способ утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов

Формула изобретения

Способ утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, включающий нагрев воды, подаваемой потребителю тепла, в основном теплообменнике, включенном одновременно в контур утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов и в контур потребителя тепла, отличающийся тем, что включают контур водогрейного котла с дополнительным теплообменником, включенным в контур потребителя тепла, после нагрева воды в основном теплообменнике осуществляют контроль температуры воды и в зависимости от ее температуры воду подают либо в дополнительный теплообменник контура водогрейного котла для ее подогрева до необходимой потребителям температуры, либо направляют непосредственно потребителю тепла, при этом температуру воды, подаваемой потребителю тепла, регулируют изменением расхода топлива, подаваемого на нагрев водогрейного котла, и изменением расхода воды через основной и дополнительный теплообменники в зависимости от температуры в контуре утилизации тепла и в контуре водогрейного котла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, а именно дуговых сталеплавильных печей, кислородных конвертеров и др.

Известен способ охлаждения газоотвода конвертера при помощи трубчатого охлаждающего экрана по А.С. СССР № 196917, МПК С21С 5/38, 1967, в котором вода циркулирует при давлении, исключающем ее выпаривание, а охлаждается она вне экрана выпариванием при дросселировании.

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, является циркуляция охлаждающего агента в замкнутом циркуляционном контуре.

Недостатком способа охлаждения газоотвода по аналогу является то, что он не обеспечивает утилизацию тепла циркуляционной воды, т.е. он не обеспечивает энергосбережение в процессе охлаждения газоотвода конвертера, его функциональные возможности ограничены.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является способ эксплуатации газоотвода конвертера по патенту UA № 46971, МПК 7 С21С 5/40, 2001 г., в котором охлаждение конвертера производят путем циркуляции воды в трубчатом охлаждаемом водой экране, а воду охлаждают в теплообменнике.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, является утилизация тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов путем нагрева в основном теплообменнике, включенном одновременно в контур утилизации тепла отходящих дымовых газов и в контур потребителя тепла, воды, подаваемой потребителю тепла.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ утилизации тепла отходящих дымовых газов технологического агрегата путем обеспечения гибкого регулирования нагрева подаваемой потребителю тепла воды за счет обеспечения контроля ее температуры и последующей коррекции расхода газа на устройство дополнительного ее нагрева при максимальном использовании тепла отходящих дымовых газов технологического агрегата.

Это обеспечивает получение необходимой температуры воды контура потребителей при минимальном расходе электроэнергии.

Поставленная задача решается тем, что в способе утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, включающем нагрев воды, подаваемой потребителю тепла, в основном теплообменнике, включенном одновременно в контур утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов и в контур потребителя тепла, согласно изобретению включают контур водогрейного котла с дополнительным теплообменником, включенным в контур потребителя тепла, после нагрева воды в основном теплообменнике осуществляют контроль температуры воды и в зависимости от ее температуры воду подают либо в дополнительный теплообменник контура водогрейного котла для ее подогрева до необходимой потребителям температуры, либо направляют непосредственно потребителю тепла, при этом температуру воды, подаваемой потребителю тепла, регулируют изменением расхода топлива, подаваемого на нагрев водогрейного котла, и изменением расхода воды через основной и дополнительный теплообменники в зависимости от температуры в контуре утилизации тепла и в контуре водогрейного котла.

Причинно-следственная связь между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Нагрев подаваемой потребителю тепла воды в дополнительном теплообменнике, установленном в контуре водогрейного котла, позволяет устранить ее недогрев, возникающий из-за цикличной работы технологического агрегата.

Измерение температуры подаваемой потребителю тепла воды, а также температуры воды в контуре утилизации тепла позволяет корректировать расход газа на водогрейный котел путем воздействия на регулятор расхода газа на водогрейный котел.

Способ утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов осуществляется при помощи устройства, представленного на чертеже.

Устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических печных агрегатов содержит три замкнутых контура:

- контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом 1 технологического печного агрегата, трубопроводом 2 подачи горячей воды с установленным на нем теплообменником 3 и трубопроводом возврата охлажденной воды с установленным на нем циркуляционным насосом 4;

- контур потребителя тепла включает циркуляционный насос 5, трубопроводы 6 подачи воды потребителям тепла 7, дополнительный теплообменник 8, перемычку 9;

- контур водогрейного котла, включающий водогрейный котел 10, циркуляционный насос 11, трубопроводы 13.

Контур потребителей тепла подсоединен через теплообменники 3 и 8 к контуру утилизации тепла и к контуру водогрейного котла 10. Регулятор расхода топлива 12 водогрейного котла 10 электрическими связями 17 соединен с процессором 16 (щитом КВП), который соединен электрическими связями 14 и 15 с датчиком температуры 22, 23 и электрическими связями 18 и 19 со средством изменения расхода циркуляционной воды 20 циркуляционного насоса 11 и средством изменения расхода циркуляционной воды 21 циркуляционного насоса 4.

Способ реализуется следующим образом.

Охлаждающая вода с температурой 60°С циркуляционными насосами 4 подается на конвективные и радиационные поверхности нагрева 1 охлаждения элементов технологической печи, где нагревается до температуры 95°С.

Нагретая вода по трубопроводу 2 подачи горячего теплоносителя поступает на теплообменник 3, где нагревает воду контура потребителей тепла и охлаждается до 60°С.

Охлажденная вода поступает на циркуляционные насосы 4 и таким образом контур теплоутилизирующей установки замыкается.

Производительность циркуляционных насосов 4 может изменяться в зависимости от температуры воды на выходе из теплоутилизирующей установки, измеряемой датчиком температуры 22 путем установки на электродвигателях частотных регуляторов 21.

Вода от потребителей тепла 7 циркуляционными насосами подается на теплообменник 3, где нагревается водой контура теплоутилизирующей установки. После теплообменника 3 нагретая вода по трубопроводу 6, в зависимости от ее температуры, поступает либо на теплообменник контура водогрейного котла для догрева до необходимой потребителям тепла температуры, либо по перемычке 9 направляется непосредственно потребителям тепла без догрева. Нагретая в контурах теплоутилизирующей установки и при необходимости водогрейного котла вода поступает потребителям 7.

Расход воды в контуре утилизации тепла и в контуре водогрейного котла 10 регулируют при помощи установки на электродвигателях циркуляционных насосов 4 и 11 частотных регуляторов 21 и 20, изменяющих расход воды в этих контурах.

Водогрейный котел 10 работает по температурному графику 95-70°С, т.е. температура воды на входе в котел составляет 70°С, а на выходе - 95°С.

Водогрейный котел 10 включается в работу только в период, когда температура воды контура потребителя тепла после теплообменника 3, измеряемая датчиком температуры 23, недостаточна для нормального теплоснабжения потребителей. В этом случае вода контура водогрейного котла циркуляционным насосом 11 подается на водогрейный котел, где нагревается до необходимой температуры за счет сжигания природного газа, поступающего на горелку котла через регулятор 12.

Расход топлива зависит от тепловой нагрузки водогрейного котла, его к.п.д. и температуры воды, подаваемой потребителю тепла. В среднем режиме при тепловой нагрузке на котел 25-30 Гкал/ч он может составить 3500-4000 нм³/ч природного газа.

Расход воды через водогрейный котел может изменяться в зависимости от режима работы установки. И для водогрейного котла теплопроизводительностью 50 Гкал/ч при номинальном режиме будет составлять 2000 м ³/ч.

Таким образом, способ обеспечивает получение необходимой температуры воды в контуре потребителей при минимальном расходе электроэнергии.