УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОТХОДЯЩЕГО КОНВЕРТЕРНОГО ГАЗА С НЕПРЕРЫВНОЙ ВЫРАБОТКОЙ ПАРА

Полезная модель относится к области металлургии, а именно к конвертерному производству стали, в частности, к устройствам для обработки и утилизации тепла конвертерного газа с выработкой пара.
Известно устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера, содержащее последовательно установленные по газу конвертер, котел-охладитель, две последовательные ступени скрубберной газоочистки, нагнетатель и газгольдер, причем выход по пару из котла-охладителя соединен с входом парового аккумулятора, выход которого подключен через автономный пароперегреватель, снабженный горелками, к паровой турбине, а выход последней сообщается с деаэратором (см. Бережинский А.И., Циммерман А.Ф. Охлаждение и очистка газов кислородных конвертеров. - М.: Металлургия, 1983, с.12).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования конвертерного газа, связанная с потерей его физического тепла при осуществлении процесса мокрой газоочистки. При этом примерно до 1/3 физического тепла конвертерного газа расходуется в скрубберах на нагрев орошающей воды и необратимо теряется при охлаждении оборотной воды в градирнях. Кроме того, транспортирование собранного в газгольдере конвертерного газа по трубопроводу на большие расстояния для энергетического и технологического использования требует значительных затрат, что снижает эффективность его применения. Одновременно с этим, при сборе конвертерного газа в газгольдерах возникает проблема обеспечения постоянства состава собираемого конверторного газа и его взрывобезопасности, связанная с присутствием в конверторном газе кислорода, что ограничивает количество утилизируемого газа, особенно в начальные и заключительные периоды плавки в конвертере. Также в известном устройстве используется автономный пароперегреватель, служащий для перегрева насыщенного пара, что значительно увеличивает топливную составляющую в себестоимости вырабатываемой электроэнергии и приводит к снижению эффективности утилизации конвертерного газа и пара.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера, содержащее установленные по газу конвертер, кессон, скрубберную газоочистку, дымосос и дымовую трубу. Причем устройство снабжено котлом-охладителем, выход по пару которого соединен с входом парового аккумулятора, выход из которого подключен к паровой турбине через автономный пароперегреватель, причем выход из газгольдера соединен трубопроводом с горелками автономного пароперегревателя, а выход по пару последнего соединен с противодавленческой паровой турбиной (см. пат. РФ на полезную модель №34536, С21С 5/38, F22B 1/18).
Недостатком известного устройства, является низкая эффективность использования конвертерного газа. Это связано с тем, что в устройстве затруднена работа труб Вентури из-за резко-переменного выхода конверторного газа. Существующие колебания объемов выхода конверторного газа в течение продувки не могут быть устранены заявленными шиберами, так как их работа приводит к резкому изменению аэродинамики всего газоотводящего тракта.
Еще одним недостатком устройства является неполная утилизации тепла продуктов сгорания конверторного газа, что связано с использованием в устройстве автономного пароперегревателя, который не имеет развитых поверхностей теплообмена вследствие чего, часть оставшегося газа необходимо направлять другому потребителю или сжигать газ на свече.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности утилизации конвертерного газа.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для утилизации тепла отходящего конвертерного газа с непрерывной выработкой пара, содержащем установленные по газу конвертер, кессон, скрубберную газоочистку, нагнетатель и дымовую трубу, согласно изменению, оно снабжено последовательно соединенными между собой водоохлаждаемой камерой смешения, водоохлаждаемым циклонным предтопком и энергетическим котлом, причем камера смешения установлена под углом к оси кессона, соединена с ним на входе и дополнительно соединена с патрубками для подачи природного газа, снаружи по периметру камеры смешения с равномерным шагом установлены пылеугольные горелки, ось каждой из которых ориентирована перпендикулярно оси камеры смешения, при этом последняя на выходе тангенциально соединена с циклонным предтопком.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для утилизации тепла отходящего конвертерного газа с непрерывной выработкой пара.
Устройство для утилизации тепла отходящего конверторного газа с непрерывной выработкой пара включает в себя последовательно установленные по газу конвертор 1, кессон 2, водоохлаждаемую камеру смешения 3, установленную под углом к оси кессона 2, что позволит обеспечить тангенциальную подачу пылегазовой смеси в циклонный предтопок 4. Причем камера смешения 3 снабжена пылеугольными горелками 5, установленными снаружи по периметру с равномерным шагом, ось каждой из которых ориентирована перпендикулярно оси камеры смешения 3, и соединена с патрубками для подачи природного газа 6, патрубками для подачи воды 7 и патрубками для отвода воды 8. Камера смешения 3 выполнена водоохлаждаемой для предотвращения перегрева ее железных несущих конструкций и элементов. На выходе камера смешения 3 тангенциально соединена с водоохлаждаемым циклонным предтопком 4, который имеет накопитель расплава 9, выпускной патрубок для удаления расплава 10, патрубки для подачи воды 11 и патрубки для отвода воды 12. Выход циклонного предтопка 4 соединен с энергетическим котлом 13, снабженным угольными горелками 14. Последовательно по газу с энергетическим котлом 13 соединены скрубберная газоочистка 15, каплеуловитель 16, нагнетатель 17 и дымовая труба 18.
Устройство для утилизации тепла отходящего конверторного газа с непрерывной выработкой пара работает следующим образом.
3
3
Конверторный газ, образующийся при продувке металла в конверторе 1, поступает в кессон 2, где отдает часть физического тепла охлаждающей воде кессона 2, далее газ поступает в водоохлаждаемую камеру смешения 3, где смешивается с угольной пылью, поступающей через пылеугольную горелку 5 и природным газом, поступающим через патрубки для подачи природного газа 6. В результате такого смешения температура смеси понижается до 1200-1300°С, а теплотворная способность смеси повышается до 12-16 МДж/м, при этом частицы пыли начинают оплавляться. Из камеры смешения 3 смесь тангенциально подается на вход циклонного предтопка 4, благодаря чему пылеугольная смесь интенсивно раскручивается, при этом частицы конверторной пыли, вытесненные центробежными силами, образуют на стенках циклонного предтопка 4 расплав. Образуемый расплав стекает под действием сил гравитации в накопитель расплава 9 и удаляется через выпускной патрубок 10. В результате сгорания пылеугольной смеси температура в циклонном предтопке 4 достигает 2200-2400°С. Циклонный предтопок 4 выполняют водоохлаждаемым с целью эффективного образования гарнисажа и регулировки его толщины. Затем из циклонного предтопка 4 очищенные продукты сгорания при t=2200-2400°C с запыленностью 10-25 гр/м поступают в энергетический котел 13, который снабжен пылеугольными горелками 14 для поддержания теплонапряжения в топке котла и регулировки объема продуктов сгорания, что позволяет сгладить неравномерность выхода конверторного газа. Для эффективного сжигания смеси можно использовать любую конструкцию энергетического котла, например, описанную в (Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. - М.: Металлургия, 1978).
В энергетическом котле 13 происходит горение смеси, в результате которого продукты сгорания отдают часть своего тепла воде энергетического котла, что и приводит к выработке пара. Впоследствии образованный пар используется, как правило, для выработки электрической энергии и других технических нужд. Охлажденные до температуры 100-150°С продукты сгорания проходят систему скрубберной газоочистки 15, каплеуловитель 16 и нагнетатель 17 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 18.
В результате того, что в камере смешения 3 конверторный газ не накапливается, а сразу смешивается с угольной пылью и природным газом и сжигается в циклонном предтопке 4, это способствует значительному снижению концентрации СО в камере смешения 3 и приводит к уменьшению взрывоопасности при работе устройства.
Таким образом, совокупность отличительных признаков заявляемого устройства для утилизации конвертерного газа с непрерывной выработкой пара позволят повысить эффективность утилизации конверторного газа.