Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей

1. Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, який містить трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводи підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу газового палива та повітря після теплообмінників, встановлений на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива засіб зміни витрачання відхідних газів, з'єднаний електричним U 2 (19) 1 3 36011 також недостатність засобів запобігання випадінню в димовій трубі конденсату водяної пари, яка міститься в відхідних газах, що призводить до руйнування цієї труби. Таким чином, конструкція відомого пристрою не забезпечує довготривалої нормальної експлуатації як димової труби, так і всієї утилізаційної установки. Найбільш близьким за технічною сутністю та технічним результатом, що досягається, до корисної моделі, яка заявляється, є пристрій по патенту України на корисну модель №3054 МПК7 С21В9/10, 12.12.2003р. опубл. в бюл. №10 від 15.10.2004р. Пристрій складається з трубопроводів гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводів підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводів охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднаних з димовою трубою, трубопроводів відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників, засобу зміни витрачання відхідних газів, встановленого на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива, електричним сполученням з'єднаного з датчиком температури, встановленим на трубопроводі газового палива після теплообмінника підігріву газового палива, обвідного трубопроводу гарячих відхідних газів повітронагрівників, з'єднаного з димовою трубою, прокладеного поза теплообмінниками, з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, з'єднаним електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі. Недоліками цього пристрою є недостатність засобів підтримання заданої температури в димовій трубі, особливо в найбільш холодний зимовий період. Суттєвими ознаками прототипу, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводи підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу газового палива та повітря після виходу з теплообмінників, засіб зміни витрачання відхідних газів, встановлений на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива, електричним сполученням з'єднаний з датчиком температури, встановленим на трубопроводі газового палива після теплообмінника підігріву газового палива, обвідний трубопровід гарячих відхідних газів повітронагрівників, з'єднаний з димовою трубою, обминаючи теплообмінники, з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, з'єднаним електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для утилізації тепла відхідних димових газів від повітронагрівників домен 4 них печей шляхом введення до його конструкції додаткових засобів регулювання температури відхідних газів, що забезпечує більш ефективне регулювання температури повітря, газового палива та відхідних газів в пристрої, запобігає випадінню конденсату водяної пари відхідних газів у димовій трубі і її р уйнації, що підвищує експлуатаційну надійність всієї теплоутилізаційної установки та дозволяє отримати значний енергозберігаючий ефект. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої, який містить трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву газового палива та повітря, трубопроводи підводу газового палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу газового палива та повітря після теплообмінників, встановлений на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива засіб зміни витрачання відхідних газів, з'єднаний електричним сполученням з датчиком температури, встановленим на трубопроводі газового палива після теплообмінника підігріву газового палива, обвідний трубопровід гарячих відхідних газів від повітронагрівників до димової труби, розташований поза теплообмінниками, з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, з'єднаним електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі, відповідно до корисної моделі на байпасному повітропроводі, прокладеному поза теплообмінником підігріву повітря, встановлений засіб регулювання температури відхідних газів, з'єднаний електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим на трубопроводі відхідних газів після теплообмінника підігріву повітря, а на байпасному газопроводі, прокладеному поза теплообмінником підігріву газового палива, встановлений засіб регулювання температури відхідних газів, з'єднаний електричним сполученням з додатковим датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі на відповідному рівні по її висоті. Крім того, від трубопроводу підігрітого повітря прокладений рециркуляційний повітропровід з встановленим на ньому перепускним клапаном «на всмоктування» вентилятора холодного повітря. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі і технічним результатом, який досягається, полягає в наступному. Оснащення пристрою для утилізації тепла додатковим засобом регулювання, що встановлюється на байпасному повітропроводі теплообмінника підігріву повітря, який з'єднаний електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим на трубопроводі відхідних газів після теплообмінника підігріву повітря, а також додатковим рециркуляційним повітропроводом підігрітого повітря на всмоктування вентилятора, що подає повітря через теплообмінник до повітронагрівників доменної печі трубопроводом з встановленим на ньому засобом зміни витрачання відхідних газів, а також додатковим засобом 5 36011 регулювання, що встановлюється на байпасному трубопроводі газового палива теплообмінника підігріву газового палива, який з'єднаний електричним сполученням з датчиком температури відхідних газів, встановленим на трубопроводі відхідних газів після теплообмінника підігріву газового палива, забезпечує регулювання температури повітря, газового палива та відхідних газів в пристрої для утилізації тепла в залежності від їх температури у зазначених його частинах, що дає найбільш повну утилізацію тепла відхідних газів при нагріві повітронагрівників доменних печей, а також недопущення випадіння конденсату водяної пари, яка знаходиться в відхідних газах, у димовій трубі. Корисна модель пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображена схема пристрою для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей. Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей складається з теплообмінника 1 підігріву газового палива, теплообмінника 2 підігріву повітря, засобу 3 зміни витрачання відхідних газів на трубопроводі 7 охолоджених відхідних газів, які виходять з теплообмінника 1 підігріву газового палива, електричним сполученням з'єднаного з датчиком температури 14, встановленим за теплообмінником 1 підігріву газового палива на трубопроводі 10 відводу газового палива після виходу з теплообмінника 1, додаткового обвідного трубопроводу 4 відхідних газів, прокладеного поза теплообмінниками, з встановленим на ньому засобом 5 зміни витрачання відхідних газів, електричним сполученням з'єднаним з датчиком температури 15, встановленим в димовій трубі 13, трубопроводів 6 гарячих відхідних газів повітронагрівників доменних печей, трубопроводів 7 охолоджених відхідних газів після теплообмінника 1 підігріву палива, трубопроводів 8 охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву повітря, трубопроводів 9 підводу холодного газового палива, трубопроводів 10 відводу нагрітого газового палива, трубопроводів 11 підводу холодного повітря, трубопроводів 12 відводу нагрітого повітря, додаткового регулюючого засобу 16, встановленого на байпасному повітропроводі 17, з'єднаного електричним сполученням з датчиком температури 18, а також додаткового регулюючого засобу 19, встановленого на байпасному газопроводі 20, з'єднаного електричним сполученням з додатковим датчиком температури 21, встановленим в димовій трубі на необхідному рівні по її висоті, а також рециркуляційного повітропровода 22 «на всмоктування» вентилятора 23 подачі холодного повітря з встановленим на цьому повітропроводі перепускним клапаном 24. Пристрій працює наступним чином. Відхідні димові гази від повітронагрівників з температурою » 270°С поступають по трубопроводах 6 на теплообмінник підігріву газового палива 1 та теплообмінник підігріву повітря 2. Охолоджені відхідні гази від теплообмінників 1 та 2 по трубопроводах 7 та 8 відводяться в димову тр убу 13 повітронагрівників. Холодне газове паливо від магістрального газопроводу по трубопроводу 9 поступає в теплооб 6 мінник 1, де нагрівається до температури » 180°С і далі по трубопроводу 10 подається на горіння в повітронагрівники. З допомогою датчика температури 14 на трубопроводі 10 газового палива після теплообмінника 1 подається сигнал на засіб зміни витрачання відхідних газів 3 на трубопроводі 7 відхідних газів після теплообмінника 1. Якщо температура газового палива підвищується, то засіб зміни витрачання відхідних газів 3 необхідним чином закривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів через теплообмінник 1, а якщо температура газового палива знижується, то навпаки, засіб зміни витрачання відхідних газів 3 відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Таким чином, після теплообмінника 1 підтримується задана температура газового палива, яке подається на горіння в повітронагрівники. Холодне повітря від вентилятора 23 повітродувної станції повітронагрівників поступає по трубопроводу 11 в теплообмінник 2, де нагрівається до температури » 180°С і далі по трубопроводу 12 подається на горіння газового палива в повітронагрівники. З допомогою датчика температури 15 в димовій трубі подається сигнал на засіб зміни витрачання відхідних газів 5, встановлений на додатковому обвідному трубопроводі 4 відхідних газів, підключеному до димової труби 13, поза теплообмінниками 1 і 2. Якщо температура в димовій трубі підвищується, то засіб зміни витрачання відхідних газів 5 необхідним чином закривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів прямо в димову трубу, поза теплообмінниками, а якщо температура в димовій трубі знижується, то навпаки, засіб зміни витрачання відхідних газів 5 відкривається, збільшуючи величину цього потоку. Таким чином в димовій трубі підтримується задана температура відхідних газів (вище точки роси) шляхом змішування частини гарячих відхідних газів з охолодженими відхідними газами після теплообмінників 1 і 2 і не допускається її руйн ування. В найбільш холодний зимовий період, коли, незважаючи на роботу засобів регулювання 3, 5 температура відхідних газів в димовій трубі 13 знижується нижче допустимої величини, для захисту димової труби підключається в роботу засіб регулювання 16, який по сигналу датчика 18 температури відхідних газів відкривається і перепускає частину холодного повітря поза теплообмінником підігріву повітря 2, яке подається вентилятором 23. Це призводить до відповідного збільшення температури відхідних газів, які проходять через теплообмінник 2 у димову тр убу 13, а також збільшення температури тієї частини повітря, яка проходить через теплообмінник 2. Якщо, наприклад, температура відхідних газів після теплообмінника 2 в трубопроводі 8 зменшується нижче допустимої заданої величини, то додатковий регулюючий засіб 16 відкривається, перепускаючи частину відхідних газів поза теплообмінником 2, і температура відхідних газів в трубопроводі 8 після теплообмінника 2 підвищується, завдяки чому підтримується необхідна температура в димовій трубі. Якщо температура відхі 7 36011 дних газів у точці встановлення датчика 18, навпаки, підвищується (наприклад, при потеплінні зовнішнього повітря з відповідним підвищенням температури повітря в трубопроводі 11), то додатковий регулюючий засіб 16 закривається. Таким чином створюється додатковий захист димової труби від переохолодження та випадіння конденсату. Зменшується також випадіння конденсату з повітря в самому теплообміннику 2, завдяки збільшенню температури цього повітря, яке нагрівається більше за рахунок того, що частина повітря перепускається поза теплообмінником 2. В цей найбільш холодний період засіб регулювання 3 може бути тимчасово відключений від автоматичної роботи, а його поворотна заслінка може бути зафіксована в постійному положенні (наприклад, бути відкритою на 60%). Крім того, підключається також в роботу рециркуляційний повітропровід 22 з допомогою відкриття перепускного клапана 24. Відкриття цього клапана виконується обслуговуючим персоналом згідно з інструкцією по експлуатації системи утилізації тепла. Його робота може бути організована також в автоматичному режимі, наприклад, по імпульсу температури в точці встановлення датчика 18. Через перепускний клапан 24 частина підігрітого повітря подається на всмоктування вентилятора 23, де змішується з холодним повітрям, і температура всього повітряного потоку відповідно збільшується. Цей потік повітря з підвищеною температурою поступає в теплообмінник 2 підігріву повітря. Завдяки підвищеній температурі цього потоку на його підігрів до потрібної температури в теплообміннику 2 підігріву повітря витрачається менше тепла, і температура відхідних газів після теплообмінника підігріву повітря 2 відповідним чином збільшується, що призводить до ще більш надійного захисту димової труби від випадіння конденсату та корозії. Також в найбільш холодний зимовий період, коли температура в димовій трубі знижується нижче від необхідних величин, незважаючи на роботу регулюючи х засобів 3 і 5, включається в роботу додатковий засіб регулювання 19, який по імпульсу температури від датчика 21, встановленого в 8 димовій трубі на необхідному рівні по її висоті, регулює перепускання частини газового палива мимо теплообмінника 1. Якщо, наприклад, температура в димовій трубі зменшується нижче допустимої заданої величини, то додатковий регулюючий засіб 19 відкривається, перепускаючи частину відхідних газів поза теплообмінником 1, температура відхідних газів в трубопроводі 7 після теплообмінника 1 підвищується, завдяки чому підтримується необхідна температура в димовій трубі. При цьому зменшується випадіння конденсату в димовій трубі, а також зменшується випадіння конденсату з газового палива в самому теплообміннику 1. Якщо температура відхідних газів у точці встановлення датчика 21, навпаки, підвищується (наприклад, при потеплінні зовнішнього повітря з відповідним підвищенням температури газового палива в трубопроводі 9), то додатковий регулюючий засіб 19 закривається. Якщо теплообмінники 1 і 2 відключаються, то відхідні гази відводяться прямо в димову тр убу по трубопроводу 4. Робота регулюючих засобів 3, 5, 16 та 19 в залежності від пори року і відповідно до температури холодного повітря, а також від режиму роботи повітронагрівників може бути організована одночасно для всіх вказаних засобів, або з відключенням деяких з них як в автоматичному, так і в ручному управлінні з фіксацією регулюючи х органів в заданому положенні. Таким чином, корисна модель, яка заявляється, забезпечує отримання значного енергозберігаючого ефекту, який виражається в надійній довготривалій утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі. За рахунок підігріву в теплообмінниках 1 і 2 компонентів горіння в камері повітронагрівника підвищується калориметрична температура, і відповідним чином знижується витрачання газового палива в кількості, еквівалентній утилізованому теплу відхідних газів, забезпечується захист димової труби від випадіння конденсату та корозії, а отже і експлуатаційна надійність всієї теплоутилізаційної установки. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 36011 Підписне 10 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