Способ и устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла



Способ и устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла
Способ и устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла
Способ и устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла
Способ и устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла

 


Владельцы патента RU 2470243:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для преобразования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла из промышленных установок в полезную энергию. При этом измеряют фактические выходные значения объемного расхода и температуры потока отходящих газов из промышленной установки в соответствующих рабочих фазах с помощью измерительных средств и преобразуют упомянутый поток отходящих газов в непрерывный рабочий поток с регулируемыми постоянными целевыми значениями объемного расхода и температуры путем отвода или подачи частичного потока из упомянутого потока отходящих газов или в него за счет взаимодействия с исполнительными средствами, и затем используют транспортируемое в непрерывном рабочем потоке тепло путем преобразования в механическую, электрическую или тепловую полезную энергию. Изобретение позволяет усреднять большие колебания объемного расхода и температуры в потоке отходящих газов с последующим использованием тепловой энергии газов в другие виды энергии. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла согласно пункту 1, соответственно пункту 22 формулы изобретения.

В промышленных печах, например, в сталелитейной промышленности возникают при работе, в частности, в процессе плавления, например, в электрической дуговой печи, высокие температуры в отходящих газах. Высокая температура отходящих газов понижается в канале отходящих газов, соответственно, в дымовом канале с помощью циркуляции охлаждающей воды, соответственно, посредством подачи дополнительной воды в массовый поток отходящих газов перед отводом отходящих газов через фильтр в окружающую среду. Понижение температуры отходящих газов необходимо для включенной ниже по потоку установки очистки отходящих газов, поскольку лишь при определенной температуре отходящих газов достигается эффективное очистительное действие. При этом недостатком является то, что для работы охлаждающего контура расходуется электрическая энергия.

При этом удаляемое из потока отходящих газов с помощью охлаждающего контура тепло остается не использованным, поскольку транспортирующий тепло поток отходящих газов является слишком неравномерным. На основании работы установки как объемный расход, так и температура потока отходящих газов остается постоянной лишь внутри фаз. В различных, следующих друг за другом рабочих фазах объемный расход и/или температура могут сильно изменяться. Таким образом, имеется относительно потока тепла прерывистый поток отходящих газов, транспортируемое которым тепло нельзя использовать непосредственно с помощью обычных технических устройств, таких как, например, теплообменники.

В качестве еще одного примера промышленной установки, в которой возникает прерывистый поток отходящих газов, можно указать цементный завод, на котором объемный поток и/или температура отводимого воздуха с клинкерного холодильника тоже может сильно варьироваться.

Из DE 3606681 А1 известен способ регенерации и последующего использования отводимого тепла с использованием по меньшей мере одного первичного теплообменника, через который протекает жидкая теплопередающая среда. При этом известном способе происходит промежуточное накопление отводимого тепла в теплообменнике, заполненном кусковым твердым веществом, омываемым теплопередающей средой, до высокого значения температуры, и это тепло непрерывным образом отбирается с этого теплообменника для дальнейшего использования.

Вытекающая из недостатков уровня техники задача изобретения состоит в создании способа и устройства, которые преобразовывают транспортируемое прерывистым потоком отходящих газов тепло в полезную энергию.

Согласно изобретению относящаяся к способу задача решена тем, что выходные значения для объемного потока и температуры отдаваемого промышленной установкой потока отходящих газов измеряются измерительными средствами, и прерывистый поток отходящих газов преобразуют в непрерывный рабочий поток с регулируемыми постоянными целевыми значениями объемного расхода и температуры за счет взаимодействия измерительных средств и исполнительных средств для ответвления частичного потока в поток отходящих газов или, соответственно, для подачи частичного потока в поток отходящих газов, при этом транспортируемое в непрерывном рабочем потоке тепло преобразуется в механическую, электрическую или тепловую полезную энергию. Возникающие иногда за счет смены рабочих фаз печи большие колебания объемного расхода и температуры в потоке отходящих газов усредняют так, что становится возможным последующее использование транспортируемого в потоке отходящих газов тепла. Имеющийся после преобразования непрерывный рабочий поток с почти постоянным объемным расходом и постоянной температурой можно использовать затем для преобразования транспортируемой тепловой энергии в другие виды энергии. Эти заданные условия обеспечивают возможность, например, оптимального выполнения применяемых для преобразования в полезную энергию технических устройств, например, теплообменника.

В соответствии с одной предпочтительной модификацией способа согласно изобретению во время первой фазы, в которой выходное значение объемного расхода больше его целевого значения, из потока отходящих газов отводится частичный поток. При этом величина подлежащего отводу частичного потока определяется наряду с выходным значением для объемного расхода также температурой потока отходящих газов в соответствующей рабочей фазе. Таким образом, отводится излишняя доля потока отходящих газов в предпочтительно определяемом соотношении относительно целевых значений потока отходящих газов. Если, например, выходное значение температуры уже равно ее целевому значению, то от объемного расхода отводится лишь столько, чтобы достигалось его целевое значение. Если выходное значение температуры больше ее целевого значения, то дополнительно к отведенной доле для достижения целевого значения объемного расхода отводится дополнительная доля объемного расхода. Эта дополнительная доля снова добавляется в более поздней стадии способа для установки целевого значения температуры, например, в виде окружающего воздуха, так что выдерживается целевое значение объемного расхода.

Кроме того, предпочтительно во время второй фазы, в которой выходное значение объемного расхода меньше его целевого значения, в поток отходящих газов подается частичный поток. Величина подлежащего подаче частичного потока определяется при этом, наряду с выходным значением объемного расхода, предпочтительно температурой потока отходящих газов в преобладающей рабочей фазе печи. Если, например, выходное значение температуры уже равно ее целевому значению, то в объемный расход подается столько, чтобы достигалась его целевое значение. Если выходное значение температуры больше ее целевого значения, то в объемный расход подается меньше, чем необходимо для достижения ее целевого значения. Уменьшенный на эту долю объемный расход также подается в более поздней стадии способа для установки целевого значения температуры, в виде, например, объемного потока холодного воздуха. Таким образом, можно выдерживать целевые значения для объемного расхода и температуры в рабочем потоке.

В одном предпочтительном варианте выполнения способа, согласно изобретению, в поток отходящих газов подают окружающий воздух. Подачу дополнительного окружающего воздуха осуществляют после подачи, соответственно, отвода частичного потока. Значение подлежащего подаче объемного расхода окружающего воздуха, предпочтительно холодного воздуха, определяется, как уже указывалось выше, значением выходной температуры, так что достигается за счет регулируемого подмешивания холодного воздуха целевая температура. Регулировочное устройство, которое оценивает обусловленные рабочими фазами выходные значения и обеспечивает выдерживание целевых значений, предпочтительно можно приспосабливать для способа.

В другом предпочтительном варианте выполнения способа отведенный поток пропускают через аккумулирующий тепло элемент, и при этом транспортируемое частичным потоком тепло переносится в элемент. Так, транспортируемое перед этим излишним объемным расходом тепло накапливается в аккумулирующем тепло элементе и может использоваться для самых различных применений в промышленной установке.

Это предпочтительно осуществляется тем, что подлежащий подаче частичный поток пропускают через аккумулирующий тепло элемент, и при этом накопленное в элементе тепло переносится в частичный поток. Переносимое так в подлежащий подаче частичный поток тепло используется для достижения целевых значений. Таким образом, в различных рабочих фазах промышленной печи с помощью аккумулирующего тепло элемента либо накапливают избыточное тепло, либо отдают необходимое тепло.

В соответствии со способом предпочтительно также, когда частичные потоки параллельно направляют через несколько аккумулирующих тепло элементов. Например, на основании содержащейся в потоке отходящих газов большой тепловой энергии, которую не может принять один единственный элемент, два аккумулирующих тепло элемента, включенных параллельно, могут принимать каждый долю тепловой энергии. За счет множественного выполнения аккумулирующих тепло элементов можно удерживать небольшими конструктивные размеры отдельных аккумулирующих тепло элементов. В качестве альтернативного решения, по причинам доступности может быть предусмотрен третий аккумулирующий тепло элемент, так что, например, существует возможность выбора двух из трех элементов.

Для предпочтительного обеспечения полезной энергии транспортируемое рабочим потоком тепло переносится в рабочую среду, которая приводит в действие преобразователь энергии. Для переноса транспортируемого в рабочем потоке тепла в рабочую среду используется теплообменник, который с помощью рабочей среды обеспечивает возможность преобразования тепловой энергии в механическую энергию или отопительную энергию для здания.

Целесообразно, рабочая среда циркулирует в замкнутом контуре и приводит в действие соединенную с генератором турбину. Таким образом, не используемая до настоящего времени тепловая энергия прерывистых потоков отходящих газов преобразуется в электрическую энергию.

Задача изобретения относительно устройства решена с помощью устройства для использования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла, при этом прерывистый поток отходящих газов отдается в фазах с постоянными выходными значениями объемного расхода и температуры из промышленной установки, в частности, промышленной печи, содержащего измерительные средства для определения выходных значений объемного расхода и температуры отдаваемого промышленной установкой потока отходящих газов, исполнительные средства для ответвления и подачи частичного потока из потока отходящих газов, соответственно, в него, при этом исполнительные средства взаимодействуют с измерительными средствами так, что поток отходящих газов преобразуется в непрерывный рабочий поток с постоянными целевыми значениями объемного расхода и температуры, и средства для преобразования транспортируемого в постоянном рабочем потоке тепла в механическую или электрическую или тепловую полезную энергию. При этом измерительные средства расположены в направлении потока перед исполнительными средствами для отвода, соответственно, подачи частичного потока и измеряют выходные значения объемного расхода и температуры прерывистого потока отходящих газов и тем самым определяют, какая рабочая фаза промышленной установки имеется в данный момент, соответственно, происходит ли смена фазы. На основании измеренных значений можно с помощью регулировочного или управляющего устройства, например устройства автоматизации, управлять, соответственно, регулировать исполнительные средства в зависимости от фазы для получения непрерывного рабочего потока.

Целесообразно, исполнительные средства выполнены так, что во время первой фазы, в которой выходное значение объемного расхода больше его целевого значения, обеспечивается возможность отвода от потока отходящих газов частичного потока, и при этом во второй фазе, в которой выходное значение объемного расхода меньше его целевого значения, обеспечивается возможность подачи в поток отходящих газов частичного потока. При этом исполнительные средства предпочтительно выполнены в виде электрически управляемых клапанов или заслонок, которые расположены в трубопроводах, соответственно, в колодцах или каналах отходящих газов. Измерительные средства выполнены, например, в виде температурного датчика и в виде датчика потока, которые соединены с устройством автоматизации. С помощью выполняемого в устройстве автоматизации алгоритма регулирования оцениваются измерительные значения, и устройство автоматизации может выдавать соответствующие регулировочные сигналы в согласованные с клапанами или заслонками исполнительные двигатели, так что обеспечивается возможность установки целевых значений для температуры и объемного расхода.

В предпочтительной модификации подающие средства для подачи окружающего воздуха в поток отходящих газов расположены ниже по потоку после исполнительных средств. За счет целенаправленного подмешивания, например, холодного воздуха в поток отходящих газов после исполнительных средств можно предпочтительно осуществлять дополнительное регулирование значения температуры. Если, например, температура остающегося потока отходящих газов все еще больше целевого значения рабочего потока, то ее можно с помощью подачи холодного воздуха через, например, расположенный в подводящем трубопроводе, приводимый в действие двигателем компрессор, приводить на ее целевое значение.

Целесообразно, устройство имеет аккумулирующий тепло элемент, предназначенный для пропускания через него отведенного от потока отходящих газов частичного потока с целью отдачи тепла и подлежащего подаче в поток отходящих газов частичного потока для приема тепла. Предпочтительно, аккумулирующий тепло элемент является регенератором со стационарным слоем. С помощью этого регенератора со стационарным слоем можно при необходимости промежуточно накапливать, соответственно, снова отдавать тепло.

В одной предпочтительной модификации устройства средства для преобразования выполнены в виде теплообменника с рабочей средой, предназначенной для непрерывного приема тепла из рабочего потока и подачи в преобразователь энергии для преобразования тепла в полезную энергию. С помощью теплообменника, называемого также рекуператором, осуществляется предпочтительно опосредованный перенос тепла из рабочего потока в рабочую среду, при этом поток отходящих газов отделен пространственно от рабочей среды, проницаемой для тепла стенкой. Таким образом, предотвращается смешивание отходящих газов с рабочей средой.

Целесообразно, преобразователь энергии выполнен в виде приводимого в действие турбиной генератора, и рабочая среда направляется в замкнутом контуре через теплообменник и турбину. Равномерно нагретая рабочая среда может затем приводить во вращение турбину и тем самым генератор с неизменно постоянной скоростью вращения, так что предпочтительно предотвращаются колебания скорости вращения при генерировании электрического тока.

Ниже приводится подробное пояснение примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - изменение во времени прерывистого потока отходящих газов плавильной печи в различных рабочих фазах;

фиг.2 - устройство для преобразования прерывистого потока отходящих газов в непрерывный поток отходящих газов для генерирования электрической энергии;

фиг.3 - принципиальная схема отвода частичного потока из прерывистого потока отходящих газов и

фиг.4 - принципиальная схема подачи частичного потока в прерывистый поток отходящих газов.

На фиг.1 показано изменение во времени объемного расхода прерывистого потока отходящих газов (в последующем обозначаемого позицией 1 со ссылкой на фиг.2), который может возникать при работе электрической дуговой печи на сталелитейном заводе. В соответствии с различными рабочими фазами печи, поток отходящих газов имеет в следующих друг за другом рабочих фазах Р1-Р5 различные объемные расходы, а также температуры отходящих газов, которые, однако, во время одной рабочей фазы являются постоянными.

Во время первой рабочей фазы Р1 выпускается расплавленная сталь и пополняется первая скрапозагрузочная корзина. В этой фазе Р1 длительностью 11 минут поток 1 отходящих газов имеет объемный расход Va 33000 м3/ч и температуру Та 320°С.

Во время следующей рабочей фазы Р2 происходит первый процесс плавления, при этом переход к этой второй рабочей фазе Р2 сопровождается скачком объемного расхода Va и температуры Та. Во второй рабочей фазе Р2 поток 1 отходящих газов имеет объемный расход Va 200000 м3/ч и температуру Та 500°С в течение 15 минут.

За второй рабочей фазой Р2 следует также отличающаяся скачкообразным изменением объемного расхода Va и температуры Та третья рабочая фаза Р3 с длительностью 4 минуты, во время которой заполняется вторая скрапозагрузочная корзина. Выходные значения потока 1 отходящих газов относительно температуры Та и объемного расхода Va соответствуют значениям первой рабочей фазы Р1.

За третьей рабочей фазой Р3 следует также отличающаяся скачкообразным изменением объемного расхода Va и температуры Та четвертая рабочая фаза Р4, во время которой происходит первая стадия второго процесса плавления. В четвертой рабочей фазе Р4 поток 1 отходящих газов имеет в течение 15 минут объемный расход Va 200000 м3/ч и температуру Та 600°С.

После завершения четвертой рабочей фазой Р4 следует также отличающаяся скачкообразным изменением пятая рабочая фаза Р5, которая соответствует второй стадии второго процесса плавления. Выходное значение объемного расхода Va имеет во время пятой рабочей фазы Р5 длительностью 13 минут величину 100000 м3/ч и температуру Та 600°С.

Таким образом, пять рабочих фаз Р1-Р5 с постоянными в фазе выходными значениями объемного расхода Va и температуры Та образуют прерывистый поток 1 отходящих газов. Согласно изобретению прерывистый поток 1 отходящих газов преобразуется в непрерывный рабочий поток 2 (см. фиг.2) с приблизительно постоянным целевым значением объемного расхода Vz 110000 м3/ч при целевом значении температуры Tz 320°С. При этих постоянных целевых значениях с помощью теплообменника 15 генерируется электрическая энергия, как поясняется ниже применительно к фиг.2.

На фиг.2 показано устройство для преобразования имеющегося прерывистого относительно своих выходных значений объемного расхода Va и температуры Та в различных рабочих фазах Р1-Р5 потока 1 отходящих газов в непрерывный рабочий поток 2 с приблизительно постоянными целевыми значениями объемного расхода Vz и температуры Tz.

Покидающий печь поток 1 отходящих газов направляется через выполненную в виде трубопровода направляющую 40 отходящих газов у измерительных средств 10 к исполнительным средствам 11. Измерительные средства 10 выполнены в виде температурного датчика и в виде датчика потока и расположены в направляющей 40 отходящих газов. Текущие выходные значения объемного расхода Va и температуры Та определяются с помощью измерительных средств 10 и передаются в устройство 9 автоматизации через систему 9а шин. С помощью устройства 9а автоматизации регулируются в зависимости от текущих выходных значений объемного расхода Va и температуры Та исполнительные средства 11, первый клапан 12, второй клапан 13 и компрессор 14 так, что обеспечивается возможность отвода от потока 1 отходящих газов частичного потока или подачи в поток 1 отходящих газов частичного потока. Исполнительные средства 11 соединены с направляющей 40 отходящих газов, трубопроводом 42 и трубами 43, 44. Трубопровод 42 ведет от исполнительных средств 11 к точке, в которой трубопровод 42 соединен с подающими средствами 16. Через подающие средства 16 можно вводить дополнительный холодный воздух с помощью приводимого двигателем в действие компрессора в трубопровод 42. Далее в трубопроводе 42 расположены другие измерительные средства 10' для определения целевых значений объемного расхода Vz и температуры Tz имеющегося в этой части трубопровода 42 рабочего потока 2. Измерительные средства 10' соединены для передачи измеренных целевых значений объемного расхода Vz и температуры Tz с устройством 9 автоматизации. По потоку ниже измерительных средств 10' у трубопровода 42 расположен теплообменник 15.

После теплообменника 15 трубопровод 42 ведет в направляющую 47 отходящих газов, с помощью которой имеющий отходящие газы рабочий поток 2 подается на вход блока 32 очистки дымового газа. На стороне выхода блок 32 очистки дымового газа соединен с отсасывающим устройством 31. За отсасывающим устройством 31 включена дымовая труба 33.

Трубы 43 и 44 соединяют исполнительные средства 11 с соответствующей входной стороной двух аккумулирующих тепло элементов 5, 6, при этом трубы 43, 44 служат для дальнейшего направления транспортируемого тепла, отведенного с помощью исполнительных средств 11 частичного потока через аккумулирующие тепло элементы 5 и 6. Для подачи в исполнительные средства 11 частичного потока, который затем направляется в противоположном направлении через аккумулирующие тепло элементы 5, 6, также используются трубы 43, 44.

Другие трубы 43', 44' соединяют выходные стороны аккумулирующих тепло элементов 5, 6 с трубой 45. Труба 45 соединена с отводной трубой 46. Отводная труба 46 имеет первый клапан 12 и второй клапан 13, соответственно, слева и справа от места соединения трубы 45 с отводной трубой 46.

При пропускании отведенного с помощью исполнительных средств 11 частичного потока через аккумулирующие тепло элементы 5, 6, первый клапан 12 находится в закрытом положении, а второй клапан 13 - в открытом положении. Через второй клапан 13 охлажденный за счет отдачи тепла в аккумулирующие тепло элементы 5, 6 частичный поток направляется с помощью отводной трубы 46 через отсасывающее устройство 30 в направляющую 47 отходящих газов.

Подача окружающего воздуха в исполнительные средства 11 осуществляется через компрессор 14, который расположен на одном конце отводной трубы 46 перед первым клапаном 12. При этом первый клапан 12 находится в открытом положении, а второй клапан 13 - в закрытом положении.

Теплообменник 15 соединен с трубопроводом 42 для передачи тепла переносимой имеющимся непрерывным рабочим потоком 2 тепловой энергии в теплообменник 15. Перед отдачей тепла в теплообменник 15 температура Tz рабочего потока 2 составляет примерно 320°С, которая после отдачи тепла составляет примерно 100°С.

Для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию теплообменник 15 подключен к замкнутому циркуляционному контуру 22. В замкнутом контуре 22 циркулирует рабочая среда 23, которая с помощью теплообменника 15 и теперь имеющегося непрерывного рабочего потока 2 равномерно нагревается. Рабочая среда 23 в свою очередь приводит в действие турбину 20, которая соединена с генератором 21 для генерирования электрического тока.

Устройство согласно фиг.2 предназначено для преобразования указанного применительно к фиг.1 имеющегося прерывистого потока 1 отходящих газов в непрерывный рабочий поток 2 с приблизительно постоянными целевыми значениями объемного расхода Vz и температуры Tz.

В зоне 41 проходил согласно уровню техники канал отходящих газов, символично изображенный двумя ограничительными штрихами, в котором охлаждался горячий поток 1 отходящих газов, чтобы затем подавать во включенный далее блок 32 очистки дымового газа. При таком охлаждении до настоящего времени не использовалась транспортируемая в потоке 1 отходящих газов тепловая энергия.

С помощью устройства согласно изобретению предпочтительно заменяется прежний канал 41 отходящих газов или значительно уменьшается в своих пространственных размерах. Возникающие до настоящего времени расходы на охлаждающую воду, например для подготовки воды в случае работы градирни, также отпадают.

При использовании регенераторов со стационарным слоем для аккумулирующих тепло элементов 5, 6, можно предпочтительно использовать регенераторы со стационарным слоем в качестве пылевых фильтров. При уменьшении содержания пыли в потоке 1 отходящих газов можно даже в отдельных случаях отказаться от включенного далее блока 32 очистки дымового газа. Таким образом, применяемые до настоящего времени установки для очистки дымового газа можно полностью отключать, соответственно они могут работать в диапазоне частичной нагрузки для последующего удаления тонкой пыли.

В регенераторах со стационарным слоем собирающуюся во время работы пыль можно удалять посредством переворачивания насыпного материала с помощью очистительных приспособлений 5а, 6а. Поскольку слой пыли оседает в первых 5-10 см слоя насыпного материала, то для очистки освобождается от отложений пыли лишь нижний слой. Установка дополнительной колосниковой решетки на расстоянии 5-10 см от дна регенератора со стационарным слоем предотвращает соскальзывание остального насыпного материала регенератора со стационарным слоем при очистке нижней зоны. Очищающее переворачивание насыпного материала можно осуществлять с помощью сжатого воздуха.

Ниже со ссылками на фиг.3 и 4 приводится пояснение основного принципа отвода и подвода частичного потока от или в поток 1 отходящих газов. С помощью измерительных средств 11 определяют выходные значения объемного расхода Va и температуры Та. В случае, когда фактическое выходное значение объемного расхода Va больше подлежащего достижению целевого значения объемного расхода Vz, что имеет место в рабочей фазе Р2, согласно фиг.1 от потока 1 отходящих газов отводят частичный поток 3, так что остающийся объемный расход потока 1' отходящих газов почти соответствует целевому значению Vz. Отведенный частичный поток 3 направляется через аккумулирующий тепло элемент 5 для отдачи тепла в элемент 5. Соответственно охлажденный частичный поток 3' направляется из аккумулирующего тепло элемента 5.

Объемный расход в подлежащем отводу частичном потоке 3 определяется наряду с выходным значением объемного расхода Va также выходным значением температуры Та потока 1 отходящих газов в различных рабочих фазах печи. Если выходное значение температуры Та больше ее целевого значения Tz, то от потока 1 отходящих газов отводят столько, что достигается целевое значение для объемного расхода Vz. Если выходное значение температуры Та уже равно ее целевому значению Tz, то от потока 1 отходящих газов дополнительно к отведенной доле для достижения целевого значения объемного расхода Vz отводят дополнительную долю объемного расхода. Эта дополнительная доля снова подается через подводящие средства 16 в поток 1' отходящих газов для установки целевого значения для температуры Tz. Таким образом, удерживается целевое значение объемного расхода Vz в рабочем потоке 2. Целевые значения определяют после подводящих средств 16 с помощью измерительных средств 10'.

В случае, когда выходное значение объемного расхода Va меньше целевого значения объемного расхода Vz, в поток 1 отходящих газов подают частичный поток 4 с помощью исполнительных средств 11, как показано на фиг.4. Для достижения целевого значения объемного расхода Vz рабочего потока 2, в поток 1 отходящих газов с помощью исполнительных средств 11 подают проходящий через аккумулирующий тепло элемент 5 частичный поток 4. Имеющий более низкую температуру частичный поток 4', который берется из окружающего воздуха, становится во время прохождения через аккумулирующий тепло элемент 5 частичным потоком 4 с повышенной температурой. Транспортируемое этим частичным потоком 4 дополнительное тепло подается в поток 1 отходящих газов для достижения целевой температуры Tz, так что сумма из частичного потока 4 и потока 1 отходящих газов соответствует другому потоку 1' отходящих газов с почти достигнутыми целевыми значениями для объемного расхода Vz и температуры Tz.

Для этого случая также справедливо, что если выходное значение температуры Та уже равно ее целевому значению Tz, то к объемному расходу потока 1 отходящих газов добавляется лишь столько, что достигается целевое значение объемного расхода Vz. Однако для этого требуется, чтобы температура подаваемого частичного потока 4 имела целевое значение температуры Tz. Если выходное значение температуры Та больше ее целевого значения Tz, то в поток 1 отходящих газов подводят меньший объемный расход через исполнительные средства 11, чем необходимо для достижения целевого значения объемного расхода Vz. Уменьшенный на эту долю объемный расход потока 1' отходящих газов снова добавляется также через подающие средства 16 для достижения целевого значения температуры Tz в виде холодного воздуха. Таким образом, можно устанавливать целевые значения для объемного расхода Vz и температуры Tz в рабочем потоке. В зависимости от имеющейся в распоряжении температуры в частичном потоке 4, за счет соответствующей подачи холодного воздуха через подводящие средства 16 устанавливается целевая температура Tz, при этом объемные расходы потока 1 отходящих газов, частичного потока 4 и потока холодного воздуха обеспечивают целевое значение объемного расхода Vz. Возможно также, что температура Та потока 1 отходящих газов уже существенно превосходит целевую температуру Tz, в этом случае нет необходимости в подаче частичного потока 4. Целевые значения для температуры Tz и объемного расхода Vz можно достигать лишь посредством добавления холодного воздуха с помощью подающих средств 16.

Другие существенные для изобретения идеи сводятся к следующему: для обеспечения непрерывной работы турбины 20 и генератора 21, может быть наряду с двумя параллельно работающими регенераторами 5, 6 со стационарным слоем предусмотрен третий регенератор со стационарным слоем в качестве резервного регенератора. В случае выхода из строя одного регенератора со стационарным слоем можно подключать по существу без перерыва резервный регенератор и обеспечивать далее преобразование в непрерывный рабочий поток и тем самым также непрерывное генерирование электрического тока.

1. Способ использования транспортируемого прерывистым потоком (1) отходящих газов тепла, при этом прерывистый поток (1) отходящих газов забирается в рабочих фазах (P1, Р2, Р3, Р4, Р5) промышленной установки с соответствующими постоянными целевыми значениями (Va, Та) объемного расхода и температуры, при этом измеряют фактические выходные значения (Va, Та) объемного расхода и температуры потока (1) отходящих газов из промышленной установки в соответствующих рабочих фазах (P1, Р2, Р3, Р4, Р5) с помощью измерительных средств и преобразуют упомянутый поток (1) отходящих газов в непрерывный рабочий поток (2) с регулируемыми постоянными целевыми значениями (Vz, Tz) объемного расхода и температуры путем отвода или подачи частичного потока из упомянутого потока отходящих газов или в него за счет взаимодействия с исполнительными средствами, и затем используют транспортируемое в непрерывном рабочем потоке (2) тепло путем преобразования в механическую, электрическую или тепловую полезную энергию.

2. Способ по п.1, в котором во время первой рабочей фазы (Р2, Р4), в которой выходное значение (Va) объемного расхода больше его целевого значения (Vz), из потока (1) отходящих газов отводят частичный поток (3, 3').

3. Способ по п.1, в котором во время второй рабочей фазы (Р1, Р3, Р5), в которой выходное значение (Va) объемного расхода меньше его целевого значения (Vz), в поток (1) отходящих газов подают частичный поток (4, 4').

4. Способ по п.2, в котором во время второй рабочей фазы (Р1, Р3, Р5), в которой выходное значение (Va) объемного расхода меньше его целевого значения (Vz), в поток (1) отходящих газов подают частичный поток (4, 4').

5. Способ по п.2, в котором в поток (1) отходящих газов подают окружающий воздух.

6. Способ по п.3, в котором в поток (1) отходящих газов подают окружающий воздух.

7. Способ по п.4, в котором в поток (1) отходящих газов подают окружающий воздух.

8. Способ по любому из пп.2-7, в котором отведенный поток (3) пропускают через аккумулирующий тепло элемент (5), и при этом транспортируемое частичным потоком (4) тепло переносится в элемент (5).

9. Способ по п.8, в котором подлежащий подаче частичный поток (4') пропускают через аккумулирующий тепло элемент (5), и при этом накопленное в элементе (5) тепло переносится в частичный поток (4').

10. Способ по п.8, в котором частичные потоки (3, 3', 4, 4') параллельно направляют через несколько аккумулирующих тепло элементов (5, 6).

11. Способ по п.9, в котором частичные потоки (3, 3', 4, 4') параллельно направляют через несколько аккумулирующих тепло элементов (5, 6).

12. Способ по любому из пп.1-7, в котором транспортируемое рабочим потоком (2) тепло переносится в рабочую среду (23), которая приводит в действие преобразователь энергии.

13. Способ по п.8, в котором транспортируемое рабочим потоком (2) тепло переносится в рабочую среду (23), которая приводит в действие преобразователь энергии.

14. Способ по п.9, в котором транспортируемое рабочим потоком (2) тепло переносится в рабочую среду (23), которая приводит в действие преобразователь энергии.

15. Способ по п.10, в котором транспортируемое рабочим потоком (2) тепло переносится в рабочую среду (23), которая приводит в действие преобразователь энергии.

16. Способ по п.11, в котором транспортируемое рабочим потоком (2) тепло переносится в рабочую среду (23), которая приводит в действие преобразователь энергии.

17. Способ по п.12, в котором рабочая среда (23) циркулирует в замкнутом контуре (22) и приводит в действие соединенную с генератором (21) турбину (20).

18. Способ по п.13, в котором рабочая среда (23) циркулирует в замкнутом контуре (22) и приводит в действие соединенную с генератором (21) турбину (20).

19. Способ по п.14, в котором рабочая среда (23) циркулирует в замкнутом контуре (22) и приводит в действие соединенную с генератором (21) турбину (20).

20. Способ по п.15, в котором рабочая среда (23) циркулирует в замкнутом контуре (22) и приводит в действие соединенную с генератором (21) турбину (20).

21. Способ по п.16, в котором рабочая среда (23) циркулирует в замкнутом контуре (22) и приводит в действие соединенную с генератором (21) турбину (20).

22. Устройство для использования транспортируемого прерывистым потоком (1) отходящих газов тепла, при этом прерывистый поток (1) отходящих газов забирается в рабочих фазах (P1, Р2, Р3, Р4, Р5) промышленной установки с соответствующими постоянными выходными значениями (Va, Та) объемного расхода и температуры, содержащее измерительные средства (10) для определения выходных значений (Va, Та) объемного расхода и температуры потока (1) отходящих газов из промышленной установки в соответствующих рабочих фазах (P1, Р2, Р3, Р4, Р5), исполнительные средства (11) для отвода или подачи частичного потока (3, 4) из потока (1) отходящих газов или в него, при этом исполнительные средства (11) выполнены с возможностью взаимодействия с измерительными средствами (10) для регулирования возникающих колебаний объемного расхода и температуры упомянутого прерывистого потока (1) отходящих газов при смене упомянутых рабочих фаз и преобразования упомянутого потока (1) отходящих газов в непрерывный рабочий поток (2) с постоянными целевыми значениями (Vz, Tz) объемного расхода и температуры, и средства для преобразования транспортируемого в постоянном рабочем потоке (2) тепла в механическую или электрическую или тепловую полезную энергию.

23. Устройство по п.22, в котором исполнительные средства (11) выполнены так, что во время первой рабочей фазы (Р2, Р4), в которой выходное значение (Va) объемного расхода больше его целевого значения (Vz), обеспечивается возможность отвода от потока (1) отходящих газов частичного потока (3, 3'), и при этом во время второй рабочей фазы (Р1, Р3, Р5), в которой выходное значение (Va) объемного расхода меньше его целевого значения (Vz), обеспечивается возможность подачи в поток (1) отходящих газов частичного потока (4, 4').

24. Устройство по п.23, в котором подающие средства (16) для подачи окружающего воздуха в поток (1) отходящих газов расположены ниже по потоку после исполнительных средств (11).

25. Устройство по п.23, которое имеет аккумулирующий тепло элемент (5, 6), предназначенный для пропускания через него отведенного от потока (1) отходящих газов частичного потока (3) для отдачи тепла и подлежащего подаче в поток (1) отходящих газов частичного потока (4') для приема тепла.

26. Устройство по п.24, которое имеет аккумулирующий тепло элемент (5, 6), предназначенный для пропускания через него отведенного от потока (1) отходящих газов частичного потока (3) для отдачи тепла и подлежащего подаче в поток (1) отходящих газов частичного потока (4') для приема тепла.

27. Устройство по любому из пп.22-26, в котором средства для преобразования выполнены в виде теплообменника (15) с рабочей средой (21), предназначенной для непрерывного приема тепла из рабочего потока (2) и подачи в преобразователь энергии для преобразования тепла в полезную энергию.

28. Устройство по п.27, в котором преобразователь энергии выполнен в виде приводимого в действие турбиной (21) генератора (20), а рабочая среда (23) направляется в замкнутом контуре (22) через теплообменник (15) и турбину (20).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству, и может применяться для очистки и охлаждения технологического газа дуговой сталеплавильной печи (ДСП).

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электросталеплавильному производству. .

Изобретение относится к области улавливания и очистки технологических газов от твердых примесей и может быть использовано в химической, металлургической промышленности.

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструктивным элементам воздухонагревателей доменных и пламенных печей. .

Изобретение относится к обработке отработавшего газа из агломерационной установки. .

Изобретение относится к способу теплообмена для предварительного нагрева газа горения, поступающего в пламенную печь, испускающую горячие топочные газы. .

Изобретение относится к области рекуперативной утилизации тепла запыленных газов печей цветной металлургии, в частности медерафинировочной печи. .

Изобретение относится к бумажной промышленности и служит для выброса дыма в атмосферу. .

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов, например от электродуговых печей

Изобретение относится к устройству для очистки технологического газа для установки (1) восстановительной плавки для получения чугуна, содержащей восстановительный реактор (3) и плавильный газогенератор (4)

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель, реактор предварительного обжига, вращающуюся печь и клинкерный охладитель. Согласно изобретению дымы из печи направляют в реактор предварительного обжига и даже в циклонный подогреватель. В реактор (4) предварительного обжига подают газ (9) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора. Часть (8a) газов, выходящих из циклонного подогревателя, рециркулируют в установку таким образом, чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе. Другую часть (8b) с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют с целью обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу, в частности такой, как комплексообразование. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель (3, 3а), реактор (4) предварительного обжига, вращающуюся печь (1), клинкерный охладитель (5). Согласно изобретению дымы, производимые вращающейся печью, и газы подогревателя разделяют таким образом, чтобы они не смешивались. В реактор предварительного обжига подают газ с высоким содержанием кислорода и часть (8а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3а), рециркулируют в реактор (4) предварительного обжига и даже в циклонный подогреватель (3, 3а), чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в подогревателе. Другую нерециркулируемую часть (8b) газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют, позволяя ограничить выбросы СО2 в атмосферу, при помощи обработки, такой как комплексообразование. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Установка содержит вращающуюся печь (1), циклонный подогреватель (2), в который поступают дымовые газы из вращающейся печи, охладитель (4) клинкера, расположенный на выходе из вращающейся печи (1) и по меньшей мере один теплообменник (9). Сырое сырье подогревают и из него удаляют углекислоту в циклонном подогревателе (2), охлаждают выходящий из печи клинкер в охладителе (4) клинкера. Первую часть (5) генерируемого в охладителе клинкера горячего воздуха, называемого вторичным, направляют во вращающуюся печь (1) для использования в качестве воздуха для горения. Вторую часть (6) генерируемого в охладителе клинкера горячего воздуха, называемого третичным, направляют отдельно от первой части в зону горения установки. Третью часть (7) генерируемого в охладителе клинкера горячего воздуха, называемого избыточным, направляют в первый теплообменник (9) с целью рекуперации энергии для производства электричества. Второй теплообменник (10) взаимодействует с третичным воздухом (6) таким образом, чтобы нагревать рабочую текучую среду контура (12), общего для первого и второго теплообменников (9, 10). Повышается КПД рекуперации энергии при минимальном расходе топлива. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.

Группа изобретений относится к способам утилизации энергии в установках для производства заготовки из стали или цветных металлов и установкам для реализации способа. В способе высвобождающуюся при охлаждении, транспортировке или складировании заготовок тепловую энергию и остаточное тепло заготовок улавливают посредством теплообменников, при этом тепло отбирают в теплонесущую среду для ее нагрева. Затем тепло через трубопроводы для транспортировки теплонесущей среды отводят к установке для генерирования электрического тока и/или к другим потребителям тепла для непосредственного использования тепла технологического процесса. Транспортировку теплонесущей среды от теплообменников к установке для генерирования электрического тока осуществляют в трубопроводах для транспортировки теплонесущей среды под давлением посредством насоса, при этом в качестве теплонесущей среды используют минеральное или синтетическое масло-теплоноситель или соляной расплав, не создающие давления пара свыше 2 бар. Технический результат заключается в повышении эффективности использования утилизированной энергии при одновременном упрощении способа утилизации и установки. 2 н. и 12 з.и. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов, и может быть использовано для нагревательных печей прокатных станов, дуговых сталеплавильных печей и газоотводов конвертеров. Изобретение позволяет усовершенствовать устройство для утилизации тепла отходящих дымовых газов технологических агрегатов путем расширения его технологических возможностей за счет введения в него новых звеньев, образующих совмещенную систему отопления, горячего водоснабжения и холодоснабжения, что обеспечивает более полное использование тепла отходящих дымовых газов. 1 ил.

Изобретение относится к обжигу кусковых материалов в шахтных печах. Шахтная печь для осуществления способа согласно изобретению содержит зону обжига по меньшей мере с одним копьем горелки, а также устройство для добавления средства для сокращения содержания NOx, образующегося в процессе производства. Согласно предлагаемому способу, шахтная печь эксплуатируется таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала составляла 900-1100°С, а средство для сокращения содержания NOx добавлялось над поверхностью слоя материала. Таким образом хорошо распределяется средство снижения содержания NOx и повышается коэффициент полезного действия в сокращении количества вредных веществ. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу и системе для извлечения тепла из отходящих газов из печи, работающей на ископаемых топливах. Способ включает прием потока отходящих газов в воздухоподогреватель, вычисление массового расхода кислотного материала, проходящего в отходящих газах, массового расхода щелочных частиц, нагнетаемых в поток отходящих газов для нейтрализации кислотного материала, нагнетание щелочных частиц с распределением размеров частиц при вычисленном массовом расходе в поток отходящих газов выше по потоку от воздухоподогревателя, вычисление степени скопления макрочастиц отходящих газов, регулирование по меньшей мере одного из массового расхода, при котором щелочные частицы нагнетаются в отходящие газы, и распределение размеров щелочных частиц, нагнетаемых в отходящие газы, так чтобы при падении давления, большем заранее определенного порога, нагнетался относительно больший процент крупных частиц для контактирования с теплообменными элементами и прилипания к ним большего числа щелочных частиц, нейтрализующих кислотный материал, конденсирующийся на этих элементах, а при падении давления, меньшем заранее определенного порога, нагнетался относительно малый процент крупных частиц. Раскрыта также система извлечения тепла из отходящих газов. Обеспечивается передача большего количества тепла из дымовой трубы, снижение температуры отходящих газов в выпускном отверстии без избыточного обрастания. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх