Пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей

Корисна модель стосується чорної металургії, зокрема пристроїв для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей. Відомий пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів доменних повітронагрівників, в якому кожний доменний повітронагрівник обладнаний двома газопроводами, причому перші газопроводи сполучають із спільним димопроводом, а інші газопроводи об'єднують і виводять в обвідній димохід, в який вбудований пристрій утилізації тепла відхідних димових газів, причому вихід пристрою сполучений з димопроводом, [див.заявку Японії № 57-19161, МКВ С 21 В 9/00, заявлено 22.09.78р.]. При роботі повітронагрівників в режимі утилізації тепла відхідних димових газів один газопровід повністю перекривають, а другий газопровід відкривають, пропускаючи відхідні димові гази через пристрій утилізації. Суттєві ознаки аналога, співпадаючі з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється: димопровід, димова труба і теплообмінник для нагріву компонентів горіння, сполучений з підвідним і відвідним компонент горіння колектором. Недоліком пристрою є необхідність врізання перепускного газопроводу, на якому встановлений теплообмінник, що збільшує протяжність тракту димових газів, і, відповідно, приводить до зниження температури підігріву компонентів горіння і ускладнення конструкції пристрою. Найбільш близьким за сукупністю суттєви х ознак та технічним результатом, який досягається до винаходу, що заявляється, є пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей, що містить димопровід, димову трубу і теплообмінник для нагріву компонентів горіння, сполучений з підвідними та відвідними компонентів горіння трубопроводами, [див. заявку ФРН № 2519899, МКВ С 21 В 9/14, заявлено 03.05.75р.]. Теплообмінник для нагріву за допомогою відхідних димових газів повітронагрівника, газоподібного палива і повітря горіння складається з окремих теплообмінників, канали яких для газоподібного палива і повітря горіння розташовані в замкнутих рамах, сполучених між собою торцями з утворенням газоходів для відхідних димових газів повітронагрівника. При цьому канали, які проходять через стінки рам окремих теплообмінників сполучені в дві різні системи для газоподібного палива і для повітря горіння. Суттєвими ознаками прототипу, які збігаються з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є: наявність димопроводу, димової труби і теплообмінника для нагріву компонентів горіння, сполученого з підвідними і відвідними компоненту горіння колекторами. Недоліком прототипу є конструктивна складність теплообмінника, його високий аеродинамічний опір, матеріаломісткість, що погіршує умови теплообміну та призводить до недостатньо ефективного нагріву компонентів горіння. Крім того, недоліком прототипу є також низька герметичність, оскільки він складається з кількох окремих теплообмінників, канали яких стикуються між собою, причому має місце низька газощільність місць стикування, а це приводить до зниження ефективності роботи пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей шляхом підвищення температури нагріву газу і повітря, що подається на нагрів повітронагрівників, за рахунок нової схеми подання потоків газу, повітря, а також димових газів, що поліпшує умови теплообміну між компонентом горіння, що нагрівається, і відхідними димовими газами, забезпечує зменшення витрати опалювального газу на нагрів дуття, а також забезпечує отримання значного енергозберігаючого ефекту. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для утилізації тепла відхідних димових газів принаймні двох повітронагрівників доменних печей, що містить димопровід, димову тр убу, теплообмінник для нагріву компоненту горіння і підвідний та відвідний компоненту горіння колектор, згідно корисної моделі, принаймні один теплообмінник для нагріву компоненту горіння встановлений в димопроводі, виконаний у вигляді розміщеного уподовж димопроводу пакету тр уб і забезпечений засобом з'єднання пакету тр уб з підвідним та відвідним компонент горіння колектором, при цьому сумарна площа прохідного перерізу труб теплообмінника дорівнює площі прохідного перерізу підвідного та відвідного компоненту горіння колектора. Крім того, засіб з'єднання пакету труб з підвідним та відвідним компоненту горіння колектором виконаний у вигляді встановленого на кожному торці пакету тр уб опорно-розподільного елемента з отворами, причому торець кожної труби встановлений в отворах опорно-розподільного елемента, а діаметр опорно-розподільного елемента рівний більшому діаметру порожнистого зрізаного конуса, що сполучає опорно-розподільний елемент з підвідним та відвідним компоненту горіння колектором. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєви х ознак технічного рішення, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Встановлення теплообмінника в димопроводі, де постійно знаходяться відхідні димові гази блоку повітронагрівників, що мають температуру 250 - 300°С (максимально до 400°С), забезпечує постійний нагрів компонентів горіння до температури 100 - 110°С, що в поєднанні з виконанням теплообмінника у вигляді пакету труб, які акумулюють тепло відхідних димових газів забезпечує стабілізацію температури нагріву компонентів горіння в умовах періодичної роботи повітронагрівників. Крім того, виконання теплообмінника у вигляді пакету суцільних труб забезпечує йому високу герметичність, виключає підсос димових газів компонентом горіння, що нагрівається, і його розбавлення, що підвищує ефективність роботи пристрою. Виконання теплообмінника у вигляді пакету труб, сумарна площа прохідного перерізу яких дорівнює площі прохідного перерізу підвідного та відвідного компоненту горіння колектора, забезпечує збільшення поверхні теплообміну між відхідними димовими газами і компонентом горіння, що нагрівається, що підвищує температуру нагріву газу і повітря, тобто ефективність роботи пристрою. Таким чином, за рахунок підвищення ефективності нагріву компонентів горіння, що підводяться до пальників повітронагрівників доменних печей, досягається збільшення температури нагріву гарячого дуття, зменшення витрати опалювального газу, а також зменшення витрат на встановлення теплообмінника і підвищення надійності і довговічності роботи блоку повітронагрівників доменних печей. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показана схема пристрою для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей, на Фіг.2 розріз А-А на Фіг.1, на Фіг.3 вузол Б на Фіг.1 засіб з'єднання пакету тр уб з підвідним та відвідним компоненту горіння колектором. Технічне рішення, наведене як приклад, відноситься до блоків повітронагрівників з централізованою подачею повітря горіння до пальників від окремо розташованої станції подачі повітря. У разі наявності у повітронагрівників індивідуальних пальників, що відбирають повітря горіння самостійно з навколишньої атмосфери, можна проводити нагрів тільки опалювального газу. Пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників 1 доменних печей містить димопровід 2, сполучений з димовою трубою 3, і встановлені в ньому теплообмінники нагріву газу і повітря, сполучені з підвідними та відвідними колектором 6 газу і колектором 7 повітря. Теплообмінники для нагріву газу і для нагріву повітря виконані у вигляді двох розміщених уздовж димопроводу 2 пакетів 4 і 5 тр уб 9. Засіб з'єднання пакету 4 труб 9 з підвідним та відвідним компонент горіння колектором виконано у вигляді встановленого на кожному торці пакету 4 тр уб 9 опорно-розподільного елемента 8. Діаметр опорно-розподільного елемента 8 рівний більшому діаметру порожнистого зрізаного конуса 11, який сполучає опорно-розподільний елемент 8 з підвідним та відвідним компоненту горіння колектором. Причому на кожному торці пакетів 4 і 5 труб 9 встановлений аналогічний засіб з'єднання пакету тр уб з підвідним та відвідним компоненту горіння колектором. Торці кожної труби 9 встановлені в отворах 10 двох опорно-розподільних елементів 8, виконаних у вигляді перфорованих дисків, встановлених на кожному торці пакету тр уб. Діаметр кожного опорно-розподільного елемента 8 рівний більшому діаметру зрізаних конусів 11, які сполучають опорно-розподільні елементи 8 з обох торців теплообмінника з підвідним та відвідним компонент горіння колектором. Сумарна площа прохідного перерізу труб 9 теплообмінників відповідно дорівнює площі прохідного перерізу підвідного та відвідного газу або повітря колекторів 6 та 7. Пристрій для утилізації тепла відхідних димових газів повітронагрівників працює наступним чином. Почергова робота повітронагрівників 1 поперемінно то в режимі нагріву насадки, то в режимі нагріву дуття забезпечує постійну подачу відхідних димових газів з піднасадкових пристроїв повітронагрівників 1 в димопровід 2 до димової труби 3. Компоненти горіння - газ і повітря горіння підводять до пальників повітронагрівників 1 по трубах великого діаметра - підвідному та відвідному газовому 6 і повітряному 7 колекторам. При підході до глухого торця димопроводу 2 підвідний та відвідний газовий 6 і повітряний 7 колектори з'єднуються з першими зрізаними конусами 11, менший діаметр яких дорівнює діаметру підвідного та відвідного газового 6 і повітряного 7 колекторів, що живлять пакети 4 і 5 труб 9 малого діаметра, які входять в торець димопроводу 2 і проходять по ньому уздовж його подовжньої осі до з'єднання з колекторами біля димової труби 3. Газ і повітря горіння, що знаходяться в тр убах 9 малого діаметра, нагріваються від температури 30-40°С до температури 100-110°С відхідними димовими газами повітронагрівників 1 доменних печей. При виході з димопроводу 2 в районі димової труби 3 пакети 4 і 5 труб 9 малого діаметра сполучено за допомогою других опорно-розподільних елементів 8 і других зрізаних конусів 11 з продовженням підвідних та відвідних газу і повітря колекторів 6, 7, по яких відводять нагріті газ і повітря, причому колектори ізольовані теплоізоляцією. Індивідуальні підводи 13 і 14, по яких газ і повітря поступають у повітронагрівники 1, також ізольовані теплоізоляцією 12. Нагріті газ і повітря спалюються в камерах горіння і пройшовши через насадку і піднасадковий пристрій повітронагрівників 1 у вигляді відхідних димових газів, поступають в димопровід 2, де обігрівають пакети 4 і 5 труб 9 малого діаметра, по яких йдуть наступні холодні порції газу і повітря горіння. Застосування пристрою для утилізації тепла відхідних димових газів забезпечує отримання значного енергозберігаючого ефекту, оскільки за рахунок підігріву в теплообмінниках компонентів горіння підвищується калориметрична температура дуття у повітронагрівників і відповідним чином знижується витрата газового палива в кількості, еквівалентній утилізованому теплу відхідних димових газів.