭИ Энергия Инжиниринг здесь выгодно отличается — у них есть русскоязычные инженеры.

И конечно, доступность запчастей. Даже самый надёжный котёл-утилизатор требует периодической замены труб, коллекторов, опор. Если каждый раз ждать поставки из-за границы по 2–3 месяца, простой обойдётся дороже самой экономичной покупки. Здесь стоит заранее уточнять, есть ли склад запчастей в регионе — у упомянутой компании, кажется, есть логистический центр где-то в Подмосковье, хотя точной информации у меня нет.