RU34536U1 - Устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера - Google Patents

Description

2003102766 I Illlt И 111 -.. Объект-полезная модель МПК С21С 5/38 F22B 1/18

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ КОНВЕРТЕРНОГО ГАЗА И ПАРА С КОТЛА-ОХЛАДИТЕЛЯ КОНВЕРТЕРА

Полезная модель относится к металлургии, а именно к конвертерному производству стали, в частности к устройствам для обработки и утилизации тепла конвертерного газа и пара с котла-охладителя и может быть применена для повышения эффективности их использования.

Известно устройство для утилизащш конвертерного газа и пара с котлаохладителя конвертера, содержащее последовательно соединенные по газу конвертер, котел-охладитель, с«фубберную газоочистку, нагнетатель, газгольдер, трубогфовод для подачи газа к парогенераторам, подключенным к паровым турбинам, причем котел-охладитель по пару соединен с пефовым аккумулятором (см. заявку Японии Ке 62-18602, С21С 5/38, опубл. 23.04.1987).

Недостатком данного устройства, работающего с недожогом или частичным дожиганием конвертерного газа, является низкая эффективность использования газа, связанная с потерей его физического тепла (при температуре после котлаохладителя 600-750 С) в МО1ФОЙ скрубберной газоочистке. Например, для конвертера гфоизводительностью 400 т потери мощности с этим теплом достигают 42 МВт. Сбор конвертерного газа в газгольдере и трш1спорт его по

трубогфоводам к парогенераторам тепловых электростанций, как гфавило, удаленных от кислородно-конвертерного производства, связан с дополнительными заграгами на преодоление значительных гидравлических сопротивлений в трубогфоводах и на осушку газа. В связи с наличием в конвертерном газе кислорода, связанном с технологией продувки и подсосами по газовому тракту, требуется сложный комплекс автоматизации отслеживающий пределы взрываемости конвертерного газа, при этом часть газа

дожигается на свече. Кроме того, сухой конвертерный газ имеет относительно низкую теплотворную способность - 10-14 МДж/м, а с учетом влаги - 9-8 МДж/м, причем имеется тенденция по ее снижению при организации внеагрегатного вакуум-кислородного обезуглероживания стали. Поэтому в данном устройстве при сжигании конвертерного газа в п огенераторах наблюдается низкий коэффициент использования топлива - 0,85, причем удельный расход условного топлива на выработку 1 т пара составляет 120 кг. у. т. Для выравнивания переменного количества пара на выходе из котлаохладителя используется паровой аккумулятор, при этом происходит снижение эксергии пара и снижение эффективности его дальнейшего использования. Например, для котла-охладителя ОКГ-400 фактическое количество образующегося пара составляет ЗООт/ч при его давлении ,0 МПа и температуре , а после парового аккумулятора фактический выход пара составляет 150 т/ч, при давлении ,5 МПа, температуре С и степени сухости - 0,98. Возможности эффективного использования такого насыщенного пара ограничены потребителями пара (чаще всего собственные нужды и системы теплоснабжения, поэтому в летний период такой пар вообще не

используется), а для его экономичного использования в паровой турбине требуется повышение температуры минимум до 400 С, Таким образом, данное устройство не обеспечивает эффективного и комплексного использования конвертерного газа и пара с котла-охладителя.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладкггеля конвертера, содержащее последоветельно установленные по газу конвертер, котел-охладитель, две последовательные ступени скрубберной газоочистки, нагнетатель и газгольдер, причем выход по пару из котла-охладителя соединен с входом парового аккумулятора, выход из которого подключен через автономный пароперегреватель, снабженный горелками, к паровой турбине, выход из которой сообщается с деаэратором (см. натфимер, Бережинский А.И., Циммерман А.Ф. Охлаждение и очистка газов кислородных конвертеров. - М.: Металлургия, 1983.-С. 12,212).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования конвертерного газа, связанная с потерей его физического тепла гфи организации мокрой газоочистки. При этом, гфимерно до 1/3 физического тепла газа расходуется в скрубберах на нагрев орошающей воды и необратимо теряется при охлаждении оборотной воды в градирнях. Кроме того, транспортирование собранного а газгольдере конвертерного газа по трубопроводу на значительные расстояния для энергетического и технологического использования требует значительных затрат, что снижает

%u

3.

эффективность его гфименения. При сборе конвертерного газа в газгольдерах возникает проблема взрьшобезопасности, связанная с гфисутствием в газе кислорода, что ограничивает количество зтилш1фуемого газа, особенно в начальные и заключительные периоды плавки в конвертере. Перемешагй состав и относительно низкая теплотворная способность конвертерного газа 1ФИВОДЯТ к низкому коэффициенту его использования в качестве топлива, на уровне не выше 0,9. Для перегрева насыщенного пара после парового аккумулятора в данном устройстве применяется автономный пароперегреветель, в горелках которого сжигается дорогостоящее энергетическое топливо, например природный газ, что увеличивает топливную составляющую в себестоимости вырабатьшаемой электроэнергии и не способствует повышению эффективности утилизации пара и конвертерного газа.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера, является повыщение эффективности и комплексного их использования.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера, содержащем последовательно установленные по газу конвертер, котелохладитель, две последовательные ступени скрубберной газоочистки, нагнетатель и газгольдер, причем выход по пару из котла-охладителя соединен с входом парового аккумулятора, выход из которого подключен через автономный пароперегреватель, снабженный горелками, к паровой турбине.

выход из которой сообщается с деаэратором, согласно юменению, выход по газу из котла-охладителя соединен с помощью парогазового инжектора с реактором-регенератором, снабженным узлами ввода реагевков и выхода пыли, и установленном на перепускном трубогфоводе шфаллельно первой ступени С1фубберной газоочистки, при этом пассивный патрубок пефогазового инжектора соединен с выходом по газу из котла-охладителя, его активное сопло подключено к выходу по пару из автономного пароперегревателя, а его патрубок смеси сообщается с реактором-регенератором, гфичем выход из газгольдера соединен трубопроводом с горелками автономного пароперегревателя, а выход по пару из последнего соединен с противодавленческой шфовой турбиной.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для утилюащш конвертерного газа и пара с котла-охладигеля конвертера.

Устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера включает в себя последовательно установленные по газу конвертер 1 и котел-охладитель 2, тфичем последний имеет вход по питательной воде 3 и выход по пару 4. Выход по газу 5 из котла-охладителя 2 сообщается с входом 6 в первую ступень сьфубберной газоочистки 7 и, через задвижку 8, - с пассивным патрубком 9 парогазового инжектора 10. Патрубок смеси 11 парогазового инжектора 10 сообщается с реактором-регенератором 12, имеющим узел ввода реагентов 13 и узел вывода пыли 14, установленном на перепускном трубогфоводе 15 параллельно первой стзлдени скрубберной

газоочистки 7. Перепускной трубопровод 15 соединен с входом 16 во вторую ступень скрубберной газоочистки 17 через задвижку 18. Последовательно со второй ступенью скрубберной газоочистки 17 соединены нагнетатель 19, газгольдер 20, горелки 21, газовый тракт 22 автономного пароперегревателя 23, дымосос 24 и дымовая труба 25. Выход по пгфу 4 щ котла-охладителя 2 соединен, через регулятор 26 с зарядным патрубком 27 парового аккумулятора 28, а его разрядный патрубок 29, через регулятор 30 подключен к входу по насыщенному пару 31 автономного пароперегревателя 23. Выход по перегретому пару 32 из автономного пароперегревателя 23 соединен через регулягор 33 с активным соплом 34 парогазового инжектора 10, а также с входом 35 противодавленческой паровой турбины 36 в комплекте с электрогенератором 37. Выход из турбины 36 подсоединен к деаэратору 38, подключенному с помощью насоса 39 к входу по питательной воде 3 котлаохладителя 2.

Устройство для угилизагрш конвертерного газа и пара с котла-охладателя работает следующим образом: конвертерные газы, образующиеся при гфодувке металла в конвертере 1, поступают в котел-охладигель 2. При реализации схемы без дожигания, конвертерные газы при составе: СО- 80-85%, COi- 1015%, температуре 1620 С и теплотворной способности 8-10 МДж/м, отдают свое физическое тепло на нагрев воды, поступающей через вход питательной воды 2, и - на ее испарение, с удалением пара через выход по пару 4. Далее конвертерные газы при температуре 600-700 поступают, через выход по газу 5 котла-охладителя 2, на вход 6 в первого ступень скрубберной газоочистки 7 и.

одновременно, через регулируемую задвижку 8 и пассивный патрубок 9, в парогазовый инжектор 10. Через патрубок смеси 11 парогазового инжектора 10 конвертерные газы, расход которых регулируется задаижкой 8, частично или полностью поступают в реактор-регенератор 12. Через узел ввода реагентов 13 в реактор-регенератор 12 подают либо газообразные или жидкие згглеводороды (пр1фодный, коксовый газ, мазут, различные отходы), либо кусковый или порошкообразный уголь или кокс, где щ)оисходит их термохшдическое взаимодействие с компонентами конвертерного газа. В результате происходш: регенерация окисленных компонентов, с отмывкой от диоксида углерода и кислорода, за счет физического тепла конвертерного газа, что снижает его температуру до 100-200 С и повышает теплотворную способность до 16-20 МДж/м. Конструкция реактора-регенератора 12, в зависимости от применяемых реагентов может бьпъ струйной, камерной или циклонной при вводе газообразного или пылевидного сырья, или слоевой, либо кишпцего слоя для кускового сьфья (на чертеже не показано). Накашшвшошаяся пыль и не прореагировавший остаток удаляются из реактора-регенератора 12 через узел вывода пыли 14. Образуюпциеся газообразные продукты реакции по перепускному трубопроводу 15 поступают на вход 16 второй ступени скрубберной газоочистки 17 через задвижку 18, где смешиваются с конвертерным газом, прошедшим через первую ступень скрубберной газоочистки 7, и очищаются, при подаче оросительной воды (на чертеже не показано). После очистки во второй стзппени свфубберной газоочистки 17 смесь газов, с помошью нагнетателя 19 собирается в газгольдере 20. Отмывка

конвертерного газа от кислорода в реакторе-регенераторе 12 снимает проблему взрывобезопасности при сборе и транспортировке газа. Из газгольдера 20 газ подается на горелки 21, сжигается в смеси с воздухом в газовом тракте автономного пароперегревателя 23 и из IOQTO, дымососом 24, удаляется в дымовую трубу 25. Образующийся в котле-охладителе 2 пар, через регулятор 26 поступает на зарядный патрубок 27 паровыэс акк5П луляторов 28, где происходит попеременная аккумуляция пара в виде перегретой воды н разрядка, с выделением через разрядный патрубок 29 и регулятор 30, насыщенного пгфа, который поступает на вход 31 автономного шфоперегревателя 23. Для эффективного сжигания преобразованного конвертерного газа и перегрева пара до энергетических параметров можно использовать автономный пароперегреватель 23 типа ЦП-60-С. За счет тепла, выделяющегося в газовом тракте 22, тфи сгорании газа, происходит перегрев насыщенного пара и, через выход по перегретому пару 32, он поступает через регулятор 33 в активное сопло 34 парогазового инжектора 10 с расходом 0,5 кг на 1 нм конвертерного газа. При этом происходит дополнительная регулкфуемая инжекция конвертерного газа в реактор-регенератор 12 и в нем образуется высококалорийный водяной газ, повышающий теплотворную способность и эффевсгивность сжигания конвертерного газа. Перегретый в автономном пароперегревателе 23 пар от выхода 32 поступает на вход 35 противодавленческой паровой турбины 36 с дополнительной выработкой электроэнергии на электрогенераторе 37 (например, для конвертера 1 емкостью 400 т - на две турбины типа Р-12-3,4/0,1 с суммарной мопщостью 24МВт).

После срабатывания на турбине 36 пар поступает в деаэратор 38 для нагрева подпиточной воды, которая насосом 39 подается на вход питательной воды 3 котла-охладителя 2. Предлагаемая схема утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя 2 обеспечивает постоянное давление вырабатываемого перегретого пара и использование его для выработки электроэнергии в паровых турбинах 36. Коэффициенг использования топлива в автономном пгфоперегревателе 23, при применении в качестве топлива преобразованного в реакторе-регенераторе 12 конвертерного газа, гфи условии, что интенсивность продувки в конвертере равна 2,5 (), достигает 0,95-0,98, при удельном расходе условного топлива на выработку 1 т шфа составляющем 90 кг условного топлива, что примерно на уровне энергетических котлов. Таким образом, заявляемая схема комбинированной утилизации конвертерного газа и пара с котла-охлашггеля 2 является эффективной и экономичной.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое устройство для утилизации конвертерного газа и с котла-охладителя конвертера работоспособно и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Соответственно, заявляемое устройство может быть применено в металлургии для обработки и утилизации тепла конвертерного газа и пара с котла-охладителя, а следовательно, соответствует условию «промышленной применимости.

Claims (1)

1. Устройство для утилизации конвертерного газа и пара с котла-охладителя конвертера, содержащее последовательно установленные по газу конвертер, котел-охладитель, две ступени скрубберной газоочистки, нагнетатель и газгольдер, причем выход по пару из котла-охладителя соединен с входом парового аккумулятора, выход из которого подключен через автономный пароперегреватель, снабженный горелками, к паровой турбине, выход из которой сообщается с деаэратором, отличающееся тем, что выход по газу из котла-охладителя соединен с помощью парогазового инжектора с реактором-регенератором, снабженным узлами ввода реагентов и вывода пыли и установленном на перепускном трубопроводе параллельно первой ступени скрубберной газоочистки, при этом пассивный патрубок парогазового инжектора соединен с выходом по газу из котла-охладителя, его активное сопло подключено к выходу по пару из автономного пароперегревателя, а его патрубок смеси сообщается с реактором-регенератором, причем выход из газгольдера соединен трубопроводом с горелками автономного пароперегревателя, а выход по пару последнего соединен с противодавленческой паровой турбиной.