Спосіб нагрівання доменного повітронагрівника

Реферат: Спосіб нагрівання доменного повітронагрівника включає етапи, на яких спалюють паливо в камері згоряння у повітронагрівнику, надають газоподібні продукти згоряння з камери згоряння для нагрівання вогнетривкого матеріалу у повітронагрівнику, здійснюють рециркуляцію випущених газоподібних продуктів згоряння в камеру згоряння, збагачують камеру згоряння киснем в кількості, достатній для підтримки спалювання в камері згоряння без пошкодження вогнетривкого матеріалу у повітронагрівнику. UA 112429 C2 (12) UA 112429 C2 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ, ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ ВИНАХІД Даний винахід стосується способу нагрівання доменного повітронагрівника для застосування з доменною піччю. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Повітря для спалювання, який подається в доменну піч, звичайно попередньо нагрівають з використанням повітронагрівника, що містить вогнетривкий матеріал, який нагрівають з використанням пальника. Якщо матеріал досить гарячий, то повітря для спалювання, що проходить через повітронагрівники, попередньо нагрівається ним перед вдуванням в доменну піч. Звичайно, декілька повітронагрівників працюють паралельно і циклічним чином, так що щонайменше один повітронагрівник піддається роботі для нагрівання повітря для спалювання, нарівні з тим, що вогнетривкий матеріал щонайменше одного повітронагрівника нагрівається. Як правило, колошниковий газ, який виходить з доменної печі має температуру близько 110120 °C і містить приблизно 20-25 % кожного з CO і CO2. Звичайно, також присутній 3-5 % H2 і деяка кількість H2O, однак іншим основним компонентом колошникового газу є N 2 (типово 4557 %). Даний газ є низькосортним паливом, що має порівняно низьку теплоту згоряння, і звичайно використовується як паливо для повітронагрівників. Колошниковий газ звичайно спалюють при використанні повітряно-паливних пальників у повітронагрівниках. Для того, щоб гарантувати необхідні високі температури дуття, необхідні для доменної печі, добре відоме збагачення колошникового газу газом з високою теплотворною здатністю, таким як коксовий газ або природний газ. Спалювання такого додаткового палива приводить до збільшених загальних викидів діоксиду вуглецю від заводу, і тому є небажаним. Також відомо, що повітря для спалювання, збагачене киснем, використовують в топкових пальниках. Звичайно рівні збагачення, необхідні, щоб зменшити або усунути потребу в додаткових висококалорійний паливах, є такими, щоб приводити до кінцевого вмісту кисню як окисника в повітрі для спалювання приблизно 28-30 %. Такі способи можуть в деяких випадках викликати пікові температури полум'я досить високі, щоб пошкодити вогнетривкий матеріал повітронагрівника. Сама доменна піч являє собою високоефективний протиструминний реактор, який еволюціонував протягом багатьох років. Вона наближається до меж термодинамічної ефективності. Крім того, доменна піч і її допоміжне обладнання, таке як повітронагрівники, є найбільшими споживачами енергії на металургійних заводах повного циклу. Більше того, енергія, яка споживається при виробництві чавуна, є основним чинником, що визначає споживання вуглецю в процесі виробництва сталі з повним металургійним циклом і, отже, викиди діоксиду вуглецю. Тому, було б бажано збільшити тепловий ККД доменних повітронагрівників. У доповнення до проблеми високих пікових температур, вказаної вище, дуже низькі температури полум'я або швидкості підведення тепла будуть приводити до тривалих циклів нагрівання, що небажано. Іншими словами, температура полум'я повинна бути помірною. РОЗКРИТТЯ ВИНАХОДУ Дані варіанти здійснення вирішують вищеописані проблеми і роблять можливим досягнення інших переваг, як буде описано нижче. Відповідно, дані варіанти здійснення стосуються способу нагрівання доменного повітронагрівника за допомогою спалювання палива з нижчою теплотою згоряння (LHV) 9 3 МДж/норм.м або менше в області згоряння, в якій підтримується стійке видиме полум'я, розташованою в камері згоряння у повітронагрівнику, і що спричиняє протікання газоподібних продуктів згоряння і нагрівання за допомогою цього вогнетривкого матеріалу у повітронагрівнику, який відрізняється тим, що паливо спалюють за допомогою окисника, що містить щонайменше 85 % кисню, при цьому газоподібні продукти згоряння примушують до рециркуляції в зону згоряння, щоб розбавити в ній суміш палива і окисника в достатній мірі для того, щоб полум'я не пошкодило вогнетривкий матеріал. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Далі, даний винахід буде описаний детально зпосиланням на варіанти здійснення даного винаходу, представлені як приклад, і на прикладені креслення, на яких: фіг. 1 являє собою спрощену ілюстрацію доменної печі і три повітронагрівники на звичайних металургійних заводах; фіг. 2 являє собою вигляд поперечного перерізу, який ілюструє звичайний повітронагрівник сучасного типу із зовнішньою камерою згоряння; фіг. 3 являє собою вигляд поперечного перерізу повітронагрівника з додатковими фурмами відповідно до варіантів здійснення, що представляються; 1 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фіг. 4 являє собою докладний вигляд поперечного перерізу повітронагрівника з кисневопаливним пальником відповідно до варіантів здійснення, що представляються; фіг. 5 являє собою вигляд поперечного перерізу повітронагрівника з рециклінгом газоподібних продуктів згоряння відповідно до варіантів здійснення, що представляються; фіг. 6 являє собою докладний вигляд поперечного перерізу повітронагрівника з ежекторною фурмою відповідно до варіантів здійснення, що представляються; фіг. 7 являє собою графік, який ілюструє осьовий температурний профіль для згоряння в камері згоряння пальника повітронагрівника, (a) працюючого звичайним чином з повітрям, підтримуючим згоряння і без рециркуляції димового газу, і (b) працюючого відповідно до варіантів здійснення; фіг. 8 являє собою графік, подібний до Фіг. 7, який однак показує осьовий профіль швидкості для тих же самих двох випадків згоряння; фіг. 9 являє собою графік, подібний до Фіг. 7, який показує осьовий профіль концентрації монооксиду вуглецю для тих же самих двох випадків згоряння; і фіг. 10 являє собою вигляд поперечного перерізу повітронагрівника з рециклінгом газоподібних продуктів згоряння відповідно до іншого варіанту здійснення. ОПИС ПЕРЕВАЖНИХ ВАРІАНТІВ ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ Фіг. 1 ілюструє базове розташування доменної печі 120 і трьох повітронагрівників 100 на металургійних заводах. Робота доменної печі 120 виробляє відхідний газ доменної печі або "колошниковий газ", який подають, з використанням пристрою 110 керування подачею палива, в кожний повітронагрівник 100, щоб використовувати як паливо для нагрівання відповідного повітронагрівника 100. Колошниковий газ спалюють за допомогою окисника в формі повітря, який подають за допомогою пристрою 130 керування подачею повітря. Кожний повітронагрівник 100 містить вогнетривкий матеріал в формі керамічних елементів або т. п., який спочатку нагрівають і потім використовують для нагрівання повітря, яке вдувається, що подають в доменну піч. При роботі в режимі нагрівання вогнетривкого матеріалу (режимі "на нагріванні"), колошниковий газ спалюють у повітронагрівнику 100 за допомогою окисника, і газоподібні продукти згоряння подають в пристрій 150 обробки димового газу, що містить по можливості звичайний рівень уловлювання вуглецю. При роботі в режимі нагрівання повітря, що вдувається (режимі "на дуття"), повітря спрямовують через вогнетривкий матеріал в протилежному напрямку і потім в доменну піч 120. Повітронагрівники 100 працюють циклічним чином, так що в будь-який момент часу щонайменше один повітронагрівник працює на дутті, а інші повітронагрівники працюють на нагріванні. Фіг. 2 являє собою вигляд поперечного перерізу звичайного повітронагрівника 100 сучасного типу. Повітронагрівник 100 містить зовнішню камеру 101 згоряння, вогнетривкий матеріал 102 і ковпак 103. При роботі на нагріванні критичним є те, що температура в ковпаку 103 не стає дуже високою, оскільки в такому випадку має місце ризик пошкодження повітронагрівника 100. Потрібно розуміти, що є також повітронагрівники з внутрішніми камерами згоряння, і що даний винахід однаково застосовний до роботи таких повітронагрівників. При роботі на нагріванні, колошниковий газ і повітря подають в зону згоряння камери 101 згоряння, в якій відбувається згоряння, за допомогою повітряного пальника 108. Пальник 108 має паливний впуск 105 і повітряний впуск 104. Гарячі газоподібні продукти згоряння потім протікають вгору через камеру 101, проходять ковпак 103 і протікають вниз через вогнетривкий матеріал 102, нагріваючи його за допомогою цього. При випусканні через отвір 106, температура газоподібних продуктів згоряння становить звичайно приблизно 200-350ºC. Коли вогнетривкий матеріал досягає заданої температури, здійснюють перемикання на роботу на дутті. При цьому повітря вводять через отвір 106, забезпечують потік через гарячий вогнетривкий матеріал 102, через ковпак 103 і камеру 101 згоряння, і виводять через випускний отвір 107. На цій стадії повітря, що вдувається, має типову температуру 1100-1200ºC. Переважно, в контексті даного винаходу, нагрівати повітронагрівник колошниковим газом доменної печі, як описано вище. Більше того, переважно використовувати колошниковий газ від доменної печі, в яку повітря, що вдувається, подають від повітронагрівника. Це надає можливість для розташування повітронагрівника поблизу доменної печі бути енергозберігаючим і приводить до низьких загальних викидів від заводу. Однак потрібно розуміти, що даний винахід може бути однаково вигідно застосований до повітронагрівників, які нагріваються іншими низькосортними паливами. Як приклад типові хімічні склади (процентні значення) і величини нижчої теплоти згоряння (LHV) вказані в Таблицях I і II, відповідно, для колошникового газу доменної печі і відхідного газу конвертера. 2 UA 112429 C2 Таблиця 1 Колошниковий газ Відхідний газ N2 52,5 17,2 O2 0,55 0,1 H2 2,3 2,5 CO 23,5 64,5 CO2 20 15,6 CH4 CmHn H2O 1,15 0,1 Таблиця 2 3 Колошниковий газ Відхідний газ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 LHV (МДж/норм.м ) 3,2 6,3 LHV (МДж/кг) 2,4 8,4 Відповідно до даного винаходу, повітронагрівник нагрівають газоподібним паливом, 3 величина нижчої теплоти згоряння (LHV) якого не вища ніж 9 МДж/норм.м . Застосування такого низькосортного палива буде приводити до одержання максимальної переваги з можливих економічних переваг даного винаходу. Паливо може містити певну добавку іншого, більш високосортного палива, за умови, що величина нижчої теплоти згоряння (LHV) суміші дорівнює 3 або менша ніж 9 МДж/норм.м . Для того, щоб мінімізувати витрати і викиди, переважно, однак, не додавати високосортні палива перед згорянням. Відповідно до даного винаходу, таке низькосортне паливо використовують для нагрівання повітронагрівника за допомогою його спалювання, не за допомогою повітря або повітря, слабко збагаченого киснем, а за допомогою окисника, що містить щонайменше 85 % по масі, переважно щонайменше 95 % по масі, кисню, де окисник найбільш переважно є чистим з точки зору промислового виробництва кисню, що має вміст кисню по суті 100 %. Це буде збільшувати ефективність використання палива, оскільки не потрібно нагрівати азот, як баласт присутній в повітрі. Більше того, за допомогою зменшення азотного баласту в продуктах згоряння, необхідні температури полум'я можуть бути досягнуті без необхідності додавання до низькосортного паливного газу висококалорійний палив. Знижена потреба в енергії буде сприяти збільшеній генерації енергії і/або приводити до зниженої потреби в імпортному газі, поліпшуючи, тим самим, керування витратою палива. Звичайно, застосування окисника з такими великими величинами вмісту кисню привело б до пікових температур, досить високих, щоб пошкодити ковпак і вогнетривкий матеріал повітронагрівника. Однак можливе застосування окисника цього типу за умови, що газоподібні продукти згоряння повітронагрівника піддають рециркуляції в зону згоряння в такій мірі, що суміш палива і окисника в ній розбавляється в достатній мірі для спалювання в області згоряння з утворенням стабільного видимого полум'я при температурах, які не ушкоджують ковпак і вогнетривкий матеріал. Ці "газоподібні продукти згоряння, що піддаються рециркуляції в зону згоряння" стосуються тут газоподібних продуктів згоряння, розташованих поза областю згоряння, підданих рециркуляції назад в зону згоряння. Такі газоподібні продукти згоряння можуть спочатку бути розташовані всередині самої камери згоряння, однак поза частиною камери згоряння, зайнятою областю, в якій переважно відбувається згоряння ("областю згоряння"). Відповідно, в цьому випадку газоподібні продукти згоряння фактично піддаються рециркуляції всередині камери згоряння. Як варіант, такі газоподібні продукти згоряння можуть бути піддані рециркуляції зовні камери згоряння назад в зону згоряння. Як буде описано більш детально надалі, розбавлення реагентів може бути досягнуте або створенням сильної турбулентності всередині камери згоряння за допомогою високошвидкісної подачі окисника, можливо із застосуванням ступінчастої схеми спалювання, і/або рециклінгом димових газів від повітронагрівника назад в зону згоряння. Відповідно до даного винаходу, можливе досягнення досить низьких пікових температур, щоб не пошкодити вогнетривкий матеріал повітронагрівника. Крім того, коли окисник з високим вмістом кисню використовують, щоб спалювати низькосортні палива, такі як колошниковий газ доменної печі, величини вмісту CO2 в газоподібних продуктах згоряння стають значно вищі в порівнянні з випадком застосування повітря або повітря, слабко збагаченого киснем, як окисник. Оскільки звичайні методи уловлювання вуглецю схильні бути значно більш дешевими з розрахунку на одиницю уловленого CO2, коли оброблений газ містить більшу частину діоксиду вуглецю, це приводить 3 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до суттєвої економії витрат, коли використовують такий рівень уловлювання вуглецю, щоб обробляти газоподібні продукти згоряння повітронагрівника. Фіг. 3 показує переважний варіант здійснення даного винаходу. Повітронагрівник 300, який подібний до звичайного повітронагрівника 100, показаного на Фіг 2, містить камеру згоряння 301, вогнетривкий матеріал 302, ковпак 303, впуск 304, що використовується для подачі повітря для спалювання, коли повітронагрівник працює звичайним чином з повітрям для спалювання, інший впуск 305, що використовується для низькосортного палива, такого як колошниковий газ, і отвори 306, 307, аналогічні отворам 106, 107. Замість спалювання низькосортного палива за допомогою повітря, одна або декілька фурм 310, 311, 312 введені в камеру згоряння і використовуються для подачі вищезгаданого окисника з високим вмістом кисню в зону згоряння. Окисник може бути наданий за допомогою виробництва кисню на місці або застосування окисника, що поставляється зі сторони. У всіх варіантах здійснення, описаних в даному документі, загальну кількість окисника за одиницю часу приводять у відповідність по відношенню до кількості низькосортного палива, що подається, з тим, щоб створити бажані умови згоряння з точки зору стехіометрії. Переважно, щоб кожна фурма 310, 311, 312 подавала окисник в зону згоряння при високій швидкості, переважно щонайменше 200 м/с, більш переважно щонайменше при звуковій швидкості. Таке високошвидкісне дуття приводить до сильної турбулентності в камері згоряння, що послідовно залучає газоподібні продукти згоряння в зону згоряння і за допомогою цього розріджує полум'я, так що приводить його в розмитий стан з піковою температурою, яка не ушкоджує вогнетривкий матеріал повітронагрівника. Відповідно до одного з переважних варіантів здійснення, фурму 310 розташовують з отвором, що знаходиться в безпосередній близькості від паливного випуску 305. Відповідно до іншого переважного варіанту здійснення, фурму 311 розташовують в місці, що знаходиться на відстані від отвору паливного вприску 305. Залежно від геометрії камери згоряння 301, одне з цього розташування або комбінація їх обох може забезпечувати кращу рециркуляцію газоподібних продуктів згоряння в зону згоряння. Додаткова фурма 312, розташована нижче по течії потоку по відношенню до іншої фурми або фурм 310, 311, може бути використана для надання ступінчастого процесу спалювання, за допомогою чого загальний об'єм полум'я може бути зроблений навіть ще більшим. Природно, може бути розташована більше ніж одна фурма кожного з описаних видів 310, 311, 312, щоб служити доповненням одна іншій. У випадку, коли окисник вдувають в безпосередній близькості від паливного впуску 305, переважно також вдувати окисник додатково нижче по течії потоку, з тим, щоб створити ступінчастий процес спалювання. Фіг. 4 являє собою загальний вигляд, який ілюструє інший переважний варіант здійснення, в якому доменний повітронагрівник 400 містить камеру згоряння 401, вогнетривкий матеріал 402 і отвір 406. Низькосортне паливо подають через подавальний трубопровід 411, подавальний пристрій 412 і впуск 413. Окисник подають через подавальний трубопровід 414, подавальний пристрій 415 і фурму, що має отвір 416. Фурму розташовують таким чином, що її отвір 416 розташований суміжно з паливним впуском 413. Переважно, фурма розташована співвісно паливному впуску 413, як зображено на Фіг. 6. За допомогою такого суміжного розташування, особливо коли воно є коаксіальним, і коли окисник вдувають фурмою при вищеописаних високих швидкостях, паливо ефективним чином залучається до області згоряння за допомогою ежекторної дії на частині високошвидкісного окисника. В результаті інтенсивна рециркуляція продуктів згоряння досягається в камері згоряння 401, зокрема рециркуляція газоподібних продуктів згоряння в зону згоряння, що розширює фронт полум'я. Коли таку високошвидкісну фурму розташовують суміжно з паливним впуском 413, переважно одночасно використовувати другу фурму 312 для окисника, яка надає частину кисню, що подається загалом, в іншому місці в камері згоряння 401 нижче по течії потоку від паливного впуску 413, створюючи ступінчасте спалювання низькосортного палива і за допомогою цього сприяючи досягненню полум'я, яке є розмитим, і яке не має пікової температури, в достатній мірі високій, щоб пошкодити вогнетривкий матеріал повітронагрівника. Повітронагрівник 400 може бути частиною устаткування для безперервного виробництва чавуну і виконаний з можливістю роботи відповідно до даного винаходу в звичайному режимі роботи, в якому повітря застосовують для підтримки згоряння доменного газу, в якому доменний газ доповнюється коксовим газом або природним газом, і в якому відсутня рециркуляція продуктів згоряння по відношенню до повітронагрівника 400. Відповідно до переважного варіанту здійснення, існуючий, звичайний, повітряний пальник, який використовували, щоб нагрівати існуючий повітронагрівник 400 раніше, замінюють на 4 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 первинному етапі киснево-паливним пальником 410, що має вищеописаний паливний впуск 413 і фурму для окисника. "Киснево-паливний" пальник в даному документі стосується пальника, який працює із застосуванням палива і окисника, при цьому окисник містить більшу частину кисню, переважно щонайменше 85 % кисню, більш переважно щонайменше 95 % кисню. Відповідно до альтернативного переважного варіанту здійснення, існуючий повітряний пальник, описаний вище, на первинному етапі доповнюють однією або декількома високошвидкісними фурмами для окисника, як описано вище, і подачу повітря припиняють. Як описано вище, таке високошвидкісне дуття викликає сильну турбулентність всередині камери згоряння 301, 401, приводячи до досить низьких пікових температур полум'я, щоб вогнетривкі матеріали у повітронагрівнику не були пошкоджені. Однак масова витрата газоподібних продуктів згоряння буде більш низькою, коли застосовують окисник з високим вмістом кисню, в порівнянні з випадком, коли як окисник використовують повітря. Це могло б приводити до меншої конвективної передачі тепла вогнетривкому матеріалу і, отже, до збільшеної тривалості циклу нагрівання. Тому, при перетворенні існуючого повітронагрівника для роботи з окисником з високим вмістом кисню, димові гази піддають рециклінгу з повітронагрівника назад в зону згоряння, як описано нижче відносно фіг. 5 і 6. Відповідно, фіг. 5 являє собою загальний вигляд, який ілюструє повітронагрівник 500 відповідно до іншого переважного варіанту здійснення, що містить камеру згоряння 501, вогнетривкий матеріал (який іноді називається "насадкою") 502 і ковпак 503. При роботі на нагріванні, газоподібні продукти згоряння випускають з повітронагрівника 500 через отвір 506. Однак частину газоподібних продуктів згоряння піддають рециклінгу назад в зону згоряння в камері згоряння 501 за допомогою пристрою 511 для рециклінгу. Зворотний пристрій 511 може включати штовхаючий пристрій, такий як вентилятор, щоб подавати піддані рециклінгу газоподібні продукти згоряння в камеру згоряння 501. Пристрій 511 для рециклінгу також виконаний з можливістю змішування підданих рециклінгу газоподібних продуктів згоряння з окисником з високим вмістом кисню, склад якого описаний вище, що надається за допомогою подавального трубопроводу 512. Змішування може відбуватися при використанні звичайних дифузорів. Суміш підданих рециклінгу газоподібних продуктів згоряння і окисника потім подають в камеру згоряння 501 через впуск 513. Низькосортне паливо, таке як колошниковий газ від доменної печі, надають через подавальний трубопровід 514, подавальний пристрій 515 і впуск 516. У зоні згоряння паливо, відповідно, спалюють за допомогою окисника в присутності газоподібних продуктів згоряння, які були піддані рециклінгу в зону згоряння після того, як вони вже пройшли через повітронагрівник 500. Таким чином, полум'я в камері згоряння 501 розбавляють. З використанням такого рециклінгу димового газу, можливе досягнення досить високих ступенів конвективної передачі тепла, щоб забезпечити можливість підтримки часу циклу нагрівання існуючого повітронагрівника, в якому застосований спосіб відповідно до даного винаходу. Це досягається за допомогою здійснення рециклінгу достатньої кількості газоподібних продуктів згоряння, щоб підтримувати масу газу або потік теплової енергії за одиницю часу через повітронагрівник 500 на рівні, який є щонайменше таким же, що і маса газу або потік теплової енергії за одиницю часу, які використовували, коли існуючий повітронагрівник працював перед перетворенням для роботи відповідно до даного винаходу, із застосуванням окисника з низьким вмістом кисню без рециклінгу. Як згадувалося раніше, спосіб відповідно до даного винаходу замінює спалювання в повітрі паливного газу з низькою теплотворною здатністю з підвищеним вмістом теплоти спалюванням палива в кисні, в якому полум'я ослаблюють рециркулюванням димового газу, наприклад, за допомогою високоімпульсного змішування топкового простору з використанням фурм для інжекції окисника. Потреба в дорогому паливному газі з високою теплотворною здатністю від компресора усувається, і повітронагрівник забезпечується паливом із застосуванням лише одного доменного газу. Повітронагрівники звичайно витрачають приблизно 10 % загальної енергії, споживаної при виробництві сталі з повним металургійним циклом, і близько 18 % енергії, що поставляється у повітронагрівники, втрачається в димовому газі. Рециклінг димового газу зменшує цю втрату енергії і знижує кількість енергії, яка повинна бути подана у повітронагрівник для згоряння паливного газу. Спосіб відповідно до даного винаходу, отже, об'єднує деякі з переваг використання відхідного тепла з перевагами спалювання палива в кисні. 3 Розглянемо гіпотетичний приклад доменної печі з робочим об'ємом 1500 м , яка працює з 3 продуктивністю приблизно 2,2 т/м /день. Така піч виробляла б приблизно 138 тонн рідкого металу на годину і базувалася б на типових кількостях дуття, так що можна було б чекати 5 UA 112429 C2 3 5 10 15 споживання 138000 норм.м /год. гарячого дуття. Для того, щоб досягнути температури гарячого дуття 1200ºC була б потрібна температура полум'я пальника повітронагрівника приблизно на 150ºC вище і приблизно 230 ГДж/год. було необхідно, щоб нагрівати повітря до цієї температури. Для ККД повітронагрівника приблизно 80 % це означає, що енергія, споживана повітронагрівником, повинна становити приблизно 290 ГДж/год. або 145 ГДж/год. для кожного повітронагрівника, якщо два повітронагрівники знаходяться одночасно в режимі "на нагріванні". Точно встановлено, що для нормальних робочих умов повітронагрівника приблизно 18 % енергії, споживаної повітронагрівниками, є в димовому газі. Було оцінено, що для умов, що розглядаються, це привело б до температури димового газу приблизно 250ºC. Ці умови були використані, щоб встановити гіпотетичні теплові і масові баланси для 3 режимів роботи, "повітря-паливо" (тобто звичайна робота без рециркуляції димового газу; "зі збагаченням киснем" (тобто як "повітря-паливо", однак з повітрям, збагаченим киснем) і "з рециклінгом димового газу" (тобто відповідно до способу даного винаходу). Розрахунки були зроблені, щоб забезпечити постійну температуру полум'я і постійну масову витрату продуктів згоряння, таким чином, що підтримувалися умови для конвективної передачі тепла. Стехіометрія полум'я була в кожному випадку відрегульована, щоб гарантувати 1 % надмірного кисню в димовому газі. Результати порівняні в Таблиці 3. Таблиця 3 Підданий Коксовий Повітря, Кисень, рециклінгу Витрата Колошниковий Теплота Димовий Димовий газ, газ, газ, димовий Темп.полум”я, димового газ, норм. згоряння, газ, % газ, % норм. норм. норм. газ, газ, ºС газу, м3/год. ГДж/год О2 СО2 3 3 3 м /год. м /год. м /год. норм. кг/хв. м3/год. Повітря-паливо 34000 2400 34200 0 0 145 1347 1539 1 23 Зі збагаченням 40200 1200 26800 1300 0 145 1347 1545 1 27 киснем З рециклінгом 44700 0 0 6220 14490 139 1347 1541 1 41 димового газу 20 25 30 35 40 45 50 Можна бачити, що для умов, які розглядаються, збагачення киснем повітря, що подається у повітронагрівники, зменшує, однак не виключає, кількість використовуваного коксового газу. Витрата доменного газу збільшена, щоб забезпечити підтримку теплоти, що підводиться при 145 ГДж/год. Вміст CO2 в димовому газі збільшується в найменшому ступені внаслідок усунення деякої кількості азоту з системи. Введення рециркуляції димового газу усуває потребу в збільшенні теплотворної здатності збагаченням паливного газу. Це зумовлене тим, що додаткового помірного збільшення витрати доменного газу, в поєднанні з витяганням фізичної теплоти, що міститься в димовому газі, достатньо, щоб надавати можливість досягнення бажаної температури полум'я. Потрібно розуміти, що у випадку з рециркуляцією димового газу окисником є не повітря, а газова суміш, що містить щонайменше 85 % по об'єму кисню, або по суті чистий кисень. (Результати розрахунків, представлені в Таблиці 3, основані на останньому варіанті). Енергія, що підводиться від згоряння, зменшена приблизно на 4 % внаслідок витягання енергії з підданого рециклінгу димового газу. Повітря виключене, і згоряння підтримується за допомогою застосування промислового кисню. Важливо, що, як можна бачити, вміст CO2 в димовому газу був збільшений від первинних 23 % до 41 %. Це відповідає 50 тоннам CO2 на годину для єдиного повітронагрівника або 100 тоннам для двох повітронагрівників в режимі "на нагріванні", 75 тонн з цього було б доступно для уловлювання і зв'язування вуглецю, в той час як залишок піддають рециклінгу. Для гіпотетичного випадку, що розглядається, розумно передбачати, що 138 тонн рідкого металу, що виробляється кожну годину, перетворюються в 150 тонн слябу або іншого металопродукту, з урахуванням можливості додавань скрапу під час виробництва сталі. При застосуванні промислових базових даних, можна оцінити, що сталеплавильний завод із закінченим циклом виробництва міг би утворювати приблизно 280 тонн CO2 на годину. Отже, для прикладу, що розглядається, рециркулювання димового газу у повітронагрівники (приблизно у повітронагрівники Каупера) робить приблизно 27 % викидів CO2 інтегрованого виробництва доступними для уловлювання вуглецю. У той час як прості теплові і масові баланси, такі як ті, що представлені детально в Таблиці 1, служать, щоб проілюструвати основні переваги, що досягаються способом відповідно до даного винаходу, вони не повністю відображають переваги винаходу. Зокрема, вони не беруть до уваги поліпшені умови передачі тепла, що створюються при переході від спалювання палива 6 UA 112429 C2 5 10 в повітрі до спалювання палива в кисні. Для цієї мети може бути використана динамічна модель, яка враховує зміни в повному коефіцієнті теплопередачі залежно від складу, температури і масової витрати у вогнетривкій насадці. Ряд модельних досліджень повітронагрівників для гарячого дуття показав, що виникаюча передача тепла може бути точно представлена за допомогою повного або "загального" коефіцієнта передачі тепла, який об'єднує конвекційний і радіаційний ефекти. Так що для циклу нагрівання газом α=αc+αr, де: αc = коефіцієнт конвективної передачі тепла, і αr = коефіцієнт радіаційної передачі тепла. Коефіцієнт конвективної передачі тепла пов'язаний з масовою витратою і може бути розрахований з рівнянь Зідера-Тейта або Хаузена. Коефіцієнт радіаційної передачі тепла є похідним від закону Стефана-Больцмана, який може бути виражений в наступній формі:   .T 4   .T 4  g g g B  hr  1.713  108  Tg  TB    , 15 20 25 де: εg = випромінювальна здатність газу, яка є функцією складу і температури і може бути одержана з моделей сірого газу або з графіків Хоттеля, αg = поглинальна здатність газу, Tg= температура газу, TB= середня температура локальної насадки. Зональна модель, яка включає такі принципи і пояснення для передачі тепла до насадок (вогнетривкому матеріалу) і всередині них, була використана для того, щоб зробити більш докладну оцінку цих переваг. Базисом для порівняння є експлуатаційні дані від групи сучасних повітронагрівників Каупера, які створюють відповідно до промислових критеріїв температуру гарячого дуття 1250 °C. Результати представлені в Таблиці 4. Таблиця 4 Звичайні операції Цикл дуття 30 Цикл нагрівання газом (зміна 8 52 хвилин) 3 Колошниковий газ норм.м /год. 91237 Теплота згоряння 3 МДж/норм.м 3,1 колошникового газу 3 Природний газ норм.м /год. 4893 Теплота згоряння 3 МДж/норм.м 33,9 природного газу Витрата кисню - на 3 норм.м /год. 0,00 повітронагрівник Загальна теплота, що підводиться На повітронагрівник МДж/год. 448707 На повітронагрівник МДж/цикл 388879 Усього - робота 3 МДж/год. 777759 повітронагрівників 3 Витрата дуття норм.м /год. 427210 Холодне дуття ºC 200 Гаряче дуття ºC 1248 Температура ковпака ºC 1385 Кінцева температура ºC 399 димового газу Очікувана річна економія у витратах Непридатно € 3 Об'єм димового газу норм.м /год. 205875 7 Приклад із Приклад із Приклад із застосуванням застосуванням застосуванням кисню 1 кисню 2 кисню 3 30 25 25 52 42 42 133742 134036 147292 3,1 3,1 3,1 1224 1262 1296 33,9 33,9 33,9 23655 21854 23665 456094 395281 460153 322107 500540 350378 790563 773058 840907 427210 200 1246 1385 427210 200 1248 1383 427210 200 1261 1384 399 375 399 1554375 2660237 4611263 196076 201981 207466 UA 112429 C2 повітронагрівника CO2 3 норм.м /год. CO2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 23,05 % 45,43 % 45,43 % 45,43 % 47454 89077 91760 94189 Цікаво порівняти ці випадки дещо більш детально. Звичайні операції показують, що повітронагрівник використовує значний рівень збагачення природним газом, щоб створити високу температуру дуття 1248ºC. Всі три приклади ("Приклади із застосуванням кисню" 1, 2 і 3) знаходяться відповідно до винаходу. У "Прикладі із застосуванням кисню 1" модель була виконана при збереженні тих же самих температури дуття, об'єму дуття і температури димового газу, що і в звичайних операціях. Цей випадок приводить до результатів, порівнянних зі сталим станом теплового балансу, оскільки, хоч радіаційна передача тепла (вогнетривким) цеглинам насадки поліпшилася, перевага цього прихована внаслідок примушення моделі до збереженняпостійної температури димового газу. Фактично, оскільки теплоємність CO2, що міститься в підданому рециклінгу димовому газі, вища, ніж теплоємність азоту, який він замінює, загальний вплив полягає в тому, що дещо більша кількість енергії потрібна, щоб підтримувати постійну температуру ковпака (і дуття). Проте, заміни дорогого природного газу більш дешевим паливом достатньо, щоб компенсувати збиток як від більш високої споживаної енергії, так і від витрат на споживаний кисень. Потрібно указати, що повні коефіцієнти теплопередачі, розраховані за допомогою даної моделі, показують збільшення 13,5 % в порівнянні зі згорянням палива в повітрі поблизу верхньої частини насадок, однак навіть при більш низьких температурах у напрямку до основи насадок повний коефіцієнт теплопередачі був збільшений приблизно на 8,5 %. У "Прикладі із застосуванням кисню 2" були враховані умови поліпшеної передачі тепла за допомогою надання можливості температурі димового газу повторно приходити в рівновагу до більш низької температури. Можна бачити, що, що оскільки більше тепла зберігається в насадках, температура димового газу падає приблизно на 25ºC. Результуючий ефект полягає в тому, що можливо зменшити час нагрівання газом нарівні зі збереженням тієї ж самої температури дуття. Загальна споживана енергія для роботи 3 повітронагрівників зменшується в найменшому ступені, однак температура і об'єм дуття підтримуються навіть при меншому об'ємі димового газу. Важливою особливістю є те, що можлива експлуатація в умовах засміченого повітронагрівника. У "Прикладі із застосуванням кисню 3" зменшення температури димового газу за допомогою збільшення швидкості спалювання до первинної температури димового газу було використано за допомогою збільшення швидкості спалювання доти, поки первинна температура димового газу не була відновлена. Очевидно, що швидкість спалювання може бути збільшена майже на 10 %. Цього достатньо, щоб збільшити температуру дуття приблизно на 13ºC, достатньо, щоб забезпечити в результаті значну економію коксу доменної печі. Моделювання із застосуванням обчислювальної динаміки текучих середовищ (CFD) було використане нарівні з динамічним тепловим балансом, щоб сприяти детальному розумінню часових і просторових варіацій температури, швидкості і концентрацій, які відбуваються під час повного циклу повітронагрівника. Деякі релевантні результати CFD подані на Фіг. 7-9. Вони показують, що спосіб відповідно до даного винаходу може бути виконаний при таких контурах полум'я, які подібні до контурів, що досягаються при звичайній роботі доменного повітронагрівника з повітрям як окисником і без рециркуляції димового газу. Тому можна зробити висновок, що спосіб відповідно до даного винаходу може працювати при стабільному видимому полум'ї або полум'ях і без утворення пікових температур полум'я, здатних пошкодити вогнетривкий матеріал або насадку повітронагрівника. При посиланні тепер на фіг. 5, відповідно до переважного варіанту здійснення, достатню кількість газоподібних продуктів згоряння піддають рециклінгу, щоб істотним чином підтримувати або збільшувати масову витрату газу за одиницю часу через вогнетривкий матеріал. Відповідно до альтернативного переважного варіанту здійснення, достатню кількість газоподібних продуктів згоряння піддають рециклінгу, щоб істотним чином підтримувати або збільшувати теплову енергію, що пропускається через вогнетривкий матеріал. Це враховує різні теплоємності для різних інертних компонентів в газоподібних продуктах згоряння. У цьому випадку також переважно, щоб достатня кількість газоподібних продуктів згоряння була піддана рециклінгу, з тим, щоб істотним чином підтримувати або зменшувати температуру полум'я. 8 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Як також показано в Таблиці 3, величини вмісту CO2 в димових газах, що випускаються з повітронагрівника 500, є набагато більш високими - 41 % в порівнянні з 23 % в звичайному режимі роботи. Витрати на одиницю маси уловленого CO2 для звичайних методів уловлювання вуглецю значно зменшені, оскільки концентрація CO2 збільшується від низьких рівнів аж до рівня приблизно 50-60 %. Концентрації, збільшені зверх цієї межі, будуть надавати менші вигоди. У результаті, витрати на етап уловлювання вуглецю для обробки димових газів повітронагрівника можуть бути зменшені значним чином на одиницю маси уловленого CO2, коли використовують окисник з високим вмістом кисню відповідно до даного винаходу. Відповідно до переважного варіанту здійснення, існуючий, звичайний, повітряний пальник, який використовували, щоб нагрівати існуючий повітронагрівник 500 раніше, замінюють на первинному етапі паливним впуском 516 і впуском 513 для підданих рециклінгу газоподібних продуктів згоряння, і паливо потім спалюють за допомогою вищеописаного окисника з високим вмістом кисню. Для цього переважно, щоб окисник був підданий попередньому змішуванню з підданими рециклінгу газоподібними продуктами згоряння. Як варіант переважно, щоб таке попереднє змішування було пов'язане з однією або декількома фурмами, як описане вище. Фіг. 6 являє собою загальний вигляд, який ілюструє інший переважний варіант здійснення даного винаходу, який показує доменний повітронагрівник 600 з камерою згоряння 601, вогнетривким матеріалом 602, отвором 606, трубопроводом 610 для підданих рециркуляції газоподібних продуктів згоряння, пристроєм 611 для рециклінгу, паливним подавальним трубопроводом 616, пристроєм 617 подачі палива і паливним впуском 618. Окисник подають за допомогою трубопроводу 613 для подачі окисника і пристрою 614 для подачі окисника в фурму для окисника, розташовану таким чином, що отвір 615 фурми розташований поруч з впуском 612 для подачі підданих рециклінгу газоподібних продуктів згоряння, що подаються з пристрою 611 для рециклінгу. Переважно, фурма для окисника розташована співвісно впуску 612 для підданих рециклінгу газоподібних продуктів згоряння. Шляхом, який аналогічний роботі отвору 416 коаксіальної фурми, як описано в зв'язку з Фіг. 4, таке суміжне розташування, особливо коли воно є коаксіальним, буде ефективно залучати піддані рециклінгу газоподібні продукти згоряння в зону згоряння за допомогою ежекторної дії на частини високошвидкісного окисника, створюючи збільшену рециркуляцію газоподібних продуктів згоряння в камері згоряння 601. Разом з цим, відсутня потреба в окремому штовхаючому вузлі у вузлі 611 для рециклінгу, оскільки піддані рециклінгу газоподібні продукти згоряння будуть просуватися за допомогою ежекторної дії на отворі 615. Варіант здійснення, показаний на фіг. 6, вигідним чином об'єднаний з додатковою фурмою для окисника, що надає додатковий окисник в місці зони згоряння, розташованому на відстані від отвору 615, за допомогою чого досягається ступінчасте спалювання в зоні згоряння. При звертанні до фіг. 10, на ній показаний інший варіант здійснення повітронагрівника для застосування, наприклад, з доменною піччю. Повітронагрівник позначений загалом як 700 і включає камеру 701 згоряння, вогнетривкий матеріал 702, ковпак 703, впускний потік 704 кисню і впускний потік 705 палива, як яке використовують низькосортне паливо, таке як, наприклад, колошниковий газ або доменний газ, який вводиться в камеру 701 згоряння через первинний або основний пальник 709. Продукти згоряння, утворені під час циклу спалювання для нагрівання вогнетривкого матеріалу 702, спрямовуються з камери 701 згоряння через вогнетривкий матеріал для випускання, як указано стрілкою 720. Випускні продукти 722 згоряння, що випускаються з отвору 706, можуть бути повернені назад через магістраль 724 як підданий рециклінгу димовий газ і змішані з впускним потоком 704 кисню. Піддані рециклінгу продукти згоряння, які були випущені з отвору 706, можуть переміщуватися по магістралі 724 за допомогою проштовхуючого пристрою 726, такого як вентилятор, щоб повертати піддані рециклінгу продукти згоряння до основного пальника 709. Продукти 722 згоряння, піддані рециклінгу через магістраль 724, змішуються з впускним потоком кисню 704 і утворюють потік 729 змішаного окисника для введення в основний пальник 709. Фіг. 10 також показує канал 707, який має один кінець в сполученні з камерою 701 згоряння, і інший кінець в сполученні з доменною піччю (не показана). Така конструкція забезпечує "цикл дуття", в якому потік через повітронагрівник реверсується таким чином, що повітря, показане загалом стрілкою 727, введене у повітронагрівник поблизу отвору 706 або через нього, протікає через вогнетривкий матеріал 702 і нагрівається, і після цього протікає через камеру 701 згоряння і потім через випускний канал 707 в доменну піч, як показано стрілкою 727. Один або декілька додаткових потоків 728, 730 окисника можуть подаватися в камеру 701 згоряння через декілька фурм 711, 712. Фурми 711, 712 сполучаються з камерою 701 згоряння, щоб надавати додатковий окисник в камеру згоряння. 9 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Щонайменше один киснево-паливний пальник 740 встановлений для сполучення з камерою 701 згоряння нижче по течії потоку від основного пальника 709. Киснево-паливний пальник 740 спалює паливо 742 і окисник 744, що подається в пальник, щоб надати додаткову здатність до спалювання камері 701 згоряння. Киснево-паливний пальник 740 може працювати як запальне полум'я, щоб запалювати або спалювати залишок паливного газу, що вводиться основним пальником 709 в камеру 701 згоряння. Надання щонайменше одного окремого киснево-паливного пальника 740 в доповнення до основного пальника 709 сприяє вирішенню потенційних проблем, які можуть виникати при роботі основного пальника із сумішшю підданого рециклінгу димового газу і кисню. У Таблиці 3 вище, суміш підданого рециклінгу димового газу і кисню буде створювати концентрацію кисню приблизно 30 % O2, що визначається виразом 6220÷(6220+14490). Однак для доменних газів з низькими теплотворними здатностями і для того, щоб працювати при прийнятних температурах полум'я, може бути потрібен окисник з об'ємною концентрацією кисню аж до 50 %. Такі високі концентрації кисню не можуть бути надійним чином використані в існуючих підвідних трубопроводах або в основному пальнику 709. Для того, щоб подолати цю проблему, менше кисню подають в основний пальник 709, і додатковий кисень, той, що вимагається для повного згоряння в камері 701 згоряння надають в киснево-паливний пальник 740 з полум'ям, спрямованим в камеру 701 згоряння, і також потенційно в фурми 711, 712 для окисника. Це відведення кисню зменшує концентрацію кисню всередині основного пальника 709 до прийнятних рівнів для сумісності матеріалів. Концентрації кисню повинні бути обмежені величинами нижче 25-28 % в таких системах, і в цьому випадку залишок кисню подають за допомогою щонайменше одного киснево-паливного пальника 740 і необов'язково за допомогою фурм 711, 712 для окисника. Можливо, що значну частку загального необхідного кисню треба буде подавати киснево-паливним пальником 740 і/або фурмами 711, 712. Наприклад, у випадку, коли буде потрібна об'ємна концентрація кисню 44,6 % O2, 52 % кисню потрібно буде спрямовувати в киснево-паливний пальник 740 або фурми 711, 712, для того, щоб зменшити концентрацію кисню в змішаному потоці 729 окисника до 28 % O2. Киснево-паливний пальник 740 може бути орієнтований таким чином, щоб працювати як запальне полум'я. У такій орієнтації для цього режиму роботи, киснево-паливний пальник 740 розташовують і орієнтують так, що результуюче полум'я від спалювання палива в кисні буде перетинатися з основним потоком, що виходить з основного пальника 709, щоб сприяти змішуванню і реакційній взаємодії потоків від киснево-паливного пальника 740 і основного пальника 709 повітронагрівника в камері 701 згоряння. Як указано вище, крім того, переважним є те, що повітронагрівник 300, 400, 500, 600, 700 пов'язаний з відповідним ступенем 350, 450, 550, 650, 750 для уловлювання вуглецю, який може бути звичайним окремим агрегатом, що відділяє діоксид вуглецю, що міститься в газоподібних продуктів згоряння, які випускаються з повітронагрівника, перед випуском газоподібних продуктів згоряння в навколишнє середовище. Коли період експлуатації доменного повітронагрівника наближається до його очікуваного терміну служби, переважно застосовувати до повітронагрівника один з описаних в даному документі варіантів здійснення або комбінацію декількох з них. Таким чином, термін служби повітронагрівника може бути продовжений, при роботі на більш низьких температурах полум'я, при величинах продуктивності, що підтримуються відносно повітря, яке вдувається, поліпшеній економії палива і більш низьких рівнях викидів. Таким чином, спосіб і пристрій відповідно до даного винаходу будуть надавати можливість доменному повітронагрівнику працювати лише на низькосортному паливі, такому як колошниковий газ доменної печі, без необхідності збагачення паливом з більш високою теплотворною здатністю і без ризику теплового пошкодження повітронагрівника, нарівні з тим, що виробляються димові гази, які краще підходять для уловлювання вуглецю. Крім того, надається можливість продовження терміну служби повітронагрівника. Якщо використовують достатній рециклінг газоподібних продуктів згоряння, то також можливе застосування такої ж кількості і якості повітря, що вдувається, в існуючому повітронагрівнику, яке перетворюють, відповідно до того, що описано вище, для роботи з окисником з високим вмістом кисню, і даний повітронагрівник забезпечений компонентами для рециклінгу газоподібних продуктів згоряння, описаними відносно фіг. 5, 6 або 10. Вище були описані переважні варіанти здійснення. Однак, очевидно для фахівця, що багато які модифікації можуть бути зроблені відносно описаних варіантів здійснення без відхилення від даного винаходу. 10 UA 112429 C2 5 10 15 20 Наприклад, будь-який зі способів здійснення рециркуляції газоподібних продуктів згоряння, як описано відносно фіг. 4-6 і 10, може бути вигідним чином доповнений однією або декількома різними фурмами для окисника, як описано відносно фіг. 3. Більше того, піддані рециркуляції газоподібні продукти згоряння в способі з проштовхуванням ежекторною дією, як описано відносно фіг. 6, можуть бути вигідним чином попередньо змішуватися з певною кількістю окисника з високим вмістом кисню аналогічно тому, що описано відносно фіг. 5. Також, проштовхування ежекторною дією попередньо змішаних підданих рециклінгу газоподібних продуктів або без їх попереднього змішування, як описано відносно фіг. 6, може бути вигідним чином об'єднано з проштовхуванням ежекторною дією низькосортного палива, як описано відносно фіг. 4. Тепло може бути витягнуте з газоподібних продуктів згоряння, які не піддані рециклінгу. Крім того або як варіант, газоподібні продукти згоряння можуть бути піддані уловлюванню вуглецю. Спосіб відповідно до даного винаходу може бути застосований до повітронагрівника Калугіна для доменних печей, як альтернатива повітронагрівникам, проілюстрованим на кресленнях. Потрібно розуміти, що варіанти здійснення, описані в даному документі, є лише прикладами, і що фахівець в даній галузі може зробити варіанти і модифікації, без відхилення від суті і об'єму даного винаходу. Всі такі варіанти і модифікації призначені для включення в об'єм даного винаходу, як він описаний і визначений формулою винаходу в даному документі. Крім того, всі описані варіанти здійснення не є неодмінно альтернативними, оскільки різні варіанти здійснення даного винаходу можуть бути об'єднані для забезпечення необхідного результату. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб нагрівання доменного повітронагрівника, що включає етапи, на яких спалюють паливо в камері згоряння у повітронагрівнику, подають газоподібні продукти згоряння з камери згоряння для нагрівання вогнетривкого матеріалу у повітронагрівнику, здійснюють рециркуляцію випущених газоподібних продуктів згоряння в камеру згоряння, збагачують камеру згоряння киснем в кількості, достатній для підтримки спалювання в камері згоряння без пошкодження вогнетривкого матеріалу у повітронагрівнику, причому збагачення камери згоряння киснем включає в себе етап, на якому подають залишок загального кисню, необхідного для спалювання, за допомогою щонайменше одного киснево-паливного пальника в сполученні з камерою згоряння. 2. Спосіб за п. 1, який додатково включає етапи, на яких подають газоподібні продукти згоряння до вогнетривкого матеріалу і здійснюють рециклінг газоподібних продуктів згоряння від вогнетривкого матеріалу в камеру згоряння. 3. Спосіб за п. 2, який додатково включає етап, на якому змішують піддані рециклінгу газоподібні продукти згоряння з киснем для забезпечення введення підданої рециклінгу кисневої суміші в камеру згоряння. 4. Спосіб за п. 1, в якому паливо містить газоподібну речовину, вибрану з доменного газу, конвертерного колошникового газу, коксового газу, природного газу, пропану, зріджених нафтових газів і їх суміші. 5. Спосіб за п. 1, в якому паливо містить колошниковий газ доменної печі з підвищеним вмістом теплоти. 6. Спосіб за п. 1, в якому підтримують згоряння при температурі нижче 1400 °C. 7. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому розташовують щонайменше один киснево-паливний пальник для запалювання упоперек течії потоку, що подають в камеру згоряння від пальника повітронагрівника в сполученні з камерою згоряння. 8. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому здійснюють роботу щонайменше одного киснево-паливного пальника за допомогою палива, вибраного з доменного газу, конвертерного колошникового газу, коксового газу, природного газу, пропану, зріджених нафтових газів і їх сумішей. 9. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому здійснюють роботу щонайменше одного киснево-паливного пальника за допомогою щонайменше одного з по суті чистого кисню, що містить щонайменше 85 % кисню, або суміші по суті чистого кисню, розбавленого підданим рециркуляції димовим газом. 10. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому здійснюють роботу щонайменше одного киснево-паливного пальника за допомогою кисню в надлишку, необхідного для 11 UA 112429 C2 5 10 15 20 25 30 стехіометричного згоряння палива, що подають через щонайменше один киснево-паливний пальник. 11. Спосіб за п. 1, який додатково включає в себе етап, на якому забезпечують щонайменше одну кисневу фурму в сполученні з камерою згоряння для подачі окисника, що включає залишок кисню, необхідного для згоряння в камері згоряння. 12. Спосіб за п. 11, який додатково включає етапи, на яких здійснюють рециркуляцію газоподібних продуктів згоряння в камеру згоряння зовні області згоряння камери згоряння, подають окисник в камеру згоряння при високій швидкості через щонайменше одну кисневу фурму, і залучають газоподібні продукти згоряння в камеру згоряння для розрідження полум'я в камері згоряння. 13. Спосіб за п. 12, в якому висока швидкість окисника являє собою швидкість щонайменше в 200 м/с. 14. Спосіб за п. 11, який додатково включає етап, на якому подають потік змішаних кисню і підданого рециклінгу димового газу через щонайменше одну кисневу фурму в камеру згоряння. 15. Спосіб за п. 1, який додатково включає етапи, на яких подають паливо ближче до збагачення камери згоряння киснем і залучають вказане паливо в газоподібні продукти згоряння. 16. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому здійснюють рециклінг достатньої частини газоподібних продуктів згоряння для підтримки масової витрати газу за одиницю часу через вогнетривкий матеріал на рівні, який щонайменше дорівнює масовій витраті газу за одиницю часу, що використовують при здійсненні роботи пальника без рециклінгу. 17. Спосіб за п. 1, який додатково включає етап, на якому здійснюють рециклінг газоподібних продуктів згоряння для підтримки температури полум'я в камері згоряння на рівні, який дорівнює або менший, і передачі теплової енергії у вогнетривкому матеріалі на рівні, який дорівнює або більший, ніж температура полум'я і теплова енергія, що пропускають за одиницю часу, відповідно, які використовують при здійсненні роботи пальника повітронагрівника без рециклінгу. 18. Спосіб за п. 1, який додатково включає етапи, на яких забезпечують основний пальник для камери згоряння для спалювання палива в камері згоряння і здійснюють роботу щонайменше одного киснево-паливного пальника для забезпечення концентрації кисню менше ніж 40 % в основному пальнику. 12 UA 112429 C2 13 UA 112429 C2 14 UA 112429 C2 15 UA 112429 C2 16 UA 112429 C2 17 UA 112429 C2 18 UA 112429 C2 19 UA 112429 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 20