PL182873B1 - Sposób i układ do podnoszenia temperatury gorącego dmuchu - Google Patents

Abstract

1. Sposób podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym, w którym ogrzane w nagrzewnicy powietrze może być wzbogacane tlenem, parą wodną lub innymi domieszkami, znamienny tym, że ogrzane w nagrzewnicy powietrze, jest mieszane ze strumieniem gorących spalin, stanowiących produkt spalania sprężonego wysokokalorycznego gazu z nadmiarowym stechiometrycznie strumieniem powietrza, przy czym własności fizykochemiczne i pożądana wielkość przepływu mieszaniny powietrza i spalin są regulowane poprzez zmianę przepływu gazu oraz wielkość domieszek pary wodnej, tlenu i dodatkowego sprężonego powietrza.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym.

W procesie wielkopiecowym stosowany koks, będący podstawowym nośnikiem energii, z uwagi na wysoką cenę, wymusza stałe poszukiwania metod zmniejszających jego zużycie. Jedną z metod, jest możliwość uzyskiwania oszczędności energii chemicznej koksu poprzez podgrzewanie dmuchu do wyższej temperatury. Z uwagi na znaczne problemy techniczne znanych układów podgrzewania dmuchu, w wielu hutach temperatura ta jest zbyt niska.

Z polskiego opisu patentowego nr 125 908 znany jest układ do wytwarzania gorącego dmuchu, w skład którego wchodzi urządzenie typu nagrzewnica, o sklepieniu odpowiednio uformowanym z otworem odprowadzającym gorący dmuch umieszczonym w środku tego sklepienia powyżej szybu kratownicy. Przedstawione rozwiązanie obejmujące obudowę, w której znajduje się kratownica wykonana z cegieł ogniotrwałych, jest zaopatrzona w co najmniej jeden otwór doprowadzający zimny dmuch u dołu obudowy i co najmniej jeden otwór odprowadzający gorący dmuch umieszczony w górnej części obudowy, jak również rozmieszczone w górnej partii jeden łub liczne palniki do spalania paliwa i wytwarzania niezbędnego do nagrzania kratownicy ciepła. Palniki wbudowane w wykładzinę ogniotrwałą obudowy lub sklepienia zaopatrzone są we wgłębienia, tworząc z jego przednią częścią wnękę spalania. Rozwiązanie umożliwia uzyskanie wyższej temperatury dmuchu, przy korzystnym rozkładzie temperatury, po uprzedniej przebudowie nagrzewnicy.

Znany jest sposób uzyskania wysokich temperatur dmuchu w nagrzewnicy wielkopiecowej polegający na tym, że wykorzystuje się wzajemną zamienność między paliwem bogatym i tlenem technicznym w instalacji opalania nagrzewnic wielkopiecowych, przy czym ilość gazu bogatego i tlenu technicznego reguluje się w zależności od wartości opałowej gazu wielkopiecowego i zadanej temperatury dmuchu wielkopiecowego. Stosowanie rozwiązania wymaga zwiększonej wytrzymałości wyłożenia ogniotrwałego nagrzewnicy. Znane jest również rozwiązanie z opisu wynalazku nr 170 086, dotyczące sposobu zmniejszania zużycia koksu w wielkim piecu przy zastosowaniu tlenu technicznego w nagrzewnicach dmuchu polegające na tym, że paliwo bogate używane do wzbogacania gazu wielkopiecowego w nagrzewnicach wielkopiecowych zastępuje się w całości lub w części przez dodatek tlenu technicznego do

182 873 powietrza spalania, a zwolnione z nagrzewnic paliwo bogate wprowadza się do dysz wielkiego pieca jako paliwo zastępcze w procesie wielkopiecowym.

Przedstawione wyżej znane rozwiązania, dotyczące możliwości podniesienia temperatury gorącego dmuchu z wykorzystaniem znanych nagrzewnic, polegające na zmianie parametrów substratów spalania do opalenia nagrzewnic, lub podwyższenia pojemności cieplnej nagrzewnicy, wymagają istotnej przebudowy elementów nagrzewnic z zastosowaniem jakościowo lepszych, a więc droższych materiałów ceramicznych o zwiększonej wytrzymałości, przy stosunkowo ograniczonym zakresie podnoszonej temperatury dmuchu, w stosunku do wymogów technologicznych biegu pieca, przy czym przebudowa ograniczona jest podstawowymi parametrami konstrukcyjnymi nagrzewnicy jako budowli.

Celem wynalazku jest uzyskanie możliwości znaczącego podnoszenia temperatury gorącego dmuchu, przy istniejących nagrzewnicach, z zastosowaniem ograniczonego zużycia gazu wysokokalorycznego.

W rozwiązaniu według wynalazku sposób podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym, w którym ogrzane w nagrzewnicy powietrze może być wzbogacane tlenem, parą wodną lub innymi domieszkami, odznacza się tym, że ogrzane w nagrzewnicy powietrze, jest mieszane ze strumieniem gorących spalin, stanowiących produkt spalania sprężonego wysokokalorycznego gazu w nadmiarowym stechiometrycznie strumieniu powietrza. Własności fizykochemiczne i pożądana wielkość przepływu mieszaniny powietrza i spalin są regulowane poprzez zmianę przepływu gazu oraz wielkość domieszek pary wodnej, tlenu i dodatkowego sprężonego powietrza.

Układ do podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym, złożony z nagrzewnic pracujących w systemie rewersyjnym, okrężnicy wielkiego pieca, przewodu zimnego dmuchu, przewodu gorącego dmuchu, przewodu tlenu, sieci sprężonego powietrza, zaworów sterowania przepływem mediów gazowych, odznacza się tym, że ma ciśnieniową komorę spalania zasilaną rurociągiem powietrza spalania i rurociągiem gazu wysokokalorycznego, połączoną rurociągiem produktu spalania z przewodem gorącego dmuchu odcinkiem rurociągu przedokrężnicowym, połączonym z okrężnicą.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku umożliwia znaczne podnoszenie temperatury gorącego dmuchu, regulację parametrów dmuchu w szerokim zakresie, zależnie od wymogów technologicznych biegu pieca.

Przykład wykonania rozwiązania według wynalazku, przedstawiony jest na załączonym rysunku, na którym uwidoczniono schemat budowy układu.

Nagrzewnice 1 przeznaczone do podgrzewania powietrza, zaopatrzone w zawór zimnego dmuchu 2 i zawór gorącego dmuchu 3 zasilane przewodem zimnego dmuchu 4 są połączone z przewodem gorącego dmuchu 5. Przewód zimnego dmuchu turbodmuchaw 6 wyposażony w czujnik pomiaru przepływu dmuchu turbodmuchaw 7 połączony jest bezpośrednio z przewodem zimnego dmuchu 4 oraz, poprzez zawór mieszankowy dmuchu 8 z przewodem gorącego dmuchu 5 wyposażonym w czujnik pomiaru przepływu powietrza mieszankowego 9, i poprzez zawór regulacji przepływu powietrza spalania 10 z rurociągiem powietrza spalania 11 wyposażonym w czujnik pomiaru przepływu powietrza spalania 12. Ciśnieniowa komora spalania 13 połączona z przewodem gorącego dmuchu 5 na odcinku rurociągu przedokrężnicowym 14 poprzez rurociąg produktu spalania 15, po stronie zasilania połączona jest poprzez rurociąg powietrza spalania 11 wyposażony w zawór regulacji przepływu powietrza spalania 10 i czujnik pomiaru przepływu powietrza spalania 12 z przewodem zimnego dmuchu turbodmuchaw 6, oraz poprzez rurociąg gazu wysokokalorycznego 16 wyposażony w zawór regulacji przepływu gazu wysokokalorycznego 17 i czujnik pomiaru przepływu gazu wysokokalorycznego 18 z sieci gazu wysokokalorycznego 19. Przewód gorącego dmuchu 5 zakończony odcinkiem rurociągu przedokrężnicowym 14 wyposażonym w czujnik pomiaru temperatury gorącego dmuchu 20 i połączony z okrężnicą 21, w części na odcinku rurociągu przedokrężnicowym 14 połączony jest poprzez rurociąg tlenu 22 wyposażony w czujnik pomiaru przepływu tlenu 23 i zawór regulacji dawkowania tlenu 24, z siecią tlenu 25, oraz poprzez rurociąg regulacji ilości powietrza 26 wyposażony w czujnik pomiaru przepływu powietrza sprężonego 27 i zawór regulacji przepływu dodatkowego sprężonego powietrza 28, z rurociągiem

182 873 powietrza sprężonego 29. Rurociąg sieci pary wodnej 30 jest połączony z przewodem zimnego dmuchu turbodmuchaw 6 poprzez zawór regulacji nawilgacania dmuchu 31 i czujnik pomiaru dawkowania pary 32. Układ ma sterownik mikroprocesorowy 33 połączony wejściami z elementami pomiarowymi takimi jak, czujnik pomiaru przepływu powietrza mieszankowego 9, czujnik pomiaru temperatury gorącego dmuchu 20, czujnik pomiaru przepływu tlenu 23, czujnik pomiaru przepływu powietrza sprężonego 27, czujnik pomiaru przepływu dmuchu turbodmuchaw 7, czujnik pomiaru przepływu powietrza spalania 12, czujnik pomiaru przepływu gazu wysokokalorycznego 18 i czujnik pomiaru dawkowania pary 32. Wyjścia sterownika mikroprocesorowego 33 są połączone z członami wykonawczymi takimi jak, zawór mieszankowy dmuchu 8, zawór regulacji dawkowania tlenu 24, zawór regulacji przepływu dodatkowego sprężonego powietrza 28, zawór regulacji przepływu powietrza spalania 10, zawór regulacji przepływu gazu wysokokalorycznego 17 i zawór regulacji nawilgacania dmuchu 31.

Przedstawione rozwiązanie budowy układu do podnoszenia temperatury gorącego dmuchu, jest optymalne pod względem doboru środków technicznych jak i jakości realizowanego sposobu procesów regulacji.

Alternatywa wykonania układu, polega na odmiennym ustanowieniu lokalizacji połączeń doprowadzania czynników energetycznych, co nie wpływa na zmianę jakościową procesu, lecz powoduje odmienne ustanowienie równań bilansowych dla aktualnie wyliczanych przez sterownik mikroprocesorowy 33 nastaw członów wykonawczych.

Przykładowe odmiany wykonania wynalazku polegają na połączeniu rurociągu produktu spalania 15 z przewodem gorącego dmuchu 5 na całej długości, lub połączeniu rurociągu tlenu 22 z przewodem zimnego dmuchu turbodmuchaw 6 na całym jego odcinku, lub przewodu zimnego dmuchu 4, przewodu gorącego dmuchu 5 w formie wzbogacania powietrza spalania do rurociągu regulacji ilości powietrza 26. Innymi odmianami wykonania, może być układ, w którym dodatkowo zawór regulacji nawilgacania dmuchu 31 łącznie z przyłączem, zostanie połączony na całym odcinku z przewodem gorącego dmuchu 5, lub rurociąg tlenu 22 połączony na całym odcinku z przewodem zimnego dmuchu turbodmuchaw 6, lub z przewodem zimnego dmuchu 4, lub przewodu gorącego dmuchu 5.

Sposób działania rozwiązania według wynalazku jest następujący. Ogrzane w nagrzewnicy 1 powietrze i przesyłane przewodem gorącego dmuchu 5, jest wstępnie mieszane w odcinku przedokrężnicowym 14 ze strumieniem gorących spalin, podawanych rurociągiem produktu spalania 15 stanowiących produkt spalania sprężonego wysokokalorycznego gazu z nadmiarowym stechiometrycznie strumieniem powietrza w ciśnieniowej komorze spalania 13. Własności fizykochemiczne i pożądana wielkość przepływu mieszaniny powietrza i spalin do okrężnicy 21 są regulowane poprzez zmianę przepływu gazu rurociągiem gazu wysokokalorycznego 16, oraz wielkość domieszek pary wodnej podawanej rurociągiem sieci pary wodnej 30, tlenu z sieci tlenu 25, i dodatkowego sprężonego powietrza z rurociągu powietrza sprężonego 29.

182 873

182 873

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym, w którym ogrzane w nagrzewnicy powietrze może być wzbogacane tlenem, parą wodną lub innymi domieszkami, znamienny tym, że ogrzane w nagrzewnicy powietrze, jest mieszane ze strumieniem gorących spalin, stanowiących produkt spalania sprężonego wysokokalorycznego gazu z nadmiarowym stechiometrycznie strumieniem powietrza, przy czym własności fizykochemiczne i pożądana wielkość przepływu mieszaniny powietrza i spalin są regulowane poprzez zmianę przepływu gazu oraz wielkość domieszek pary wodnej, tlenu i dodatkowego sprężonego powietrza.
2. 2. Układ do podnoszenia temperatury gorącego dmuchu w procesie wielkopiecowym, złożony z nagrzewnic pracujących w systemie rewersyjnym, okrężnicy wielkiego pieca, przewodu zimnego dmuchu, przewodu gorącego dmuchu, przewodu tlenu, sieci sprężonego powietrza, zaworów sterowania przepływem mediów gazowych, znamienny tym, że ma ciśnieniową komorę spalania (13) zasilaną rurociągiem powietrza spalania (11) i rurociągiem gazu wysokokalorycznego (16), połączoną rurociągiem produktu spalania (15) z przewodem gorącego dmuchu (5) odcinkiem rurociągu przedokrężnicowym (14) połączonym z okrężnicą (21).