Công nghệ thu hồi nhiệt thải lò nung cảm ứng

So sánh với lò hồ quang điện (EAF), thu hồi nhiệt thải (WHR) hồ sơ của một Lò nung cảm ứng (NẾU NHƯ) là duy nhất: của nó “khí thải” nhiệt độ tương đối thấp, nhưng Nước làm mát mang đi một lượng nhiệt lớn (khoảng 20-30% tổng năng lượng đầu vào). Vì thế, Chiến lược WHR cho lò cảm ứng chủ yếu tập trung vào sử dụng năng lượng nhiệt nước làm mát, tiếp theo là việc sử dụng khí thải.

Đề án tôi: Nước làm mát cho văn phòng/sưởi ấm gia đình

Đây hiện là ứng dụng hoàn thiện nhất cho lò nung cảm ứng với thời gian hoàn vốn ngắn nhất.

• Nguyên tắc kỹ thuật:
  • Nguồn nhiệt: Cuộn dây và tủ điện của lò cảm ứng cần làm mát bằng nước. Để ngăn chặn sự co giãn và oxy hóa của cuộn dây đồng, nhiệt độ nước đầu ra thường được kiểm soát ở 40°C – 55°C.
  • Phương pháp sử dụng:
    • Trực tiếp Trao đổi nhiệt (Hệ thống sưởi nhiệt độ thấp): Sử dụng một Đĩa Bộ trao đổi nhiệt (PHE) để truyền trực tiếp nước nóng 45°C-50°C sang sưởi ấm sàn rạng rỡ hệ thống (có yêu cầu nhiệt độ thấp, thường là 35-45°C).
    • Bơm nhiệt Độ cao (Hệ thống sưởi nhiệt độ cao): Nếu văn phòng sử dụng bộ tản nhiệt truyền thống (cần nước 70-80°C), Một Máy bơm nhiệt nguồn nước được thêm vào. Máy bơm nhiệt sử dụng nước làm mát làm nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp và tiêu thụ một lượng điện nhỏ để tạo ra nước có nhiệt độ cao (75°C+).
  • Sử dụng bổ sung: Có thể dùng để tắm cho nhân viên (nhu cầu quanh năm) hoặc máy làm lạnh hấp thụ vào mùa hè (mặc dù hiệu suất thấp ở 50°C, vì vậy thường không được khuyến khích).
• Phân tích kinh tế:
  • Đầu tư ban đầu (VỐN): Thấp. Thiết bị chính bao gồm bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, nhóm bơm, và bể chứa nước. (Chi phí ở mức trung bình nếu thêm bơm nhiệt).
  • Lợi ích hoạt động (MỞ): Rất cao. Thay thế chi phí nồi hơi khí đốt tự nhiên hoặc sưởi ấm bằng điện vào mùa đông.
  • Hoàn vốn đầu tư (ROI):1.5 – 2.5 Năm.
  • Trường hợp tham khảo: Một xưởng đúc sử dụng nước làm mát từ hai lò cảm ứng nặng 5 tấn thông qua bộ trao đổi nhiệt nước-nước để làm nóng một lò đúc. 3,000 m2 tòa nhà văn phòng và ký túc xá, tiết kiệm khoảng 400,000 Nhân dân tệ trong chi phí khí đốt tự nhiên hàng năm.

Đề án II: Nhiệt thải để gia nhiệt sơ bộ phế liệu

Ghi chú: Chung “làm nóng sơ bộ phế liệu” trong ngành thường đề cập đến hệ thống làm nóng sơ bộ khí độc lập, không phải WHR từ chính lò nung. Sử dụng nhiệt thải lò cảm ứng để gia nhiệt sơ bộ được coi là một giải pháp “công nghệ tiên tiến.”

• Nguyên tắc kỹ thuật:
  • Thách thức: NẾU nước làm mát (<60°C) quá mát để làm nóng phế liệu trước một cách hiệu quả. Nhiệt độ khói IF cũng thấp hơn nhiều so với EAF, thường chỉ đạt 100-150°C sau khi trộn với không khí xung quanh trong tủ hút bụi, thiếu đủ cấp nhiệt.
  • Giải pháp khả thi (Khí thải WHR): Hệ thống thu hồi khói phải được trang bị thêm một Nắp lò kín hoặc Đóng nắp chụp để giảm thiểu lượng khí lạnh nạp vào, duy trì nhiệt độ khói chiết trên 300°C – 400°C. Khói nhiệt độ cao này sau đó được dẫn đến thùng hoặc băng tải gia nhiệt trước phế liệu.
  • Sự an toàn Nguy hiểm: Nếu phế liệu có chứa sơn hoặc dầu mỡ, gia nhiệt trước ở nhiệt độ thấp (<500°C) có thể tạo ra Dioxin hoặc VOC không cháy, yêu cầu xử lý đốt tiếp theo.
• Phân tích kinh tế:
  • Đầu tư ban đầu (VỐN): Cao. Liên quan đến việc sửa đổi đường ống phức tạp, quạt chịu nhiệt độ cao, nắp đậy kín, và hệ thống xử lý khí thải.
  • Lợi ích hoạt động (MỞ): Tốt. Cứ tăng nhiệt độ phế liệu lên 100°C, mức tiêu thụ điện tan chảy giảm khoảng 20-25 kWh/tấn.
  • Hoàn vốn đầu tư (ROI): 3 – 4 Năm.
  • Sự giới thiệu: Nếu mục tiêu là an toàn (loại bỏ độ ẩm để ngăn chặn vụ nổ), sử dụng hệ thống làm nóng khí độc lập trưởng thành. Chỉ xem xét kế hoạch WHR này để tiết kiệm năng lượng tối đa nếu nhà máy đã có cơ sở vật chất môi trường tốt.

Đề án III: Thúc đẩy thế hệ điện ORC

Đối với lò cảm ứng tiêu chuẩn, điều này thường không khả thi về mặt kinh tế trừ khi có những sửa đổi cụ thể.

• Nguyên tắc kỹ thuật:
  • Nút thắt nguồn nhiệt: Chu trình Rankine hữu cơ (ORC) thế hệ thường đòi hỏi một nguồn nhiệt >90°C cho hiệu quả kinh tế khá (hiệu suất phát điện ~8-10%). Tuy nhiên, nếu nước làm mát IF tiêu chuẩn vượt quá 60°C, tuổi thọ cuộn dây đồng giảm mạnh, và rủi ro mở rộng quy mô tăng lên.
  • Giải pháp (Làm mát nhiệt độ cao có áp suất): Hệ thống làm mát lò phải được nâng cấp lên mức Hệ thống nước nhiệt độ cao có áp suất (nhiệt độ đầu ra tăng lên 95-120°C). Điều này đòi hỏi thiết kế cuộn dây nhiệt độ cao đặc biệt và quản lý chất lượng nước nghiêm ngặt. (nước khử ion).
  • Hai NguồnKhớp nối: Một cách tiếp cận khác kết hợp “nhiệt thải khí thải” với “nước làm mát nhiệt thải”—sử dụng khói để làm nóng chất lỏng làm việc đến nhiệt độ cao hơn và nước làm mát để làm nóng trước—nhưng hệ thống này cực kỳ phức tạp.
• Phân tích kinh tế:
  • Đầu tư ban đầu (VỐN): Cực kỳ cao. Bộ máy phát điện ORC đắt tiền (khoảng. 8,000-12,000 Nhân dân tệ/kW), cộng với chi phí trang bị thêm hệ thống làm mát lò.
  • Lợi ích hoạt động (MỞ): Trung bình. Hiệu suất tạo ròng cho ORC nhiệt độ thấp chỉ là 5%-7%.
  • Hoàn vốn đầu tư (ROI): > 6 – 8 Năm.
  • Phần kết luận: Trừ khi đó là một xưởng nấu chảy liên tục quy mô lớn (ví dụ., single furnace capacity >20 tons, nhiều lò đang chạy), ORC trên lò cảm ứng thường không tiết kiệm chi phí.

So sánh toàn diện & Ma trận quyết định

Các bước tiếp theo được đề xuất

Nếu bạn đang xem xét Lò cảm ứng WHR lần đầu tiên, Một cách tiếp cận từng bước được khuyến khích:

Bước chân 1 (Thiết yếu): Thực hiện Nước làm mát Trao đổi nhiệt trang bị thêm. Lắp đặt bộ trao đổi nhiệt dạng tấm song song với tháp giải nhiệt hiện có.

Hoạt động: Giải quyết nhu cầu tắm nước nóng của nhân viên trước (tiết kiệm điện/gas quanh năm). Nếu ở vùng lạnh, tích hợp vào lưới sưởi ấm vào mùa đông.

Bước chân 2 (Không bắt buộc): Đánh giá quá trình gia nhiệt trước phế liệu.

Tiêu chuẩn: Lò của bạn có tủ hút khói kín không? Nhiệt độ đầu ra khói luôn ở mức trên 200°C? Nếu có, xem xét việc làm nóng trước khí thải. Nếu không, tốt hơn là nên mua một thùng làm nóng sơ bộ khí tự nhiên độc lập để cải thiện độ an toàn và hiệu quả thay vì buộc phải sử dụng giải pháp WHR.