Регенератор для нагрева газов

 

Использование: изобретение относится к устройствам для нагревания газов посредством поочередного сначала нагревания теплоносителей, предпочтительно слоя теплоносительных тел,, и затем использования этой энергии , запасенной в теплоносителях, чтобы нагревать холодные газы. Сущность изобретения заключается в том, что свободный насыпной слой теплоносителей находится между двумя соосными и эквидистантными решетками регенератора , горячий газ протекает сквозь этот слой изнутри наружу во время фазы нагрева регенератора, а холодный газ протекает сквозь него в противоположном направлении, снаружи внутрь, в течение фазы нагрева газа. Решетки, которых может быть несколько, изготовлены из различных материалов, например внутренняя решетка - из огнеупорных кирпичей с отверстиями для прохода газа, а внешняя - из стали. Преимуществами регенератора для нагрева газа являются более низкие тепловые потери самого регенератора и увеличенные передачи тепла вследствие больших поверхностей теплообмена теплоносителей в слое при сравнительно малой потере давления протекающего газа. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 21 В 9/00

q л@.! 2 я",., .)

«ю юJ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4742577/02 (22) 08 ° 12.89 (31) Р38.41 708. t (2) 10.12.88 (33) DE (46) 07.06.92. Бюл. Р 21 (71) Клекнер КРА Патент ГмбХ (DE) (72) Ханс-Георг Фасбиндер (ПЕ) (53) 669.162.231.83 (088.8) (56) Патент Германии Ф 10460, кл. 18 а 9/00, 1880. (54) РЕГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ГАЗОВ (57) Использование: изобретение относится к устройствам для нагревания газов посредством поочередного сначала нагревания теплоносителей, предпочтительно слоя теплоносительных тел,, и затем использования этой энергии, запасенной в. теплоносителях, чтобы нагревать холодные газы. Сущность изобретения заключается в том, что свободный насыпной слой теплоноИзобретение относится к устройствам для нагрева газов посредством попеременного сначала нагрева носителей тепла, а затем использования .этой накопленной в теплоносителях энергии для нагревания холодных газов, в частности может быть использовано при восстановлении в расплаве. железной руды, в. электропечах и доменных печах.

Целью изобретения является сниже-. ние энергопотерь.. Ы,» 1739857АЗ

2 снтелей находится между двумя соосными и эквидистантными решетками per енератора, горячий газ прот кает сквозь этот слой .изнутри наружу во время фазы нагрева регенератора а холодный газ протекает сквозь него в противоположном направлении, снаружи внутрь, в течение фазы нагрева газа. Решетки, которых может быть

Ф несколько, изготовлены из различных материалов, например внутренняя решетка — из огнеупорных кирпичей с отверстиями для прохода газа, а внешняя — из стали. ПреиМуществами регенератора для нагрева газа являются более низкие тепловые потери самого регенератора и увеличенные передачи тепла вследствие больших поверхностей

3 теплообмена теплоносителей в слое при сравнительно малой потере давления протекающего газа. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже схематически изображен регенератор, разрез.

Регенератор содержит внешнюю стальную обшивку 1 приблизительно сферической формы. Хотя внешняя форм регенератора не важна и может быть произвольной, определенные формы, такие как вертикальные цилиндры, шары или двойные усеченные .конуса друг над другом с цилиндрическим участком между ними или без него, являются

1739857 предпочтительными, в основном по причинам удобства изготовления.

Стальная оболочка 1 содержит цилиндрическую внешнюю решетку 2 с круглыми и/или щелеобразными отверстиями. Между этой решеткой 2 и внешней стальной оболочкой 1 находится кольцевая газовая коллекторная камера

3 для холодного газа.

Внутренняя решетка 4 выполнена из огнеупорного кирпича с подходящими проходами для газа. Соосное расположение двух решеток 2 и 4 определяет полость 5 между ними с одинаковым расстоянием между этими двумя решетками по асей окружности. Полость 5 круглого сечения, она размещает теплоносители 6, например таблетки из керамического материала. В центре регенератора имеется камера 7 горячего газа круглого сечения. В нижнем конце камеры 7 имеются горячие печные газы, образовавшиеся в печи 8, они втекают во время фазы нагревания регенератора. Печь 8 доступна через крышку сосуда 9.

Горячие газы сгорания текут иэ камеры 7 горячего газа через решетку

4 и слой теплоносителей 6 в камеру

5, далее через решетку 2 — в коллекторную камеру 3 газа при примерно нормальной температуре. Они выходят из коллекторной камеры, а значит иэ регенератора через штуцер 10. Во время фазы нагрева газа сжатый газ течет через штуцер 11 в коллекторную камеру

3, далее через решетку 2 и слой теплоносителей 6 — в камеру 5, через внутреннюю решетку 4 — в камеру 7 горячего газа. На своем пути газы направляются от горячих теплоносителей

6 и выходят из регенератора через штуцер 12.

Отверстия 13 и 14, приспособленные для закрывания фланцами, также видны на сосуде регенератора. Через штуцеры

14 теплоносители 6 могут быть удалены из камеры 5 и в то же время пополнены через отверстия 13 при работе„ обслуживании или ремонте. Таким образом возможно заменять все теплоносители 6 в камере 5 прерывисто или непрерывно.

В различных условиях промышленного применения материалы для решеток и теплоносителей могут быть согласованы с температурными требованиями. (Форма регенератора может также быть

10 !

55 изменена в соответствии с использованием, но принцип радиального потока через слой теплоносителей должен быть сохранен.

Изобретение имеет несколько преимуществ по сравнению с известными решениями с термической точки зрения, а также и в смысле конструкции таких систем. В частности, тепловые .потери уменьшены за счет явно меньшего . потока тепла к наружной стенке регенератора, так как высокотемпературная область расположена в центре, а внешняя стенка контактирует только с холодным газом. Это повышает тепловой КПД и позволяет экономить количество стали и огнеупорной футеровки за счет меньших размеров и меньших температурных нагрузок по сравнению с известными системами, имеющими ту же нагревательную производительностЬ, т.е. расход газа и температуру газа.

При нагреве газов в регенераторе достигаются равномерные температуры горячего газа, так что не нужно соответствующего управления температурой во многих случаях применения.

Например, ппи использовании в доменном процессе разброс температуры о печных газов можно ожидать 20 — 40 С при температуре дутья 1200 С и времени переключения на фазу нагревания газа после 30 мин.

Необходима сравнительно малая разность температур между теплоносителями и газами. Это относится как к нагреву самих теплоносителей, так и к конечной температуре газов, подлежащих нагреву,,например воздуху. Для нагрева теплоносителей, таким образом, требуются только топочные газы с температурой пламени слегка боль-... шей, чем требуемая температура нагреваемых газов. Например, колошниковый газ из домны или лишь слегка обогащенный колошниковый газ может использоваться для "1нагрева воздуха для дутья в доменной печи.

Когда предлагаемый способ использовался для предварительного подогрео ва дутья до 1150 С, теплоносители нагревались в регенераторе печным газом, имевшем теплотворную,способность примерно 750 ккал/нм с результирующей температурой пламени примерно 1200 С. Практически такие же температуры нагрева могут быть достигнуты с указанными параметрами при

1УЗУВ У нагреве других газон, например азота, аргона, воздуха, обогащенного кислородом, кислорода и газов сгорания, Теплоносители, подобно набивке кауперов, состоят из свободных тел с примерно одинаковым размером зерна.

Вследствие их слоя между эквидистантными решетками толщина слоя постоянна в направлении протекания газов. В щ предлагаемом регенераторе теплоносители не могут двигаться под действием газов, так что нет опасности прорыва газа, если, например, произойдет местное превышение над точкой ожиже- д ния..

В предлагаемом регенераторе свобод- ный объем между теплоносителями и, также в камере горячего газа и в коллекторной камере сравнительно невелик, 20 так что имеются лишь небольшие потери газа при переключении от фазы нагрева регенератора к фазе нагрева га. зов. Теплоносители можно заменять в

I регенераторе при его работе. Сост- . 25 ветствующие штуцера или фланцы сверху и снизу слоя теплоносителей обеспечивают пополнение теплоносителей с одной стороны и удаление их с другой стороны. 30

Регенератор часто имеет лишь равномерный слой одного сорта теплоносителей, расположенный между внутренней и наружной решетками. Однако возможно использование более двух соосных решеток, образуя таким образом несколько соосных кольцевых камер.

Между двумя соседними решетками предпочтительно используют одни и те же теплоносители. Однако можно использовать различные слои теплоносителей

40 в каждой кольцевой камере. Например, керамические шарики, устойчивые к высокой температуре, например, из корунда можно использовать между двумя решетками на горячей внутренней стороне регенератора, а менее дорогие теплоносители, например, ил муллита и/или шамота используются на более холодной стороне снаружи. Весь слой может быть составл и из двух или более слоев не только из соображения экономии средств, но также и по техническим, в особенности тепловым соображениям. Возможны вариации как материалов, так и размеров и форм теплоносителей.

Решетки предлагаемого регенератора могут быть сделаны из разных материалов. Например, внутренняя решетка на горячкой стороне может быть сделана из огнеупорного материала; такого как огнеупорные кирпичи с подходящими проходами для газа, а внешняя решетка на холодной стороне из металла„ такого как сталь, жароупорная сталь или чугун, Если между внутренней и наружной решетками используются другие решетки, материалы также должны выбираться в соответствии с температурными нагрузками. В основном используются керамические или металлические материалы.

Существенным признаком изобретения является выполнение слоя теплоносителей ровной толщины и движение газов через него в радиальном направлении.

Этот признак сохраняется, если слой теплоносителей разделен на несколько слоев. Подходящими материалами для теплоносителей показали себя керамические материалы различного качества, например на основе корунда, муллита, шамота, магнезии, оксида хрома, оксида циркония, карбида кремния и любых их смесей. Материалы теплоноси" теля должны выбираться в соответствии с тепловой нагрузкой. Форма теплоно- . сителей может быть произвольной, но некоторые формы являются предпочтительными вследствие их экономного и быстрого производства, например выполнение в виде таблеток или брикетов, в особенности для керамических материалов. Геометрически формы овальные или сферические ° Однако можно использовать слои из любых колотых и дробленых структур °

Формула и з обретения

|. Регенератор для нагрева газов, содержащий корпус с насыпной насадкой из керамического материала, перфорированную перегородку, горелку, подводящий и отводящие трубопроводы с регулирующей арматурой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения тепловых потерь, он снабжен дополнительной решеткой, при этом обе решетки выполнены цилиндрическими, установлены соосно одна другой и корпусу регенератора и образуют с ним центральную и периферийную камеры, а насыпная насадка расположена между решетками, 2. Регенератор по п.t> о т л и— ч а ю шийся тем, что горелка рас1739857

Составитель Л.Панникова

Редактор А.Мотыль Техред Л,Олексин Корректор Л.Патай

ЮВВ

Заказ 2013 Тираж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 положена в центре нижней части регенератора, а внутренняя решетка выполнена из огнеупорного материала, например из огнеупорных перфорированных кирпичей.

3. Регенератор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что внешняя решЕтка выполнена из металла, например,стали. 4 ° Регенератор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что насыпная насадка выполнена из брикетированных спеченных керамических материалов овальной или сферической формы.

5. Регенератор по п.1, о т л и—

5 ч а ю шийся. тем, что он снабжен дополнительными решетками из огнеупорного материала и металла, между которыми расположена насыпная насадка.

1ð 6. Регенератор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что насадка каждой камеры выполнена из различных материалов.