Пристрій очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі

Реферат: Пристрій очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі належить до чорної металургії, а саме пристроїв виробництва енергії на основі відпрацьованих низькопотенціальних теплоносіїв. UA 72512 U (12) UA 72512 U UA 72512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, а саме пристроїв виробництва енергії на основі відпрацьованих низькопотенціальних теплоносіїв, наприклад колошникового газу. Відомий пристрій для мокрого очищення запорошеного колошникового газу доменної печі, а саме скрубер (P.P. Ефіменко, А.А. Гиммельфарб, В.Е. Левченко. Металургія чавуну, К.: Головне видавництво видавничого об'єднання "Вища школа", 1988. - С. 291, мал. 193.). Скрубер є вертикальним циліндром, забезпеченим форсунками для зрошування водою запорошеного колошникового газу. Недоліком аналога є те, що ним не передбачені засоби для утилізації енергетичного потенціалу проміжного теплоносія - нагрітої охолоджуючої води. Відома установка для рекуперації тепла запорошених колошникових газів, що містить скрубер та водяний детандер, який містить випарник, паросилову установку, що складається з парового детандера і конденсатора. Скрубер сполучений з пристроєм для очищення води від осаду, який через водяний детандер сполучений з випарником і паровим детандером, вихід з якого пов'язаний з конденсатором, а конденсатор сполучений рециркуляційною лінією зі скрубером. Скрубер сполучений також з газовим детандером, пов'язаним з системою холодозабезпечення, сполученою з конденсатором, (патент RU № 2148086, МКВ 7 С21В 7/22, опуб. 27.04.2000) - прототип. Відповідно до прототипу, нагріту у скрубері охолоджуючу воду очищають від осаду, піддають декомпресії у водяному детандері з частковим її перетворенням в пару і подають у випарник, де її піддають частковому випаровуванню, а частину охолоджуючої води, що залишилася, насосом повертають на зрошування скрубера. Одержану пару піддають розширенню в детандерній паросиловій установці і конденсації з поверненням конденсату на зрошування скрубера з додаванням свіжої води для компенсації втрат. Суттєвими ознаками прототипу, співпадаючими з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: газохід підвідний запорошеного газу до скрубера, забезпеченого трубопроводом підживлення від зовнішнього джерела зі встановленим на ньому регулятором витрати, та газохід відвідний очищеного колошникового газу, контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ у скрубері води, що містить циркуляційний трубопровід подання охолоджуючої води щонайменше на одну форсунку скрубера та трубопровід відведення нагрітої води зі встановленими на ньому насосом та регулятором витрати, та пристрій утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води. Недоліком прототипу є недостатній ступінь рекуперації теплоти проміжного теплоносія охолоджуючої води, а також складність всієї схеми рекуперації і великі капітальні витрати на її реалізацію. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі шляхом підвищення ефективності рекуперації теплоти нагрітої ним у скрубері охолоджуючої води, а саме, за рахунок нагріву нею низькокиплячої рідини в контурі парової турбіни з електрогенератором, а також за рахунок підтримки оптимальної температури охолоджування колошникового газу. Це забезпечує підвищення в порівнянні з прототипом ефективності рекуперації теплоти запорошених відпрацьованих газів, зокрема, колошникових за рахунок того, що дозволяє разом з очищенням і поверненням колошникового газу в технологічний процес виробництва чавуну виробляти електроенергію, використовуючи термічний потенціал колошникового газу, тобто забезпечувати значне енергозбереження в процесі виробництва чавуну. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі, що містить газохід підвідний запорошеного газу до скрубера, забезпеченого трубопроводом підживлення від зовнішнього джерела зі встановленим на ньому регулятором витрати, та газохід відвідний очищеного колошникового газу, контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ у скрубері води, що містить циркуляційний трубопровід подання охолоджуючої води щонайменше на одну форсунку скрубера та трубопровід відведення нагрітої води зі встановленими на ньому насосом і регулятором витрати, та пристрій утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води, згідно з корисною моделлю, пристрій утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води містить контур парової турбіни з електрогенератором, як робоче тіло якої використана низькокипляча рідина, що містить сполучені трубопроводами контуру та встановлені послідовно по ходу робочого тіла після парової турбіни конденсатор, насос, підігрівач і пароперегрівник робочого тіла, причому підігрівач і пароперегрівник включені в контур циркуляції охолоджуючої колошникові гази води, при цьому на циркуляційному трубопроводі подання охолоджуючої води на одну і більш форсунку встановлений датчик температури охолоджуючої води, сполучений електричними зв'язками з процесором, а трубопровід відведення нагрітої води від скрубера 1 UA 72512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сполучений з краплеуловлювачем, встановленим перед насосом, при цьому на відвідному газоході очищеного колошникового газу встановлений датчик температури очищених колошникових газів, також сполучений електричними зв'язками з процесором, а регулятор витрати, встановлений на трубопроводі підживлення від зовнішнього джерела, сполучений з процесором, при цьому газохід підведення запорошених колошникових газів до скрубера забезпечений водоохолоджуваними елементами, включеними трубопроводами подання і відведення охолоджуючої води в контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. Включення в контур циркуляції охолоджуючої колошникові гази води пароперегрівника і підігрівача робочого тіла парової турбіни з електрогенератором, в якій як робоче тіло використана низькокипляча рідина, забезпечує підвищення ефективності утилізації тепла охолоджуючої води за рахунок того, що дозволяє разом з очищенням і поверненням колошникового газу в технологічний процес виробництва чавуну, виробляти електроенергію. Використання термічного потенціалу колошникового газу забезпечує значне енергозбереження в процесі виробництва чавуну. Встановлення на циркуляційному трубопроводі подачі охолоджуючої води у скрубері датчика температури охолоджуючої води, сполученого електричними зв'язками з процесором, а також встановлення датчика температури очищених колошникових газів на відвідному газоході очищеного колошникового газу, сполученого електричними зв'язками з процесором, забезпечує регулювання оптимальної витрати охолоджуючої води на очищення і охолоджування колошникових газів, а також більш глибоку рекуперацію теплоти проміжного теплоносія охолоджуючої води. Включення в замкнутий контур циркуляції охолоджуючої запорошені колошникові гази води замкнутого циркуляційного контуру охолоджування водоохолоджуваних елементів газоходу підведення запорошеного колошникового газу забезпечує більш глибоку рекуперацію теплоти охолоджуючої колошникові гази води на всьому протязі відведення їх від доменної печі. Включення в контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води у скрубері краплеуловлювача, газовий простір якого сполучений газоходом зі скрубером, а водний простір сполучений трубопроводом відведення нагрітої води з водним простором краплеуловлювача, забезпечує повернення в контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води, що відводиться разом з очищеним і зволоженим газом зі скруббера. Пристрій очищення і рекуперації тепла запорошеного колошникового газу доменної печі представлений схематично. Пристрій складається з газоходу підведення 4 запорошених колошникових газів доменної печі до скрубера 1, контуру циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води, що містить циркуляційний трубопровід подачі 15 охолоджуючої води принаймні на одну форсунку 2 скрубера, трубопроводу відведення 16 нагрітої води зі встановленими на ньому насосом 7 та регулятором витрати 28, відвідного газоходу 17 очищеного колошникового газу і пристрою утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води. Крім того, скрубер 1 забезпечений вузлом 18, регулюючим рівень охолоджуючої води у скрубері. Газохід підведення 4 запорошених колошникових газів забезпечений водоохолоджуваними елементами 5, сполученими трубопроводами 14 подачі і відведення охолоджуючої води в контур подачі і відведення охолоджуючої води на водоохолоджувану ділянку газоходу 4. Газохід підведення 4 запорошених колошникових газів сполучений зі скрубером 1, у верхній частині якого для зрошування запорошеного колошникового газу встановлені форсунки 2. Скрубер обладнаний трубопроводом підживлення 20 від зовнішнього джерела води зі встановленим на ньому регулятором витрати 19. Скрубер 1 сполучений, у свою чергу, газоходом 6 з краплеуловлювачем 3, при цьому водний простір скрубера трубопроводом відведення 16 нагрітої води сполучений з водним простором краплеуловлювача 3. Циркуляційний трубопровід 15 подачі охолоджуючої води на форсунки 2 сполучає водний простір краплеуловлювача 3 з форсунками 2 скрубера, утворюючи контур циркуляції охолоджуючої у скрубері колошниковий газ води. В контур циркуляції охолоджуючої у скрубері колошникові гази води включені пароперегрівник 8 і підігрівач 9 робочого тіла парової турбіни 10, на валу якої встановлений електрогенератор 27, в якій як робоче тіло використана низькокипляча рідина, сполучені трубопроводом 13, утворюючим контур парової турбіни 10. Контур парової турбіни 10 містить також встановлені за паровою турбіною по ходу робочого тіла конденсатор робочого тіла 11 і насос 12 перекачування робочого тіла. Контур циркуляції охолоджуючої колошникові гази води забезпечений датчиком 22 температури охолоджуючої циркуляційної води, встановленим на циркуляційному трубопроводі 2 UA 72512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 15 подачі охолоджуючої води на форсунки 2 у скрубер. Датчик 22 сполучений електричними зв'язками 24 з процесором 26, сполученим з датчиком 21 температури очищених колошникових газів, встановленим на відвідному газоході 17 очищеного колошникового газу з краплеуловлювача 3. Газохід підведення 4 запорошених колошникових газів до скрубера 1 забезпечений водоохолоджуваними елементами 5, включеними трубопроводами подачі і відведення 14 охолоджуючої води в контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води у скрубері. В контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води у скрубері включений краплеуловлювач 3, газовий простір якого сполучений газоходом 6 зі скрубером, а водний простір сполучений трубопроводом 16 з водним простором краплеуловлювача 3. Пристрій очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі працює наступним чином. Запорошений колошниковий газ по газоходу підведення 4 запорошених колошникових газів поступає у верхню зону скрубера 1, де він зрошується водою, що розпилена форсунками 2. Після очищення від пилу і охолоджування його по газоходу 6 направляють в краплеуловлювач 3. Далі по відвідному газоходу 17 очищеного колошникового газу його направляють за призначенням згідно з основною технологічною схемою. Нагріту воду, що охолоджує колошникові гази у скрубері, по трубопроводу відведення нагрітої води направляють в краплеуловлювач 3 і з краплеуловлювача одну її частину направляють на утилізацію її теплоти в пароперегрівник 8 і в підігрівач 9 робочого тіла парової турбіни 10, де як робоче тіло використовується низькокипляча рідина. Одержану пару подають в парову турбіну 10, на валу якої встановлений електрогенератор 27, і потім в конденсатор 11, де він конденсується. Іншу частину нагрітої води з контуру циркуляції охолоджуючої колошниковий газ у скрубері води направляють на охолоджування водоохолоджуваних елементів 5 газоходу 4 доменної печі, де вона нагрівається до більш високої температури, після чого її повертають у вищезгаданий контур і направляють в пароперегрівник 8 і підігрівач 9 робочого тіла парової турбіни 10. Датчик 21 температури очищеного газу реєструє відхилення температури очищеного колошникового газу відносно заданої температури, обумовленої технологічною інструкцією, відомості про яку передаються в процесор 26. Так само датчик 22 температури циркуляційної води реєструє відхилення температури охолоджуючої колошникові гази у скрубері води від заданої. При підвищенні цієї температури приводиться в дію регулятор 19 подачі води на форсунку і по підвідному трубопроводу 20 від зовнішнього джерела у скрубер подається свіжа вода, з відводом її крізь регулюючий вузол 18. Таким чином, корисна модель забезпечує підвищення ефективності рекуперації теплоти запорошених відпрацьованих газів, зокрема колошникових, за рахунок того, що дозволяє разом з очищенням і поверненням колошникового газу в технологічний процес виробництва чавуну виробляти електроенергію, використовуючи термічний потенціал колошникового газу, тобто забезпечує значне енергозбереження в процесі виробництва чавуну. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 Пристрій очищення і рекуперації теплоти запорошеного колошникового газу доменної печі, що містить газохід підвідний 4 запорошеного газу до скрубера 1, забезпеченого трубопроводом підживлення 20 від зовнішнього джерела зі встановленим на ньому регулятором витрати 19, та газохід відвідний 17 очищеного колошникового газу, контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ у скрубері води, що містить циркуляційний трубопровід подання 15 охолоджуючої води принаймні на одну форсунку 2 скрубера та трубопровід відведення 16 нагрітої води зі встановленими на ньому насосом 7 і регулятором витрати 28, та пристрій утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води, який відрізняється тим, що пристрій утилізації теплоти охолоджуючої колошниковий газ води містить контур парової турбіни 10 з електрогенератором 27, як робоче тіло якої використана низькокипляча рідина, що містить сполучені трубопроводами 13 контуру та встановлені послідовно по ходу робочого тіла після парової турбіни 10 конденсатор 11, насос 12, підігрівач 9 і пароперегрівник 8 робочого тіла, причому підігрівач 9 і пароперегрівник 8 включені в контур циркуляції охолоджуючої колошникові гази води, при цьому на циркуляційному трубопроводі подання 15 охолоджуючої води принаймні на одну форсунку 2 встановлений датчик температури охолоджуючої води 22, сполучений електричними зв'язками з процесором 26, а трубопровід відведення 16 нагрітої води від скрубера сполучений з краплеуловлювачем, встановленим перед насосом 7, при 3 UA 72512 U 5 цьому на відвідному газоході 17 очищеного колошникового газу встановлений датчик температури очищених колошникових газів 21, також сполучений електричними зв'язками з процесором 26, а регулятор витрати 19, встановлений на трубопроводі підживлення 20 від зовнішнього джерела, сполучений з процесором 26, при цьому газохід підведення 4 запорошених колошникових газів до скрубера 1 забезпечений водоохолоджуваними елементами 5, включеними трубопроводами подання і відведення 14 охолоджуючої води в контур циркуляції охолоджуючої колошниковий газ води. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4