Спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей

Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема до способів утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, що працюють на паливній суміші із змінною теплотворною здатністю паливної суміші. Відомий спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, що передбачає рециркуляцію відхідних газів, тобто за рахунок підсосу диму на рециркуляцію підігрівають повітря, яке поступає на згоряння газового палива в камері горіння повітронагрівника[див. патент України № 13492, МПК 5 С21В9/10, опуб. 25. 04. 97., Бюл. № 2]. Ознаки, шо співпадають з ознаками технічного рішення, що заявляється: підігрів повітря і відведення відхідних газів повітронагрівника в димову тр убу. Проте даний спосіб не забезпечує підігрів газового палива. Відомий спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі, що включає підведення холодних паливної суміші, що складається з кількох компонентів горіння, і повітря до теплообмінників підігріву паливної суміші і повітря, встановлених на трубопроводах гарячих відхідних газів повітронагрівників, підведення гарячих відхідних газів до теплообмінників, регулювання температури підігріву паливної суміші зміною витрати відхідних газів через теплообмінник підігріву паливної суміші і відведення охолоджених відхідних газів після теплообмінників в димову тр убу. При цьому частину відхідних газів відводять, обминаючи теплообмінники, в димову трубу, а температуру відхідних газів в димовій трубі регулюють шля хом змішування частини гарячих відхідних газів, що подають в димову трубу обминаючи теплообмінники, з охолодженими відхідними газами після теплообмінників [див. патент України № 70723А, МПК 7 С21В9/10, опуб. 15.09.2004. Бюл. № 9]. Ознаками, співпадаючими з ознаками технічного рішення, що заявляється, є: підведення холодних паливної суміші, що складається з кількох компонентів горіння, і повітря до теплообмінників підігріву паливної суміші і повітря, встановлених на трубопроводах гарячих відхідних газів повітронагрівників, підведення гарячих відхідних газів до теплообмінників, регулювання температури підігріву паливної суміші зміною витрати відхідних газів через теплообмінник підігріву паливної суміші, відведення частини відхідних газів, обминаючи теплообмінники, в димову трубу, регулювання температури відхідних газів, що подають в димову тр убу, змішуванням частини гарячих відхідних газів з охолодженими відхідними газами після теплообмінників. Недоліком прототипу є відсутність регулювання кількості паливної суміші і повітря, що подають на горіння в камеру горіння повітронагрівника, по температурі їх підігріву в теплообмінниках, і, як наслідок, зменшення коефіцієнта корисної дії повітронагрівника. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей шляхом зменшення кількості палива і повітря горіння за рахунок їх підігріву і приготування паливної суміші необхідної калорійності, а також зменшення споживаної електроенергії на транспортування повітря горіння і, як наслідок, збільшення ККД повітронагрівників доменної печі. Поставлена задача вирішується тим, що в способидві утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, що включає підведення холодних повітря і паливної суміші, що складається з кількох компонентів горіння, до теплообмінників підігріву газового палива і повітря, встановлених на трубопроводах гарячих відхідних газів повітронагрівників, підведення гарячих відхідних газів до теплообмінників, регулювання температури підігріву паливної суміші зміною витрати відхідних газів через теплообмінник підігріву паливної суміші, відведення частини відхідних газів, обминаючи теплообмінники, в димову трубу, регулювання температури відхідних газів в димовий трубі шляхом змішування частини гарячих відхідних газів, що подають в димову трубу, обминаючи теплообмінники, з охолодженими відхідними газами після теплообмінників, згідно винаходу, додатково регулюють витрати холодних паливної суміші і повітря, які подають на згоряння в камери горіння повітронагрівників, по температурі їх підігріву в теплообмінниках, при цьому витрату холодної паливної суміші регулюють зміною витрати одного з компонентів паливної суміші, після чого визначають калорійність паливної суміші, а по калорійності паливної суміші міняють витрату др угого компонента. Крім того, у якості компонентів горіння паливної суміші використовують низькокалорійний доменний і висококалорійний природний гази, а при зміні калорійності паливної суміші та його витрати змінюють співвідношення витрати повітря горіння до витрати паливної суміші. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак технічного рішення, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Нагрів паливної суміші, що складається з низькокалорійного і висококалорійного газів, і повітря в теплообмінниках для утилізації тепла відхідних газів забезпечує зменшення кількості паливної суміші і повітря, що йде на згоряння в камерах горіння повітронагрівників доменної печі, що відповідним чином відображається в системі їх підготовки і подачі на нагрів, а саме: зменшення загального об'єму паливної суміші і повітря горіння, що подають на нагрів, приводить до додаткового збільшення температури їх підігріву ,що забезпечує додаткове зменшення кількості (частки) висококалорійного газу в паливній суміші, необхідного для створення паливної суміші потрібної калорійності для досягнення необхідної температури нагріву насадки повітронагрівника, зменшує кількість споживаної електроенергії на транспортування повітря горіння, збільшує енергозберігаючий ефект утилізації тепла відхідних газів, збільшує ККД роботи повітронагрівників доменної печі. Спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей реалізується за допомогою пристрою, схема якого представлена на фіг.1. Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі складається з теплообмінника 2 підігріву паливної суміші, теплообмінника 3 підігріву повітря для горіння, регулятора 12 витрати відхідних газів, встановленого на трубопроводі 11 охолоджених відхідних газів після теплообмінника 2 підігріву паливної суміші, сполученого електричними зв'язками з датчиком температури 13, встановленим за теплообмінником 2 підігріву паливної суміші на трубопроводі 14 нагрітої паливної суміші після виходу з теплообмінника 2 підігріву паливної суміші, додаткового обвідного трубопроводу 5 відхідних газів, обминаючого теплообмінники, з установленим на ньому регулятором 6 витрати відхідних газів, сполученим електричними зв'язками з датчиком температури 7, встановленим в димовій трубі 4, трубопроводів 1 гарячих відхідних газів повітронагрівників доменних печей, трубопроводів 11 охолоджених відхідних газів після теплообмінників 2 підігріву паливної суміші і 3 повітря, трубопроводу 15 підведення холодної паливної суміші, калориметра 18, встановленого на трубопроводі 15 холодної паливної суміші, сполученого електричними зв'язками 19 з регулятором 20 витрати висококалорійного газу, встановленим на трубопроводі 16 висококалорійного газу; регулятора 28 витрати низькокалорійного газу, встановленого на трубопроводі 17 низькокалорійного газу, сполученого електричними зв'язками 26 з процесором 25 /щитом контрольно-вимірювальних приладів /КВП/, який електричними зв'язками 23 і 24 сполучений з датчиками температури 21 і 22, встановленими на трубопроводі 14 нагрітої паливної суміші і трубопроводі 10 нагрітого повітря відповідно; а також трубопроводу 9 підведення холодного повітря від вентилятора 8, електродвигун якого через частотний регулятор 29 електричними зв'язками 27 сполучений з процесором 25 /щитом КВП/. Спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей реалізується таким чином. Відхідні гази від повітронагрівників з температурою близько 270°С поступають по трубопроводах 1 гарячих відхідних газів на теплообмінники 2 підігріву паливної суміші і 3 підігріву повітря . Охолоджені відхідні гази від теплообмінників 2 підігріву паливної суміші і 3 підігріву повітря по трубопроводах 11 охолоджених відхідних газів відводять в димову тр убу 4 повітронагрівників. Холодна паливна суміш, що складається з низькокалорійного та висококалорійного газів, по трубопроводу 15 холодної паливної суміші поступає в теплообмінник 2 підігріву паливної суміші, де нагрівається до температури близько 180°С, і потім по трубопроводу 14 нагрітої паливної суміші подається на горіння у камери горіння повітронагрівників. За допомогою датчика температури 13, встановленого на трубопроводі 14 нагрітої паливної суміші після теплообмінника 2 підігріву паливної суміші подається сигнал на регулятор витрати 12 відхідних газів, встановленими на трубопроводі 11 охолоджених відхідних газів після теплообмінника 2 підігріву паливної суміші. Якщо температура паливної суміші підвищується, то регулятор витрати 12 відхідних газів необхідним чином прикривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів через теплообмінник 2 підігріву паливної суміші, а якщо температура паливної суміші зменшується, то навпаки, регулятор витрати 12 відхідних газів відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Холодне повітря від вентилятора 8 поступає по трубопроводу 9 підведення холодного повітря в теплообмінник 3 підігріву повітря, де нагрівається до температури близько 180°С і потім по трубопроводу 10 нагрітого повітря подається на підтримку горіння паливної суміші у камерах горіння повітронагрівників. За допомогою датчика температури 7, встановленого в димовій трубі 4, подається сигнал на регулятор витрати 6 відхідних газів, встановлений на додатковому обвідному трубопроводі 5 відхідних газів, сполученому з димовою трубою 4, обминаючи теплообмінники 2 підігріву паливної суміші і 3 підігріву повітря. Якщо температура в димовій трубі 4 збільшується, то регулятор витрати 6 відхідних газів необхідним чином прикривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів, спрямованих в димову тр убу 4, а якщо температура в димовій трубі 4 зменшується, то навпаки, регулятор витрати 6 відхідних газів відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Таким чином, в димовій трубі 4 підтримується задана температура відхідних газів /вище точки роси/ шляхом змішування частини гарячих відхідних газів з охолодженими відхідними газами після теплообмінників 2 підігріву паливної суміші і 3 підігріву горіння і не допускається її руйнування. Для підтримки калорійності паливної суміші, що подається по трубопроводу 15 підведення холодної паливної суміші на горіння у камеру горіння повітронагрівника через теплообмінник 2 підігріву паливної суміші, передбачається підмішування висококалорійного природного газу з калорійністю близько 8000 ккал/нм3 до низькокалорійного доменного газу з калорійністю 700-800 ккал/нм3. Таким чином створюється паливна суміш з калорійністю 1000 ккал/нм3. Для цього природний газ по трубопроводу 16 висококалорійного газу, підключеного до зовнішніх джерел природного газу, через регулятор 20 витрати висококалорійного газу поступає в трубопровід 17 низькокалорійного газу, що транспортує доменний газ від зовнішніх джерел через регулятор 28 низькокалорійного газу. Після врізання трубопроводу 16 висококалорійного газу в тр убопровід 17 низькокалорійного газу паливна суміш по трубопроводу 15 підведення холодної паливної суміші поступає в калориметр 18, де визначається її калорійність. Нагрів паливної суміші (складається з низькокалорійного і висококалорійного газів) і повітря в теплообмінниках для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівника забезпечує зменшення кількості палива і повітря, що йде на згоряння в камери горіння повітронагрівників доменної печі. Регулювання цього зменшення, тобто витрат холодних паливної суміші та повітря, які подають на згоряння в камери горіння повітронагрівників, по температурі їх підігріву в теплообмінниках, здійснюють наступним чином. Сигнали від датчика температури 21, встановленого на трубопроводі 14 нагрітої паливної суміші, і датчика температури 22, встановленого на трубопроводі 10 нагрітого повітря, по електричних зв'язках 23 і 24 поступають на процесор 25 /щит КВП/, де, після відповідної обробки, по електричних зв'язках 26 поступають до регулятора 28 витрати низькокалорійного газу, встановленого на трубопроводі 17 низькокалорійного газу, для його прикриття або відкриття залежно від температури підігріву палива і повітря, що йде на згоряння у повітронагрівниках доменної печі. При цьому відповідним чином регулятором 20 витрати висококалорійного газу, встановленим на трубопроводі 16 висококалорійного газу, через калориметр 18 і електричні зв'язки 19 змінюється витрата висококалорійного газу для створення відповідної калорійності паливної суміші . Окрім цього сигнал від процесора 25 /щита КВП/ по електричних зв'язках 27 поступає на частотний регулятор 19, який необхідним чином впливає на електродвигун вентилятора 8, де за рахунок швидкості обертання електродвигуна зменшується або збільшується кількість подачі повітря, що вимагається для якісного згорання палива. Таким чином, спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі забезпечує отримання високого енергозберігаючого ефекту за рахунок зменшення кількості палива, що йде на нагрів повітронагрівників, та зменшення кількості споживаної електроенергії на транспортування повітря горіння, а також за рахунок надійної роботи пристрою для утилізації тепла і всієї системи повітронагріву доменної печі.