УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ
HEAT UTILISATION DEVICE OF WASTE FLUE GAS OF PROCESS UNITS

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к устройствам для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, а именно: нагревательных печей прокатных станов, дуговых сталеплавильных печей, газоотводов конвертеров и др.
Известно устройство охлаждения конвертера (см. патент на изобретение UA №46971, МПК 7 C21C 5/40, 2001 г.), содержащее контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, циркуляционными насосами и теплообменником, при этом теплообменник оборудован контуром потребителя тепла.
Недостатком аналога является неполное использование тепла контура утилизации, а также значительное колебание температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, что вызвано цикличностью работы технологических агрегатов в результате несогласованности работы контуров потребителя тепла и утилизации тепла.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, известное из патента на полезную модель UA u №29649, МПК 8 C21C 5/38, заявл.02.08.07 г.).
Устройство содержит контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, циркуляционным насосом и теплообменником, при этом теплообменник включен в контур потребителя тепла. Контур потребителя тепла содержит дополнительный теплообменник, установленный перед потребителем тепла. Дополнительный теплообменник включен в контур водогрейного котла. Регулятор расхода топлива водогрейного котла электрическими связями соединен с процессором (щитом КВП), который соединен электрическими связями с датчиками температуры в контуре утилизации тепла и в контуре потребителя тепла, а также со средствами изменения расхода теплоносителя циркуляционных насосов, установленных в контурах утилизации тепла и водогрейного котла. При этом контур потребителя тепла содержит перемычку, которая соединяет подающий и обратный трубопроводы контура потребителей тепла, минуя дополнительный теплообменник.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, являются: контур утилизации тепла, образованный установленным на отводе дымовых газов от технологического агрегата теплообменником, отводящим от него и подающим к нему теплоноситель трубопроводами и циркуляционными насосами, система потребителей тепла в составе контура отопления и вентиляции с подающим к ней и отводящим от нее теплоноситель трубопроводами, и контур водогрейного котла, образованный подающим и отводящим теплоноситель к водогрейному котлу трубопроводами, циркуляционными насосами.
Недостатком прототипа является низкая степень утилизации тепла, то есть значительный энергопотенциал отходящих дымовых газов не использован в достаточной степени.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов путем расширения его технологических возможностей за счет введения в него новых звеньев, образующих совмещенную систему отопления, горячего водоснабжения и холодоснабжения, что обеспечивает более полное использование тепла отходящих дымовых газов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, содержащем контур утилизации тепла, образованный установленным на отводе дымовых газов от технологического агрегата 1 теплообменником 2, отводящим 3 от него и подающим 4 к нему теплоноситель трубопроводами и циркуляционными насосами 5, систему потребителей тепла в составе контура отопления и вентиляции 6 с подающим 7 к ней и отводящим 8 от нее теплоноситель трубопроводами, и контур водогрейного котла, образованный подающим 9 и отводящим 10 теплоноситель к водогрейному котлу 11 трубопроводами, циркуляционными насосами 12, согласно изобретению, контур утилизации тепла содержит соединенные с подающим 4 к нему и отводящим 3 от него теплоноситель трубопроводами соответственно подающий 13 и отводящий 14 коллекторы сетевой воды, с установленными на них датчиками 15 и 16 температуры сетевой воды, при этом отводящий трубопровод 10 водогрейного котла 11 соединен с подающим коллектором 13 сетевой воды, а регулятор расхода 17 топлива водогрейного котла электрическими связями 18 соединен с процессором 19, соединенным электрическими связями 20, 21 с датчиками 15, 1.6 температуры сетевой воды в подающем 13 и отводящем 14 коллекторах сетевой воды, причем система потребителей тепла дополнительно содержит контур горячего водоснабжения, содержащий баки-аккумуляторы 22, циркуляционные насосы 23 и теплообменник 24, включенный в контур утилизации тепла через его сетевые 13, 14 коллекторы, причем на его подающем трубопроводе 25 установлен регулятор 26 расхода теплоносителя, и включенный в контур утилизации тепла через его сетевые 13, 14 коллекторы контур холодильной установки в составе холодильной машины 27, отводящего 28 и подающего 29 трубопроводов с установленным на последнем регулятором 30 расхода теплоносителя, при этом датчик температуры 31 внешнего воздуха через дополнительный процессор 32 электрическими связями 33, 34, 35 соединен с регуляторами 26, 30, 36 расхода теплоносителя, установленными на подающих трубопроводах к теплообменнику 24 в контуре горячего водоснабжения и к холодильной машине 27 в контуре холодильной установки и на отводящем трубопроводе 8 контура отопления и вентиляции 6.
Причинно-следственная связь между существенными признаками заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Оснащение контура утилизации тепла подающим и отводящим коллекторами сетевой воды обеспечивает подачу теплоносителя к контурам отопления, горячего водоснабжения и холодильной установки, а также взаимодействие с контуром водогрейного котла.
Соединение регулятора расхода топлива водогрейного котла электрическими связями с процессором, соединенным электрическими связями с датчиками температуры сетевой воды в подающем и отводящем коллекторах сетевой воды, обеспечивает включение в работу водогрейного котла. Таким образом, осуществляется дополнительный нагрев недостаточно нагретой воды за счет утилизации теплоты горячих отходящих дымовых газов только в период, когда температура воды в коллекторе подаваемой сетевой воды, измеряемая датчиком температуры, недостаточна для покрытия потребностей потребителей.
Включение в систему потребителей тепла дополнительных контура горячего водоснабжения и контура холодильной установки обеспечивает более полное использование тепла отходящих дымовых газов технологического агрегата.
Включение в состав устройства датчика температуры холодного воздуха позволяет учитывать суточные и сезонные колебания температуры воздуха. Соединение дополнительного процессора электрическими связями с датчиком температуры внешнего воздуха и с регуляторами расхода теплоносителя, установленными в контурах горячего водоснабжения, холодильной установки и в контуре отопления и вентиляции, позволяет в зависимости от температуры внешнего воздуха корректировать расход теплоносителя в этих контурах.
Соединение трех контуров системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники в единую систему позволяет корректировать их работу в самом экономичном режиме с максимальным использованием утилизируемого тепла.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов.
Устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов содержит контур утилизации тепла, образованный установленным на отводе дымовых газов от технологического агрегата 1 теплообменником 2, отводящим 3 от него и подающим 4 к нему теплоноситель трубопроводами и циркуляционными насосами 5. Устройство содержит также систему потребителей тепла в составе контура отопления и вентиляции 6 с подающим 7 к нему и отводящим 8 от него теплоноситель трубопроводами, и контур водогрейного котла, образованный подающим 9 и отводящим 10 теплоноситель к водогрейному котлу 11 трубопроводами и циркуляционными насосами 12. Контур утилизации тепла содержит соединенные с подающим 4 к нему и отводящим 3 от него теплоноситель трубопроводами соответственно подающий 13 и отводящий 14 коллекторы сетевой воды с установленными на них датчиками 15 и 16 температуры сетевой воды. При этом отводящий трубопровод 10 водогрейного котла 11 соединен с подающим коллектором 13 сетевой воды, а регулятор расхода 17 топлива водогрейного котла электрическими связями 18 соединен с процессором 19, соединенным электрическими связями 20, 21 с датчиками 15, 16 температуры сетевой воды в подающем 13 и отводящем 14 коллекторах сетевой воды. Система потребителей тепла дополнительно содержит контур горячего водоснабжения, содержащий баки-аккумуляторы 22, циркуляционные насосы 23 и теплообменник 24, включенный в контур утилизации тепла через его сетевые 13, 14 коллекторы, причем на его подающем трубопроводе 25 установлен регулятор 26 расхода теплоносителя. Система потребителей тепла содержит также включенный в контур утилизации тепла через его сетевые коллекторы контур холодильной установки в составе холодильной машины 27, отводящего 28 и подающего 29 трубопроводов с установленным на последнем регулятором 30 расхода теплоносителя. Датчик температуры 31 внешнего воздуха через дополнительный процессор 32 электрическими связями 33, 34, 35 соединен с регуляторами 26, 30, 36 расхода теплоносителя, установленными на подающих трубопроводах к теплообменнику 24 в контуре горячего водоснабжения и к холодильной машине 27 в контуре холодильной установки и на отводящем трубопроводе 8 контура отопления и вентиляции 6.
Устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов работает следующим образом.
Охлаждающая вода с температурой 60°C циркуляционными насосами 5 подается на теплообменник 2, установленный на отводе дымовых газов от технологического агрегата 1, в котором нагревается, охлаждая отходящие дымовые газы, то есть утилизируя их тепло.
Нагретая вода по трубопроводам 3 подачи горячего теплоносителя поступает в коллектор 13 и дальше к потребителям тепла. Охлажденная после потребителей теплая вода поступает на циркуляционные насосы 5 и, таким образом, контур утилизации тепла запирается.
Контур утилизации тепла характеризуется стабильным расходом воды, вызванным необходимостью постоянного отведения тепла, отбираемого от отходящих дымовых газов технологического агрегата, и использованием этого тепла в полном объеме.
Вода из коллектора 13 за счет давления, созданного циркуляционными насосами 5, подается потребителям тепла, при этом в отопительный период теплоноситель в контур холодильной машины 27 не подается, поскольку потребности в холоде отсутствуют, а направляется на теплообменник 24 контура горячего водоснабжения и потребителям тепла системы отопления и вентиляции 6. При этом регуляторы расхода тепла 36 и 26 работают по импульсу, поступающему от датчика 31 температуры внешнего воздуха.
В ночное время при понижении температуры внешнего воздуха регулятор 26 прикрывается, а регулятор 36 открывается, и большая часть тепла подается в контур системы отопления и вентиляции.
В дневное время при повышении температуры происходит обратный процесс: регулятор 26 открывается, а регулятор 36 прикрывается. Нагретая в теплообменнике 24 вода поступает в баки запаса горячей воды 22, в которых аккумулируется с последующей выдачей потребителям.
Таким образом, устройство обеспечивает одновременно охлаждение элементов технологических печных агрегатов и утилизацию тепла отходящих дымовых газов, то есть значительное энергосбережение в процессе охлаждения элементов технологических агрегатов.