УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к охлаждению доменных печей.
Известна комбинированная система охлаждения доменной печи, содержащая работающие на водяном охлаждении под, горн, фурменную зону, шлаковые и фурменные приборы, и работающие на испарительном охлаждении холодильники заплечиков и шахты, (см. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С., Металлургия чугуна. М., "Металлургия", 1978 г., с.374).
Недостатком известной системы является отсутствие утилизации низкопотенциального тепла охлаждающих агентов: пара системы испарительного охлаждения и охлаждающей воды контура водяного охлаждения.
Известно устройство охлаждения доменной печи, состоящее из контура водяного охлаждения в зоне высоких температур и пароводяного контура в зоне умеренных температур, в котором охлаждение нагретой воды и пароводяной смеси проводят в теплообменнике, в качестве которого установлена адсорбционная холодильная установка, (см. а.с. СССР №448224, М.Кл. C21b 7/10, опуб. 30.10.1974 г., бюл. №40.). (прототип).
Контур водяного охлаждения состоит из элементов водяного охлаждения доменной печи, напорного трубопровода, трубопровода отведения нагретой воды и циркуляционного насоса.
Пароводяной контур содержит элементы испарительного охлаждения доменной печи, барабан-сепаратор, паропровод, опускные трубы, подъемные трубы, питательный насос.
Для улучшения охлаждения устройство оборудовано холодильной установкой, блок генератор-конденсатор которой соединен трубопроводами с барабаном-сепаратором пароиспарительного контура, а блок адсорбер-испаритель соединен с трубопроводами контура водяного охлаждения.
Химически чистая вода, охлажденная в блоке адсорбер-испаритель, при температуре 10-12°C циркуляционным насосом по трубопроводам подается в элементы охлаждения доменной печи, где она нагревается до 40-50°C и потом поступает в блок адсорбер-испаритель для охлаждения.
Из барабана-сепаратора пар при низком давлении по паропроводу направляется в блок генератор-конденсатор, где нагревая водный раствор бромистого лития, превращается в жидкость-конденсат, которая питательным насосом нагнетается в барабан-сепаратор.
В блоке генератор-конденсатор (теплообменника системы испарительного охлаждения - дальше теплообменник СИО) установки, соединенном трубопроводами с барабаном-сепаратором испарительного контура, происходит конденсация пара системы испарительного охлаждения, а в блоке адсорбер-испаритель (теплообменника контура водяного охлаждения), соединенном трубопроводами с контуром водяного охлаждения доменной печи, происходит охлаждение охлаждающей воды контура водяного охлаждения.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, являются: контур водяного охлаждения в составе подающего напорного трубопровода 5 охлаждающей воды с установленным на нем циркуляционным насосом 6, распределительных коллекторов 29, водоохлаждаемых элементов доменной печи, сливного коллектора 3, и отводного 30 трубопровода с установленным на нем теплообменником 8 контура водяного охлаждения и систему испарительного охлаждения, в составе элементов испарительного охлаждения доменной печи, соединенных опускными 33 и подъемными 32 трубопроводами пароводяной смеси с барабаном-сепаратором 25, причем барабан-сепаратор 25 паропроводом 27 соединен с теплообменником системы испарительного охлаждения 9, оборудованным трубопроводом 28 отведения конденсата из теплообменника системы испарительного охлаждения 9, причем оба контура оснащены трубопроводами подпитки химически очищенной водой и оборудованы запорною арматурой, предохранительными клапанами и контрольно-измерительными приборами.
Недостатком прототипа является то, что устройство не обеспечивает утилизацию тепла охлаждающей воды контура водяного охлаждения и пароводяной смеси контура системы испарительного охлаждения, поскольку его функциональные возможности ограничены, и, таким образом, он не обеспечивает энергосбережение в процессе охлаждения доменной печи.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать устройство охлаждения доменной печи путем расширения его функциональных возможностей за счет введения в состав устройства новых звеньев, а именно: контура паровой турбины, рабочим телом которой служит низкокипящая жидкость, обеспечивающая утилизацию низкопотенциального тепла охлаждающей воды контура водяного охлаждения и пара системы испарительного охлаждения в контуре паровой турбины, на валу которой установлена воздуходувка холодного дутья воздухонагревателей доменной печи.
Таким образом, полезная модель обеспечивает одновременно с охлаждением доменной печи производство механической энергии за счет утилизации низкопотенциального тепла охлаждающей воды и пароводяной смеси в паровой турбине, рабочим телом которой служит низкокипящая жидкость, дающая возможность установить на валу турбины воздуходувку воздухонагревателей доменной печи. Это позволяет сэкономить значительное количество электроэнергии при подаче холодного дутья на нагрев в воздухонагревателях доменной печи.
Поставленная задача решается тем, что устройство охлаждения доменной печи 1, содержащее контур водяного охлаждения в составе подающего напорного трубопровода 5 охлаждающей воды с установленным на нем циркуляционным насосом 6, распределительных коллекторов 29, водоохлаждаемых элементов доменной печи, сливного коллектора 3, и отводящего 30 трубопровода с установленным на нем теплообменником 8 контура водяного охлаждения, и систему испарительного охлаждения, в составе элементов испарительного охлаждения доменной печи, соединенных опускными 33 и подъемными 32 трубопроводами пароводяной смеси с барабаном-сепаратором 25, причем барабан-сепаратор 25 паропроводом 27 соединен с теплообменником СИО 9, оборудованным трубопроводом 28 отведения конденсата из теплообменника СИО 9, причем оба контура оснащены трубопроводами подпитки химически очищенной водой и оборудованы запорной арматурой, предохранительными клапанами и контрольно-измерительными приборами, согласно полезной модели, дополнительно содержит контур паровой турбины 11, в качестве рабочего тела которой использована низкокипящая жидкость, содержащая соединенные трубопроводами 16 и установленные последовательно по ходу рабочего тела после паровой турбины 11 конденсатор 17, насос 15, испаритель 8 и пароперегреватель 9 рабочего тела, причем в качестве испарителя 8 рабочего тела в контур турбины 11 включен теплообменник 8 контура водяного охлаждения доменной печи, а в качестве пароперегревателя 9 рабочего тела в контур турбины включен теплообменник СИО 9, при этом конденсатор 17 рабочего тела установлен на трубопроводе 19 подачи химически очищенной воды на установленный в системе испарительного охлаждения деаэратор 20, соединенный паропроводом 26 и трубопроводом 23 подачи питательной воды с барабаном-сепаратором 25, а на валу паровой турбины 11 установлена воздуходувка 12 холодного дутья воздухонагревателей 2 доменной печи 1.
Кроме того, контур водяного охлаждения содержит дополнительный теплообменник 7, установленный одновременно и в контуре паровой турбины 11 в качестве подогревателя 7 рабочего тела перед испарителем 8 рабочего тела.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Снабжение устройства охлаждения доменной печи контуром паровой турбины, рабочим телом которой служит низкокипящая жидкость, позволяет утилизировать низкопотенциальное тепло охлаждающей воды контура водяного охлаждения доменной печи, а также пароводяной смеси системы испарительного охлаждения путем одновременного их охлаждения и выработки пара низкокипящей жидкости, который вращает турбину, на валу которой установлена воздуходувка воздухонагревателей доменной печи. Это позволяет сэкономить значительное количество электроэнергии при подаче холодного дутья на нагрев в воздухонагревателях доменной печи.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства охлаждения доменной печи.
Устройство охлаждения доменной печи содержит контур водяного охлаждения с трубопроводом 31 его подпитки химически очищенной водой в составе подающего напорного трубопровода 5 охлаждающей воды с установленными на нем регулятором подпитки 10 и циркуляционным насосом 6, распределительных коллекторов 29, водоохлаждаемых элементов доменной печи, сливного коллектора 3, и отводящего 30 трубопровода с установленным на нем теплообменником 8 контура водяного охлаждения.
Система испарительного охлаждения устройства охлаждения доменной печи содержит элементы испарительного охлаждения доменной печи, соединенные с помощью опускных 33 и подъемных 32 трубопроводов пароводяной смеси с барабаном-сепаратором 25 в замкнутый контур циркуляции. Паровое пространство барабана-сепаратора 25 трубопроводом 27 подачи пара соединено с теплообменником СИО 9, оборудованным трубопроводом 28 отведения конденсата из теплообменника СИО 9 в деаэратор 20. В качестве охлаждающей пар СИО среды в теплообменнике СИО 9 используется низкокипящая жидкость, циркулирующая в качестве рабочего тела в замкнутом контуре паровой турбины 11. Контур паровой турбины 11 содержит соединенные трубопроводами 16 и установленные последовательно после паровой турбины 11 по ходу рабочего тела конденсатор 17, насос 15, подогреватель 7, испаритель 8 и пароперегреватель 9.
В качестве подогревателя 7 и испарителя 8 в контур турбины включены теплообменник 8 и дополнительный теплообменник 7 охлаждающей воды контура водяного охлаждения доменной печи, а в качестве пароперегревателя 9 рабочего тела в контур турбины включен теплообменник СИО 9.
Конденсатор 17 рабочего тела установлен на трубопроводе 19 подачи химически очищенной воды на установленный в системе испарительного охлаждения деаэратор 20, соединенный паропроводом 26 и трубопроводом 23 подачи питательной воды с барабаном-сепаратором 25, а трубопроводом 28 отвода конденсата с теплообменником СИО 9.
На трубопроводе подачи 23 подачи питательной воды в барабан-сепаратор 25 установлен регулятор 24 и насос 22. На трубопроводе 19 подачи химически очищенной воды установлен регулятор 21. Трубопровод 31 подпитки химически очищенной водой контура водяного охлаждения и трубопровод 19 подачи химически очищенной воды на установленный в системе испарительного охлаждения деаэратор 20 соединены с общим трубопроводом 18 подачи химически очищенной воды.
На валу паровой турбины 11 установлена воздуходувка 12 холодного дутья воздухонагревателей 2 доменной печи 1.
Устройство охлаждения доменной печи работает следующим образом.
В контуре водяного охлаждения доменной печи 1 циркуляционным насосом 6 по напорному трубопроводу 5 и дальше по распределительным коллекторам 29 химически очищенная вода подводится к охлаждаемым элементам доменной печи 1.
Нагретая в охлаждаемых элементах доменной печи вода отводится через сливной коллектор 3 охлаждающей воды в отводящий трубопровод 30 и дальше проходит через установленные на отводящем трубопроводе 30 теплообменники 8 и 7, включенные в контур паровой турбины 11 в качестве подогревателя 7 и испарителя 8. В теплообменниках нагретая вода охлаждается и одновременно отдает тепло рабочему телу паровой турбины 11, причем сначала рабочее тело паровой турбины подогревается в подогревателе 7, а потом испаряется в испарителе 8. Охлажденная вода насосом 6 подачи охлаждающей воды по напорному трубопроводу 5 контура водяного охлаждения опять подается на охлаждение охлаждаемых элементов доменной печи. Таким образом, путем получения пара низкокипящей жидкости - рабочего тела паровой турбины 11 происходит утилизация низкопотенциального тепла охлаждающей воды контура водяного охлаждения доменной печи.
В системе испарительного охлаждения в охлаждаемые элементы испарительного охлаждения доменной печи 1 по опускному трубопроводу 33 из барабана-сепаратора 25 подают охлаждающую химически очищенную воду, где часть воды в результате ее кипения превращается в пар. Из охлаждаемых элементов испарительного охлаждения по подъемному трубопроводу 32 пароводяная смесь поступает в барабан-сепаратор 25, где происходит отделение пара от воды.
Из барабана-сепаратора 25 пар системы испарительного охлаждения по трубопроводу 27 подачи пара СИО подают на теплообменник СИО 9, установленный одновременно и в контур паровой турбины в качестве пароперегревателя 9 низкокипящей жидкости, где, перегревая пар низкокипящей жидкости, он превращается в жидкость-конденсат, которая подается по трубопроводу 28 отвода конденсата из теплообменника СИО 9 в деаэратор 20.
Из пароперегревателя 9, включенного в контур паровой турбины 11, пар низкокипящей жидкости подают в паровую турбину 11, на валу которой установлена воздуходувка 12, подающая холодный воздух на нагрев в воздухонагревателе 2 доменной печи 1.
Таким образом, полезная модель обеспечивает одновременно с охлаждением доменной печи производство механической энергии за счет утилизации низкопотенциального тепла охлаждающей воды и пароводяной смеси в паровой турбине, рабочим телом которой служит низкокипящая жидкость, что дает возможность установить на валу турбины воздуходувку воздухонагревателей доменной печи. Это позволяет сэкономить значительное количество электроэнергии при подаче холодного дутья на нагрев в воздухонагревателях доменной печи.