Нагрівальний пристрій

Реферат: Пристрій для нагрівання повітронагрівача доменної печі, що має область згоряння і випуск димових газів, зв'язаний з областю згоряння, містить джерело палива з низькою теплотворною здатністю; перший трубопровід для подачі палива з низькою теплотворною здатністю в область згоряння; джерело повітря; другий трубопровід для подачі повітря в область згоряння; джерело окисника, що містить щонайменше 85 об. % кисню; третій трубопровід для розподілу окисника в область згоряння; четвертий трубопровід, що сполучається з випуском димових газів для проведення димових газів від повітронагрівача; і п'ятий трубопровід, виконаний з можливістю рециркуляції димових газів в область згоряння. Пристрій може працювати в різних режимах, згідно з яким трубопроводи встановлені в сполученні з областю згоряння. UA 109419 C2 (12) UA 109419 C2 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується пристрою для нагрівання повітронагрівача доменної печі, що має область згоряння і випуск димових газів, пов'язаний з областю згоряння. Доменні печі використовують, головним чином, але не виключно, для відновлення оксидної руди в розплавлене залізо. Задача повітронагрівачів доменної печі полягає в тому, щоб забезпечувати доменну піч відповідною температурою гарячого дуття, при необхідній швидкості потоку, безпечним і нешкідливим для навколишнього середовища чином протягом тривалого багаторічного періоду. У принципі, повітронагрівач доменної печі працює просто. У паливноповітряному пальнику, як правило, використовують для спалювання паливний газ (звичайно це, головним чином, доменний газ), і продукти згоряння пропускають через велику масу вогнетривких цеглин, які поглинають фізичне тепло продуктів згоряння. Коли вогнетривкі цеглини досягають бажаної робочої температури, пальник відключають, і холодне повітря, що пропускається через повітронагрівач, проходить над цеглинами, в результаті чого воно підігрівається перед надходженням в доменну піч як повітря гарячого дуття. Як правило, повітронагрівачі працюють в блоках по три або чотири, в результаті чого деякі повітронагрівачі нагріваються, в той час як інші забезпечують гаряче дуття для доменної печі. Повітронагрівачі доменної печі можуть мати будь-яку з ряду різних конфігурацій. Як правило, кожний повітронагрівач включає першу вертикальну камеру, в якій відбувається згоряння, поряд з другою вертикальною камерою, в якій розташовані вогнетривкі цеглини. Такий повітронагрівач часто відносять до типу зовнішньої камери згоряння. Також відомі повітронагрівачі, в яких область згоряння розташована у вогнетривкій камері. Це так звані "Повітронагрівачі внутрішнього згоряння". В іншій конфігурації камера згоряння розташована зверху вогнетривкої камери, що звичайно знаходиться всередині куполоподібної структури. У поточній практиці існують три основних підходи в спробах максимально збільшити кількість тепла, яке повітронагрівач може передавати для гарячого дуття. Забезпечення гарячого дуття з максимально можливим тепловмістом зменшує витрату коксу для виробництва заліза в доменній печі. Для досягнення високої температури гарячого дуття вогнетривкі або насадкові цеглини у повітронагрівачах необхідно нагрівати до максимально можливої температури, враховуючи фізичні обмеження, що встановлюються допустимою температурою купола повітронагрівача. У результаті теплотворна здатність паливного газу, що надходить в пальник, повинна бути достатньою для створення придатного гарячого полум'я. Колошниковий газ доменної печі (який іноді називається "доменний газ") звичайно являє собою основне паливо, що використовується для нагрівання повітронагрівачів доменної печі, але недолік використання цього палива полягає в тому, що його теплотворна здатність є змінною і залежить значною мірою від умов роботи доменної печі. Змінна теплотворна здатність доменного газу є добре відомою причиною змішування доменного газу з паливним газом з високою теплотворною здатністю, таким як коксовий газ, конвертерний газ або природний газ, щоб підвищити його теплотворну здатність і забезпечити необхідну температуру полум'я. Як альтернатива, відоме підігрівання паливного газу і повітря перед згорянням в пальнику повітронагрівача. Дійсно, газоподібні продукти згоряння, ті, що виходять з повітронагрівачів під час циклу нагрівання, звичайно мають температуру від 250 до 400 °C і містять приблизно 18 % енергії, споживаної повітронагрівачами. На деяких заводах цей відносно гарячий топковий газ спрямовують в блок регенерації відхідного тепла, де частина його фізичного тепла захоплюється і використовується для здійснення підігрівання. Інший альтернативний спосіб нагрівання повітронагрівачів доменної печі полягає в збагаченні повітря для горіння киснем. Введення кисню замість частини повітря для горіння підвищує температуру полум'я, оскільки при постійному сумарному потоці молекулярного кисню скорочується азотний баласт в продуктах згоряння. Як правило, використовують збагачене киснем повітря, щоб сприяти зменшенню кількості коксового, конвертерного або природного газу, необхідного для створення необхідної температури полум'я. Потрібно удосконалити роботу повітронагрівачів доменної печі, але гнучким чином, що дозволяє враховувати зміни доступності і вартості паливного й інших газів під час терміну служби. Згідно з даним винаходом, запропонований пристрій для нагрівання повітронагрівача доменної печі, що має область згоряння і випуск димових газів, пов'язаний з областю згоряння, що містить: a) джерело палива з низькою теплотворною здатністю; b) перший трубопровід, виконаний з можливістю розподілу палива з низькою теплотворною здатністю з його джерела в область згоряння; c) джерело повітря; 1 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 d) другий трубопровід, виконаний з можливістю розподілу повітря з його джерела в область згоряння; e) джерело окисника, що містить щонайменше 85 об. % кисню; f) третій трубопровід, виконаний з можливістю розподілу окисника з його джерела в область згоряння; g) четвертий трубопровід, виконаний з можливістю проведення димових газів з випуску димових газів від повітронагрівача; і h) п'ятий трубопровід, виконаний з можливістю повернення частини димових газів в область згоряння. Термін "димові гази" включає всі газоподібні продукти згоряння. Пристрій згідно з даним винаходом здатний працювати у множині різних режимів, згідно яким другий, третій і п'ятий трубопроводи вибирають для сполучення з областю згоряння. Найбільш важливий із цих режимів той, в якому окисник, що містить щонайменше 85 об. % кисню, являє собою єдиний окисник, що використовується для підтримування горіння, і димові гази рециркулюють в область згоряння через п'ятий трубопровід. Робота в такому режимі може забезпечити ряд переваг. По-перше, можливе просте досягнення необхідних температур полум'я шляхом використання доменного газу як паливний газ без збагачення газом з високою теплотворною здатністю, таким як коксовий газ або природний газ. По-друге, рециркуляція димових газів забезпечує чисте зменшення швидкості виділення діоксиду вуглецю. По-третє, можна забезпечити переваги, аналогічні тим, які досягаються при збагаченні повітря киснем (див. вище). Пристрій згідно з даним винаходом може працювати з регенерацією тепла від димових газів при пропусканні газів через регенеруючий теплообмінник. Рециркуляція димових газів в область згоряння розбавляє суміш палива, що міститься в ній, і окисника і, таким чином, змінює температуру і зменшує ризик пошкодження матеріалів повітронагрівача внаслідок згоряння. Горіння може бути фактично безполум'яним. Пристрій згідно з даним винаходом дозволяє оператору доменної печі перемикатися на звичайний режим роботи, при якому використовують повітря для забезпечення згоряння і теплотворну здатність доменного палива підвищують, використовуючи, крім доменного палива, паливо з високою теплотворною здатністю, таке як коксовий газ, конвертерний газ або природний газ. Пристрій згідно з даним винаходом може, таким чином, включати джерело палива з високою теплотворною здатністю і шостий трубопровід, виконаний з можливістю розподілу палива з високою теплотворною здатністю в область згоряння. Термін "паливо з низькою теплотворною здатністю" включає паливо, теплотворна здатність 3 якого становить 9 МДж/Нм або менше. Як відмічено вище, доменний газ являє собою паливо з низькою теплотворною здатністю, яке звичайно використовують. Термін "газ з високою теплотворною здатністю" включає газ, теплотворна здатність якого, як правило, перевищує 9 3 МДж/Нм . Коксовий газ, конвертерний газ або природний газ являє собою відповідне паливо з високою теплотворною здатністю для використання в пристрої згідно з даним винаходом. При необхідності, пристрій згідно з даним винаходом може додатково включати засіб для селективного введення окисника з третього трубопроводу у другий трубопровід. Такий пристрій дозволяє оператору доменної печі експлуатувати повітронагрівач з повітрям, збагаченим киснем. Пристрій згідно з даним винаходом переважно включає витяжну трубу для димових газів, яку звичайно закінчує димар, через який витяжна труба звичайно сполучається з четвертим трубопроводом. Коли пристрій згідно з даним винаходом працює з рециркуляцією димових газів в область згоряння, витягання частини димових газів обмежує впровадження домішок в циркулюючий газ. Джерелом паливного газу з низькою теплотворною здатністю звичайно є доменна піч, з якою зв'язаний повітронагрівач доменної печі, що утворює частину пристрою згідно з даним винаходом. Як правило, джерело повітря являє собою щонайменше один компресор, нагнітач або вентилятор. Цей компресор звичайно відділений від компресора або компресорів, які забезпечують повітряне дуття в доменну піч. Джерело окисника, що містить щонайменше 85 об. % кисню, звичайно являє собою установку для розділення повітря. Таким чином, окисник може включати щонайменше 95 об. % кисню. Установка для розділення повітря може, наприклад, розділяти повітря шляхом фракційної дистиляції або шляхом адсорбції при змінному тиску. 2 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кожний з трубопроводів з першого по шостий може включати клапан або ряд клапанів, при відкриванні яких створюється необхідний потік, і закривання яких припиняє цей потік. Всі клапани можуть бути з'єднані із загальним керуючим пристроєм, який, при необхідності, може працювати автоматично, і який може бути програмованим. Кожний з трубопроводів з першого по шостий може також включати датчики, запобіжні клапани й інші пристрої керування, які сприяють всій роботі пристрою. При необхідності, четвертий і п'ятий трубопроводи можна одночасно з'єднувати з пристроєм для обробки димових газів. Обробка димових газів може включати регенерацію відхідного тепла і/або рекомпресію. Пристрій згідно з даним винаходом може, таким чином, включати теплообмінник для регенерації відхідного тепла від димових газів і нагнітача або компресор для пропускання димових газів з четвертого трубопроводу в п'ятий. Далі пристрій згідно з даним винаходом буде описаний за допомогою прикладу з посиланням на супроводжуючі креслення, на яких: Фіг. 1 являє собою спрощену ілюстрацію доменної печі і пов'язаних з нею повітронагрівачів на звичайному металургійному заводі; Фіг. 2 являє собою схематичний вигляд в розрізі повітронагрівача доменної печі, що має зовнішню камеру згоряння; і Фіг. 3 являє собою технологічну схему, що ілюструє пристрій згідно з даним винаходом для роботи повітронагрівачів доменної печі. Креслення не відповідають реальному масштабу. Різноманітні датчики, запобіжні клапани й інші пристрої керування, які добре відомі з області газопостачання, не наведені на кресленнях. На фіг. 1 схематично представлений пристрій доменної печі 120 і три повітронагрівачі 100 на металургійному заводі. При роботі доменної печі 120 одержують розплавлене залізо шляхом відновлення оксиду заліза вуглецю, що міститься в таких матеріалах, як кокс. При відновленні оксидної руди в залізі утворюється монооксид вуглецю, і газова суміш, що включає монооксид вуглецю, діоксид вуглецю і азот, виходить з верхньої частини доменної печі 120 в пристрій 110, який регулює подачу палива, який регулює подачу доменних газів кожного з трьох повітронагрівачів доменної печі 100. Кожний повітронагрівач 100 містить камеру для спалювання доменного газу з доменної печі 120 і камеру для нагрівання доменного дуття. Доменне дуття забезпечується за допомогою пристрою 130, який регулює подачу повітря. Камера для нагрівання доменного дуття включає тугоплавкий метал у вигляді керамічних цеглин і т.п., які часто називаються "насадкою". Газоподібні продукти згоряння з камери згоряння кожного повітронагрівача 100 проходять через повітронагріваючу камеру і віддають тепло вогнетривким цеглинам. Як правило, кожний повітронагрівач працює відповідно до заданого циклу, таким чином, що в будь-який момент часу щонайменше один з повітронагрівачів використовується для нагрівання доменного дуття, а інші повітронагрівачі нагріваються при згорянні доменного газу. Коли вогнетривкі цеглини нагріваються, одержані в результаті згоряння або топкові гази надходять в пристрій для утилізації топкового газу 150. Задача повітронагрівачів 100 полягає в тому, щоб забезпечувати в доменній печі 120 відповідну температуру гарячого дуття з необхідною швидкістю протікання протягом тривалого багаторічного періоду. У техніці добре відоме регулювання згоряння таким чином, щоб одержувати відповідні характеристики повітронагрівача, зменшувати енергоспоживання і забезпечувати безпечну роботу і тривалий термін служби. Камера згоряння кожного повітронагрівача 100 забезпечена пальником для забезпечення згоряння. Вогнетривкі цеглини поглинають фізичне тепло продуктів згоряння. Коли насадкові цеглини досягають робочої температури, пальник вимикають і холодне повітря пропускають над вогнетривкими цеглинами, де воно підігрівається перед надходженням в доменну піч як повітря "гарячого дуття". Як правило, повітронагрівачі працюють в блоках по 3 або 4, таким чином, що деякі повітронагрівачі нагріваються, а інші забезпечують гаряче дуття в доменну піч. На фіг. 2 показаний звичайний повітронагрівач 100, що містить зовнішню камеру 101 згоряння, вогнетривкий матеріал 102 і купол 103. Повітронагрівач працює таким чином, щоб запобігати підвищенню температури купола 103 до такого рівня, який викликає пошкодження повітронагрівача 100. Потрібно розуміти, що існують також повітронагрівачі з внутрішніми камерами згоряння, і що пристрій згідно з даним винаходом застосовний в рівній мірі до роботи таких повітронагрівачів. Коли вогнетривкий матеріал нагрівається, доменний газ надходить в пальник 108 через впуск 105 палива, і окисник надходить в пальник 108 через впуск 104 окисника. Одержані гарячі газоподібні продукти згоряння підіймаються через камеру 101 і проходять через купол 103 і опускаються через камеру, викладену вогнетривкими цеглинами 102. У результаті вогнетривкі 3 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цеглини 102 нагріваються. Одержані димові гази виходять з повітронагрівача 100 через отвір 106. Як правило, температура димових газів, що виходять звичайно становить приблизно від 200 до 350 °C. Коли вогнетривкий матеріал цеглин досягає заданої температури, робота перемикається на нагрівання доменного дуття. Потім повітря надходить через отвір 106 і проходить через камеру, викладену вогнетривкими цеглинами 102. У результаті повітря нагрівається. Нагріте повітря проходить через купол 103 і камеру згоряння 101 і виходить через випускний отвір 107. У цей момент повітря для дуття звичайно має температуру від 1100 до 1200 °C. Доменний газ переважно відбирають з доменної печі, в яку повітря для дуття надходить з повітронагрівача 100. Це дозволяє встановлювати повітронагрівачі 100 поруч з доменною піччю 120, економить енергію і сприяє можливості зменшення сумарних викидів заводу. Доменний газ з доменної печі має теплотворну здатність, що становить приблизно 3,2 3 МДж/Нм . При необхідності, як альтернатива, замість нього можна використовувати паливо з низькою теплотворною здатністю. Як правило, якщо повітря надходить як окисник в пальник 108 кожного повітронагрівача, виникають ускладнення в досягненні достатньо високої температури полум'я, щоб нагрівати повітря до необхідної температури дуття. Щоб забезпечити додаткове тепло, доменний газ доповнюють паливним газом з високою теплотворною здатністю. Як правило, для цього використовують коксовий газ, але замість нього можна використовувати інші гази, такі як конвертерний газ або природний газ. Кількість використовуваного газу з високою теплотворною здатністю становить менше необхідного для 3 підвищення теплотворної здатності доменного газу до 9 МДж/Нм . Існують різноманітні технології для зменшення кількості паливного газу з високою теплотворною здатністю, яку необхідно додавати. В одному прикладі відносно гарячий топковий газ з повітронагрівачів, який звичайно має температуру від 250 до 450 °C, проходить в блок регенерації відхідного тепла, де частина його фізичного тепла поглинається і використовується для підігрівання паливного газу перед згорянням в пальниках повітронагрівачів. У другій методиці окисник, який містить щонайменше 85 об. % кисню (як правило щонайменше 95 об. % кисню) використовують для заміни частини повітря для горіння. Ця заміна проводить ефект підвищення температури полум'я, оскільки при постійному сумарному потоці кисню зменшується азотний баласт в продуктах згоряння. Якщо допустима температура купола повітронагрівача не досягається, можна використовувати підвищену температуру для зменшення кількості газу з високою теплотворною здатністю, яку необхідно додавати, щоб створити необхідну температуру полум'я. Хоча необхідну температуру полум'я можна підтримувати при зменшеній швидкості потоку газу з високою теплотворною здатністю внаслідок збагачення киснем, енергоспоживання повітронагрівачів при цьому звичайно зменшується. На практиці це усувають збільшенням потоку доменного газу в пальник повітронагрівача. Підвищена масова швидкість потоку доменного газу компенсує зменшення масового потоку повітря. У результаті несуттєво змінюються умови конвективної теплопередачі всередині повітронагрівачів. Однак існує практичне обмеження ступеню кисневого збагачення, яке можна використовувати у повітронагрівачах (це основано на поточній технології), щоб температура полум'я не ставала надмірно високою, що звичайно являє собою ризик пошкодження вогнетривких цеглин і купола повітронагрівача. Згідно з міжнародною патентною заявкою, що одночасно розглядається PCT/SE2010/051301, повний вміст якої включений сюди шляхом посилання, використання газу з високою теплотворною здатністю можна абсолютно виключити, використовуючи замість повітря окисник, що містить щонайменше 85 % кисню, і викликаючи рециркуляцію димових газів в область згоряння повітронагрівача. Рециркулюючі димові гази достатньо розбавляють суміш палива і окисника, щоб згоряння не приводило до пошкодження матеріалів повітронагрівачів. При необхідності, згоряння може бути практично безполум'яним. Як правило, таким чином рециркулює приблизно одна третина димових газів, що утворюються у повітронагрівачах. Хоча робота з рециркулюючими димовими газами і окисником, що містить щонайменше 85 об. % кисню, абсолютно відрізняється від роботи з використанням повітря для підтримування горіння і без рециркуляції димових газів, потрібно відносно невелика модифікація звичайного повітронагрівача доменної печі, щоб здійснити таку зміну. Як правило, паливний газ буде як і раніше проходити через існуючі отвори для паливного газу, і рециркулюючі димові гази і окисник, що містить щонайменше 85 об. % кисню, буде попередньо перемішуватися, утворюючи "синтетичне повітря", яке можна вводити через існуючі отвори для повітря. У всіх випадках сумарний масовий потік через повітронагрівачі підтримується точно або майже точно на рівні 4 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 масового потоку для роботи з традиційним паливом і повітрям. Хоча кількість доменного газу збільшується, відбувається відповідне зменшення потоку інших газів у повітронагрівачі, внаслідок чого сумарний масовий потік змінюється незначно. Утворюване "синтетичне повітря", яке містить рециркулюючі димові гази, і окисник, що містить щонайменше 85 об. % кисню, можуть утворювати газову суміш, яка, в порівнянні з повітрям, має відносно високу концентрацію кисню. При необхідності, частини необхідного газопроводу, в яких міститься газова суміш, можна виконувати з таких матеріалів, як мідь або інші матеріали, які є безпечними для використання з киснем. Як альтернатива, якщо потрібно уникнути установки впускної труби на отвори для "синтетичного повітря" з такого матеріалу, деяку кількість кисню можна вводити в камеру згоряння через одну або більше фурм. Доменні печі звичайно працюють безперервно протягом періоду, що становить декілька років. Протягом цього терміну служби може змінюватися вартість і доступність різних вихідних матеріалів для доменної печі і повітронагрівачів доменної печі. Відповідно, хоча автори вважають, що робота з рециркуляцією димових газів звичайно є переважною, оператору доменної печі може бути потрібна певна гнучкість при виборі режиму роботи повітронагрівачів доменної печі. Варіант здійснення нагрівального пристрою згідно з даним винаходом забезпечує цю гнучкість. Приклад такого пристрою поданий на фіг. 3. Різні проточні клапани, клапани-регулювальники потоку і т.п. не подані на фіг. 3, щоб спростити розуміння варіанта здійснення даного винаходу. На фіг. 3 показана множина доменних печей, які складаються, наприклад, з чотирьох повітронагрівачів 302, 304, 306 і 308. Повітронагрівачі 302, 304, 306 і 308 з'єднані паралельно один з одним. Пристрій включає основний повітропровід 310, основний трубопровід 320 палива з низькою теплотворною здатністю (доменного газу), основний трубопровід 330 палива з високою теплотворною здатністю (коксового газу), основний трубопровід 340 димових газів, основний трубопровід 350 кисню і основний трубопровід 360 рециркулюючого газу. Трубопроводи з'єднані з газовими колекторами або розподільниками (не показані), які забезпечують відповідне з'єднання між різними трубопроводами і впусканням і випусками повітронагрівачів; ці впускання і випускання, в основному, аналогічні тим, які містить повітронагрівач, поданий на фіг. 2. Таким чином, основний впускний повітропровід 310 приймає повітря з компресора 309 і з'єднується з відповідними впускними отворами повітронагрівачів 302, 304, 306 і 308 через розподільні труби 312, 314, 316 і 318, відповідно. Доменний газ розподіляється з основного трубопроводу 320 доменного газу у повітронагрівачі 302, 304, 306 і 308 через розподільні труби 322, 324, 326 і 328 доменного газу, відповідно. Аналогічним чином, коксовий газ або інше паливо з високою теплотворною здатністю можна розподіляти у повітронагрівачі 302, 304, 306 і 308 через розподільні труби 332, 334, 336 і 338 коксового газу, відповідно. Димові гази виходять з повітронагрівачів 302, 304, 306 і 308 через розподільні труби 342, 344, 346 і 348 димових газів відповідно, і всі вони з'єднані з основним трубопроводом 340 димових газів. Трубопровід 340 закінчується нагнітачем 370 рециркулюючого газу і проходить через робочий блок 380 регенерації відхідного тепла. Між блоком 380 регенерації відхідного тепла і нагнітачем 370 рециркулюючого газу розташований витяжний трубопровід 390, який виводить відхідний газ в димар (не показаний) для випускання в атмосферу. Випуск нагнітача 370 сполучається з трубопроводом 360 рециркулюючих димових газів. Трубопровід 360 рециркулюючого газу з'єднаний з кожною з повітророзподільних труб 312, 314, 316 і 318. Основний трубопровід 350 кисню може подавати кисень, одержаний в установці 351 для розділення повітря, в кожну з розподільних труб 312, 314, 316 і 318. Як альтернатива або додатково, він може подавати кисень безпосередньо у повітронагрівачі 302, 304, 306 і 308 через киснерозподільні труби 352, 354, 356, 358, відповідно. При необхідності, можна використовувати байпасну трубу, яка спрямовує газоподібні продукти згоряння з трубопроводу 340 в байпасний блок 380 регенерації відхідного тепла. Блок 380 регенерації відхідного тепла звичайно встановлюють, щоб передавати тепло від димових газів газоповітряної вихідної суміші, що надходить в доменну піч. Пристрій, поданий на фіг. 3, здатний працювати у множині різних режимів, які були описані вище. Ці режими включають: a) подачу доменного газу, паливного газу з високою теплотворною здатністю, наприклад, коксовий газу, і повітря у повітронагрівачі, але без подачі кисню, рециркуляції димових газів і регенерації відхідного тепла від димових газів; b) те ж, що в пункті (а), але з регенерацією відхідного тепла від димових газів; c) те ж, що в пункті (b), але з кисневим збагаченням повітря і без подачі паливного газу з високою теплотворною здатністю; 5 UA 109419 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 d) подачу доменного газу, подачу кисню і рециркуляцію димових газів, але без подачі повітря, подачі газу з високою теплотворною здатністю і регенерації відхідного тепла від димових газів; e) те ж, що в пункті (d), але з регенерацією відхідного тепла від димових газів; і f) те ж, що в пункті (e), але з подачею повітря. Наведений вище приклад (f), в основному, аналогічний прикладу (e), але не передбачає повну заміну повітря для горіння киснем і рециркулюючими димовими газами; повітря для горіння тільки частково заміщене цими газами. Джерело кисню переважно являє собою установку для розділення повітря, яка виробляє кисень, чистота якого становить щонайменше 95 % і, як правило щонайменше 99,9 %. Щоб забезпечити роботу пристрою в будь-якому з вищезазначених режимів, передбачена множина клапанів вмикання/вимикання. Як показано вище на фіг. 3, передбачені клапани 313, 315, 317 і 319 подачі повітря в трубопроводах 312, 314, 316 і 318 відповідно; розподільні клапани 333, 335, 337 і 339 паливного газу з високою теплотворною здатністю (коксового газу) в трубах 332, 334, 336 і 338 паливного газу з високою теплотворною здатністю відповідно; закриваючий рециркуляцію газу клапан 342; основні клапани 353, 355, 357 і 359 подачі кисню в трубах 352, 354, 356 і 358, що подають кисень, відповідно; клапани 393, 395, 387 і 399 збагачення киснем, що здійснюють збагачення киснем повітря, що проходить через труби 312, 314, 316 і 318, відповідно; клапани рециркулюючого газу 363, 365, 367 і 369, які сполучаються з трубами 312, 314, 316 і 318, відповідно; клапан 382 регенерації відхідного тепла і байпасний клапан 384 блока регенерація відхідного тепла. Вищезазначені клапани можна відкривати і закривати, щоб проілюстрований пристрій працював в будь-якому з режимів згідно з наведеними вище прикладами (a)-(f), щоб нагрівати повітронагрівачі. Необхідні положення клапанів представлені нижче в таблиці 1. Як правило, одночасно нагрівається тільки один (або, можливо, два) з повітронагрівачів. У прикладі (с) таблиці 1, крім збагачення повітря киснем через клапани 393, 395, 397 і 399, в результаті чого повітронагрівачі нагріваються, кисень можна необов'язково подавати через фурми безпосередньо у повітронагрівачі 302, 304, 306, 308, і в такому випадку відкриті клапани 353, 355, 357 і 359. Потрібно зазначити, що пристрій може працювати і в інших режимах, крім описаних вище режимів (a)-(f). Наприклад, регенерацію відхідного тепла можна використовувати у всіх режимах, але не в режимах (b) і (с). Деякі ілюстративні технологічні параметри наведені для режимів роботи (а)-(е) в таблиці 2. Потрібно зазначити, що відсутня необхідність доповнення доменного газу коксовим газом в прикладах (с)-(е). Приклади (d) і (e) є більш переважними, ніж приклад (с), внаслідок підвищеного вмісту діоксиду вуглецю в димовому газі, якщо мається намір поглинати або витягувати діоксид вуглецю. Певна перевага роботи в режимі (d) полягає в тому, що швидкість, при якій молекули азоту надходять у повітронагрівачі, тут менша, ніж в інших режимах, внаслідок чого скорочується утворення оксидів азоту. Навіть коли пристрій, поданий на фіг. 3, працює з рециркуляцією, не повинно бути ніякої необхідності піддавати димові гази хімічній обробці для видалення оксидів азоту. 6 UA 109419 C2 Таблиця 1 Відкриті клапани Приклад Нагрівається повітронагрівач 302 Нагрівається повітронагрівач 304 313 323 333 384 313 323 333 382 313 323 (353) 393 382 323 353 363 393 342 384 323 353 363 393 342 384 313 323 353 363 393 342 384 315 325 335 384 315 325 335 382 315 325 (355) 395 382 325 355 365 395 342 384 325 355 365 395 342 384 315 325 355 365 395 342 384 а) b) c) d) e) f) Нагрівається Нагрівається повітронагрівач повітронагрівач 306 308 317 319 327 329 337 339 384 384 317 319 327 329 337 339 382 382 317 319 327 329 (357) (359) 397 399 382 382 327 329 357 359 367 369 397 399 342 342 384 384 327 329 357 359 367 369 397 399 342 342 384 384 317 319 327 329 357 359 367 369 397 399 342 342 384 384 Таблиця 2 а) 44370 120 3100 5 43000 120 0 0 b) 54461 215 1457 5 39095 215 0 0 с) 64000 215 0 28000 215 1900 20 0 d) 64000 120 0 0 8000 20 12987 300 e) 64000 120 0 14000 120 5250 20 4000 300 Температура полум'я, °C Теплота згоряння, ГДж/год 1444 184 1453 182 1456 181 1460 181 1448 182 Вміст кисню в димовому газі, % Вміст діоксиду вуглецю в димовому газі, % 1 23,5 0,5 28 0,5 32 1 43,5 1 37 3 Доменний газ, Нм /год Температура доменного газу, °C 3 Коксовий газ, Нм /год Температура коксового газу, °C 3 Потік повітря, Нм /год Температура повітря, °C 3 Потік кисню, Нм /год Температура кисню, °C Рециркуляція топкового газу Температура топкового газу, °C 7 UA 109419 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Пристрій для нагрівання повітронагрівача доменної печі, що має область згоряння і випуск димових газів, пов'язаний з областю згоряння, що містить: a) джерело палива з низькою теплотворною здатністю; b) перший трубопровід, виконаний з можливістю розподілу палива з низькою теплотворною здатністю з його джерела в область згоряння; c) джерело повітря; d) другий трубопровід, виконаний з можливістю розподілу повітря з його джерела в область згоряння; e) джерело окисника, що містить щонайменше 85 об. % кисню; f) третій трубопровід, виконаний з можливістю розподілу окисника з його джерела в область згоряння; g) четвертий трубопровід, виконаний з можливістю проведення димових газів з випуску димових газів від повітронагрівача; і h) п'ятий трубопровід, виконаний з можливістю повернення частини димових газів в область згоряння. 2. Пристрій за п. 1, що додатково містить засоби для селективного введення окисника з третього трубопроводу у другий трубопровід. 3. Пристрій за п. 1, що додатково містить витяжну трубу в сполученні з четвертим трубопроводом. 4. Пристрій за п. 1, в якому джерело палива з низькою теплотворною здатністю являє собою доменну піч, з якою зв'язаний повітронагрівач доменної печі. 5. Пристрій за п. 1, в якому джерело повітря являє собою щонайменше один компресор. 6. Пристрій за п. 1, що додатково містить джерело палива з високою теплотворною здатністю і шостий трубопровід, виконаний з можливістю розміщення джерела палива з високою теплотворною здатністю в сполученні з областю згоряння. 7. Пристрій за п. 6, в якому кожний трубопровід з першого по шостий містить клапан, виконаний з можливістю селективного забезпечення необхідного сполучення або запобігання сполученню палива з високою теплотворною здатністю. 8 UA 109419 C2 9 UA 109419 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10