УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к устройствам для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, а именно дуговых сталеплавильных печей, газоотводов конвертеров и др.
Известно устройство для охлаждения газоотвода конвертера (см. а.с. СССР №196917, МПК С21С 5/38, 1967 г.), содержащее трубчатый охлаждаемый водой экран, резервуар, циркуляционный насос, регулятор и аккумулятор.
Существенными признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, является наличие охлаждаемого элемента технологического агрегата и циркуляционного насоса, связанных между собой подающим и отводящим трубопроводами.
Недостатком аналога является невозможность утилизировать значительный энергопотенциал циркуляционной воды во время охлаждения газоотвода конвертера, так как охлаждение перегретой воды производят выпариванием части воды при дросселировании.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к заявляемой полезной модели является устройство охлаждения конвертера, известное из патента UA №46971, МПК7 С21С 5/40, 2001 г.), содержащее контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, циркуляционным насосом и теплообменником, при этом теплообменник оборудован контуром потребителя тепла.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, является наличие контура утилизации тепла, образованного охлаждаемым элементом
технологического агрегата, циркуляционным насосом и теплообменником, причем теплообменник включен в контур потребителя тепла.
Недостатком прототипа является неполное использование тепла контура утилизации, а также значительное колебание температуры теплоносителя, подаваемого потребителю, что вызвано цикличностью работы технологических агрегатов вследствие несогласованности работы контуров потребителя тепла и утилизации тепла, и повышенного расхода топлива для обеспечения необходимой температуры теплоносителя, подаваемого потребителю.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов путем расширения его технологических возможностей за счет введения в него новых звеньев, обеспечивающих синхронизацию работы входящих в его состав контуров. Это обеспечивает при максимальном использовании тепла от контура утилизации тепла сократить расход электроэнергии на обеспечение циркуляции теплоносителя в контурах.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, содержащем контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, циркуляционным насосом и теплообменником, при этом теплообменник включен в контур потребителя тепла, согласно полезной модели контур потребителя тепла содержит дополнительный теплообменник, установленный перед потребителем тепла, причем дополнительный теплообменник, включен в контур водогрейного котла, а 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 и со средствами изменения расхода теплоносителя циркуляционных насосов, установленных контурах утилизации тепла и
водогрейного котла, при этом контур потребителя тепла содержит перемычку, соединяющую подающий и возвратный трубопроводы, минуя дополнительный теплообменник.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Включение в контур потребителя тепла дополнительного теплообменника, включенного в контур водогрейного котла, обеспечивает необходимую потребителю тепла температуру теплоносителя и ликвидирует колебания его температуры, вызванные цикличностью работы технологического агрегата.
Включение в состав устройства датчиков температуры, установленных в контурах утилизации тепла и потребителя тепла, позволяет вести оперативный контроль за работой устройства. Соединение процессора электрическими связями с датчиками температуры и со средствами изменения расхода теплоносителя циркуляционных насосов, установленных контурах утилизации тепла и водогрейного котла, обеспечивает коррекцию расхода воды на теплоутилизирующую установку и водогрейный котел в зависимости от температуры воды в контурах теплоутилизирующей установки и потребителей тепла. Это позволяет оптимизировать процесс нагрева подаваемого потребителю теплоносителя, сократить расход топлива на водогрейный котел и сократить расход электроэнергии.
Соединение трех контуров системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники в единую систему позволяет корректировать расход воды на теплоутилизирующую установку и водогрейный котел в зависимости от температуры воды в контурах теплоутилизирующей установки и потребителей тепла, что позволяет сократить расход электроэнергии при максимальной утилизации тепла отходящих дымовых газов технологического печного агрегата.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема устройства для утилизации тепла отходящих газов технологических агрегатов.
Устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических печных агрегатов содержит три замкнутых контура:
- контур утилизации тепла, образованный охлаждаемым элементом 1 технологического печного агрегата, трубопроводом 2 подачи горячего теплоносителя с установленным на нем теплообменником 3 и трубопроводом возврата охлажденного теплоносителя с установленным на нем циркуляционным насосом 4;
- контур потребителя тепла включает циркуляционный насос 5, трубопроводы 6 подачи теплоносителя потребителям тепла 7, дополнительный теплообменник 8, перемычку 9;
- контур водогрейного котла, включающий водогрейный котел 10, циркуляционный насос 11, трубопроводы 13.
Контур потребителей тепла подсоединен через теплообменники 3 и 8 к контуру утилизации тепла и к контуру водогрейного котла 10. Регулятор расхода топлива 12 водогрейного котла 10 электрическими связями 17 соединен с процессором 16 (щитом КВП), который соединен электрическими связями 14 и 15 с датчиком температуры 22, 23 и электрическими связями 18 и 19 со средством изменения расхода циркуляционной воды 20 циркуляционного насоса 11 и средством изменения расхода циркуляционной воды 21 циркуляционного насоса 4.
Устройство работает следующим образом.
Охлаждающая вода с температурой 60°С циркуляционными насосами 4 подается на конвективные и радиационные поверхности нагрева 1 охлаждения элементов технологической печи, где нагревается до температуры 95°С.
Нагретая вода по трубопроводу 2 подачи горячего теплоносителя поступает на теплообменник 3, где нагревает воду контура потребителей тепла и охлаждается до 60°С.
Охлажденная вода поступает на циркуляционные насосы 4 и таким образом контур теплоутилизирующей установки замыкается.
Производительность циркуляционных насосов 4 может изменяться в зависимости от температуры воды на выходе из теплоутилизирующей установки, измеряемой датчиком температуры 22 путем установки на электродвигателях частотных регуляторов 21.
Вода от потребителей тепла 7 циркуляционными насосами подается на теплообменник 3, где нагревается водой контура теплоутилизирующей установки. После теплообменника 3 нагретая вода по трубопроводу 6, в зависимости от ее температуры, поступает либо на теплообменник контура водогрейного котла для догрева до необходимой потребителям тепла температуры, либо по перемычке 9 направляется непосредственно потребителям тепла без догрева. Нагретая в контурах теплоутилизирующей установки и при необходимости водогрейного котла вода поступает потребителям 7.
Водогрейный котел 10 включается в работу только в период, когда температура воды контура потребителя тепла после теплообменника 3, измеряемая датчиком температуры 28 недостаточна для нормального теплоснабжения потребителей. В этом случае вода контура водогрейного котла циркуляционным насосом 11 подается на водогрейный котел, где нагревается до необходимой температуры за счет сжигания природного газа, поступающего на горелку котла через регулятор 12.
Таким образом, устройство обеспечивает одновременно охлаждение элементов технологических печных агрегатов и утилизацию тепла отходящих дымовых газов, т.е. значительное энергосбережение в процессе охлаждения элементов технологических печных агрегатов.