Спосіб підготовки повітряного дуття доменної печі

Винахід відноситься до металургійної промисловості, а саме, до способу повітряного дуття домен. Найближчим аналогом за суттю та технічним результатом, який досягається, до заявленого винаходу є відомий спосіб забезпечення дуття доменних печей, використовуючий двоступеневі відцентрові компресори з проміжним охолодженням для виробництва стиснутого повітря [1,2]. Як приводи в таких компресорах використовують конденсаційні парові турбіни, які працюють від парогенераторів, споживаючих паливо. Нагрівання стиснутого компресором повітря, збагаченого киснем від окремої установки, здійснюється у повітронагрівачах. В свою чергу, нагрів повітронагрівачів здійснюється димовими газами, які отримують в камерах горіння повітронагрівачів шляхом спалювання палива у повітрі, яке подається електроприводним вентилятором. Недоліком відомого способу є низький коефіцієнт використання тепла енергоносіїв для забезпечення роботи приводів компресорів та нагріву дуття, який в цілому в наведеному способі дорівнює 14-16%. Великі втрати низько потенційного тепла охолоджувальної води після охолоджувачів в компресорі, охолоджувальної води в конденсаторі парової турбіни та тепла відхідних газів в паровому котлі і повітронагрівачах, додатково, витрати електроенергії на привід вентилятора для постачання повітря до камери горіння і палива для нагріву повітронагрівачів. Найближчим за суттю та технічним результатом, який досягається, до заявленого винаходу є відомий спосіб забезпечення дуття доменних печей, використовуючий компресори з електричним приводом [3]. В такому разі на металургійних комбінатах здійснюється виробництво електроенергії з використанням парогазових електрогенеруючих установок (ПГУ). Ознаками сучасного прототипу, які збігаються з ознаками винаходу, який заявляється, є збагачення повітря киснем, стиснення його у компресорі, нагрівання у повітронагрівачі, подача до повітряних фурм доменної печі. Ці ознаки є ознаками обмежувальної частини формули винаходу, що заявляється. Недоліками такого способу підготовки доменного дуття є, по-перше, те, що загальний коефіцієнт використання палива такого способу для підготовки доменного дуття, з урахуванням витрат палива на виробництво електроенергії сучасною ПГУ та на нагрів стиснутого компресором повітря в повітронагрівачах, складає біля 38-40%, по-друге, великі витрати на переоснащення металургійних комбінатів, пов'язані з переводом на електричний привід компресорів. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу підготовки повітряного дуття доменної печі шляхом застосування більш ефективного обладнання і способу його використання для виробництва і нагріву стиснутого повітря у повітронагрівачах, що забезпечить суттєве підвищення коефіцієнта використання палива і, як наслідок, скорочення витрат енергоносіїв в процесі виробництва стиснутого повітря та забезпечення робочої температури повітряного дуття доменної печі. Для вирішення поставленої задачі пропонується: спосіб підготовки повітряного дуття доменної печі, який включає збагачення повітря киснем, стиснення повітря в компресорі, подачу повітря до повітронагрівачів, його нагрівання, подачу нагрітого повітря до повітряних фурми доменної печі, який відрізняється тим, що для подачі стиснутого повітря використовують одноступеневий компресор без проміжного охолодження з газотурбінним двигуном (ГТД) як привод, а утворені ГТД відпрацьовані гази з температурою 350-600 гр. С, подають до передбачених в повітронагрівачах камер горіння як теплоносій та окислювач додаткового палива, яке використовують на догрів відпрацьованих газів ГТД, які далі нагрівають накопичувач тепла повітронагрівачів. Таким чином, практично, виключаються втрати тепла в навколишнє середовище від компресора і ГТД, енергії на привід вентиляторів для постачання повітря до камери горіння і майже в двічі скорочуються витрати палива на нагрів повітронагрівачів. На кресленні зображена схема процесу, пропонованого винаходом. Схема включає: ГТД 1, компресор 2, фільтр повітря 3, трубопровід 4 відпрацьованих газів ГТД, трубопровід 5 стиснутого повітря, збагаченого киснем, повітронагрівачі 6а-6г, клапани 1а-4а, 1б-4б, 1в-4в, 1г-4г, керуючі відповідними повітронагрівачами, камери горіння 7а-7г, димовідвідна труба 8, домна 9 Схема подачі повітря до доменних фурм працює таким чином. Очищене повітря в фільтрі 3 та збагачене киснем потрапляє до одноступеневого компресора 2, де підвищується його тиск до 0,4-0,5МПа та температура понад 200гр далі трубопроводом 5 через клапани 3а, 3б потрапляє до повітронагрівачів 6а, 6б, де температура повітря підвищується до потрібної, після чого через клапани 1а, 1 потрапляє безпосередньо до фурм домни. Нагрів повітронагрівачів забезпечується слідуючим чином. Відпрацьовані гази ГТД з температурою 350600гр.С по трубопроводу 4 і через клапани 2в, 2г в якості теплоносія і окислювача потрапляють до камер горіння 7в і 7г, де шляхом спалювання додаткового палива догріваються до необхідної температури і далі подаються в повітронагрівачі 6в, 6г, де віддають тепло накопичувачам, далі, через клапани 4в, 4г потрапляють в димовідвідну трубу 8. Загальний коефіцієнт використання палива такого способу досягає 65% в разі використання доменного газу в якості палива для ГТД і 75% при використанні природного газу. Керування роботою обладнання, включаючи почергово переключення повітронагрівачів з режиму нагріву повітря на режим розігріву накопичувачів тепла, здійснюється автоматично, мікропроцесорною системою. Утилізація відпрацьованих газів ГТД використовується в технологічному процесі цементної промисловості [4], де підтверджується його працездатність, надійність та ефективність. Джерела інформації: 1. В.Г. Воскобойников и др. Общая металлургия. Подача и нагрев дутья, «Металлургия», -М, 1967г, с.86. 2. Двигатели 1994-2000: Авиационные, ракетные, морские, промышленные. «НИКТИТ»-«НЕВСКИЙ ЗАВОД». Осевыекомпрессоры. 3. By Irvin Stambler. Repower steel mills with combined cycles output and cut NOx. Gas Turbine World. MayJune 1999/Vol. 29 N0.3.p. 26-30. 4. В.А.Киселев и др. «Первая газотурбинная энерготехнологическая установка производства ГП НПКГ «Зоря»-«Машпроект» введена в строй на Белорусском цементном заводе». «Энергоэффективность», №3, 2004, Комитет по энергоэффективности при СМ Республики Беларусь.