УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТХОДЯЩИХ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ

Устройство относится к использованию энергии (физической и химической теплоты) отходящего от кислородного сталеплавильного конвертера технологического газа - конвертерного газа (КГ) и может быть использованной в черной и цветной металлургии.
2
2
2
Известно устройство [Квитко М.П., Афанасьев С.Г. Кислородно-конвертерный процесс - М., Металлургия, 1974, с. 343], в котором в процессе выплавки стали в конвертере производится продувка жидкой ванны кислородом, в результате чего углерод из чугуна и лома окисляется и удаляется в виде газообразного оксида и диоксида углерода через горловину конвертера и поступает в газоход. По мере движения газы отдают свою теплоту котлу-утилизатору (КУ) или охладителю конвертерных газов (ОКГ), затем поступают в систему газоочистки, после которой с помощью дымососа выбрасываются через дымовую трубу. На выходном конце трубы имеется специальная камера, в которой отходящие конвертерные газы сжигаются, чтобы исключить попадание оксида в атмосферу. В РФ в настоящее время уходящий конвертерный газ (состав 85-90% СО, 8-14% CO, 0,5-2,5% Ν, 1,5-3,5% O) практически не используется ни на одном из металлургических комбинатов. Это происходит из-за резко выраженной цикличности его выхода по ходу плавки стали в конвертере. Кроме этого по ходу плавки также изменяется соотношение газов, т.к. содержание диоксида углерода колеблется в пределах от 5-18%. Температура конвертерного газа после КУ составляет 300-400°C. В 350-т конвертере плавка длится 48-53 минуты, средний выход конвертерного газа за плавку составляет 256000 м. Конвертерный цех из трех конвертеров производит более 7 млрд. м конвертерного газа в год.
Для использования химической теплоты отходящих конвертерных газов предложено устройство для утилизации теплоты отходящих конвертерных газов [Патент РФ №121803]. Недостатком данного устройства является то, что при производстве электрической энергии в газотурбинной установке не обеспечивается глубокая утилизация теплоты уходящих газов газовой турбины.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в утилизации теплоты не только конвертерного газа, но и уходящих газов от газовой турбины, происходящей в одном энерготехнологическом процессе.
Технический эффект, заключающийся в глубокой утилизации теплоты отходящих газов газовой турбины в утилизационных установках, использующих термохимическую регенерацию теплоты конвертерных газов, достигается тем, что известное устройство для утилизации теплоты отходящих конвертерных газов, содержащее охладитель конвертерных газов, систему газоочистки, компрессоры для сжатия конвертерного газа, газгольдер конвертерного газа, рекуператор, установленный в газоходе кислородного конвертера для подогрева природного газа, переключающие и отсечные клапаны, систему автоматизированного управления процессами в устройстве, смеситель пара и природного газа, подогреватель парогазовой смеси, камеру дожигания, реактор паровой конверсии, газовую турбину, включающую компрессор, камеру сгорания и электрический генератор, согласно изобретению, снабжено устройством для смешивания продуктов дожигания конвертерного газа и уходящих газов от газотурбинной установки, причем газотурбинная установка соединена со смешивающим устройством продуктов сгорания газопроводом уходящих газов, а смешивающее устройство соединено с камерой дожигания конвертерных газов трубопроводом продуктов дожигания и с реактором паровой конверсии газопроводом смеси продуктов сгорания.
На фиг. 1 приведена общая схема устройства. Данное устройство содержит отводные трубопроводы 1, регулирующие и отсечные клапаны 2, компрессоры 3, общий коллектор 4, газгольдер конвертерного газа 5, газопровод 6 передачи конвертерного газа в камеру дожигания (КД) 7, газопровод 8 продуктов дожигания в смешивающее устройство (СУ) 9; газопровод 10 смеси продуктов сгорания (СПС) в реактор паровой конверсии (РПК) 11, газопровод 12 передачи синтез-газа (СГ) в камеру сгорания 13 газовой турбины 14. На валу газовой турбины 14 находятся компрессор 15 воздуха горения и электрический генератор 16. В состав газовой турбины входит газопровод 17 передачи выхлопных газов (ВГ) в смешивающее устройство 9. В состав устройства также входят трубопровод природного газа 18, рекуператор 19, паропровод 20, смеситель природного газа и пара (ПГС) 21, подогреватель парогазовой смеси 22, трубопровод парогазовой смеси 23, система автоматического управления АСУ ТП 24.
Устройство для утилизации теплоты отходящих конвертерных газов работает следующим образом. Конвертерный газ, отходящий от кислородного конвертера 25, проходит последовательно охладитель конвертерных газов 26, рекуператор 19, систему газовой очистки 27, отводной канал 28 и поступают в дымовую трубу 29. При работе устройства через трубопровод 1 и регулирующий клапан 2 конвертерный газ поступает на вход компрессора 3, который сжимает конвертерный газ и подает его в коллектор 4, откуда он поступает в газгольдер 5. В газгольдере происходит накопление конвертерного газа и обеспечивается его усреднение по составу, давлению и равномерное поступление через газопровод 6 в камеру дожигания 7. В камере дожигания происходит сжигание конвертерного газа. Продукты дожигания конвертерного газа по газопроводу 8 подаются в смешивающее устройство 9, где к ним подмешиваются выхлопные газы 17 от газовой турбины 14, при этом образуется смесь продуктов сгорания 10. Природный газ поступает по трубопроводу 18 в рекуператор 19, установленный в газоходе конвертера 26, нагревается и передается в смеситель 21, в который также по трубопроводу 20 подается пар, вырабатываемый в охладителе конвертерных газов 26. В смесителе 21 происходит смешение пара с природным газом, и полученная парогазовая смесь поступает в подогреватель 22, где нагревается до более высокой температуры и по трубопроводу 23 подается в реактор паровой конверсии 11, где за счет тепла смеси продуктов сгорания, полученной в смешивающем устройстве 9, происходит реакция конверсии природного газа и получается синтез-газ, который по газопроводу 12 подается в камеру сгорания 13, куда поступает также воздух, сжатый в компрессоре 15. Синтез-газ сжигается с помощью компрессорного воздуха в камере сгорания 13, и продукты сгорания подаются в газовую турбину 14, которая вращает генератор 16, ток от которого подается в систему электроснабжения комбината. Для исключения влияния изменения теплоты сгорания конвертерного газа, уменьшении его количества при остановке одного из конвертеров сталеплавильного цеха, для обеспечения бесперебойной высокоэффективной работы ГТУ предусмотрена дополнительная подача природного газа через газопровод 30 в камеру сгорания 13. Управление клапанами 2 и 31, а так же всем устройством и отдельными блоками, осуществляется с помощью АСУ ТП 24.
Достоинства данного устройства:
- повышается эффективность использования топлива на металлургическом производстве;
- обеспечивается глубокая утилизация продуктов сгорания газовой турбины;
- уменьшается эффект теплового загрязнения окружающей среды.