УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ДУТЬЯ ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ НАГРЕВА ДУТЬЯ ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
BLAST HEATING DEVICE FOR BLAST FURNACE AND METHOD OF OPERATION OF BLAST HEATING DEVICE FOR BLAST FURNACE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001]
Настоящее изобретение относится к системе подогревателя дутья, а также к способу работы подогревателя дутья.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]
Подогреватель дутья (иначе воздухонагреватель) использовался для подачи горячего дутья в доменную печь для производства чугуна (см. Патентный документ 1).
В подогревателе дутья повторяются операции нагрева и операции дутья.
Во время операции нагрева газообразное топливо и воздух ждя сжигания подаются снаружи и сжигаются внутри подогревателя дутья, чтобы нагреть аккумулирующие тепло кирпичи в подогревателе дутья до высокой температуры.
Во время операции дутья направление подачи воздуха переключается на обратное с направления подачи воздуха во время операции нагрева, и подаваемый воздух нагревается аккумулирующими тепло кирпичами до высокой температуры, чтобы быть поданным в доменную печь.
[0003]
Подогреватель дутья включает в себя множество подогревателей дутья, расположенных параллельно. Когда один из подогревателей дутья находится в состоянии операции нагрева, остальная часть подогревателей дутья продолжает находиться в состоянии операции дутья для того, чтобы избежать прерывания подачи горячего дутья в доменную печь.
Обычно используемым газообразным топливом при операции нагрева является BFG (колошниковый газ доменной печи). Отходящие газы сгорания выпускаются в атмосферу. Соответственно, давление в подогревателе дутья (иногда в дальнейшем просто называемое «давлением в подогревателе»), является немного более высоким, чем атмосферное давление.
В отличие от этого, воздух, вводимый в подогреватель дутья, сжимается вентилятором высокого давления или подобным во время операции дутья для того, чтобы вдувать горячее дутье внутрь доменной печи высокого давления, так, чтобы давление в подогревателе дутья было равно или больше, чем внутреннее давление в доменной печи.
[0004]
При использовании подогревателя дутья операция нагрева и операция дутья переключаются через предопределенный интервал, и давление в подогревателе дутья регулируется во время переключения так, чтобы его уровень соответствовал давлениям в печи во время операции нагрева и операции дутья.
Когда операция нагрева переключается на операцию дутья, выполняется операция выравнивания давления для ввода сжатого воздуха в подогреватель дутья, чтобы увеличить давление в подогревателе дутья.
Когда операция дутья переключается на операцию нагрева, выполняется операция сброса давления для постепенного удаления воздуха из подогревателя дутья, чтобы уменьшить давление в подогревателе.
[0005]
Система подогревателя дутья, раскрытая в Патентном документе 1, которая увеличивает давление топливного газа и воздуха, подаваемых во время операции нагрева, предлагает следующие усовершенствования.
В частности, поскольку давление в подогревателе во время операции нагрева увеличивается относительно давления в типичном подогревателе (то есть по существу атмосферного давления), объем горючего газа и, следовательно, размер корпуса подогревателя и вспомогательного оборудования могут быть уменьшены. Кроме того, давление в подогревателе во время операции нагрева становится более близким к давлению в подогревателе во время операции дутья, так что перепад давления между операциями нагрева и дутья и, следовательно, время, обычно требуемое для операции выравнивания давления и операции сброса давления, могут быть уменьшены, обеспечивая тем самым энергосбережение.
Для того, чтобы увеличить давление в подогревателе во время операции нагрева, в Патентном документе 1 конкретно раскрыто, что доменный газ (BFG), используемый в операции нагрева в системы подогревателя дутья, отбирается из части высокого давления линии утилизации колошникового газа доменной печи, расположенной перед TRT (турбинной генерирующей системой утилизации давления колошникового газа).
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0006]
Патентный документ 1: JP 59-143008 A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0007]
Как было описано выше, BFG, используемый в операции нагрева, отбирается из части высокого давления линии утилизации BFG доменной печи, расположенной перед TRT, чтобы увеличить давление в подогревателе во время операции нагрева в системе подогревателя дутья по Патентному документу 1.
Однако давления BFG (например 280 кПа), отбираемого из части линии утилизации BFG доменной печи перед TRT, недостаточно для увеличения давления в подогревателе во время операции нагрева до давления в подогревателе во время операции дутья (например 500 кПа), что не позволяет устранить необходимость в операции выравнивания давления и в операции сброса давления. Другими словами, хотя регулируемый перепад давления между операцией выравнивания давления и операцией сброса давления может быть уменьшен в Патентном документе 1, потребность в выполнении операции выравнивания давления и операции сброса давления все еще остается, что приводит к уменьшению работоспособности и к невозможности улучшения операционной эффективности.
[0008]
В дополнение к этому, отбор BFG из части линии утилизации BFG доменной печи перед TRT, как раскрыто в Патентном документе 1, приводит к следующим недостаткам.
BFG, отбираемый из части линии утилизации BFG вблизи от доменной печи, подвержен колебаниям давления на колошнике доменной печи. Соответственно, давление BFG становится неустойчивым, дестабилизируя операцию нагрева подогревателя дутья.
Кроме того, BFG, который имеет высокое давление, и таким образом содержит большое количество влаги, может образовывать туман при его введении в подогреватель дутья, что будет разрушать огнеупорные кирпичи.
[0009]
Задачей настоящего изобретения является предложить систему подогревателя дутья, а также способ работы подогревателя дутья, которые были бы способны в достаточной степени увеличить давление в подогревателе во время операции нагрева.
СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
[0010]
Система подогревателя дутья в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения включает в себя: подогреватель дутья, выполненный с возможностью осуществления операции дутья для подачи горячего дутья в доменную печь и операции нагрева для сжигания топливного газа в подогревателе дутья; трубопровод подачи топливного газа, выполненный с возможностью подачи колошникового газа доменной печи в подогреватель дутья в качестве топливного газа; а также нагнетатель, предусмотренный в линии подачи топливного газа для увеличения давления топливного газа.
[0011]
Способ действия подогревателя дутья в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предназначен для выполнения операции дутья для подачи горячего дутья в доменную печь и операции нагрева для сжигания топливного газа в подогревателе дутья, и включает в себя: подачу колошникового газа доменной печи из доменной печи в подогреватель дутья в качестве топливного газа; и
повышение давления топливного газа, подаваемого в подогреватель дутья, с помощью нагнетателя.
[0012]
В соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения давление топливного газа, подаваемого в подогреватель дутья, повышается нагнетателем до достаточно высокого уровня.
Соответственно, давление в подогревателе дутья во время операции нагрева может быть повышено в достаточной степени для того, чтобы оно стало равным давлению в подогревателе во время операции дутья. Поскольку разность давления в подолгревателе между операцией нагрева и операцией дутья устраняется, операция выравнивания давления и операция сброса давления больше не являются необходимыми и могут быть исключены.
[0013]
Операция выравнивания давления и операция сброса давления могут быть полностью исключены, так что рабочие этапы для них могут быть исключены, и эффективность работы и эксплуатационные затраты могут быть уменьшены. Кроме того, интервал времени, занимаемый операцией выравнивания давления и операцией сброса давления, может быть исключен, так что операционная эффективность может быть улучшена. Кроме того, может быть уменьшено количество подогревателей дутья. В дополнение к этому, конденсация влаги в BFG, остающемся в подогревателе дутья, которая происходит при типичной операции сброса давления в соответствии с уменьшением давления в подогревателе, может быть предотвращена путем исключения операции сброса давления.
[0014]
В дополнение к этому, в соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения температура топливного газа, вводимого в подогреватель дутья, может быть повышена путем адиабатического сжатия с помощью нагнетателя. Соответственно, обычно требуемый предварительный нагреватель для топливного газа и обычно требуемая подача дополнительного топлива могут быть исключены, уменьшая тем самым количество и размеры оборудования и эксплуатационные затраты.
[0015]
В вышеописанных аспектах настоящего изобретения время операции нагрева может быть сокращено путем повышения давления в подогревателе во время операции нагрева. Как правило, продолжительность операции нагрева устанавливается более длительной, чем для операции дутья, и требуются вышеописанная операция выравнивания давления и операция сброса давления. Однако операция выравнивания давления и операция сброса давления могут быть исключены в вышеописанных аспектах настоящего изобретения. В дополнение к этому, продолжительность операции нагрева может быть сокращена по существу до продолжительности операции дутья. Соответственно, график работы может быть просто установлен как цикл из операции нагрева и операции дутья.
[0016]
В дополнение к вышеописанным эффектам, вышеупомянутые аспекты настоящего изобретения предлагают эффекты, связанные с увеличением давления топливного газа, как было раскрыто в Патентном документе 1.
В частности, поскольку разность между давлением в подогревателе во время операции дутья и давлением в подогревателе во время операции нагрева может быть уменьшена, и колебания давления во время операции выравнивания давления и операция сброса давления могут быть устранены, срок службы компонентов подогревателя дутья может быть продлен. В частности, например, усталостное разрушение железной оболочки, растрескивание огнеупорных кирпичей в подогревателе дутья и образование зазоров в швах кирпичной кладки (и соответственно утечка газа из подогревателя дутья через швы кирпичной кладки) могут быть предотвращены.
Кроме того, объем топливного газа может быть уменьшен путем повышения давления в подогревателе во время операции нагрева, так что поперечное сечение подогревателя дутья может быть уменьшено, эффективность сгорания во время операции нагрева может быть улучшена, и размер корпуса подогревателя и оборудования может быть уменьшен.
[0017]
В системе подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы линия подачи топливного газа отбирала колошниковый газ из линии утилизации колошникового газа для отвода колошникового газа от колошника доменной печи в положении после турбинной системы утилизации давления колошникового газа.
[0018]
В способе работы подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы колошниковый газ, который отводится от колошника доменной печи, и чье давление утилизируется турбинной системой утилизации давления колошникового газа, использовался в качестве топливного газа.
[0019]
В вышеописанной компоновке колошниковый газ, давление которого утилизируется турбинной системой утилизации давления колошникового газа, используется в качестве топливного газа, так что влияние колебаний давления на колошнике доменной печи сглаживается турбинной системой утилизации давления колошникового газа для стабилизации колебаний давления топливного газа.
В вышеописанной компоновке используемый в качестве топливного газа колошниковый газ, давление которого утилизируется турбинной системой утилизации давления колошникового газа, и таким образом является низким, содержит малое количество влаги, так что, например, огнеупорные кирпичи в подогревателе дутья не разрушаются благодаря туману, образующемуся в подогревателе дутья, когда колошниковый газ вводится в качестве топливного газа.
В вышеописанной компоновке, даже когда используется колошниковый газ низкого давления, давление топливного газа, вводимого в подогреватель дутья, может быть установлено на достаточно высоком уровне с помощью нагнетателя.
[0020]
В системе подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы система подогревателя дутья дополнительно включала в себя систему утилизации тепла отходящих газов, выполненную с возможностью утилизации давления и тепла отходящих газов, выходящих из подогревателя дутья во время операции нагрева, так, чтобы нагнетатель приводился в действие с помощью давления и тепла отходящих газов, утилизируемых системой утилизации тепла отходящих газов.
[0021]
В способе работы подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы этот способ дополнительно включал в себя утилизацию давления и тепла отходящих газов, выходящих из подогревателя дутья во время операции нагрева, так, чтобы нагнетатель  приводился в действие с помощью утилизированных давления и тепла отходящих газов.
[0022]
В вышеописанной компоновке нагнетатель может приводиться в действие с помощью давления и тепла отходящих газов, утилизируемых из отходящих газов, выходящих из подогревателя дутья во время операции нагрева, так что эксплуатационные затраты могут быть уменьшены. Нагнетатель в вышеописанных аспектах настоящего изобретения, преимущества которых были описаны выше, может приводиться в действие энергией отходящих газов, выходящих из подогревателя дутья во время операции нагрева, так что затраты на внедрение настоящего изобретения могут быть минимизированы.
[0023]
В способе работы подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы этот способ дополнительно включал в себя повторение цикла операции дутья, операции перехода от дутья к нагреву для переключения подогревателя дутья с операции дутья на операцию нагрева, операции нагрева и операции перехода от нагрева к дутью для переключения подогревателя дутья с операции нагрева на операцию дутья, где суммарная продолжительность операции перехода от дутья к нагреву, операции нагрева и операции перехода от нагрева к дутью равна или меньше продолжительности операции дутья.
[0024]
В вышеописанной компоновке, например, два подогревателя дутья используются для работы поочередно, то есть в то время, как операция дутья выполняется одним из этих подогревателей дутья, другой подогреватель дутья выполняет операцию перехода от дутья к нагреву, операцию нагрева и операцию перехода от нагрева к дутью.
В вышеописанных аспектах настоящего изобретения операция перехода от дутья к нагреву и операция перехода от нагрева к дутью, которые не включают в себя регулирование давления (то есть выравнивание давления и сброс давления), требуют лишь переключения подачи горючего газа и воздуха, и могут быть выполнены за очень короткий промежуток времени.
Кроме того, операция нагрева по настоящему изобретению, которая выполняется под высоким давлением, может обеспечить достаточное сохранение тепла в течение по существу того же самого периода времени, что и продолжительность операции дутья.
[0025]
Следовательно, в то время как операция дутья выполняется одним из этих двух подогревателей дутья, операция нагрева, выполняемая между операцией перехода от дутья к нагреву и операцией перехода от нагрева к дутью, может выполняться другим подогревателем дутья, позволяя таким образом этим двум подогревателям дутья выполнять ту же самую операцию дутья, что и типичная операция дутья, выполняемая тремя подогревателями дутья. При этом горячее дутье может подаваться в доменную печь без прерываний во время операции дутья, которая поочередно выполняется этими двумя подогревателями дутья.
Следует отметить, что настоящее изобретение применимо к любым двум из подогревателей дутья в системе подогревателя дутья, имеющей четное количество подогревателей дутья.
[0026]
В способе работы подогревателя дутья в соответствии с вышеописанным аспектом настоящего изобретения предпочтительно, чтобы этот способ дополнительно включал в себя повторение цикла операции дутья, операции перехода от дутья к нагреву для переключения подогревателя дутья с операции дутья на операцию нагрева, операции нагрева и операции перехода от нагрева к дутью для переключения подогревателя дутья с операции нагрева на операцию дутья, где суммарная продолжительность операции перехода от дутья к нагреву, операции нагрева и операции перехода от нагрева к дутью равна или меньше двукратной продолжительности операции дутья.
[0027]
В вышеописанной компоновке, когда, например, три подогревателя дутья используются для работы, в то время, как операция дутья выполняется одним из этих трех подогревателей дутья, операция перехода от дутья к нагреву, операция нагрева, и операция перехода от нагрева к дутью выполняются другими двумя подогревателями дутья.
В частности, первый подогреватель дутья, выполняющий операцию дутья, переключается на операцию нагрева, и операция дутья выполняется вторым подогревателем дутья. После истечения предопределенного времени операции дутья второй подогреватель дутья переключается с операции дутья на операцию нагрева, и операция дутья выполняется третьим подогревателем дутья. При этом операция нагрева первым подогревателем дутья является выполненной наполовину. После истечения предопределенного времени операции дутья третий подогреватель дутья переключается с операции дутья на операцию нагрева, и операция дутья выполняется первым подогревателем дутья.
Следовательно, в то время как операция дутья выполняется одним из этих трех подогревателей дутья, операция нагрева между операцией перехода от дутья к нагреву и операцией перехода от нагрева к дутью может выполняться другими двумя из этих трех подогревателей дутья, обеспечивая таким образом эффективную работу этих трех подогревателей дутья. При этом горячее дутье может подаваться в доменную печь без прерываний во время операции дутья, которая поочередно выполняется каждым из этих трех подогревателей дутья.
Кроме того, в вышеописанной компоновке продолжительность операции нагрева является приблизительно в два раза более длинной, чем продолжительность операции дутья. Соответственно, продолжительность операции дутья может быть сокращена для уменьшения снижения сохраняемой температуры. Кроме того, размер топочной камеры может быть уменьшен.
[0028]
Следует отметить, что настоящее изобретение применимо к любой комбинации из трех подогревателей дутья в системе подогревателя дутья, имеющей кратное трем количество подогревателей дутья.
Когда используются три подогревателя дутья, операция дутья может выполняться двумя подогревателями дутья, в то время как операция нагрева выполняется одним подогревателем дутья. Эти два подогревателя дутья могут выполнить операцию дутья так, чтобы операция дутья первоначально выполнялась только первым из этих двух подогревателей дутья, и после того, как операция дутья, выполняемая первым из этих двух подогревателей дутья, будет завершена наполовину, второй из подогревателей дутья может начать операцию дутья, посредством чего температура горячего дутья для доменной печи может быть повышена по сравнению с температурой вышеописанной поочередной работы двух или четного количества подогревателей дутья.
[0029]
В соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения могут быть обеспечены система подогревателя и способ работы подогревателей дутья, способные в достаточной степени повысить давление в подогревателе во время операции нагрева.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0030]
Фиг. 1 схематично показывает систему подогревателей дутья в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую операцию дутья и операцию нагрева в соответствии с примерным вариантом осуществления.
Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую операцию дутья и операцию нагрева в соответствии с типичной системой подогревателя дутья.
Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую операцию дутья и операцию нагрева в соответствии с одной модификацией примерного варианта осуществления.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0031]
Как показано на Фиг. 1, система 1 подогревателя дутья выполнена с возможностью подачи горячего дутья в доменную печь 2.
Доменная печь 2 включает в себя колошник 21 и завалочное оборудование 22, предусмотренное на колошнике 21 и выполненное с возможностью загрузки сырья, главным образом в форме железной руды и кокса. Доменная печь 2 включает в себя множество фурм 23, круговым образом расположенных на корпусе печи. Система 1 подогревателя дутья связана с каждой из фурм 23 посредством кольцевого трубопровода 24.
Горячее дутье, подаваемое из системы 1 подогревателя дутья, распределяется в кольцевом трубопроводе 24 для его равномерного ввода в доменную печь через фурмы 23. После его ввода в доменную печь для нагрева сырья и поддержания реакции восстановления железного компонента, горячее дутье выходит через колошник 21 в форме BFG (колошникового газа).
[0032]
Линия 3 утилизации колошникового газа соединена с доменной печью 2.
Линия 3 утилизации колошникового газа включает в себя трубопровод 31 колошникового газа, соединенный с колошником 21 и выполненный с возможностью выведения BFG, а также пылеуловитель 32, первичный скруббер 33 Вентури и вторичный скруббер 34 Вентури, через которые BFG проходит последовательно для удаления из него пыли.
Остаточная энергия (например, энергия давления и тепла) очищенного от пыли BFG утилизируется турбинной системой 35 утилизации давления колошникового газа (то есть TRT) для повторного использования после преобразования в электрическую энергию и т.п.
BFG, энергия которого была утилизирована, хранится в газгольдере 36 для использования в качестве топлива для другого оборудования и т.п.
[0033]
Система 1 подогревателя дутья включает в себя три подогревателя 4 дутья (4A - 4C). Каждый из подогревателей 4A - 4C является воздухонагревателем с внешним сгоранием, включающим регенеративную камеру 41 и топочную камеру 42.
Регенеративная камера 41 включает в себя внутреннюю часть, футерованную насадочными кирпичами для регенерации тепла, колошниковую часть, сообщающуюся с топочной камерой 42, и нижнюю часть, соединенную с трубопроводом 43 холодного дутья, а также трубопровод 44 отходящих газов.
Топочная камера 42 включает в себя среднюю часть, соединенную с трубопроводом 45 горячего дутья, проходящим до кольцевого трубопровода 24, и нижнюю часть, снабженную блоком горелок, соединенным с трубопроводом 46 воздуха для сжигания и трубопроводом 47 топливного газа.
Каждый из подогревателей 4A - 4C дутья включает в себя двухпозиционные клапаны (не показаны) на соответствующих соединительных частях с трубопроводом 43 холодного дутья, трубопроводом 44 отходящих газов и трубопроводом 45 горячего дутья, выполненные с возможностью открытия/закрытия соединений соответствующих трубопроводов с подогревателям 4A - 4C дутья в зависимости от операций подогревателей 4A - 4C дутья.
[0034]
Операция дутья для подачи горячего дутья в доменную печь 2 и операция нагрева для накопления тепла поочередно выполняются в подогревателе 4A - 4C дутья.
Во время операции дутья воздух, вводимый через трубопровод 43 холодного дутья, проходит через регенеративную камеру 41 для его нагрева и превращения в горячее дутье, которое подается из топочной камеры 42 через трубопровод 45 горячего дутья к кольцевому трубопроводу 24.
Во время операции нагрева воздух из трубопровода 46 воздуха для сжигания и газообразное топливо из трубопровода 47 топливного газа сжигаются в топочной камере 42 блоком горелок так, чтобы высокотемпературные продукты сгорания проходили через регенеративную камеру 41 для аккумулирования тепла в насадочных кирпичах. Газообразные продукты сгорания, прошедшие через регенеративную камеру 41, выходят через трубопровод 44 отходящих газов.
Взаимодействие этих трех подогревателей 4A - 4C дутья во время операции дутья и операции нагрева будет подробно описано далее.
[0035]
Трубопровод 43 холодного дутья, который снабжен вентилятором 431 высокого давления, выполнен с возможностью повышения давления всасываемого воздуха до предопределенного давления и подачи этого воздуха в регенеративную камеру 41 или в трубопровод 45 горячего дутья. Вентилятор 431 высокого давления поддерживает давление в регенеративной камере 41 и топочной камере 42 во время операции дутья на предопределенном высоком уровне, чтобы обеспечить горячее дутье через фурмы 23, даже когда внутреннее давление в доменной печи 2 является высоким.
Трубопровод 44 отходящих газов снабжен турбинной системой 441 утилизации давления отходящих газов (например турбинным генератором) для утилизации остаточной энергии (например энергии давления и тепла) горючего газа, выходящего через трубопровод 44 отходящих газов.
[0036]
Трубопровод 46 воздуха для сжигания снабжен вентилятором 461 для подачи воздуха, выполненным с возможностью подачи под напором внешнего воздуха в топочную камеру 42 во время операции нагрева.
Трубопровод 47 топливного газа соединен с линией 3 утилизации доменного газа через линию 5 подачи топливного газа для того, чтобы обеспечить возможность использования BFG из доменной печи 2 в качестве топливного газа для топочной камеры 42.
[0037]
Линия 5 подачи топливного газа, которая включает в себя отводную трубу 51, соединенную с выходом турбинной системы 35 утилизации давления колошникового газа линии 3 утилизации доменного газа, выполнена с возможностью подачи BFG, забираемого из присоединенной части, в подогреватель 4 дутья.
Вентилятор 52 (нагнетатель по настоящему изобретению) предусматривается для части линии 5 подачи топливного газа. BFG, который подается через линию 5 подачи топливного газа в топочную камеру 42, и давление которого повышается вентилятором 52 до предопределенного уровня, может поддерживать давление в топочной камере 42 и регенеративной камере 41 во время операции нагрева на предопределенном высоком уровне.
[0038]
Нагнетатель в форме вентилятора 52 приводится в действие энергией, утилизированной системой 441 утилизации давления отходящих газов, предусмотренной в трубопроводе 44 отходящих газов. Например, когда операция нагрева выполняется в одном из подогревателей 4A - 4C дутья, питание вентилятора 52 для поднятия давления BFG может быть обеспечено за счет энергии, утилизируемой по меньшей мере из одного подогревателя 4A - 4C дутья во время операции нагрева.
[0039]
Когда давление повышается вентилятором 52 для увеличения давления топливного газа (BFG), подаваемого из трубопровода 47 топливного газа в топочную камеру 42, давление воздуха, подаваемого из трубопровода 46 воздуха для сжигания в топочную камеру 42, должно быть поднято для балансировки горения. Давление воздуха может быть поднято вентилятором 461. Следует отметить, что вентилятор 461 также может приводиться в действие энергией, утилизируемой турбинной системой 441 утилизации давления отходящих газов. Кроме того, вентилятор 461 для подачи воздуха может быть заменен вентилятором 431 высокого давления, если вентилятор 431 высокого давления может обеспечить дополнительный объем воздуха.
[0040]
В системе 1 подогревателя дутья примерного варианта осуществления два из трех подогревателей 4A - 4C дутья используются для поочередного выполнения операции дутья и операции нагрева в каждом из подогревателей дутья.
Как показано на Фиг. 2, когда используются два подогревателя 4A, 4B дутья, операция дутья и операция нагрева выполняются поочередно, например, в 45-минутных циклах от исходной точки (0 мин).
[0041]
В подогревателе 4A дутья операция дутья выполняется в течение 45 мин от исходной точки (0 мин), операция по переключению с операции дутья на операцию нагрева (операция перехода от дутья к нагреву) выполняется в течение 0,5 мин, операция нагрева выполняется в течение 44 мин, и операция по переключению с операции нагрева на операцию дутья (операция перехода от нагрева к дутью) выполняется в течение 0,5 мин. Цикл из этих четырех стадий затем повторяется.
Операция дутья, которая длится 45 мин, составляет один цикл. Операция нагрева, длящаяся 44 мин, и две операции по переключению между нагревом и дутьем, каждая из которых занимает 0,5 мин, длится в общей сложности 45 мин (то есть один цикл).
[0042]
Давление в подогревателе 4A дутья поддерживается на предопределенном уровне во время операции дутья давлением воздуха, повышенным вентилятором 431 высокого давления трубопровода 43 холодного дутья. В отличие от этого, во время операции нагрева давление BFG (топливного газа) повышается вентилятором 52 линии 5 подачи топливного газа так, чтобы давление в подогревателе поддерживалось на том же самом уровне, что и во время операции дутья.
Во время операции перехода от дутья к нагреву и операции перехода от нагрева к дутью для реверса направления воздушного потока требуется некоторое время переключения для приведения в действие двухпозиционных клапанов (не показанных), предусмотренных в каждой из соединительных частей трубопровода 43 воздушного дутья, трубопровода 44 отходящих газов трубопровода 45 горячего дутья подогревателей 4A - 4C дутья.
[0043]
Температура в подогревателе 4A дутья уменьшается во время операции дутья в соответствии с объемом выданного горячего дутья. В отличие от этого, во время операции нагрева температура подогревателя постепенно повышается благодаря сгоранию в топочной камере 42, достигая температуры, требуемой для начала операции дутья.
При такой кратковременной операции нагрева может запасаться достаточное количество тепла, потому что давление BFG (топливного газа) повышается вентилятором 52 (нагнетателем), чтобы обеспечить выполнение операции нагрева в топочной камере 42 при высоком давлении.
[0044]
В отличие от вышеописанного подогревателя 4A дутья, в подогревателе 4B дутья операция перехода от дутья к нагреву выполняется в течение 0,5 мин от исходной точки (0 мин), операция нагрева выполняется в течение 44 мин, операция перехода от нагрева к дутью выполняется в течение 0,5 мин, и операция дутья выполняется в течение 45 мин. Цикл из этих четырех стадий затем повторяется.
Также в подогревателе 4B дутья операция дутья (45 мин) составляет один цикл, и операция нагрева (44 мин) и операции перехода от дутья к нагреву и от нагрева к дутью (0,5 мин каждая) составляют в общей сложности 45 мин (то есть один цикл).
Изменения давления и температуры во время операции дутья и операции нагрева в подогревателе 4B дутья демонстрируют то же самое поведение, что и описанное для подогревателя 4A дутья.
[0045]
Как было описано выше, подогреватели 4A, 4B дутья могут поочередно выполнять операцию дутья и операцию нагрева с 45-минутным циклом в примерном варианте осуществления, как показано на Фиг. 2.
Операция дутья протекает полностью во время 45-минутного цикла в подогревателях 4A, 4B дутья. Соответственно, горячее дутье подается в доменную печь 2 без прерываний. В отличие от этого, операция нагрева, которая выполняется при высоком давлении, обеспечивает желаемое сохранение тепла в течение 44 мин. Таким образом, операция нагрева, а также операция перехода от дутья к нагреву и операция перехода от нагрева к дутью, могут выполняться в 45-минутном цикле, так что чередующиеся операции дутья и нагрева в 45-минутном цикле могут быть достигнуты с этими двумя подогревателями 4A, 4B дутья.
Для работы, показанной на Фиг. 2, комбинация подогревателей 4A, 4C дутья или подогревателей 4B, 4C дутья может использоваться вместо комбинации подогревателей 4A, 4B дутья.
[0046]
В системе 1 подогревателя дутья примерного варианта осуществления типичные операции дутья и нагрева могут выполняться с использованием трех подогревателей 4A - 4C дутья путем выполнения операции нагрева при окружающем давлении без использования вентилятора 52 (нагнетателя).
Как показано на Фиг. 3, когда операция нагрева выполняется при окружающем давлении с использованием трех подогревателей 4A - 4C дутья, операция дутья и операция нагрева выполняются поочередно, например, с 45-минутными циклами от исходной точки (0 мин).
Однако, хотя операция дутья выполняется в течение одного цикла (то есть 45 мин), операция нагрева выполняется в течение двух циклов (то есть 90 мин), потому что процесс повышения температуры требует большого количества времени. Кроме того, в течение двух циклов (90 мин) 7,5-минутная операция сброса давления для снижения высокого давления во время операции дутья до давления окружающей среды во время операции нагрева и 7,5-минутная операция выравнивания давления для повышения давления окружающей среды во время операции нагрева до высокого давления во время операции дутья выполняются до и после 75-минутной операции нагрева.
[0047]
Как показано на Фиг. 3, в каждом из подогревателей 4A - 4C дутья 7,5-минутная операция сброса давления, 75-минутная операция нагрева и 7,5-минутная операция выравнивания давления, которые в общей сложности составляют 90 мин (то есть два цикла), выполняются после вышеописанных 45 мин операции дутья (то есть одного цикла). Цикл из этих стадий затем повторяется.
При этом операции в подогревателях  4A - 4C дутья являются взаимно сдвинутыми на один цикл, так что горячее дутье подается в доменную печь 2 без прерываний. Другими словами, за операцией дутья подогревателя 4A дутья следует операция дутья подогревателя 4B дутья, за которой далее следует операция дутья подогревателя 4C дутья, и затем снова выполняется операция дутья подогревателя 4A дутья. Посредством повторения этих операций операция дутья постоянно выполняется одним из подогревателей 4A - 4C дутья.
[0048]
Как было описано выше, в типичных операциях дутья и нагрева, показанных на Фиг. 3, подогреватели 4A - 4C дутья, которые выполняют операцию нагрева под давлением окружающей среды, требуют большого количества времени для операции нагрева, и, следовательно, одновременной работы этих трех подогревателей 4A - 4C дутья для достижения желаемого накопления тепла. Кроме того, чтобы компенсировать разность давлений в подогревателе между операцией нагрева и операцией дутья, необходимы операция выравнивания давления и операция сброса давления, что приводит к усложненным процедурам работы.
[0049]
Как было описано выше, система 1 подогревателя дутья в соответствии с примерным вариантом осуществления предлагает следующие преимущества, особенно при таком выполнении операций, которое показано на Фиг. 2.
В примерном варианте осуществления давление топливного газа (BFG), подаваемого в подогреватель 4 дутья (4A - 4C), повышается вентилятором 52 (нагнетателем) до достаточно высокого уровня.
Соответственно, давление в подогревателе 4 дутья во время операции нагрева может быть повышено в достаточной степени для того, чтобы оно стало равным давлению в подогревателе во время операции дутья (см. Фиг. 2). Поскольку разность давления в подогревателе между операцией нагрева и операцией дутья устраняется, операция выравнивания давления и операция сброса давления (см. Фиг. 3) больше не являются необходимыми и могут быть исключены.
[0050]
В примерном варианте осуществления операция дутья и операция нагрева подогревателя 4 дутья выполняются, как показано на Фиг. 2, так что операции выравнивания давления и операция сброса давления, как показано на Фиг. 3, могут быть полностью исключены, уменьшая тем самым количество стадий, эффективность работы и эксплуатационные затраты.
Кроме того, в соответствии со схемой работы подогревателя 4 дутья, показанной на Фиг. 2, период времени, занимаемый операцией выравнивания давления и операцией сброса давления, показанные на Фиг. 3, могут быть устранены, так что операционная эффективность может быть улучшена.
Кроме того, схема работы подогревателя 4 дутья, показанная на Фиг. 2, требует только двух из подогревателей 4A - 4C дутья, где один из подогревателей 4A - 4C дутья может быть приостановлен или может быть подвергнут обслуживанию.
Для того, чтобы выполнять только операцию, показанную на Фиг. 2, в системе 1 подогревателя дутья могут быть предусмотрены только два подогревателя 4 дутья (то есть количество подогревателей дутья может быть сокращено).
[0051]
Когда выполняется типичная операция, показанная на Фиг. 3, влага в BFG, остающаяся в подогревателе 4 дутья, конденсируется во время операции выравнивания давления в соответствии с увеличением давления в подогревателе дутья. Однако операция, показанная на Фиг. 2, не требует операции выравнивания давления, и таким образом конденсация влаги в подогревателе дутья может быть предотвращена.
[0052]
Кроме того, в примерном варианте осуществления температура топливного газа, вводимого в подогреватель 4 дутья, может быть повышена за счет адиабатического сжатия вентилятором 52 (нагнетателем по настоящему изобретению) и вентилятором 461 для подачи воздуха с тем, чтобы поднять давление воздуха. Соответственно предварительный нагреватель для топливного газа, используемый в типичной системе подогревателей дутья, и подача обычно требуемого дополнительного топлива могут быть исключены, уменьшая тем самым количество и размеры оборудования и эксплуатационные затраты.
[0053]
В примерном варианте осуществления продолжительность операции нагрева может быть сокращена путем повышения давления в подогревателе во время операции нагрева, как это описано в объяснении к Фиг. 2. Как правило, продолжительность операции нагрева устанавливается более длительной, чем для операции дутья, и требуются вышеописанная операция выравнивания давления и операция сброса давления. Однако в примерном варианте осуществления операция выравнивания давления и операция сброса давления могут быть опущены. В дополнение к этому, продолжительность операции нагрева может быть сокращена по существу до продолжительности операции дутья. Соответственно, график работы может быть просто установлен как цикл из операции нагрева и операции дутья.
[0054]
Кроме того, в примерном варианте осуществления, поскольку разность между давлением в подогревателе во время операции дутья и давлением в подогревателе во время операции нагрева, а следовательно и изменение давления во время операции выравнивания давления и операции сброса давления (см. Фиг. 3), могут быть устранены, срок службы компонентов подогревателя 4 дутья может быть продлен. В частности, например, усталостное разрушение железной оболочки, растрескивание огнеупорных кирпичей в подогревателе дутья и образование зазоров в швах кирпичной кладки (и соответственно утечка газа из подогревателя дутья через швы кирпичной кладки) могут быть предотвращены.
Кроме того, объем топливного газа может быть уменьшен путем повышения давления в подогревателе во время операции нагрева, так что поперечное сечение подогревателя дутья может быть уменьшено, эффективность сгорания во время операции нагрева может быть улучшена, и размер корпуса подогревателя и оборудования может быть уменьшен.
[0055]
В примерном варианте осуществления газообразное топливо подогревателя 4 дутья обеспечивается за счет BFG (колошникового газа), извлекаемого через линию 3 утилизации колошникового газа от  колошника  21 доменной печи 2, где BFG отбирается из части линии 3 утилизации колошникового газа после турбинной системы 35 утилизации давления колошникового газа через отводную трубу 51 линии 5 подачи топливного газа.
Соответственно, BFG, давление которого утилизировано турбинной системой 35 утилизации давления колошникового газа, используется в качестве топливного газа, так что влияние колебаний давления в колошнике 21 доменной печи 2 сглаживается турбинной системой 35 утилизации давления колошникового газа для стабилизации колебаний давления BFG, подаваемого к блоку горелок подогревателя 4 дутья.
Кроме того, BFG, используемый в качестве топливного газа, давление которого утилизировано турбиной системой 35 утилизации давления колошникового газа, и таким образом является низким, содержит малое количество влаги, так что, например, огнеупорные кирпичи в подогревателе 4 дутья не разрушаются благодаря туману, образующемуся в подогревателе дутья, когда BFG вводится в блок горелок подогревателя 4 дутья.
[0056]
Для сравнения, когда BFG отбирается из части линии 3 утилизации доменного газа перед турбинной системой 35 утилизации давления колошникового газа, как в вышеописанном Патентном документе 1 (см. отводную трубу 51P на Фиг. 1), BFG, который подается во время операции нагрева подогревателя 4 дутья, может испытывать влияние колебаний давления в колошнике 21 доменной печи 2 и содержать большее количество влаги благодаря более высокому давлению, чем в вышеупомянутой компоновке, так что туман может образовываться в подогревателе 4 дутья, когда BFG вводится в блок горелок подогревателя 4 дутья, возможно разрушая огнеупорные кирпичи.
Однако в примерном варианте осуществления, поскольку BFG отбирается из той части линии 3 утилизации доменного газа, которая находится после турбинной системы 35 утилизации давления колошникового газа, этих недостатков можно избежать.
[0057]
В примерном варианте осуществления вентилятор 52 (нагнетатель), предусмотренный на линии 5 подачи топливного газа, выполнен с возможностью повышения давления BFG, подаваемого в подогреватель 4 дутья.
Соответственно, даже когда используется BFG низкого давления, давление которого было утилизировано турбинной системой 35 утилизации давления колошникового газа, давление BFG, вводимого в подогреватель 4 дутья, может быть установлено на достаточно высоком уровне.
[0058]
В примерном варианте осуществления турбинная система 441 утилизации давления отходящих газов, предусмотренная в трубопроводе 44 отходящих газов, утилизирует давление и тепло отходящего газа подогревателя 4 дутья, и утилизированная энергия давления и тепла отходящих газов используется для приведения в действие вентилятора 52 (нагнетателя) и вентилятора 461 трубопровода 46 воздуха для сжигания. Соответственно, вентиляторы 52, 461 могут приводиться в действие энергией, утилизированной из отходящего газа подогревателя 4 дутья во время операции нагрева, так что эксплуатационные затраты могут быть уменьшены.
Соответственно, вентилятор 52, выполненный с возможностью повышения давления во время операции нагрева, преимущества чего были описаны выше, в примерном варианте осуществления может приводиться в действие энергией отходящих газов подогревателя 4 дутья во время операции нагрева, так что эксплуатационные затраты могут быть минимизированы.
[0059]
Как показано на Фиг. 2, операции двух подогревателей 4 дутья системы 1 подогревателя дутья примерного варианта осуществления переключаются с 45-минутным циклом. В отличие от этого, операции трех подогревателей 4 дутья той же самой системы 1 подогревателя дутья могут переключаться с 30-минутным циклом.
Как показано на Фиг. 4, три подогревателя 4A - 4C дутья поочередно выполняют операцию дутья и операцию нагрева, например с 30-минутным циклом от исходной точки (0 мин).
[0060]
В подогревателе 4A дутья операция дутья выполняется в течение 30 мин от исходной точки (0 мин), операция по переключению с операции дутья на операцию нагрева (операция перехода от дутья к нагреву) выполняется в течение 0,5 мин, операция нагрева выполняется в течение 59 мин, и операция по переключению с операции нагрева на операцию дутья (операция перехода от нагрева к дутью) выполняется в течение 0,5 мин. Цикл из этих четырех стадий затем повторяется.
Операция дутья, которая длится 30 мин, составляет один цикл. Операция нагрева, длящаяся 59 мин, и две операции по переключению между нагревом и дутьем, каждая из которых занимает 0,5 мин, длится в общей сложности 60 мин (то есть два цикла).
[0061]
Давление в подогревателе 4A дутья является тем же самым, что и на Фиг. 2.
В частности, предопределенное давление поддерживается в подогревателе 4A дутья во время операции дутья за счет давления воздуха, повышаемого вентилятором 431 трубопровода 43 холодного дутья. В отличие от этого, во время операции нагрева давление BFG (топливного газа) повышается вентилятором 52 линии 5 подачи топливного газа так, чтобы давление в подогревателе поддерживалось на том же самом уровне, что и во время операции дутья.
Во время операции перехода от дутья к нагреву и операции перехода от нагрева к дутью для реверса направления воздушного потока требуется некоторое время переключения для приведения в действие двухпозиционных клапанов (не показанных), предусмотренных в каждой из соединительных частей трубопровода 43 холодного дутья, трубопровода 44 отходящих газов и трубопровода 45 горячего дутья подогревателей 4A - 4C дутья.
[0062]
Температура в подогревателе 4A дутья уменьшается во время операции дутья в соответствии с объемом выданного горячего дутья. Однако благодаря короткой продолжительности операции дутья температура в конце операции дутья остается более высокой, чем температура в конце операции дутья, показанной на Фиг. 2.
В отличие от этого, во время операции нагрева температура подогревателя постепенно повышается благодаря сгоранию в топочной камере 42, достигая температуры, требуемой для начала операции дутья. Однако в дополнение к вышеописанному небольшому уменьшению температуры во время операции дутья, поскольку для операции нагрева обеспечивается время, приблизительно равное двум циклам (59 мин), температура подогревателя может подниматься более медленно, чем в операции нагрева, показанный на Фиг. 2 (29 мин), так что операция нагрева может выполняться при более низкой температуре сгорания и/или с меньшим расходом топливного газа. Кроме того, размер топочной камеры 42 может быть уменьшен.
[0063]
В отличие от вышеописанного подогревателя 4A дутья, подогреватель 4B дутья выполняет от исходной точки (0 мин) вторую половину операции нагрева и 0,5-минутную операцию перехода от нагрева к дутью, затем 30-минутную операцию дутья, 0,5-минутную операцию перехода от дутья к нагреву, 59-минутную операцию нагрева и 0,5-минутную операцию перехода от нагрева к дутью. Эти стадии затем повторяются.
Подогреватель 4C дутья выполняет от исходной точки (0 мин) 0,5-минутную операцию перехода от дутья к нагреву, 59-минутную операцию нагрева, 0,5-минутную операцию перехода от нагрева к дутью и 30-минутную операцию дутья. Эти стадии затем повторяются.
[0064]
Как было описано выше, подогреватели 4A - 4C дутья могут последовательно выполнять операцию дутья и операцию нагрева в 30-минутном цикле, показанном на Фиг. 4. Кроме того, каждый из подогревателей 4A - 4C дутья поочередно выполняет операцию дутья в течение 30 мин, так что горячее дутье может подаваться в доменную печь 2 без прерывания.
В дополнение к этому, операция выравнивания давления и операция сброса давления (см. Фиг. 3) не являются необходимыми и могут быть опущены, и, следовательно, вышеописанные недостатки, связанные с колебаниями давления во время операции выравнивания давления и операции сброса давления (например влияние на оборудование и конденсация влаги), могут быть устранены. Когда для выполнения операции дутья используются два подогревателя дутья, температура дутья может быть повышена по сравнению с операцией дутья, использующей один подогреватель дутья.
[0065]
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными примерными вариантами осуществления, но включает в себя модификации и т.п., до тех пор, пока эти модификации и т.п. являются совместимыми с настоящим изобретением.
Например, количество подогревателей 4 дутья, предусмотренных в системе 1 подогревателя дутья, не обязательно должно быть равно трем, и может быть равно двум (для выполнения операции, показанной на Фиг. 2), или четырем или больше (для выполнения операции, показанной на Фиг. 2, или операции, показанной на Фиг. 4). Например, когда имеется четыре подогревателя 4 дутья, две пары из этих четырех подогревателей 4 дутья могут использоваться для выполнения операции, описанной выше со ссылкой на Фиг. 2, или один из этих четырех подогревателей 4 дутья может быть приостановлен, и операция, показанная на Фиг. 4, может выполняться с использованием трех подогревателей 4 дутья. Альтернативно пара подогревателей 4 дутья из этих четырех подогревателей 4 дутья может быть приостановлена, а оставшаяся пара может использоваться.
[0066]
В примерном варианте осуществления были описаны операция с 45-минутным циклом, показанная на Фиг. 2, и операция с 30-минутным циклом, показанная на Фиг. 4. Однако, время цикла операции может быть определено по желанию, и может составлять всего 20 мин или может составлять целых 60 мин. Однако короткое время цикла требует частого переключения стадий и иногда становится неэффективным. В отличие от этого, длительное время цикла требует большого объема для подогревателей 4 дутья. Кроме того, диапазон изменения температуры в подогревателе дутья во время операции дутья и операции нагрева иногда ограничивается. Соответственно, желательно определять время цикла в соответствии с требованиями к системе 1 подогревателя дутья.
[0067]
Хотя в примерном варианте осуществления используется подогреватель 4 дутья внешнего сгорания, подогреватель 4 дутья в некоторых вариантах осуществления является агрегатом внутреннего сгорания или агрегатом с верхним нагревом. Другими словами, настоящее изобретение применимо к любому типу подогревателей дутья.
Хотя в качестве нагнетателя используется вентилятор 52, в частности вентилятор высокого давления, можно использовать любой другой тип нагнетателя, который способен повышать давление топливного газа, проходящего через линию 5 подачи топливного газа.
В некоторых вариантах осуществления расходомер и регулятор расхода предусматриваются на линии отходящих газов, подходящей к трубопроводу 44 отходящих газов от каждого из подогревателей 4 дутья, чтобы регулировать скорость потока отходящих газов так, чтобы она соответствовала количеству топливного газа и воздуха, устраняя тем самым необходимость в операции переключения клапана во время переключения операции нагрева и операции дутья.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0068]
Настоящее изобретение применимо к системе подогревателя дутья (воздухонагревателей) и к способу работы подогревателя дутья.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
[0069]
1 - система подогревателя дутья,
2 - доменная печь,
21 - колошник,
22 – завалочное оборудование,
23 - фурма,
24 - кольцевой трубопровод,
3 - линия утилизации колошникового газа,
31 – трубопровод колошникового газ,
32 - пылеуловитель,
33 – первичный скруббер Вентури,
34 – вторичный скруббер Вентури,
35 – турбинная система утилизации давления колошникового газа,
36 - газгольдер,
4, 4A, 4B, 4C - подогреватель дутья,
41 - регенеративная камера,
42 - топочная камера,
43 – трубопровод холодного дутья,
431 - вентилятор высокого давления для дутья,
44 – трубопровод отходящих газов,
441 – турбинная система утилизации давления отходящих газов,
45 - трубопровод горячего дутья,
46 – трубопровод воздуха для сжигания,
461 - вентилятор для сжатия воздуха для сжигания,
47 - трубопровод топливного газа,
5 - линия подачи топливного газа,
51, 51P - отводная труба,
52 - вентилятор (нагнетатель)