УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ОТХОДОВ ПРОЦЕССА КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к топливным печам металлургической, стекловаренной промышленности, отапливаемым природным газом, в которых образуются высокотемпературные газовые отходы топочного и технологического процессов - в первую очередь продукты горения. Такие печи, как правило, имеют и другие тепловые отходы, например, пар из системы испарительного охлаждения, потери теплоты через ограждение печи. Утилизация тепловых отходов может дать существенный энергосберегающий эффект.
Одним из эффективных направлений энергосбережения является термохимическая регенерация теплоты газовых отходов, базирующаяся на эндотермическом процессе конверсии природного газа. При этом первичное топливо - природный газ - перерабатывается во вторичное топливо - синтез-газ, который используется для отопления печи.
Эффективным вариантом реализации термохимической регенерации теплоты газовых отходов является рекуператор для паровой (пароводяной) конверсии природного газа (В.А. Волков, А.Ф. Каращук, И.И. Левер, В.Н. Новосельцев, И.И. Перелетов, А.И. Тюрин, Е.А. Чуланов, М.Ф. Шопшин «Рекуператор для паровой конверсии природного газа» // А.с. СССР №1016660, 1983 г.) (аналог). В данном изобретении синтез-газ, получаемый из природного газа методом паровой конверсии, полностью поступает в горелочные устройства печи.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство с паровой конверсией природного газа для регенерации теплоты газовых отходов методической печи (Л.А. Шульц «Методическая рекуперативная печь для нагрева металла» // А.с. СССР №142669, 1961 г.), состоящее из последовательно соединенных методической печи, реактора паровой конверсии природного газа, подогревателя окислителя, подогревателя парогазовой смеси и испарителя.
Недостатком указанных устройств является ограниченное применение паровой конверсии природного газа с целью утилизации тепловых отходов: термохимическая регенерация на основе конверсии природного газа не всегда обеспечивает глубокую утилизацию теплоты газовых отходов, поэтому газовые отходы не охлаждаются до минимально допустимых температур и имеют потенциальную возможность дальнейшего использования.
Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении энергетической эффективности установки. Технический эффект, возникающий при решении технической задачи, состоит в комплексной утилизации тепловых отходов на основе конверсии природного газа и достигается тем, что известное устройство, содержащее топливную печь (например, стекловаренную печь), реактор паровой конверсии природного газа, подогреватель окислителя, подогреватель парогазовой смеси и испаритель, дополнительно снабжено системой испарительного охлаждения печи, состоящей из охлаждаемых труб, параллельно подсоединенных к входному и выходному коллекторам, причем пар, получаемый в системе испарительного охлаждения печи, используется для выработки синтез-газа в количестве сверх необходимого для отопления печи.
Тепловая схема устройства представлена на фиг. 1.
Структурная схема системы испарительного охлаждения для случая стекловаренной печи представлена на фиг. 2.
Устройство содержит топливную печь 1 для переработки исходного материала в технологический продукт с системой испарительного охлаждения печи 2, реактор конверсии 3 для получения синтез-газа путем паровой конверсии природного газа, подогреватель окислителя 4, подогреватель парогазовой смеси 5, испаритель 6. Система испарительного охлаждения печи 2 состоит из охлаждаемых труб, параллельно подсоединенных к входному и выходному коллекторам. Устройство работает следующим образом.
В топливной печи 1 осуществляется переработка исходного материала в технологический продукт. Печь отапливается синтез-газом, для сжигания которого используется окислитель, направляемый из подогревателя окислителя 4. Газовые отходы топливной печи используются для нагрева теплоносителей последовательно в реакторе паровой конверсии 3, подогревателе окислителя 4, подогревателе парогазовой смеси 5 и испарителе 6.
Вода подается двумя потоками - в испаритель бив систему испарительного охлаждения печи 2. Расход воды на испаритель определяется из условия снижения температуры уходящих газов (газовых отходов на выходе из испарителя) до минимально допустимого уровня. Расход воды в систему испарительного охлаждения печи определяется из условия обеспечения надежной работы топливной печи. Образующиеся потоки пара соединяются в единый поток, который смешивается с топливом - природным газом, после чего парогазовая смесь нагревается в подогревателе парогазовой смеси 5 и направляется в реактор паровой  конверсии 3. Полученный в реакторе паровой конверсии 3 синтез-газ разделяется на два потока, один из которых направляется с топливную печь 1, а второй - за пределы устройства для внешнего энергетического либо технологического использования (например, для производства водорода).