CZ289075B6 - Způsob provozu průmyslových pecí - Google Patents

Abstract

Zp sob provozu pr myslov²ch pec , jejich spaliny se spaluj v potrub /10/ pro odvod spalin, p°i kter m se plynule m ° teplota spalin a p°i p°ekro en p°edem zadan dan hodnoty m °en teploty spalin se zvy uje obsah kysl ku v atmosf °e pr myslov pece /1/. V peci /1/ uvoln n² oxid uhelnat² a vod k se ° zen spaluj ji v peci /1/ za ·spory energie pro vyt p n a za pec /1/ zapojen filtra n za° zen jsou chr n na p°ed p°eh° t m.\

Description

Vynález se týká způsobu provozu průmyslových pecí, jejichž spaliny se spalují v potrubí pro odvod spalin.

Dosavadní stav techniky

Ve slévárnách a zařízeních pro přetavby litiny, mědi, olova, hliníku a jiných kovů se velmi často používají taviči pece vytápěné hořáky. Taví-li se například v rotační bubnové peci litina, ohřívá se šarže o hmotnosti od 2 do 101 olejovými nebo plynovými hořáky ve vodorovně uloženém, žáruvzdorně vyzděném, pomalu se kolem podélné osy otáčejícím bubnu na teplotu odpichu asi 1500 °C. Vytápění rotačních bubnových pecí se ponejvíce provádí hořáky, které jsou uspořádány na čelní straně pece a jejichž plamen sahá do vnitřku pece. Otvorem uspořádaným nejčastěji na protilehlé straně pece unikají spaliny z pece potrubím do komínu.

Při provozu takových průmyslových pecí jsou ve spalinách velké množství oxidu uhelnatého, přičemž množství uvolněného oxidu uhelnatého závisí na obsahu kyslíku v peci, na teplotě pece, na vsázce, která je tavena, na otáčivém pohybu pece a případně na připravených prostředcích pro řízení obsahu uhlíku. V nepatrném podílu je ve spalinách vystupujících z pece kromě oxidu uhelnatého také obsažen vodík, který ke svému spálení potřebuje kyslík. Vodík pochází ze spalovacích reakcí, z paliva a z umělých hmot a olejů, které často ulpívají na vsázce.

Dosud byl oxid uhelnatý a vodík obsažený ve spalinách průmyslových pecí spalován v potrubích pro odvod spalin. Vyvíjení plamenů v potrubích pro odvod spalin vede k silnému tepelnému zatížení dále zapojených filtrů. Tkaninové filtry se přehřejí nebo se filtrační zařízení odpojí.

Kromě toho je spalování oxidu uhelnatého v potrubích pro odvod spalin energeticky nepříznivé pro provoz průmyslové pece. Významná by byla snaha o spalování oxidu uhelnatého ve vnitřním prostoru pece. Takto uvolněná energie by mohla potom vést k úsporám paliva.

Následkem silně kolísajícího uvolněného množství oxidu uhelnatého v pecí nebylo dosud možné řízené spalování oxidu uhelnatého. Přívod kyslíku do pece by totiž musel být stále korelován s uvolněným množstvím oxidu uhelnatého. Totéž platí pro vodík uvolněný v podstatě menším množství. Při trvalém přebytku kyslíku dochází naproti tomu ke spalování legovacích prvků, například při tavbě litého železa. Trvalé nasazení analyzátorů plynů, které měří příslušný obsah oxidu uhelnatého v atmosféře pece, je nemožné z důvodů vyvíjení prachu a sazí, čímž se usazují částice na vodou chlazených čidlech, měřicích ústrojích a analyzátorech.

Úkolem předloženého vynálezu tudíž je vytvořit zlepšený způsob provozu průmyslových pecí, jejichž spaliny se spalují v potrubí pro odvod spalin, kterým by byly odstraněny výše uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky a byl umožněn zejména energeticky výhodnější provoz pecí jakož i sníženo tepelné zatížení filtrů spalin.

Podstata vynálezu

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob provozu průmyslových pecí, jejichž spaliny se spalují v potrubí pro odvod spalin, jehož podstata spočívá v tom, že teplota spalin se plynule měří a při překročení předem zadané žádané hodnoty měřené teploty spalin se zvýší obsah kyslíku v atmosféře průmyslové pece.

-1 CZ 289075 B6

Měření obsahu oxidu uhelnatého v kouřovém plynu na straně odvodu spalin z pece a měření teploty v potrubí pro odvod spalin do komína ukazují, že obě hodnoty mají přímou souvislost.

Tato souvislost bude dále vysvětlena pro případ, ve kterém oxid uhelnatý obsažený ve spalinách, jakož i vodík, se spaluje vzduchem, který může do potrubí pro odvod spalin vnikat otvory. Při nízkém obsahu oxidu uhelnatého v kouřovém plynu se tento převážně ochladí vzduchem vnikajícím do potrubí pro odvod spalin, čímž také teplota spalin zůstává nízká. Při vysokém obsahu oxidu uhelnatého v kouřovém plynu se oxid uhelnatý převážně spálí kyslíkem přiváděného vzduchu, takže nenastává žádné ochlazení spalin. Teplota spalin může být přitom při zmíněné tavbě litého železa vyšší než 600 °C. Uvedené skutečnosti platí stejně pro případ, že pro spalování spalin v potrubí pro odvod spalin se použije jiný oxidační prostředek než vzduch.

Podle vynálezu může tak být měřená teplota spalin na jednom místě v potrubí ke komínu srovnána s poměrným obsahem oxidu uhelnatého v atmosféře pece při zanedbání obsahu vodíku. Tím je vytvořen jednoduchý a hlídání nevyžadující způsob plynulého zjišťování obsahu oxidu uhelnatého ve vnitřku pece.

Nasazení zařízení pro měření množství plynu pro určení obsahu oxidu uhelnatého uvnitř pece, kterážto zařízení jsou poruchová a značně nákladná na údržbu, se použitím způsobu podle vynálezu stane zcela zbytečným.

Vynález umožňuje výhodnou možnost řízeného spalovacího oxidu uhelnatého uvolněného v atmosféře průmyslových pecí. Přitom jsou uvažovány všechny procesy, při kterých v atmosférách pecí vzniká oxid uhelnatý a vodík, které jsou následně ve spalinách spalovány. K. řízenému spalování oxidu uhelnatého a vodíku se při překročení předem dané žádané hodnoty měřené teploty spalin zvýší obsah kyslíku v atmosféře průmyslové pece.

Podíl kyslíku v atmosféře pece může být do vnitřku pece přiváděn přímým vháněním kyslíku tryskami ke zvýšení obsahu kyslíku v peci. Lze použít i nějaký plyn obsahující kyslík. U průmyslových pecí vytápěných hořáky na kyslík a palivo může být kyslík výhodně přiváděn do vnitřku pece přes hořák. Překročí-li měřená teplota spalin předem zadanou žádanou hodnotu, zavádí se do vnitřku pece odpovídající řídicí drahou přídavný kyslík tak dlouho, až teplota spalin opět klesne pod žádanou hodnotu.

Oxid uhelnatý a vodík, které jsou spalovány uvnitř pece, uvolňují energii a zvyšují tak teplotu v průmyslové peci. To vede ke zkráceným dobám procesů jakož i k úspoře energie. Navíc se sníží podíl oxidu uhelnatého ve spalinách, čímž klesne teplota spalin a dále zapojené filtry spalin již nemohou být tepelně přetíženy.

Jinak může také s výhodou při překročení předem zadané žádané hodnoty měřené teploty spalin být sníženo množství paliva, které se přivádí do hořáků, při stálém přiváděném množství kyslíku. Tím vzniká přímá úspora paliva při vytápění průmyslové pece.

Vhodná žádaná hodnota teploty se správně určí při prvním spuštění průmyslové pece pokusem. Ktomu se může vestavět termočlánek například za poslední otvor pro přívod vzduchu nebo jiného oxidačního prostředku v potrubí pro odvod spalin. Potom se určí teplota spalin spalovaných vzduchem popřípadě oxidačním prostředkem. Tato teplota odpovídá poměrnému obsahu oxidu uhelnatého a vodíku ve vnitřku pece. Podle způsobu provozu průmyslové pece se zvolí žádaná hodnota v rozsahu od 120 do 650 °C. Při tavení litého železa je tato teplota s ohledem na maximální teplotu pro dále zapojené filtrační zařízení a podle délky potrubí pro odvod spalin za termočlánkem v rozsahu asi od 150 do 250 °C.

-2CZ 289075 B6

Přehled obrázků na výkresech

Na jediném obrázku je znázorněno schematicky zařízení k provádění způsobu provozu průmyslových pecí podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Na jediném obrázku je znázorněna průmyslová pec 1, zejména vytvořená jako rotační bubnová pec, vytápěná hořákem 2, který je připojen k přívodnímu potrubí 3 kyslík a k přívodnímu potrubí paliva. Průmyslová pec 1 je připojena na potrubí 10 pro odvod spalin, které má mezery 6 a 7 prp vzduch, za druhou mezerou 7 pro vzduch je uvnitř potrubí 10 pro odvod spalin umístěn termočlánek 8 spojený s přijímačem 9 měřených hodnot.

Při tavení litého železa v průmyslové peci 1 tato obsahuje vsázku 5 o hmotnosti 3 t, která se ohřívá hořákem 2 na olej a kyslík asi za 2,5 h na teplotu asi 1500 °C pro odpich.

Uhlík obsažený ve vsázce 5 se během tavby oxiduje kyslíkem atmosféry pece částečně na oxid uhelnatý a oxid uhličitý, takže pro vyrovnání ztráty uhlíku musí být do vsázky přidán prostředek pro zvýšení obsahu uhlíku. Měření obsahu oxidu uhelnatého v suchém kouřovém plynu dávají v tomto příkladu maximální hodnoty 35 % oxidu uhelnatého ve spalinách přímo na čelní straně pece.

Nejprve se termočlánkem 8 a přijímačem 9 měřených hodnot měří po určitou dobu teplota spalin spálených vzduchem v potrubí 10 pro odvod spalin. V závislosti na délce potrubí 10 pro odvod spalin za termočlánkem 8 ukazují se jako vhodné žádané hodnoty teplot od 150 °C do 250 °C. V tomto případě se na neznázoměném regulátoru nastaví žádaná hodnota teploty 230 °C. Tento regulátor je spojen s regulačním ventilem zařazeným v přívodním potrubí 3 kyslíku k hořáku 2.

Překročí-li nyní měřená teplota předem zadanou žádanou hodnotu teploty, zvýší se podle vynálezu podíl kyslíku v atmosféře průmyslové pece L To se dosáhne nadstechiometrickým spalováním směsi paliva a kyslíku v průmyslové peci 1. V tomto příkladu také vždy, když podíl oxidu uhelnatého a vodíku uvnitř pece překročí určitou homí mez, zvýší se přívod kyslíku do hořáku 2, takže oxid uhelnatý může být zaoxidován zcela na oxid uhličitý a vodík je spálen. Energie dosud uvolněná v potrubí 10 pro odvod spalin se při způsobu podle vynálezu uvolní již v průmyslové peci L Tím klesne teplota spalin a regulační okruh opět sníží přívod kyslíku do hořáku 2.

Spalování oxidu uhelnatého v průmyslové peci 1, zejména v rotační bubnové peci řízené způsobem podle vynálezu má několik výhod:

Uvolněná energie spalování oxidu uhelnatého může být využita ještě v průmyslové peci L klesajícím obsahem oxidu uhelnatého v průmyslové peci 1 se omezuje přiváděné množství kyslíku, takže je zamezeno spalování legovacích prvků. Teplota spalin je během celého provozu průmyslové pece 1 nižší, takže filtry již nejsou tepelně přetíženy. Objem spalin se zmenší, neboť oxid uhelnatý je spalován v průmyslové peci 1 kyslíkem místo v potrubí 10 pro odvod spalin vzduchem. Konečně používá způsob podle vynálezu jednoduché měření teploty pro určení poměrného obsahu oxidu uhelnatého v průmyslové peci 1 místo technicky obtížné zvládnutelné analýzy plynů v atmosféře pece.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Způsob provozu průmyslových pecí, jejichž spaliny se spalují v potrubí pro odvod spalin, vyznačující se tím, že teplota spalin se plynule měří a při překročení předem zadané žádané hodnoty měřené teploty spalin se zvýší obsah kyslíku v atmosféře průmyslové pece.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při překročení předem zadané

   10 žádané hodnoty měřené teploty spalin se do atmosféry průmyslové pece přivede plyn obsahující kyslík nebo čistý kyslík.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 pro průmyslové pece, které jsou vytápěny hořáky na kyslík a palivo, vyznačující se tím,že při překročení předem zadané žádané hodnoty měřené

   15 teploty spalin se zvýší množství kyslíku přiváděného do hořáků.
4. 4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, pro průmyslové pece vytápěné hořáky na kyslík a palivo, vyznačující se tím, že při překročení předem zadané žádané hodnoty měřené teploty spalin se sníží množství paliva přiváděného do hořáků.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, pro průmyslové pece na tavení litiny, vyznačující se tím, že žádaná hodnota měřené teploty spalin je přednostně zvolena v rozsahu od 150 do 250 °C.

   25
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že spaliny z průmyslové pece se spalují se vzduchem vnikajícím do potrubí pro odvod spalin.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že spaliny z průmyslové pece se spalují s oxidačním prostředkem přiváděným do potrubí pro odvod spalin.