Спосіб визначення втрат нагрівного газового середовища у гарячому рекуператорі

1. Спосіб визначення втрат нагрівного газового середовища у гарячому рекуператорі, що включає вимірювання технологічних параметрів процесу спалювання палива в нагрівальній печі, визначення втрат нагрівного газового середовища, який відрізняється тим, що в період уведення рекуператора в експлуатацію здійснюють перевірку підсмоктувань повітря в холодному стані нагрівальної печі, газоповітряної траси тракту й рекуператора і їхнє усунення, додатково в період експлуатації рекуператора в процесі вимірювання технологічних параметрів процесу спалювання палива в нагрівальній печі ведуть вимірювання вмісту кисню й двоокису вуглецю в відхідних газах після їхнього відводу з рекуператора і, при збільшенні їхнього вмісту від розрахункового, судять про наявність підсмоктувань у рекуператорі, які частково усувають у гарячому стані, здійснюють безперервне вимірювання температури нагрівання газового середовища до подачі в рекуператор і після відводу з рекуператора і, при відхиленні температури нагрівання газового середовища від проектної, здійснюють перевірку підсмоктувань повітря в гарячому стані нагрівальної печі, газоповітряної траси тракту й рекуператора і їхнє усунення, а визначення втрат нагрівного газового середовища ведуть шляхом порівняння обмірюва У 55881 ВТРАТ (11) (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ РЕКУПЕРАТОРІ ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ видається під відповідальність власника патенту (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 55881 Корисна модель відноситься до теплоенергетичної промисловості, а саме, до забезпечення проектної температури підігріву газового середовища в рекуператорі. Рекуператор працює в умовах теплообміну, де тепло передається від холонких відхідних газів у результаті спалювання палива до нагрівного газового середовища через розділову стінку. Оскільки між сторонами розділової стінки рекуператора існує перепад тиску й температури, наявність нещільностей приводить до витоку газового середовища або розведенню газового середовища повітрям атмосфери цеху, що не забезпечує одержання проектної температури нагрівного газового середовища (В.А. Кривандин, Б.Л. Марков. Металлургические печи. М.:1967, - с. 364-366). Втрати подаваного під тиском газового середовища в рекуператорі визначають, як правило, до розігріву, після розігріву й періодично в процесі експлуатації рекуператора. Відомий спосіб визначення втрат (витоку) нагрівного повітря у рекуператорі (В.Л. Гусовский и др. Металлургические печи. М.: 1970, - с. 382-388), що включає вимірювання кількості палива й повітря, що подаються в нагрівальну піч для спалювання, температуру нагрівного повітря і відхідних газів, з наступним їхнім аналізом перед подачею в рекуператор і після відводу з рекуператора, по яких розраховують тепловий (1) і матеріальний (2) баланси, з яких визначають втрати нагрівного повітря: Lв ' ' y t вc в ' mBVд t 'дc 'д " " Lв t вc в " mBVд t " c " д д Qр к ; (1) Lв ' у mBVд Lв " mBVд , (2) де В - витрата (за даними вимірів) палива, що подається в піч, м3/год; Lв - витрата повітря, що пройшло через рекуператор (за результатами вимірювання або за аналізами відхідних газів з печі), м3/год; Qр к - втрати тепла в результаті теплопровідності через огородження рекуператора (по наближеному розрахунку); ' Vд V" і д - повний об'єм відхідних газів на одиницю палива перед подачею в рекуператор і після відводу з рекуператора (за аналізами відхідних газів), м3/м3; ' c" c" c , в , д , д - теплоємність повітря й відхідних газів перед подачею в рекуператор і після відводу з рекуператора, кДж/м3; m - частка палива, відхідні гази якого надходять до рекуператора; ' cв ' t" t" t , в , д , д - температура повітря й відхідних газів перед подачею в рекуператор і після від3 воду з рекуператора (за вимірюванням), м ; 3 у - витік повітря, м /год. Реалізація відомого способу приводить до одержання наближених значень втрат нагрівного повітря, що знижує можливість одержання його проектної температури нагрівання. Це викликано тим, що використання способу вимагає трудоміст ' tв 4 ких операцій, що полягають в одержанні великої кількості даних по витраті повітря, відхідних газів, вимірювання температури, підборі теплофізичних властивостей теплоносіїв, розрахунках втрат тепла в навколишнє середовище, повного об'єму відхідних газів на одиницю палива перед подачею в рекуператор і після відводу з рекуператора, що спотворює достовірні показники втрат нагрівного повітря. Найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі являється спосіб визначення втрат нагрівного газового середовища (повітря) через нещільності рекуператора в процесі його експлуатації (В.Г. Каплан, Э.И. Спивак. Методика испытания нагревательных печей в черной металлургии. М.: - 1970, - с. 159-160), що включає вимірювання технологічних параметрів процесу спалювання палива - природного газу в нагрівальній печі, перевірку приладів, аналіз хімічного складу відхідних газів з печі, визначення втрат повітря, що нагрівається, по наступній залежності: 0 Bn 0 Bв Q0L0 - втрати нагрівного повітря через нещільності рекуператора, м3/год; B0 де n - витрата повітря, що подається в піч для спалювання палива, м3/год; Q0 - витрата палива, що спалюється у печі, м3/год; L0 - теоретична кількість повітря, необхідного для спалювання палива в печі, м3/м3; α - коефіцієнт витрати повітря (обумовлений за аналізами хімічного складу відхідних газів). Використання відомого способу не забезпечує одержання проектної температури нагрівання газового середовища внаслідок низької точності й невисокої вірогідності визначення втрат нагрівного газового середовища. Це пояснюється тим, що у випадку підсмоктувань повітря ззовні через нещільності рекуператора, у ньому збільшується кількість повітря, що знижує проектну температуру нагрівання повітря в результаті недоліку тепла відхідних газів, що знижує точність визначення втрат повітря. Визначення втрат нагрівного повітря по даній залежності може привести до завищених значень втрат повітря в рекуператорі, внаслідок того, що в неї входять значення втрат холодного повітря на шляху від повітропроводу перед подачею в рекуператор і після відводу з нього до пальників печі. Крім того, остання секція рекуператора прохолоджується додатково через підсмоктування повітря, що безпосередньо надходить через нещільності, взаємозв'язаного з рекуператором лежака, що також приводить до зниження проектної температури нагрівання повітря й спотворюванню точності визначення втрат нагрівного газового середовища. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу визначення втрат нагрівного газового середовища у гарячому рекуператорі, у якому за рахунок зниження й обліку підсмоктувань повітря ззовні в рекуператор і по трасі тракту забезпечується підвищення точності й вірогідності визначення втрат нагрівного газового середовища, що приводить до наближення темпера 5 55881 6 тури нагрівання газового середовища до проектнокладки, що відбуваються при розігріві, нещільності го. втрати через них значно зростають. Поставлена задача вирішується тим, що в Здійснюють візуальний огляд на предмет виспособі визначення втрат нагрівного у гарячому значення можливих втрат газового середовища по рекуператорі, що включає вимірювання технологівсієї газоповітряній трасі тракту й при необхідності чних параметрів процесу спалювання палива в здійснюють усунення втрат коректуванням співвіднагрівальній печі, визначення втрат нагрівного ношення паливо-повітря в печі, відповідно до тепгазового середовища, згідно корисної моделі в лового режиму роботи рекуператора. Перевіряють період уведення рекуператора в експлуатацію правильність показань контрольно-вимірювальних здійснюють перевірку підсмоктувань повітря в хоприладів. Залежно від оснащення печі контрольнолодному стані нагрівальної печі, газоповітряної вимірювальними приладами можуть бути наступні траси тракту й рекуператора і їхнє усунення, додаваріанти, по яких можна судити про відсутність тково в період експлуатації рекуператора в процевтрат нагрівного газового середовища через нещісі вимірювання технологічних параметрів процесу льності в рекуператорі: спалювання палива в нагрівальній печі ведуть - температура нагрівного газового середовища вимірювання вмісту кисню й двоокису вуглецю в дорівнює або близька до проектної температури відхідних газах після їхнього відводу з рекуператоt t проект. нагрівання ф . (); ра, і при збільшенні їхнього вмісту від розрахунко- сумарна витрата повітря по зонах нагрівальвого судять про наявність підсмоктувань у рекупеної печі дорівнює або близька до загальної витрараторі, які частково усувають у гарячому стані, ти повітря, що подається в піч на спалювання паздійснюють безперервне вимірювання температури нагрівання газового середовища до подачі в Vв Vв.общ. лива ( ). рекуператор і після відводу з рекуператора, і при Витрати повітря визначають по приладу на відхиленні температури нагрівання газового серепечі, або заміряють за допомогою нормалізованої довища від проектної здійснюють перевірку підснапірної трубки типу Піто й манометра (Н.И. Топемоктувань повітря в гарячому стані нагрівальної рверх, М.Я. Шерман Теплотехнические измерипечі, газоповітряної траси тракту й рекуператора і тельные и регулирующие приборы металлургичеїхнє усунення, а визначення втрат нагрівного газоских заводов. М.: 1956, - с. 354-356). вого середовища ведуть шляхом порівняння обміПриклад. рюваної температури нагрівання газового середоВизначали втрати нагрівного повітря через вища й проектної температури нагрівання й, у нещільності трубчастих металевих рекуператорів випадку нерівності або не близькості температур (серія СР-100) трьох методичних печей продуктисудять про наявність втрат. вністю 55 т/год прокатного стана 2300. Доцільно кількісне значення втрат нагрівного У період уведення рекуператорів в експлуатагазового середовища вести по виміряним технолоцію здійснювали перевірку підсмоктувань повітря в гічним параметрам процесу спалювання палива в холодному стані нагрівальних печей, газоповітрянагрівальній печі по наступних залежностях: ної траси тракту й рекуператорів і проводили їхнє Vâ Vïð 100 усунення шляхом нанесення на ділянки поверхні Ó0 , %, устаткування водяного розчину мертеля (консисVâ тенції рідкої сметани). У період експлуатації рекуператорів вимірювали технологічні параметри Vв процесу спалювання палива, вміст кисню й двооде - сумарна витрата повітря по зонах кису вуглецю у відхідних газах після їхнього відвопечі, м3/год; ду з рекуператора, температуру газового середоVпp - загальна витрата повітря по зонах печі по вища до подачі в рекуператор і після відводу з приладах, м3/год; рекуператора. Vвсас Vв 100 Технологічні параметри визначення втрат наУ1 грівного повітря і результати, отримані по пропоVвсас нованому способі представлені в таблиці, де: , %, ПГ і повітря - витрата природного газу й повітVвсас ря; ΣVПГ і ΣVв - сумарна витрата природного газу й де - загальна витрата повітря на повітря по зонах печі; Vпp - загальна витрата повітвсмоктуванні вентилятора, м3/год; ря по зонах печі по приладах; Vвcac - загальна виVв - загальна витрата повітря по приладу, трата повітря, на всмоктуванні вентилятора, обмім3/год; рювана за допомогою нормалізованої трубки типу Vвсас Vпр 100 Піто; В0, В1, В2, - витоки повітря за показниками У2 різниці стаціонарних приладів по зонах на печі й Vвсас загальній витраті повітря по приладу на печі. , %. Знак “-“-“ при витоку повітря на печі № 3 покаСпосіб здійснюють таким чином. зує, що величина Vпp має погрішність (завищення Незважаючи на попередню перевірку в холодвитрати), тому що інструментальний вимір Vвсас не ному стані (до уведення рекуператора в експлуаможе бути менше Vпp. Це підтверджується практитацію), втрати через нещільності керамічних і мекою при вимірюванні витрати повітря на всмоктуталевих рекуператорів виявляють досить точно ванні вентилятора. лише перевіркою в період експлуатації рекуператора, тому що в результаті деформацій елементів 7 55881 8 Коефіцієнт витрати повітря а: чисельник - дані, У результаті виконаних заходів витрата приотримані наприкінці методичної печі, знаменник родного газу знизилася з 2018 м3/год до 1760 до рекуператора; 1, 2, 3 - температури по зонах м3/год, в теж час температура нагрівання повітря в печі: томильної, верхньої й нижньої зварювальної рекуператорі підвищилася з 186°С до 300°С. Тазони; 4, 5, 6 - температури продуктів горіння: наким чином, запропонований спосіб дозволяє доприкінці печі, до й після рекуператора; 7 - темпесить швидко визначити місця й величини втрати ратура нагрівання повітря в рекуператорі. (витоку) повітря й при їхньому усуненні заощаджуЗ наведеної таблиці видно, що температура вати енерго- і трудові ресурси. нагрівання повітря в рекуператорах низька - 186Пропонований спосіб визначення втрат нагрі230°С (проектна 400°С), особливо на печі № 3, де вного газового середовища у рекуператорі в пробула найбільша величина витоку повітря 12,2 %. цесі його експлуатації дозволяє з мінімальною У період ремонту печі № 3 виконані роботи з кількістю контрольно-вимірювальних приладів і ущільнення рекуператора: очистили від нальоту трудових затрат визначити можливі втрати газовопилу металеві трубки рекуператора, звід лежака й го середовища й досягти проектної температури бічні стіни рекуператора ущільнили водяним рознагрівання, що у свою чергу дозволяє заощаджучином мертеля, прилади вимірювання пройшли вати енергоресурси. перевірку. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601