CZ278429B6 - Method of intensifying operation of a system of blast air heaters for a blast furnace and apparatus for making same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu intenzifikace provozu soustavy ohřívačů větru pro vysokou pec a zařízení k provádění tohoto způsobu s využitím odcházející tepelné energie spalin.

V současné době se používají soustavy ohřívačů větru pro vysokou pec, jejichž odvod spalin je zaústěn do společného odtahového traktu a komínu bez jakéhokoliv využití odpadního tepla spalin. Využívání odpadní tepelné energie spalin soustavy ohřívačů větru vysokých pecí se dosud řeší společným tepelným výměníkem, který je instalován ve společném odtahovém traktu jednotlivých ohřívačů větru. K tomuto účelu se používají převážné trubkové tepelné výměníky s teplosměnnou plochou na straně spalin opatřenou žebrováním, a s cílem vyloučit nutnost instalace přídavného spalinového ventilátoru s trvalou spotřebou elektrické energie, jsou konstruovány na malý tlakový rozdíl na straně spalin. Tím je ve většině případů zajištěn odvod spalin přirozeným tahem komínu. Takto navržené a konstruované výměníky jsou rozměrově náročné, investičně nákladné a jejich realizace ve stávajících stísněných prostorech většiny vysokých pecí bývá obvykle nemožná. S nižší rychlostí spalin v těchto rozměrově větších zařízeních vznikají také větší problémy s usazováním mechanických nečistot na teplosměnné ploše, což vede k nutnosti realizace čistícího zařízení či ke zvýšeným nárokům na údržbu. Přetlak spalovacích složek vzduchu a plynu je škrcen regulačními členy na vstupu spalovacích médií a maximální tlak uvnitř ohřívače větru je blízký atmosférickému a v podstatě odpovídá tlakovým ztrátám jednotlivých částí zařízení, což představuje zhruba 20 % úrovně vstupního tlaku spalovacích složek.

Tyto nevýhody jsou odstraněny způsobem intenzifikace provozu soustavy ohřívačů větru pro vysokou pec a zařízení k provádění způsobu vynálezu. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že v průběhu vytápění ohřívačů větru na provozní teplotu se maximální tlak spalin ve vnitřním prostoru vytápěných ohřívačů větru udržuje v rozmezí 80 až 95 % úrovně vstupního tlaku spalovacích médií, který se následně expanzí spotřebovává ke krytí tlakových ztrát při využívání odpadního tepla spalin rekuperací. Podstata zařízení podle vynálezu, u soustavy sestávající ze tří až čtyř ohřívačů větru, spočívá v tom, že ke každému výstupu jednotlivých ohřívačů větru je plynotěsně připojen spalinový výměník tepla, jehož výstup je propojen spojovacím potrubím s teplosměnným médiem s předehřívacím výměníkem tepla spalovacích médií na vstupu do ohřívače větru.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že umožňuje využití tlakové energie spalovacího plynu a vzduchu k urychlení proudu spalin a k překonání místních tlakových odporů zařízení pro využití druhotné tepelné energie. Toto využití tlakové energie umožňuje plynotěsné provedení ohřívačů větru, takže zvýšení tlaku ve spalovací komoře neznamená zvýšení ztrát tepla vyšleháváním či ohrožení bezpečnosti provozu. Vlastní výměníky jsou umístěny česně za komínová šoupátka, případně v nevelké vzdálenosti ohřívačů větru s přívodem spalin těsným ocelovým potrubím. Při současném způsobu provozu ohřívačů větru je přebytečná tlaková energie složek spalování mařena škrcením na regulačních armaturách či konstrukční řešením zařízení. Využití přetlaku spalovacích složek k urychlení spalin a krytí tlakových ztrát zařízení pro využití odpadního tepla umožní zvýšit součinitel přestupu tepla prouděním teplo

-1CZ 278429 B6 η směnné plochy na 'straně spalin, který je limitující pro konstrukci zařízení. To umožní úměrné snížení velikosti a hmotnosti vlastního zařízení pro výměnu tepla. Zmenšení rozměrů zařízení intenzifikací celkového prostupu tepla umožní realizovat toto zařízení i v.dispozičně stěsnaných prostorech stávajícího technologického zařízení a tím snížit i celkové náklady na realizaci.

Příklad konkrétního provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde na obrázku 1 je zobrazena jedna větev postupu spalovacích médií a spalin a obrázek 2 představuje grafické znázornění průběhu tlaků spalovacích médií a spalin v jednotlivých jejích úsecích.

Soustava ohřívačů 1 větru pro vysokou pec je tvořena čtyřmi ohřívači 1 větru,'přičemž ke každému výstupu jednotlivých ohřívačů 1. větru je plynotěsně připojen spalinový výměník 2 tepla, umístěný před vstupem do odtahového traktu 6 s komínem 7. Výstup ze spalinového výměníku 2 tepla je propojen spojovacím potrubím

8. s teplosměnným médiem s předehřívacím výměníkem 3_, který je umístěn ve vstupním potrubí 5 spalovacích médií mezi vstupem do ohřívače 1 větru a regulačním členem 4.

Na obrázku 2 je znázorněn plnou čarou průběh tlaků spalovacích médií a spalin v jednotlivých úsecích větve spalovacích médií a spalin, přičemž tlak v místě a značí tlak před regulačním členem 4, tlak v místě b značí tlak před vstupem do předehřívacího výměníku 3_, tlak v místě c představuje tlak na výstupu z předehřívacího výměníku 2 ^a tlak v místě d tlak na vstupu do ohřívače X větru. Tlak v místě e grafu značí tlak na výstupu z ohřívače větru a tlak v místě g tlak na výstupu ze spalinového výměníku tepla. Tlak v místě h představuje tlak v patě komína Ί_. Přerušovanou čarou je pro porovnání znázorněn průběh tlaků spalovacích médií a spalin v jednotlivých úsecích větve ve stávajícím uspořádání se zařazením jediného tepelného výměníku ve společném odtahovém traktu jednotlivých ohřívačů větru. Hodnota tlaku v místě vstupu do tohoto společného výměníku je zřejmá'z místa f grafu. Jak z porovnání obou průběhů tlaků vyplývá, je využitelná tlaková ztráta Δ spalinového výměníku 2 při řešení podle vynálezu podstatně větší než tlaková ztráta Δ P₂ společného výměníku ve stávajících řešeních. Příkladně při tlaku 5000 Pa je tlaková ztráta Δ P^ 4000 Pa při řešení podle vynálezu oproti tlakové ztrátě Λ P₂ zhruba 500 Pa u společného výměníku. Hodnota 5000 Pa je hodnota tlaku v místě a grafu, to jest ve vstupním potrubí 5 před regulačním členem 4.

Claims (2)

1. Způsob intenzifikace provozu soustavy ohřívačů větru pro vysokou pec, vyznačující se tím, že v průběhu vytápění ohřívačů (1) větru na provozní teplotu se maximální tlak spalin ve vnitřním prostoru vytápěných ohřívačů (1) větru udržuje v rozmezí 80 až 95 % úrovně vstupního tlaku spalovacích médií, který se následně expanzí spotřebovává ke krytí tlakových ztrát při využívání odpadního tepla spalin rekuperací.

2. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 u soustavy sestávající ze tří až čtyř ohřívačů větru, vyznačující se tím, že ke každému výstupu z jednotlivého ohřívače (1) větru je plynotěsně připojen spalinový výměník (2) tepla, jehož výstup je propojen spojovacím potrubím (8) s teplosměnným médiem s předehřívacím výměníkem (3) tepla spalovacích médií na vstupu ohřívače (1) větru.