УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ И РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОТЫ ЗАПЫЛЕННОГО КОЛОШНИКОВОГО ГАЗА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к черной металлургии, а именно к устройствам производства энергии на основе отработанных низкопотенциальных теплоносителей, например, колошникового газа.
Известно устройство для мокрой очистки запыленного колошникового газа доменной печи, а именно скруббер. (см. Г.Г.Ефименко, А.А.Гиммельфарб, В.Е.Левченко, Металлургия чугуна, Киев, Головное издательство издательского объединения «Выща школа», 1988 г. с.291, рис.193). Скруббер представляет собой вертикальный цилиндр, снабженный форсунками для орошения водой запыленного колошникового газа.
Недостатком аналога является то, что в нем не предусмотрены средства для утилизации энергетического потенциала промежуточного теплоносителя - нагретой охлаждающей воды.
Известна установка для рекуперации теплоты запыленных колошниковых газов, включающая скруббер и водяной детандер, содержащий испаритель, паросиловую установку, состоящую из парового детандера и конденсатора. Скруббер соединен с устройством для очистки воды от осадка, которое через водяной детандер соединено с испарителем и паровым детандером, выход из которого связан с конденсатором, а конденсатор соединен рециркуляционной линией со скруббером. Скруббер также соединен с газовым детандером, связанным с системой холодоснабжения, соединенной с конденсатором. (см. патент RU №2148086, МПК 7 C21B 7/22, опубликован 27.04.2000) (прототип).
Согласно прототипу нагретую в скруббере охлаждающую воду очищают от осадка, подвергают декомпрессии в водном детандере с частичным ее превращением в пар и подают в испаритель, где ее подвергают частичному испарению, а часть оставшейся охлаждающей воды насосом возвращают на орошение скруббера. Полученный пар подвергают расширению в детандерной паросиловой установке и конденсации с возвратом конденсата на орошение скруббера с добавлением свежей воды для компенсации потерь.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, являются: газоходы подводящий запыленный газ в скруббер, снабженный трубопроводом подпитки от внешнего источника с установленным на нем регулятором расхода, и отводящий очищенный колошниковый газ, контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ в скруббере воды, содержащий циркуляционный трубопровод подачи охлаждающей воды на одну и более форсунку скруббера и трубопровод отвода нагретой воды с установленным на нем насосом и регулятором расхода, и устройство утилизации теплоты охлаждающей колошниковый газ воды.
Недостатком прототипа является недостаточная степень рекуперации теплоты промежуточного теплоносителя - охлаждающей воды, а также сложность всей схемы рекуперации и большие капитальные затраты на ее реализацию.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать устройство очистки и рекуперации теплоты запыленного колошникового газа доменной печи путем повышения эффективности рекуперации теплоты нагретой им в скруббере охлаждающей воды, а именно, за счет нагрева ею низкокипящей жидкости в контуре паровой турбины с электрогенератором, а также за счет поддержания оптимальной температуры охлаждения колошникового газа. Это обеспечивает повышение по сравнению с прототипом эффективности рекуперации теплоты запыленных отработанных газов, в частности, колошниковых за счет того, что позволяет наряду с очисткой и возвратом колошникового газа в технологический процесс производства чугуна производить электроэнергию, используя термический потенциал колошникового газа, то есть обеспечивать значительное энергосбережение в процессе производства чугуна.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве очистки и рекуперации теплоты запыленного колошникового газа доменной печи, содержащем газоходы подводящий запыленный газ в скруббер, снабженный трубопроводом подпитки от внешнего источника с установленным на нем регулятором расхода, и отводящий очищенный колошниковый газ, контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ в скруббере воды, содержащий циркуляционный трубопровод подачи охлаждающей воды на одну и более форсунку скруббера и трубопровод отвода нагретой воды с установленными на нем насосом и регулятором расхода, и устройство утилизации теплоты охлаждающей колошниковый газ воды, согласно полезной модели, устройство утилизации теплоты охлаждающей колошниковый газ воды содержит контур паровой турбины с электрогенератором, в качестве рабочего тела которой использована низкокипящая жидкость, содержащий соединенные трубопроводами контура и установленные последовательно по ходу рабочего тела после паровой турбины конденсатор, насос, подогреватель и пароперегреватель рабочего тела, причем подогреватель и пароперегреватель включены в контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды, при этом на циркуляционном трубопроводе подачи охлаждающей воды на одну и более форсунку установлен датчик температуры охлаждающей воды, соединенный электрическими связями с процессором, а трубопровод отвода нагретой воды от скруббера соединен с каплеуловителем, установленным перед насосом, при этом на отводящем газоходе очищенного колошникового газа установлен датчик температуры очищенных колошниковых газов, также соединенный электрическими связями с процессором, а регулятор расхода, установленный на трубопроводе подпитки от внешнего источника, соединен с процессором, при этом газоход подвода запыленных колошниковых газов к скрубберу снабжен водоохлаждаемыми элементами, включенными трубопроводами подачи и отвода охлаждающей воды в контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Включение в контур циркуляции охлаждающей колошниковые газы воды пароперегревателя и подогревателя рабочего тела паровой турбины с электрогенератором, в которой в качестве рабочего тела использована низкокипящая жидкость, обеспечивает повышение эффективности утилизации теплоты охлаждающей воды за счет того, что позволяет наряду с очисткой и возвратом колошникового газа в технологический процесс производства чугуна вырабатывать электроэнергию. Использование термического потенциала колошникового газа обеспечивает значительное энергосбережение в процессе производства чугуна.
Установка на циркуляционном трубопроводе подачи охлаждающей воды в скруббер датчика температуры охлаждающей воды, соединенного электрическими связями с процессором, а также установка датчика температуры очищенных колошниковых газов на отводящем газоходе очищенного колошникового газа, соединенного электрическими связями с процессором, обеспечивает регулирование оптимального расхода охлаждающей воды на очистку и охлаждение колошниковых газов, а также более глубокую рекуперацию теплоты промежуточного теплоносителя - охлаждающей воды.
Включение в замкнутый контур циркуляции охлаждающей запыленные колошниковые газы воды замкнутого циркуляционного контура охлаждения водоохлаждаемых элементов газохода подвода запыленного колошникового газа обеспечивает более глубокую рекуперацию теплоты охлаждающей колошниковые газы воды на всем протяжении отвода от доменной печи.
Включение в контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды в скруббере каплеуловителя, газовое пространство которого соединено газоходом со скруббером, а водное пространство соединено трубопроводом отвода нагретой воды с водным пространством каплеуловителя, обеспечивает возврат в контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды, отводимой вместе с очищенным и увлажненным газом из скруббера.
Устройство очистки и рекуперации теплоты запыленного колошникового газа доменной печи схематически представлено на фиг.1.
Устройство состоит из газохода подвода 4 запыленных колошниковых газов доменной печи к скрубберу 1, контура циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды, содержащего циркуляционный трубопровод подачи 15 охлаждающей воды на одну и более форсунку 2 скруббера, трубопровода отвода 16 нагретой воды с установленными на нем насосом 7 и регулятором расхода 28, отводящего газохода 17 очищенного колошникового газа и устройства утилизации теплоты охлаждающей колошниковый газ воды. Кроме того, скруббер 1 снабжен узлом 18, регулирующим уровень охлаждающей воды в скруббере. Газоход подвода 4 запыленных колошниковых газов снабжен водоохлаждаемыми элементами 5, соединенными трубопроводами 14 подачи и отвода охлаждающей воды в контур подачи и отвода охлаждающей воды на водоохлаждаемый участок газохода 4. Газоход подвода 4 запыленных колошниковых газов соединен со скруббером 1, в верхней части которого для орошения запыленного колошникового газа установлены форсунки 2. Скруббер оборудован трубопроводом подпитки 20 от внешнего источника воды с установленным на нем регулятором расхода 19.
Скруббер 1 в свою очередь соединен газоходом 6 с каплеуловителем 3, при этом водное пространство скруббера трубопроводом отвода 16 нагретой воды соединен с водным пространством каплеуловителя 3. Циркуляционный трубопровод 15 подачи охлаждающей воды на форсунки 2 соединяет водное пространство каплеуловителя 3 с форсунками 2 скруббера, образуя контур циркуляции охлаждающей в скруббере колошниковый газ воды. В контур циркуляции охлаждающей в скруббере колошниковый газ воды включены пароперегреватель 8 и подогреватель 9 рабочего тела паровой турбины 10, на валу которой установлен электрогенератор 27, в которой в качестве рабочего тела использована низкокипящая жидкость, соединенные трубопроводом 13, образующим контур паровой турбины 10. Контур паровой турбины 10 содержит также установленные за паровой турбиной по ходу рабочего тела конденсатор рабочего тела 11 и насос 12 перекачки рабочего тела.
Контур циркуляции охлаждающей колошниковые газы воды снабжен датчиком 22 температуры охлаждающей циркуляционной воды, установленным на циркуляционном трубопроводе 15 подачи охлаждающей воды на форсунки 2 в скруббер. Датчик 22 соединен электрическими связями 24 с процессором 26, соединенным с датчиком 21 температуры очищенных колошниковых газов, установленным на отводящем очищенный колошниковый газ из каплеуловителя 3 газоходе 17.
Газоход подвода 4 запыленных колошниковых газов в скруббер 1 снабжен водоохлаждаемыми элементами 5, включенными трубопроводами подачи и отвода 14 охлаждающей воды в контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды в скруббере.
В контур циркуляции охлаждающей колошниковый газ воды в скруббере включен каплеуловитель 3, газовое пространство которого соединено газоходом 6 со скруббером, а водное пространство соединено трубопроводом 16 с водным пространством каплеуловителя 3.
Устройство очистки и рекуперации теплоты запыленного колошникового газа доменной печи работает следующим образом.
Запыленный колошниковый газ по газоходу подвода 4 запыленных колошниковых газов поступает в верхнюю зону скруббера 1, где он орошается водой, распыляемой форсунками 2. После очистки от пыли и охлаждения его по газоходу 6 направляют в каплеуловитель 3. Далее по отводящему газоходу 17 очищенного колошникового газа его направляют по назначению согласно основной технологической схеме.
Нагретую воду, охлаждающую колошниковые газы в скруббере, по трубопроводу отвода нагретой воды направляют в каплеуловитель 3 и из каплеуловителя одну ее часть направляют на утилизацию ее теплоты в пароперегреватель 8 и в подогреватель 9 рабочего тела паровой турбины 10, где в качестве рабочего тела используется низкокипящая жидкость. Полученный пар подают в паровую турбину 10, на валу которой установлен электрогенератор 27, и затем в конденсатор 11, где он конденсируется.
Остальную часть нагретой воды из контура циркуляции охлаждающей колошниковый газ в скруббере воды направляют на охлаждение водоохлаждаемых элементов 5 газохода 4 доменной печи, где она нагревается до более высокой температуры, после чего ее возвращают в вышеуказанный контур и направляют в пароперегреватель 8 и подогреватель 9 рабочего тела паровой турбины 10.
Датчик 21 температуры очищенного газа регулирует отклонения температуры очищенного колошникового газа относительно заданной температуры, определяемой технологической инструкцией, сведения о которой передаются в процессор 26.
Точно также датчик 22 температуры циркуляционной воды регистрирует отклонения температуры охлаждающей колошниковые газы в скруббере воды от заданной. При повышении этой температуры приводится в действие регулятор 19 подачи воды на форсунку и по подводящему трубопроводу 20 от внешнего источника в скруббер подается свежая вода, с отводом ее через регулирующий узел 18.
Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение эффективности рекуперации теплоты запыленных отработанных газов, в частности, колошниковых за счет того, что позволяет наряду с очисткой и возвратом колошникового газа в технологический процесс производства чугуна производить электроэнергию, используя термический потенциал колошникового газа, то есть обеспечивает значительное энергосбережение в процессе производства чугуна.