Эффективность использования инфракрасных газовых излучателей для отопления производственных помещений ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

А. Л. Булатов, начальник участка контроля и наладки систем паротеплоснабжения ЦЭСТ, ОАО «ММК»

Е. В. Загребина, ведущий инженер участка контроля систем паротеплоснабжения ЦЭСТ, ОАО «ММК»

Открытое акционерное общество «Магнитогорский металлургический комбинат» является крупнейшим предприятием черной металлургии России, его доля в объеме металлопродукции, реализуемой на внутреннем рынке страны, составляет около 20 %. Предприятие представляет собой крупный металлургический комплекс с полным производственным циклом, начиная с подготовки железорудного сырья и заканчивая глубокой переработкой черных металлов.

На ОАО «Магнитогорском металлургическом комбинате» (ММК) осуществляется масштабная программа реконструкции и модернизации производства. В рамках технического перевооружения за последнее десятилетие были кардинально обновлены все металлургические переделы. Произошел поэтапный переход от устаревшего мартеновского производства к кислородно-конвертерному производству. В 2006 году вошли в строй два современных электросталеплавильных агрегата. Точно также в конце 2004 года на Магнитке была окончательно прекращена разливка стали в изложницы. Сегодня вся сталь, выпускаемая ММК, проходит через машины непрерывного литья заготовки. Кардинальные изменения произошли в агломерационном, доменном и коксохимическом производствах. Но основной объем капитальных вложений комбинат традиционно направляет на развитие прокатного передела и производство продукции дальнейших переделов. За последние годы на ММК вошли в строй такие крупные производственные объекты, как двухклетевой реверсивный стан «1700» холодной прокатки, агрегат непрерывного горячего цинкования, агрегат нанесения полимерных покрытий. Закончена полная реконструкция сортопрокатного производства, в рамках которой в 2005 году введены в эксплуатацию современные, полностью автоматизированные сортовые станы «370» и «450», проволочный стан «170». Ввод новых производственных объектов и реконструкция существующего производства требует от энергетиков изменения и выбора схем обеспечения энергоресурсами, в том числе и тепловой энергией.

На ОАО «ММК» система теплоснабжения проектировалась по принципу максимальной централизации теплоснабжения. Существующие тепловые сети промплощадки ОАО «ММК» включают в себя порядка 2,6 тыс. потребителей.

Характерной особенностью эксплуатации тепловых сетей ОАО «ММК» в настоящее время является то, что реальные режимы теплоснабжения и эксплуатации тепловых сетей значительно отличаются от проектных. Это связано с тем, что используется низкотемпературный график 95–70 °С, позволяющий повысить выработку электроэнергии на ТЭЦ и ЦЭС и снизить потребление газа. Негативным последствием введения низкотемпературного графика является повышение циркуляции теплоносителя в сети, снижение ее гидравлической устойчивости в целом и в итоге недотоп помещений. Так, при пониженной температуре теплоносителя потребители в целях компенсации дефицита тепла вынуждены принимать меры к увеличению расходов теплоносителя, что приводит к снижению располагаемых напоров у смежных потребителей и нарушению гидравлики, увеличению тепловых потерь при транспортировке теплоносителя.

Совокупность всех этих факторов ставит перед энергетиками ОАО «ММК» новые задачи для оптимизации режимов теплоснабжения промплощадки ОАО «ММК».

Специалистами Управления главного энергетика (УГЭ) и Центра энергосберегающих технологий (ЦЭСТ) по результатам анализа режимов теплоснабжения за несколько отопительных сезонов УГЭ и ЦЭСТ был предложен к реализации новый проект – использования инфракрасных газовых излучателей. В чем его преимущество перед существующей системой отопления? Традиционные системы отопления базируются на нагреве воздушного пространства в отапливаемом объеме. Для отопления зданий большой высоты и объема, с низким качеством или отсутствием изоляции ограждающих конструкций с успехом применяются системы «лучистого инфракрасного обогрева». При их применении нет никакой необходимости поддерживать такие же комфортные условия во всем объеме помещения. Правильный подбор типа и количества инфракрасных обогревателей, схемы их размещения позволят выбрать оптимальный вариант инфракрасной отопительной системы цеха. Такой способ, как показывает практика, сегодня наиболее эффективен и может дать до 50–70 % экономии в затратах на отопление.

Для выработки единой политики ОАО «ММК» в области применения лучистых источников тепла для обогрева и создания комфортных условий на рабочих местах в подразделениях и дочерних организациях ОАО «ММК», имеющих дефицит тепловой энергии, рекомендуется устанавливать инфракрасные газовые обогреватели. Такое оборудование успешно используется на объектах ОАО «ММК» (ЦТО, бывший ЦПВ), ЦВС блок очистных сооружений новых сортовых станов, ЗАО «МРК» (ЦМК), ЛПЦ-5 (термическое отделение), ЛПЦ-10, ЭСПЦ, Энергоцех. Эксплуатация оборудования показала его высокую надежность, экономичность и простоту в обслуживании.

Имеются существенные отличия между применением излучателей различных типов. Излучатели бывают «светлые» и «темные».

«Светлые» – излучатели с открытым горением газа на поверхности керамической пластины и с выделением продуктов сгорания непосредственно в отапливаемое пространство. «Светлые» излучатели имеют следующее преимущество: из-за высокой температуры излучающей поверхности (900–1 000 °С) обеспечивается высокая мощность теплового излучения на единицу поверхности;

Недостатки «светлых» излучателей:

– жесткое излучение, которое при длительном воздействии способно проникать сквозь кожу человека и вызывать онкологические заболевания, особенно вредно это для глаз находящихся в зоне облучения людей;

– пожароопасны, необходимо соблюдать технические требования к размещению горелок на удалении от горючих материалов;

– ограниченность применения (используются главным образом там, где люди не находятся постоянно, больше для обогрева оборудования, сушки различных изделий или сыпучих веществ);

– необходимость принудительной вентиляция окружающего воздуха, которая увеличивает теплопотери помещения и приводит к дополнительному росту тепловой мощности системы отопления и экономических потерь;

– размещение «светлых» нагревателей на значительной высоте (более 15 м от уровня пола).

«Темные» – горение газа происходит в трубе, которая и дает инфракрасное излучение, продукты сгорания удаляются за пределы отапливаемого помещения через дымоход. Имеют следующие преимущества:

– излучение с более «естественными» для человека характеристиками, близкими к солнечному, что снимает большинство ограничений на применение излучателей;

– применяются для обогрева производственных помещений с потолком ниже 3–5 м;

– применение «темных» излучателей не противоречит требованиям санитарных норм и пожарной безопасности.

На ОАО «ММК» в основном применяются светлые обогреватели.

Для использования инфракрасных газовых горелок специалистами УГЭ и ЦЭСТ был сделан предварительный экономический расчет эксплуатационных затрат. Местом установки современного оборудования была выбрана насосная станция очистных сооружений для новых сортовых станов (сравнительный анализ затрат по вариантам централизованного теплоснабжения и применения для отопления инфракрасных газовых излучателей в насосной станции блока очистных сооружений для новых сортовых станов приведен в табл.).

Таблица (подробнее) Сравнительный анализ затрат по вариантам централизованного теплоснабжения и применения для отопления инфракрасных газовых излучателей в насосной станции оборотного водоснабжения сортовых цехов (ЦВС)

Результаты расчета показывают, что окупаемость инфракрасных систем выше в 2–3 раза окупаемости традиционных систем отопления. Использование лучистых отопительных систем, как очень прогрессивных и эффективных отопительных систем, предоставляет много выгод с точки зрения образования рабочей среды:

– децентрализованное использование природного газа обеспечивает его рациональное применение с высоким КПД и более простое регулирование температур в рабочих зонах;

– на рабочих местах обеспечивается тепловой комфорт, поскольку температура воздуха на полу на 2–3 °С выше, чем на высоте 1,5 м над полом;

– экономичность системы достигается за счет снижения эксплуатационных затрат (в 3–4 раза).

При выборе газовых систем лучистого отопления необходимо обоснованно подходить к выбору характеристик излучателей с целью ограничения негативных факторов, воздействующих на здоровье людей и исключения ошибок при проектировании, выборе типа обогревателя и его монтаже. Для организации работы по устройству системы инфракрасного обогрева необходимо заказывать проект в специализированной организации, имеющей соответствую лицензию и опыт в выполнении данного вида работ, устанавливаемое оборудование должно соответствовать ГОСТам и СНиПам.

В настоящее время децентрализация и оптимизация режимов теплоснабжения промплощадки ОАО «ММК» является актуальной задачей. И ее решение носит комплексный характер, охватывая при этом всю систему централизованного теплоснабжения, начиная от источников тепла и тепловых сетей и заканчивая тепловыми установками потребителей, поиском альтернативных источников тепла.