Блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками

Реферат: Блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, що містять колектори відповідно опалювального газу і повітря горіння, що сполучаються з підвідними газопроводом підігрітого опалювального газу і повітропроводом підігрітого повітря горіння і з наскрізними розташованими у футеровці купольних пальників каналами підведення опалювального газу і повітря горіння у форкамери пальників, що містить лежак і димар, і забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежака до теплообмінників та забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення охолоджених димових газів теплообмінників. При цьому блок додатково містить один або більше ресивер, що акумулюють димові гази повітронагрівників, і один або більш компресор стиснення, причому вихлоп ресиверів сполучений з підвідним газопроводом підігрітих опалювальних газів димопроводом із встановленим на ньому клапаном на ділянці за відсічним і регулюючим дроселями по ходу опалювального газу і газовим колектором, а патрубки компресорів стиснення, що всмоктують димові гази, підключені до підвідних на всмоктування компресорів димопроводів, що сполучені з відвідним від теплообмінника підігріву опалювального газу димопроводом. UA 80062 U (12) UA 80062 U UA 80062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема продування доменних повітронагрівників з купольними пальниками при переведенні з режиму "нагрів" на режим "дуття". Відомий пристрій блока повітронагрівників доменних печей, продування робочого простору повітронагрівників якого проводиться вентиляторним повітрям з використанням пальникового вентилятора повітря горіння для повітронагрівників з внутрішньою або зовнішньою камерою горіння [див. Ф.Р. Шкляр, В.М. Малкін, С.П. Каштанова, Я.П. Калугін, В.П. Советкін. Доменні повітронагрівники. - М.: Металургія, 1982. - С. 56.]. Недоліком такого пристрою продування є те, що в більшості випадків повітронагрівники не обладнані системою контролю і автоматичного регулювання якості горіння, а саме співвідношення газ-повітря, тому під час роботи повітронагрівника в режимі "нагрів" в продуктах горіння можуть знаходитися горючі гази (CO, Н2, CnHm). При цьому під час видалення повітрям вентилятора продуктів згоряння з робочого простору повітронагрівника для виключення виникнення вибухонебезпечної суміші в ньому відбувається значне зниження температури під куполом і втрата теплоти. Найближчим за технічним результатом, що досягається, і суттю до корисної моделі, що заявляється, є блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, забезпечений теплообмінниками підігріву компонентів горіння, встановленими на трубопроводах відведення димових газів від димового лежака повітронагрівників - найближчий аналог [див. http://kalugin.biz/ru/technologies/hot-stoves.html?start=2]. Форкамера купольного пальника повітронагрівника забезпечена колекторами газу і повітря, що сполучаються з підвідними газопроводом і повітропроводом і з наскрізними каналами підведення газу і повітря, причому ці канали виконані з можливістю подачі газу і повітря безпосередньо у форкамеру пальника. Але використання аналогічного пристрою (вентилятора) для продування тракту подачі опалювального газу повітронагрівника з купольним пальником може приводити до вибуху під куполом і руйнувань в районі форкамери у зв'язку з наявністю в системі "тракт подачі опалювального газу - кільцева камера пальника" важко провітрюваних ділянок, де залишаються незгорілі горючі компоненти газу. У зв'язку з цим в теперішній час продування (провітрювання) діючого повітронагрівника з купольним пальником проводять інертним газом, а саме: азотом. Суттєвими ознаками найближчого аналога, співпадаючими з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, що містять колектори відповідно опалювального газу і повітря горіння, що сполучаються з підвідними газопроводом підігрітого опалювального газу і повітропроводом підігрітого повітря горіння і з наскрізними розташованими у футеровці купольних пальників каналами підведення опалювального газу і повітря горіння у форкамери пальників, що містить лежак і димар, і забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників і відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення і гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежака до теплообмінників та забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення охолоджених димових газів теплообмінників. Недоліком вищенаведеного блока повітронагрівників є те, що для видалення горючих газів, що залишилися, при переведенні повітронагрівників з купольним пальником з режиму "нагрів" на режим "дуття" для продування форкамери і ділянки підвідного газопроводу підігрітого опалювального газу потрібна подача значних кількостей азоту. Крім цього недоліками продування вільного простору повітронагрівника з купольним пальником стиснутим азотом є: - дорожнеча і дефіцитність азоту, а іноді і повна відсутність азоту на металургійному заводі; - відносно низька температура азоту (10-30 °C) в порівнянні з температурою димових газів у форкамері купольного пальника (500-700 °C), що викликає термічні удари у футеровці пальника при кожному продуванні і зниження стійкості вогнетривів пальника, зменшуючи термін їх служби. Таким чином, використання для продувки азоту не забезпечує надійності роботи повітронагрівника і його експлуатаційної безпеки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників, шляхом підвищення ефективності його роботи за рахунок введення в його конструкцію додаткових ланок, а саме ресиверів, компресорів, додаткових димопроводів, що підводять димові гази до ресиверів, сполучених з підвідним до купольних пальників 1 UA 80062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 газопроводом підігрітого опалювального газу. Це дозволить проводити обов'язкову операцію видалення продуктів згоряння з вільного простору повітронагрівників для виключення виникнення вибухонебезпечної суміші димовими газами повітронагрівників, що мають температуру 150-160 °C, що знижує втрати теплоти через кладку в оточуючий простір за відсутності опалювання і підвищує стійкість футеровки форкамери купольного пальника. Поставлена задача вирішується тим, що в блоці повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, що містять колектори 7 і 8 відповідно опалювального газу і повітря горіння, що сполучаються з підвідними газопроводом 3 підігрітого опалювального газу і повітропроводом 5 підігрітого повітря горіння і з наскрізними розташованими у футеровці купольних пальників каналами підведення опалювального газу і повітря горіння у форкамери пальників, що містить лежак і димар, і забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників 4 і 6 відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення 9 і 10 гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежака до теплообмінників та забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення 12 і 13 охолоджених димових газів теплообмінників, згідно з корисною моделлю, блок додатково містить один або більш ресивер 19 і 20, що акумулюють димові гази повітронагрівників, і один або більш компресор 17, 18 стиснення, причому вихлоп ресиверів 19 і 20 сполучений з підвідним газопроводом 3 підігрітих опалювальних газів димопроводом 26 зі встановленим на ньому клапаном 23 на ділянці за відсічним 24 і регулюючим 25 дроселями по ходу опалювального газу і газовим колектором, а патрубки компресорів стиснення 17 і 18, що всмоктують димові гази, підключені до підвідних на всмоктування компресорів димопроводів 15 і 16, що сполучені з відвідним від теплообмінника підігріву опалювального газу димопроводом 12. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. Введення в структуру блока доменних повітронагрівників підвідних на всмоктування компресорів димопроводів 15 і 16, сполучених з відвідним трубопроводом 12 від теплообмінника підігріву опалювального газу 4 димових газів повітронагрівників, для подання димових газів в ресивери 19, 20, забезпечує акумуляцію в них димових газів повітронагрівників, що дозволяє відмовитися від використання для продування робочого простору повітронагрівників холодного азоту. Подання як продувального інертного газу відхідних димових газів повітронагрівників, мають середню температуру 150-160 °C, суттєво знижує термічні удари у футеровці пальника, підвищуючи її стійкість. Вибір місця підключення підвідних на всмоктування компресорів димопроводів 15 і 16 до димопроводу відведення 12 охолоджених димових газів від теплообмінника 4 нагріву опалювального газу пов'язаний з мінімальною температурою димових газів (150-160 °C), що забезпечує максимальну продуктивність компресорів 17, 18. Крім цього у вказаному місці якнайменше вірогідні витоки опалювального газу з трубчатки теплообмінника 4, оскільки температура доменного газу на вході 50 °C проти 10 °C на вході в повітряний теплообмінник, що збільшує стійкість згаданого теплообмінника 4, тоді як температура (середньорічна) повітря на вході повітряного теплообмінника 6 складає 10 °C і стійкість останнього по відношенню до кислотної корозії димових газів - низька. Цей факт підтверджується практикою. Заміна холодного інертного газу (азоту) підігрітою сумішшю інших інертних газів (сумішшю СО2, N2, пари Н2О), узятих з димового лежака димових газів після теплообмінника нагріву опалювального газу блока доменних повітронагрівників, де температура димових газів мінімальна, підвищує продуктивність компресорів, а стійкість їх від кислотної корозії підвищується до максимальної. Блок повітронагрівників доменних печей з купольними пальниками представлений на кресленнях, де на фіг. 1, 2 схематично представлений блок повітронагрівників ВН1, ВН2, ВН3 доменної печі, забезпечених купольним пальником 2, (див. фіг. 2) що містить колектори 7 і 8 відповідно опалювального газу і повітря горіння, що сполучається з підвідним газопроводом 3 підігрітих опалювальних газів і повітропроводом 5 підігрітого повітря горіння і з наскрізними, розташованими у футеровці купольного пальника, каналами підведення опалювального газу і повітря горіння у форкамеру пальника. Блок повітронагрівників містить лежак 11 і димар 14 і забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників 4 і 6 відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах 9 і 10 підведення гарячих димових газів від лежака 11 до теплообмінників 4 і 6 нагріву опалювального газу і повітря нагріву та забезпечених сполученими з димарем 14 димопроводами відведення 12 і 13 охолоджених димових газів від теплообмінників. 2 UA 80062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Блок повітронагрівників забезпечений ресиверами 19 і 20 з компресорами 17 і 18 для продування вільного простору повітронагрівників від вибухових газів, причому вихлоп ресиверів 19 і 20 димопроводом 26 зі встановленим на ньому клапаном 23 сполучений з газопроводом 3 підігрітих опалювальних газів на ділянці між відсічним 24 і регулюючим 25 дроселями опалювального газу, встановленими на підвідному газопроводі 3 підігрітого опалювального газу, і колектором 7 опалювального газу пальника. Всмоктуючі патрубки компресорів стиснення 17 і 18 підключені до підвідних на всмоктування компресорів димопроводів 15 і 16, що сполучені з димопроводом відведення 12 охолоджених димових газів від теплообмінника 4 підігріву опалювального газу. Робота кожного повітронагрівника в блоці представлена стосовно повітронагрівника 1 (див. фіг. 2). До купольного пальника 2 повітронагрівника 1 опалювальний газ підводиться по підвідному газопроводу 3 підігрітих опалювальних газів після підігріву його в теплообміннику 4 нагріву опалювальних газів, а повітря горіння - по повітропроводу 5 підігрітого повітря горіння після теплообмінника 6 підігріву повітря горіння. Опалювальний газ подається в наскрізні розташовані у футеровці купольного пальника канали підведення газу і повітря форкамери купольного пальника 2 з колектора 7 підігрітого опалювального газу, сполученого з підвідним газопроводом 3 підігрітих опалювальних газів, а повітря - з колектора 8 підігрітого повітря горіння, сполученого з повітропроводом 5 підігрітого повітря горіння. Пройшовши насадку, піднасадковий простір, димові гази надходять в лежак, а з лежака 11 одна їх частина надходить в димар 14, а інша частина проходить через теплообмінники 4 і 6 і далі, через сполучені з димарем димопроводи відведення 12 і 13 охолоджених димових газів від теплообмінників. З димопроводу відведення 12 охолоджених димових газів від теплообмінника 4 нагріву опалювальних газів відбирають димові гази повітронагрівників і по підвідних на всмоктування компресорів димопроводах 15 і 16 подають на стиснення на всмоктування компресорів 17 і 18. З компресорів стиснуті димові гази надходять в ресивери 19 і 20 під тиском, перевищуючим тиск доменного газу перед пальником 0,5-0,8 атм (0,05-0,08 МПа). Вихід ресиверів через клапани 21, 22 і 23 сполучений з підвідним газопроводом 3 підігрітих опалювальних газів на ділянці після відсічного 24 і регулюючого 25 дроселів перед колектором 7 опалювального газу купольного пальника. В період переведення повітронагрівника з режиму "нагрів" на режим "дуття" димові гази повітронагрівників з ресиверів з тиском, що перевищує тиск доменного газу перед купольним пальником, подають в ділянку підвідного до форкамери пальника газопроводу 3 на ділянці між відсічним дроселем 24 і колектором 7 опалювального газу купольного пальника на підвідному газопроводі, і продувають вказані ділянки від вибухових газів. Продування колектора 7 газу купольного пальника 2, каналів підведення газу і повітря в стінці купольного пальника і ділянки підвідного до колектора 7 газопроводу 3 проводять шляхом подачі в підвідний газопровід 3 і далі в канали купольного пальника 2 в період переведення повітронагрівника з режиму "нагрів" на режим "дуття" димових газів повітронагрівників. Таким чином, запропонована конструкція блока повітронагрівників дозволяє проводити обов'язкову операцію видалення продуктів згоряння з вільного простору повітронагрівника димовими газами повітронагрівників, що мають температуру 150-160 °C, для виключення виникнення вибухонебезпечної суміші у повітронагрівнику, що знижує також втрати теплоти через кладку в оточуюче простір за відсутності опалювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Блок повітронагрівників доменної печі з купольними пальниками, що містять колектори (7) і (8) відповідно опалювального газу і повітря горіння, що сполучаються з підвідними газопроводом (3) підігрітого опалювального газу і повітропроводом (5) підігрітого повітря горіння і з наскрізними розташованими у футеровці купольних пальників каналами підведення опалювального газу і повітря горіння у форкамери пальників, що містить лежак і димар і забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників (4) і (6) відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення (9) і (10) гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежака до теплообмінників та забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення (12) і (13) охолоджених димових газів теплообмінників, який відрізняється тим, що блок додатково містить один або більш ресивер (19) і (20), що акумулюють димові гази повітронагрівників, і один або більш компресор (17), (18) стиснення, причому вихлоп ресиверів (19) і (20) сполучений з підвідним газопроводом (3) підігрітих опалювальних газів, димопроводом (26) зі встановленим на ньому клапаном (23) на ділянці за відсічним (24) і 3 UA 80062 U регулюючим (25) дроселями по ходу опалювального газу і газовим колектором, а патрубки компресорів стиснення (17) і (18), що всмоктують димові гази, підключені до підвідних на всмоктування компресорів димопроводів (15) і (16), що сполучені з відвідним від теплообмінника підігріву опалювального газу димопроводом (12). Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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