Пристрій для утилізації теплоти відхідних димових газів доменних повітронагрівників

1. Пристрій для утилізації теплоти відхідних димових газів блока доменних повітронагрівників, що містить теплообмінники для підігріву доменного газу та повітроспалення, встановлені на димопроводах відхідних газів, і димопроводи відхідних відпрацьованих димових газів після теплообмінників, з'єднаних з димовою трубою, тр убопроводи підводу газу та повітря до теплообмінників, трубопроводи відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників, димопроводи відводу диму з теплообмінників, дросельний орган, встановлений на байпасі між входом та виходом з теплообмінників, і підтопку для одержання свіжих гарячих димових газів, з'єднану з димопроводом, що відводить дим від повітронагрівників, який відрізняється тим, що має на відвідних від повітряного та газового теплообмінників димопроводах пристрій для визначення температури точки роси промислових кислот та пристрій для керування U ТЕПЛОТИ (13) УТИЛІЗАЦІЇ ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ 38018 (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПОВІТРОНАГРІВНИКІВ в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту UA ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 38018 4 від спеціального вентилятора. Рекуператор має но між собою; наявність газо- та повітропроводів, поблизу місця зливання вказаних димів, запальник що підводять компоненти спалення до теплообна природному газі. Основні газова та повітряна мінників та відводять їх після них. Недоліками просекції рекуператора мають противоточну схему тотипу є: руху по відношенню до трьох потоків диму, що - відсутність датчиків точки роси кислот відхідвходять, а захисна повітряна секція - прямоточну них газів після газового та повітряного теплообсхему ознаками, що співпадають з ознаками технімінників та у димовій трубі вище місця зливання чного рішення, що заявляється, є наявність димоусі х відхідних газів, що не дозволяє організувати проводів відхідних газів, на яких встановлено газахист стальної поверхні (трубчатки теплообмінзовий та повітряний теплообмінники, наявність ників, огороджуючих конструкцій боровів та димодимопроводів відпрацьованих димових газів після вої тр уби) від корозійного руйнування під впливом теплообмінників, з'єднаних з димовою трубою, промислових кислот, які містяться у відхідних гатрубопроводи підводу та відводу газу від газового зах (сірчаної, азотної та інше). У прототипі йдеться теплообмінника, трубопроводів підводу та відводу про запобігання руйнування від водяної корозії повітря від повітряного теплообмінника. димової труби. При цьому у прототипі не були поОднак, даний пристрій не забезпечує ефектиставлені задачі захисту від кислотної корозії повевної утилізації теплоти відхідних газів після повітрхонь нагріву теплообмінників, димопроводів після ронагрівників. теплообмінників та димової труби;- відсутність Недоліками відомого пристрою (аналога) є: підтопки-генератора свіжих високотемпературних - дуже малий шлях для змішування диму від продуктів спалення; блоку повітронагрівників, рециркуляту та свіжого - відсутність шибера на виході димових газів з диму від згоряння доменного газу додаткового підтопки на з'єднувальному патрубку між підтоппальника, що призведе до значної нерівномірності кою та відхідним димопроводом для відключення температур у потоці димової суміші перед теплопідтопки; обмінником, і омиванні частин секції рекуператорів - відсутність змішувача свіжих високотемперадимом з неприпустимо високою температурою і турних димових газів з підтопки та диму від блоку передчасним виходом їх із експлуатації; повітронагрівників для одержання однорідної су- відсутність контролю температури точки роси міші димових газів з температурою до 450-480°С кислот диму після теплообмінників; на вході теплообмінників, тобто яка перевищує на - відсутність датчика температури суміші ди150-230°С рівень середньої температури диму на мових газів: свіжих високотемпературних від підвиході з борову блоку повітронагрівників. топки та димових газів від блоку повітронагрівників В основу корисної моделі поставлено задачу та відсутність ефективного змішувача вказаних економії природного та доменного газів, підвищендимових газів для одержання їх однорідної суміші ня стійкості трубчатки теплообмінників від кислотта температури. ної корозії, викликаної промисловими кислотами, Найбільш близьким до запропонованого ріякі містяться у відхідних димових газах, збільшеншення по технічній сутності й результату, який ня температури димових газів на вході у газовий досягається, є пристрій для утилізації теплоти відта повітряний теплообмінники проти середньої хідних газів повітронагрівників доменних печей температури після повітронагрівників, необхідної [див. патент України № 3054U, МПК С21В 9/10, для повного вивільнення природного газу, та того, опубл. 15.10.2004 р. у бюл. № 10], який містить щоб температура диму на виході теплообмінників трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагріне знижувалась нижче температури точки роси вників з встановленими на них теплообмінниками, промислових кислот. трубопроводи підводу газового палива та повітря Поставлена задача вирішується тим, що в задо теплообмінників, трубопроводи охолоджених являемому пристрої підтопка для генерації свіжих відхідних димових газів після теплообмінників, димових газів за рахунок спалення у ній доменного з'єднаних з димовою трубою, причому в димопрогазу підключена до відвідного димопроводу з внуводі відводу охолоджених газів з газового теплотрішнім діаметром Д на відстані (2,5-3,5)Д по наобмінника встановлено регулюючий дросель, який прямку руху диму в ньому від місця його з'єднання змінює кількість відхідних газів через вказаний з загальним димопроводом блоку повітронагрівнитеплообмінник (дросель електрично з'єднаний з ків. Крім того, вказаний підвід диму від підтопки у датчиком температури, встановленим на трубобайпас здійснюється декількома рукавами під купроводі газового палива після газового теплообтом a=30-40° між напрямком руху диму в соплах мінника), а трубопроводи підігрітих газу та повітря рукавів та радіусами, проведеними найменшим з теплообмінників газів, що обминає теплообміншляхом з центру байпасного димопроводу у центр ники, та йде у димову тр убу (байпас), має регулюкожного з отворів рукавів від підтопки. Це забезпеючий дросель, з'єднаний електрично з датчиком чує надійне змішування диму, що йде від блоку температури відхідних газів у димовій трубі після повітронагрівників з температурою 250-300°С, та зливання усіх димових потоків. свіжого диму від підтопки та одержання під купоСуттєвими ознаками найближчого аналогу, що лом повітронагрівників температур 1380-1400°С, збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що забезпечить температуру гарячого дуття на що заявляється, є: димопроводи до та після газодоменну піч 1200-1250°С. вого та повітряного теплообмінників, з'єднані з В цьому пристрої поставлена також задача редимовою трубою, наявність дроселя на байпасі, гулювання роботи пристрою так, щоб забезпечити: паралельному теплообмінникам, теплообмінники - температуру димових газів на виході з газодля підігріву газу та повітря, які з'єднані паралельвого, повітряного теплообмінників та у димовій 5 38018 6 трубі після зливання всіх димових потоків на рівні тепло пропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображена схема при130-150°С із застосуванням датчиків точки роси кислот, щоб не допустити випадання промислових строю для утилізації теплоти відхідних газів блоку повітронагрівників. кислот, які містяться у димових газах; Пристрій для утилізації теплоти відхідних ди- температуру до 450-480°С на вході до газомових газів блоку повітронагрівників, складається вого та повітряного теплообмінників, щоб одержаз теплообмінників для підігріву повітря горіння 1, ти температуру підігріву газу до 170-180°С, а повіта газу 2, регулюючого органа 3, зв'язаного через тря до 350-380°С за рахунок регулювання подачі виконавчий механізм 4 з процесором 5, який одегазу та повітря на пальник підтопки; ржує імпульс від датчика 6 температури точки ро- якісне змішування для одержання однорідної си кислот. Датчик 6 встановлено на димопроводі суміші продуктів спалення підтопки та відхідних 7. Пристрій оснащено також підтопкою 8, з'єднагазів блоку повітронагрівників з кінцевою темпераною з димопроводом 9, що відводить дим від блотурою суміші 450-480°С; ку повітронагрівників 10, 28, ... за допомогою ди- відключення підтопки, коли по технології вемопроводу 11 із змішувачем 12. На димопроводі дення доменної плавки потрібно зменшити темпе11 встановлено шиберний клапан 13. Перед вхоратур у гарячого дуття, що дозволяє зменшити дом диму до теплообмінників повітря 1, газу 2 температуру під куполом повітронагрівників та встановлено датчик температури 14, який електтемператури підігріву газу та повітря спалення. рично пов'язаний з виконавчим механізмом 15 та Поставлена задача вирішується тим, що у дроселем 16 на підводі холодного доменного газу пристрої для утилізації теплоти відхідних газів подо підтопки 8. Байпасний димопровід 17 навкруги вітронагрівників на димопроводах диму, що відхотеплообмінників 1 та 2 має дросель 30. Теплообдить від газового та повітряного теплообмінників, мінник газу 2 має підводи 19 холодного газу та а також у димовій трубі після зливання всіх трьох відвод 20 гарячого газу; теплообмінник 1 підігріву димових потоків встановлено датчики для визнаповітря спалення має підвідний повітропровод 21 чення точки роси промислових кислот. Датчик піста трубопровод 22 підігрітого повітря. Пристрій ля повітряного теплообмінника електрично пов'япрацює наступним чином. Відхідні димові гази від заний з дроселем, встановленим на відхідному блоку повітронагрівників з температурою 250димопроводі після повітряного теплообмінника, 300°С поступають по димопроводу 9 вбік теплощоб керувати кількістю продуктів спалення, які обмінників підігріву повітря спалення 1 та газу 2. проходять через нього, чим також визначається Відпрацьовані димові гази від теплообмінників 1 та витрата диму через газовий теплообмінник. 2 відводяться по димопроводах 7, 23, 24, 25 у диПідтопка зі змінними потужністю спалення та мову тр убу 26. кількістю свіжих гарячих димових газів дозволяє Доменний газ по газопроводу 19 поступає на керувати температурою димової суміші, яка постувхід теплообмінника 2, де нагрівається до темпепає на вхід газового та повітряного теплообмінниратури стійкості відсіяного дроселя 27 на підводі ків. доменного газу до пальника, наприклад, повітроПричинно-наслідковий зв'язок між суттєвими нагрівника 28. Кількість диму, який йде на повітряознаками і технічним результатом, який досяганий теплообмінник 1 визначається за допомогою ється, полягає в наступному. Пристрій для утилідатчика точки роси кислот 6, мікропроцесора 5, зації теплоти обладнується датчиками для визнавиконавчого механізму 4 та дросельного органу З, чення точки роси промислових кислот. Ці датчики які підтримують температур у відхідних газів в трубі розташовуються на димопроводах, що відходять 7 на рівні, більшому точки роси кислот на 10-20°С. від газового та повітряного теплообмінників, а таЯкщо температура диму в тр убі 7 буде перевищукож у димовій трубі після зливання всіх трьох дивати температуру точки роси кислот більше, ніж на мових потоків: від газового, повітряного, та байпа20°С, то це знизить коефіцієнт використання палисного. Байпасний димопровід використовується у ва, а якщо означена температура буде нижче точразі відключення одного або двох теплообмінників. ки роси кислот на величину, меншу за 10°С, то Через датчик температури, який установлюється нерівномірність температур по перетину трубчатки на вході диму у теплообмінники та електрично, теплообмінника 1 може в окремих місцях його дачерез процесор та виконуючий механізм, пов'язаний з регулюючим дроселем на газопроводі, що вати кислотну корозію. Температура диму на вході теплообмінників 1 підводить газ до підтопки, змінюється кількість та 2 контролюється датчиком 14, пов'язаним елекдоменного газу, спалюваного у підтопці, для керутрично з виконавчим механізмом 15, регулюючим вання температурою димової суміші, яка поступає дроселем 16 на підводі доменного газу до підтопки на вхід газового та повітряного теплообмінників. Це забезпечує більш повне використання теплоти 8. Підвищення кількості доменного газу на його підводі до підтопки 8 при збереженні незмінного у системі утилізації. коефіцієнту витрати повітря на його згоряння, підДля недопущення кислотної корозії встановлюються датчики точки роси кислот на відвідних вищує кількість диму з температурою 1150-1200°С димопроводах за газовим та повітряним теплооб(в залежності від теплоти згоряння доменного гамінником, причому датчики точки роси кислот за зу), який генерує підтопка 8, що призведе до підостаннім електрично сполучений з процесором, вищення температури диму на вході у теплообякий з'єднаний в виконавчим механізмом та дромінники і навпаки - при зменшенні кількості селем, регулюючим кількість диму через повітрядоменного газу на підтопку 8. Температура димоний теплообмінник. Цей дросель встановлено на вої суміші від повітронагрівників 10,28, ..., та від димопроводі, що відводить дим від повітряного підтопки 8 складає до 450-480°С та контролюється 7 38018 8 датчиком температури 14. Ця температура заленими радіусами лежать в одній площині, перпенжить від теплоти згоряння доменного газу, яким дикулярній вісі димопровода 9, як показано на пеопалюються повітронагрівникі 10, 28,..., від кількорерізі а-а Фіг.1. сті доменного газу, який подають у підтопку 8, та Якщо кут a буде менше 30°, то якісного змішувід необхідної температури під куполом повітронавання не буде із-за недостатньої крутки вхідних грівників (1350-1400°С), для чого температура попотоків диму з підтопки 8, а якщо а буде більше вітря згоряння перед пальниками повітронагрівни40°, то суттєво зростає газодинамічний опір зликів 10, 28 повинна складати до 350-380°С, а вання димових потоків, знижуючи теплову потуждоменного газу - на рівні стійкості відсічних газоність повітронагрівників. Місце вводу свіжих димових газів від підтопки вих дроселей 27, наприклад, 170°С. 8 у димопровід 9 з еквівалентним внутрішнім діаТемпература точки роси кислот диму, який відходить від газового теплообмінника 2, заміряметром Д знаходиться від вісі 32 загального бороється датчиком точки роси кислот 29, і температува 33 на відстані l=(2,5-3,5)Д. Якщо відстань ра диму після нього так, як і після повітряного тепl3,5Д, то кислот більше, ніж на 10-20°С. Якщо цей параметр суттєво зменшується шлях змішування димів у буде ви ще ніж 20°С, то відкривається на байпасі димопроводі 9 для одержання однорідної суміші, і 17 дросель 30, який електрично сполучено із датдимові гази підійдуть до теплообмінників 1, 2 нечиком точки роси кислот 29, щоб витримати вказапідготовленими. Шибер 34 одгорожує шля х димону ви ще умову. вим газам до димової труби 26. В разі ремонту теплообмінників 1, 2, шибер 18 закривається, а Якщо ж вказана температура буде на 10°С шибер 34 відкривається. нижче точки роси кислот, то дросель 30 на байпасі Пальник 35 відключається від підтопки 8 ши17 відповідно прикриється. бером 36. Температура точки роси кислот у димовій труТемпература димової суміші на вході у повітбі 26 контролюється датчиком точки роси 31. ряний 1 та газовий 2 теплообмінники на рівні до Для покращення змішування відхідних димових газів повітронагрівників, що йдуть у димопро450-480°С контролюється датчиком температури воді 9, зі свіжими димовими газами від підтопки 8, 14, електричним чином з'єднаним через відповідну пристрій обладнано змішувачем 12, в якому дим секцію мікропроцесору 5, виконавчий механізм 15 від підтопки 8 вводиться у димопровід 9 декількоз дроселем 16, встановленим на підводі доменного газу до пальника 35 підтопки 8. Температура ма рукавами-соплами 11 під кутом a=30-40° до диму під куполом підтопки 8 контролюється датчирадіусів, проведених з центру димопроводу 9 у ком 37. центр відповідно отворів вводу в нього сопел 11 від підтопки 8, причому всі напрямки вводу свіжого диму від підтопки 8 через сопла 11 разом з назва Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601