Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей

Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, що містить трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву паливної суміші і повітря, причому трубопроводи гарячих відхідних газів з'єднані з димовою трубою, обминаючи теплообмінники, додатковим обвідним трубопроводом, з установленим на ньому засобом зміни витрати відхідних газів, сполученим електричними зв'язками з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі, засіб подавання повітря, який трубопроводом підводу холодного повітря сполучений з теплообмінником підігріву повітря, з'єднаним з трубопроводом відводу підігрітого повітря, причому трубопроводи охолоджених ВІДХІДНИХ газів після теплообмінників сполучені з димовою трубою, а на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву паливної суміші встановлений засіб зміни витрати відхідних газів, який електричними зв'язками сполучений з датчиком температури, встановленим на трубопроводі паливної' суміші після теплообмінника її підігріву, а також трубопровід підводу холодної паливної суміші до теплообмінника підігріву паливної суміші, який відрізняється тим, що на трубопроводі підводу холодної паливної суміші до теплообмінника підігріву паливної суміші після врізання трубопроводу висококалорійного газу в трубопровід низькокалорійного газу встановлений калориметр, сполучений електричними зв'язками з засобом зміни витрати, встановленим на трубопроводі підводу холодного висококалорійного газу, причому на трубопроводі паливної суміші і трубопроводі повітря після теплообмінників їх підігріву встановлені датчики температури паливної суміші і повітря, які електричними зв'язками з'єднані з процесором (щитом контрольно-вимірювальних приладів КВП), сполученим електричними зв'язками із засобом зміни витрати низькокалорійного газу, встановленим на трубопроводі низькокалорійного газу і засобом зміни витрати повітря, встановленим на засобі подання повітря, сполученим з підводом холодного повітря. Корисна модель стосується чорної металургії, зокрема, пристроїв для утилізації' тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, які працюють на паливній суміші із змінною теплотворною здатністю паливної суміші. Відомий пристрій утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, який наведено на схемі у Бюлетені науково-технічної інформації "Чорна металургія", випуск 6 (962), 1984 p., с. 29, мал. 3. Пристрій містить трубопроводи підводу конверторного та доменного газів, засіб зміни витрати низькокалорійного доменного газу, трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників, встановлені на них теплообмінники для нагріву паливної суміші та повітря, трубопроводи підводу паливної суміші та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу паливної' суміші та повітря після виходу з теплообмінників та повітряний компресор. Недоліком відомого пристрою є відсутність засобів регулювання кількості паливної суміші і повітря горіння, які подають на нагрів, по температурі їх підігріву в теплообмінниках і, як наслідок, неякісне його згоряння в камерах горіння повітронагрівників доменної печі, зменшення коефіцієнта корисної дії повітронагрівників. ю о 11005 Суттєвими ознаками аналогу, що співпадають з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: трубопроводи низькокалорійного та висококалорійного газів, трубопроводи гарячих ВІДХІДНИХ газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву паливної суміші та повітря, трубопроводи підводу паливної суміші та повітря до теплообмінників, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу паливної суміші та повітря після виходу з теплообмінників, засіб зміни витрати низькокалорійного газу, встановлений на трубопроводі низькокалорійного газу, повітряний компресор. Відомий пристрій утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей [див. патент України № 3054, МПК7, С21В 9/10, заявлений 12.12.2003, Бюл. № 10], що містить трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву паливної суміші і повітря, трубопроводи підведення холодних паливної суміші і повітря до теплообмінників підігріву паливної суміші і повітря, трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників, з'єднані з димовою трубою, трубопроводи відводу паливної суміші і повітря після виходу з теплообмінників, причому на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву паливної суміші встановлений засіб зміни витрати відхідних газів, електричними зв'язками з'єднаний з датчиком температури, встановленим на трубопроводі паливної суміші після теплообмінника підігріву паливної суміші, засіб подавання повітря /повітродувна станція/. Недоліком прототипу є відсутність засобів регулювання кількості паливної суміші і повітря горіння, які подають на нагрів, по температурі їх підігріву в теплообмінниках, і, як наслідок, неякісне їх згоряння в камерах горіння повітронагрівників доменної печі, зменшення коефіцієнта корисної дії повітронагрівників. Суттєвими ознаками прототипу, співпадаючими з суттєвими ознаками корисної моделі, є: трубопроводи гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву паливної' суміші і повітря ,при цьому трубопроводи гарячих відхідних газів з'єднані з димовою трубою, обминаючи теплообмінники, додатковим обвідним трубопроводом з встановленим на ньому засобом зміни витрати відхідних газів, сполученим електричними зв'язками з датчиком температури відхідних газів, встановленим в димовій трубі; засіб подавання повітря, який трубопроводом підводу холодного повітря сполучений з теплообмінником, з'єднаним з трубопроводом відводу підігрітого повітря ;при цьому трубопроводи охолоджених відхідних газів після теплообмінників підігріву паливної суміші І повітря сполучені з димовою трубою , а на трубопроводі охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву паливної суміші встановлений засіб зміни витрати відхідних газів, який електричними зв'язками сполучений з датчиком температури , встановленим на трубопроводі паливної суміші після теплообмінника її підігріву; а також трубопровід підводу холодної паливної суміші до повітронагрівників, сполучений з теплообмінником підігріву паливної суміші. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей шляхом обладнання його засобами визначення калорійності паливної суміші, температури її підігріву та температури підігріву повітря, а також системою автоматичних зв'язків, що забезпечує зменшення КІЛЬКОСТІ витрати палива та повітря горіння за рахунок їх підігріву І приготування паливної суміші необхідної калорійності, зменшення споживаної електроенергії на транспортування повітря горіння і, як наслідок, збільшення коефіцієнта корисної дії повітронагрівників доменної' печі. Поставлена задача вирішується тим ,що у пристрої для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей, що містить трубопроводи /1/ гарячих відхідних газів повітронагрівників з встановленими на них теплообмінниками підігріву паливної суміші /1/1 повітря /3/, при цьому трубопроводи /1/ гарячих відхідних газів з'єднані з димовою трубою 141, обминаючи теплообмінники, додатковим обвідним трубопроводом /5/ з встановленим на ньому засобом зміни витрати /б/ відхідних газів, сполученим електричними зв'язками з датчиком температури ПІ відхідних газів, встановленим в димовій трубі /4/, засіб подавання повітря /8/, який трубопроводом /10/ підводу холодного повітря сполучений з теплообмінником /2/ підігріву повітря, з'єднаним з трубопроводом відводу підігрітого повітря /11/, при цьому трубопроводи /11/ охолоджених відхідних газів після теплообмінників сполучені з димовою трубою /4/, а на трубопроводі /11/ охолоджених відхідних газів після теплообмінника підігріву паливної' суміші встановлений засіб зміни витрати /12/ відхідних газів, який електричними зв'язками сполучений з датчиком температури /13/, встановленим на трубопроводі /14/ паливної суміші після теплообмінника 2 її підігріву, а також трубопровід /15/ підводу холодної паливної суміші до теплообмінника /2/ підігріву паливної суміші, відповідно до корисної моделі, на трубопроводі /15/ підводу холодної паливної суміші після врізання трубопроводу висококалорійного газу /16/ в трубопровід низькокалорійного газу /1II встановлений калориметр /18/, сполучений електричними зв'язками /19/ з засобом зміни витрати /20/, встановленим на трубопроводі /16/ підводу холодного висококалорійного газу, причому на трубопроводі /14/ паливної суміші і трубопроводі /10/ повітря після теплообмінників 121 і /3/ їх підігріву встановлені датчики температури паливної суміші /21 і повітря /22/, які електричними зв'язками /23/ і /24/ з'єднані з процесором /25/ /щитом КВП/, сполученим електричними зв'язками /26/ і /27/ з засобом зміни витрати /28/ низькокалорійного газу, встановленим на трубопроводі /17/ низькокалорійного газу І засобом зміни витрати повітря /29/, встановленим на засобі подання повітря /8/, сполученого з підводом холодного повітря 19/. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак корисної моделі І технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. 11005 Включення до складу пристрою датчиків температур, встановлених на трубопроводах підігрітого газового палива і підігрітого повітря, та електричних зв'язків, які через процесор /щит КВП/ відповідним чином впливають на регулятор витрати низькокалорійного газу, (прикриваючи або відкриваючи його залежно від температури нагріву паливної суміші і повітря, які йдуть на згорання у повітронагрівниках доменної печі), а також включення до складу пристрою калориметра для створення відповідної калорійності паливної' суміші (зміною відповідним чином регулятором витрати висококалорійного газу, встановленим на трубопроводі висококалорійного газу, за допомогою калориметра, встановленого на трубопроводі паливної суміші, і електричних зв'язків між ним І регулятором витрати висококалорійного газу), забезпечує якісне згорання палива у повітронагрівнику, підвищення температури нагріву паливної суміші в пристрої утилізації тепла відхідних газів. Окрім цього, сигнал від процесора /щита КВП/ по електричних зв'язках поступає на частотний регулятор, який необхідним чином впливає на електродвигун вентилятора станції подачі повітря, за рахунок зміни швидкості обертання якого зменшується або збільшується кількість повітря, яке забезпечує якісне згоряє палива у доменній печі. При цьому нагрів паливної суміші (що складається з доменного і природного газів) і повітря в теплообмінниках для утилізації тепла відхідних газів забезпечує зменшення кількості паливної суміші і повітря, що йде на згоряння в камерах горіння повітрянагрівників доменної печі, що відповідним чином відображається в системі їх підготовки і подачі на нагрів, а саме: зменшення загального об'єму палива та повітря, що подаються на нагрів, приводить до додаткового збільшення температури їх підігріву, що забезпечує додаткове зменшення кількості (частки) природного газу в паливній суміші, необхідного для створення газової суміші потрібної калорійності для досягнення необхідної температури нагріву насадки повітрянагрівника, зменшує кількість споживаної електроенергії' на транспортування повітря горіння, збільшує енергозберігаючий ефект утилізації тепла відхідних газів, збільшує коефіцієнт корисної дії роботи повітронагрівників доменної печі. Таким чином, пристрій дозволяє зменшити кількість палива, що йде на нагрів повітронагрівників, а також зменшити КІЛЬКІСТЬ електроенергії, яка витрачається вентилятором на транспортування повітря горіння. Корисна модель пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показана схема утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі. 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 нагрі 6 тої паливної суміші після виходу з теплообмінника 2 підігріву паливної суміші, додаткового обвідного трубопроводу 5 відхідних газів, обминаючого теплообмінники, з установкою на ньому регулятора 6 витрати відхідних димових газів, сполученого 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 підігріву газового палива і повітря, трубопроводу 15 підведення холодної паливної суміші, калориметра 18, встановленого на трубопроводі 15 холодного газового палива, сполученого електричними зв'язками 19 з регулятором 20 витрати природного газу, встановленого на трубопроводі 16 природного газу; регулятора 28 витрати доменного газу, встановленого на трубопроводі 17 доменного 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 трубопроводу 10 нагрітого повітря відповідно; витратомірів 20 і 28, встановлених на трубопроводі 16 висококалорійного / природного/ газу І трубопроводі 17 низькокалорійного / доменного/ газу 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/. Пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей працює 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 відводяться в димову трубу 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 камеру горіння повітронагрівника. 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, встановлений на трубопроводі 11 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, а якщо температура паливної суміші зменшується, то навпаки, регулятор витрати 12 відхідних газів відкривається, збільшуючи величину цього потоку. 11005 Холодне повітря від засобу подання повітря /8/ (вентилятора станції подачі повітря) поступає по трубопроводу 9 підведення холодного повітря в теплообмінник 2 підігріву повітря, де нагрівається до температури близько 180°С і потім по трубопроводу 15 нагрітого повітря подається на підтримку горіння паливної суміші у камери 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, підключеному до димової труби 4,обминаючи теплообмінники 2 підігріву паливної суміші і 3 підігріву повітря. Якщо температура в димовій трубі 4 збільшується, то регулятор витрати б відхідних газів необхідним чином прикривається, зменшуючи величину потоку відхідних газів, спрямованих в димову трубу 12, 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 підтримується задана температура відхідних газів /вище точки роси/ шляхом змішування частини гарячих відхідних газів з охолодженими відхідними газами після теплообмінників 2 підігріву паливної суміші и З підігріву повітря і не допускається її руйнування. Для підтримки калорійності паливної суміші, що подається по трубопроводу 9 підведення холодної паливної суміші на горіння у камери горіння повітронагрівників через теплообмінник 2 підігріву паливної суміші, передбачається підмішування висококалорійного природного газу з калорійністю близько 8000ккал/нм3 до низькокалорійного доменного газу з калорійністю 700-800ккал/нм3. Таким чином створюється паливна суміш з калорійністю 1000ккал/нм3. Висококалорійний природний газ по трубопроводу 16 висококалорійного газу, підключеного до зовнішніх джерел природного газу регулятор 20 витрати висококалорійного газу поступає в трубопровід 17 низькокалорійного газу, що транспортує низькокалорійний газ від зовнішніх джерел через регулятор 28 низькокалорійного газу. Після врізання трубопроводу 16 висококалорійного газу в трубопровід 17 низькокалорійного газу паливна суміш по трубопроводу 15 підведення холодної' паливної суміші поступає в калори 8 метр 18, де визначається ТІ 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 камеру горіння повітронагрівника доменної печі. Регулювання цього зменшення, тобто витрат холодних паливної суміші та повітря, які подають на згоряння в камеру горіння повітронагрівника, 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 паливної суміші 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 29, який необхідним чином впливає на електродвигун засобу подання повітря 8 (вентилятора ), де за рахунок швидкості обертання електродвигуна зменшується або збільшується кількість подачі повітря, що вимагається для якісного згоряння паливної суміші. Таким чином, пристрій для утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменної печі забезпечує отримання високого енергозберігаючого ефекту за рахунок зменшення кількості витрати паливної суміші, 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. 10 11005 Від повітоонагРІвникіа 1 К Г 1' 19 W з і їв. ПІДВІД До по&ітронагрівників Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко ПРИРОДНОГО ГОЗІУ Підвід доменного 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