Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей

Корисна модель стосується чорної металургії, зокрема пристроїв утилізації тепла відхідних газів металургійних агрегатів. Відомий пристрій рециркуляції продуктів згорання теплотехнічних агрегатів (див. патент України №13492А, МПК5С21В9/10, опубл. 25.04.97 Бюл. №2), який включає повітронагрівник з камерою горіння, насадкою, піднасадковим пристроєм з димовими клапанами, вентилятором з трубопроводом пального газу, з'єднаних з пальником, димопровід, трубопровід для подачі диму, в якому трубопровід для подачі диму одним кінцем герметично з'єднаний з димопроводом, а другий кінець встановлений на відстані 0,6-0,8d від вхідного патрубка вентилятора пальника і обладнаний рухомим патрубком, крім цього, трубопровід обладнаний дроселем, встановленим на відстані 5-7d від його кінця біля вхідного патрубка вентилятора пальника, де d – діаметр трубопроводу для подачі диму. В вищенаведеному пристрої утилізація тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей відбувається за рахунок рециркуляції продуктів згорання, тобто за рахунок підсмоктування диму на рециркуляцію підігрівається повітря, яке йде на згорання газу в камері горіння повітронагрівника. Ознаками, що співпадають з ознаками технічного рішення, що заявляється, є наявність трубопроводу відхідних газів, трубопроводів підводу газового палива та повітря, димової труби. Однак, даний пристрій не забезпечує повну утилізацію тепла відхідних газів та підігрів газу. Відомий пристрій утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей відповідно до схеми ("Чорна металургія". Бюлетень науково-технічної інформації, випуск 6 (962) 1984р., с.29, мал.3), який включає трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників, встановлені на них теплообмінники для нагріву газового палива та повітря, трубопроводи підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників, засіб регулювання температури підігріву газового палива та димову трубу. Недоліками відомого пристрою є те, що регулятор нагріву газового палива встановлений на трубопроводі підводу цього палива до теплообмінника, і температура підігріву газового палива регулюється зміною витрачання цього ж палива. В той же час на повітронагрівнику є свій регулятор на трубопроводі газового палива, який регулює витрачання цього палива на горіння в повітронагрівнику і підтримує співвідношення "газове паливо повітря", яке потрібне для забезпечення повного і економічного спалювання. Цей регулятор є головним, а регулятор на підводі газового палива до теплообмінника, який працює по іншому імпульсу, буде перешкоджати роботі головного регулятора. Недоліком є також неможливість відводу гарячих відхідних газів при відключенні теплообмінників для нагріву повітря та газового палива, так як немає прямого димопроводу в димову трубу, обминаючи теплообмінники, а також відсутність забезпечення від випадіння в димовій трубі конденсату водяної пари, яка міститься в відхідних газах, що призводить до руйнування цієї труби. Таким чином, відомий пристрій має дуже вузькі технологічні можливості, які практично не забезпечують довготривалої нормальної експлуатації всієї утилізаційної схеми. Суттєвими ознаками прототипу, що співпадають з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводи підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників. В основу корисної моделі поставлено задачу розширення технологічних можливостей пристрою для утилізації тепла відхідних димових газів від повітронагрівачів доменних печей, а саме забезпечення гнучкого регулювання роботи пристрою, в т. ч. і при відключенні теплообмінників, а також недопущення випадіння конденсату водяної пари, яка міститься у відхідних газах, в димовій трубі. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, який складається з трубопроводів гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводів підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводів охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднаних з димовою трубою, трубопроводів відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників, відповідно до винаходу, на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива встановлений засіб зміни витрачання відхідних газів, електричним сполученням з'єднаний з датчиком температури, встановленим на трубопроводі газового палива після теплообмінника підігріву газового палива, а трубопровід гарячих відхідних газів повітронагрівників з'єднаний з димовою трубою, обминаючи теплообмінники, додатковим обвідним трубопроводом з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, з'єднаним електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками і технічним результатом, який досягається, полягає в наступному. Оснащення пристрою для утилізації тепла додатковим обвідним трубопроводом з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, який з'єднаний електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим у димовій трубі, в сукупності з встановленням на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива засобу зміни витрачання відхідних газів, також з'єднаного електричним сполученням з датчиком температури, встановленим на трубопроводі газового палива після виходу з теплообмінника підігріву газового палива, забезпечує регулювання температури відхідних газів та газового палива в пристрої для утилізації тепла в залежності від їх температури у зазначених його частинах, що забезпечує найбільш повну утилізацію тепла відхідних газів при нагріві повітронагрівників доменних печей, а також недопущення випадіння конденсату водяної пари, яка знаходиться в відхідних газах, у димовій трубі. Корисна модель пояснюється кресленням, де зображена схема пристрою для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей. Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей складається з теплообмінника 1 підігріву газового палива, теплообмінника 2 підігріву повітря, засобу зміни витрачання відхідних газів 3 на трубопроводі 7 охолоджених відхідних газів, які виходять з теплообмінника 1 підігріву газового палива, електричним сполученням з'єднаного з датчиком температури 13, встановленим за теплообмінником 1 підігріву газового палива на трубопроводі 9 відводу газового палива після виходу з теплообмінника 1, додаткового обвідного трубопроводу 4 відхідних газів, обминаючого теплообмінники, з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів 5, електричним сполученням з'єднаним з датчиком температури 14, встановленим в димовій трубі 12, трубопроводів 6 гарячих відхідних газів повітронагрівників доменних печей, трубопроводів 7 охолоджених відхідних газів після теплообмінників підігріву палива та повітря, трубопроводів 8 підводу холодного газового палива, трубопроводів 9 відводу нагрітого газового палива, трубопроводів 10 підводу холодного повітря, трубопроводів 11 відводу нагрітого повітря. Пристрій працює наступним чином. Відхідні димові гази від повітронагрівників з температурою біля 270°С поступають по трубопроводах 6 на теплообмінники підігріву газового палива 1 та повітря 2. Охолоджені відхідні гази від теплообмінників 1 та 2 по трубопроводах 7 відводяться в димову трубу 12 повітронагрівників. Холодне газове паливо від магістрального газопроводу по трубопроводу 8 поступає в теплообмінник 1, де нагрівається до температури біля 180°С і далі по трубопроводу 9 подається на горіння в повітронагрівники. З допомогою датчика температури 13 на трубопроводі 9 газового палива після теплообмінника 1 подається сигнал на засіб зміни витрачання відхідних газів 3 на трубопроводі 7 відхідних газів після теплообмінника 1. Якщо температура газового палива підвищується, то засіб зміни витрачання відхідних газів 3 необхідним чином закривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів через теплообмінник 1, а якщо температура газового палива знижується, то навпаки, засіб зміни витрачання відхідних газів З відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Таким чином, після теплообмінника 1 підтримується задана температура газового палива, яке подається на горіння в повітронагрівники. Холодне повітря від повітродувної станції повітронагрівників поступає по трубопроводу 10 в теплообмінник 2, де нагрівається до температури біля 180°С і далі по трубопроводу 11 подається на горіння газового палива в повітронагрівники. З допомогою датчика температури 14 в димовій трубі подається сигнал на засіб зміни витрачання відхідних газів 5, встановлений на додатковому обвідному трубопроводі 4 відхідних газів, підключеному до димової труби 12, обминаючи теплообмінники 1 і 2. Якщо температура в димовій трубі підвищується, то засіб зміни витрачання відхідних газів 5 необхідним чином закривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів прямо в димову трубу, обминаючи теплообмінники, а якщо температура в димовій трубі знижується, то навпаки, засіб зміни витрачання відхідних газів 5 відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Таким чином в димовій трубі підтримується задана температура відхідних газів (вище точки роси) шляхом змішування частини гарячих відхідних газів з охолодженими відхідними газами після теплообмінників 1 і 2 і не допускається її руйнування. Якщо теплообмінники 1 і 2 відключаються, то відхідні гази відводяться прямо в димову трубу по цьому ж трубопроводу 4. Таким чином, корисна модель, яка заявляється, забезпечує отримання значного енергозберігаючого ефекту, який виражається в надійній довготривалій утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі. При цьому за рахунок підігріву в теплообмінниках 1 і 2 компонентів горіння в камері повітронагрівника підвищується калориметрична температура, і відповідним чином знижується витрачання газового палива в кількості, еквівалентній утилізованому теплу відхідних газів.