СПОСОБ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА ЗАПЫЛЕННЫХ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ С ПОПУТНЫМ ПОЛУЧЕНИЕМ ХОЛОДА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК C21B7/22 

Изобретение относится к способам производства энергии на основе отработанных низкопотенциальных теплоносителей, например колошникового газа.

Известен способ рекуперации тепла запыленных отработанных газов путем нагрева ими поступающей на обработку шихты [1].

Этот способ, однако, сопряжен с увеличением высоты слоя шихты и с соответствующим увеличением потери давления. Он также не обеспечивает достаточно глубокой рекуперации.

Известен другой способ рекуперации тепла запыленных газов путем их очистки от пыли в скруббере, орошаемом водой, и расширения обеспыленных газов в газовом детандере [2].

Этот способ, однако, обладает тем недостатком, что он не предусматривает охлаждение газов в детандере до отрицательных температур и использование полученного таким путем холода. Он также не предусматривает использование энергии нагреваемой в скруббере воды.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности рекуперации тепла запыленных отработанных газов путем использования энергии нагретой в скруббере воды и охлаждения газов при их расширении в детандере до отрицательной температуры и их использования для холодоснабжения соответствующего потребителя холода, например для охлаждения воздуха при производстве кислорода, кондиционирования помещений, получения дополнительной энергии за счет энтальпии окружающей природной среды и т.д.

В способе согласно изобретению эти задачи решаются путем очистки нагретой в скруббере воды от осадка, ее декомпрессии в водяном детандере с последующим частичным ее превращением в пар, который подвергают расширению в детандерной паросиловой установке и конденсации с возвращением конденсата на орошение скруббера с добавлением свежей воды для компенсации потерь. Оставшуюся в испарителе воду также направляют на орошение скруббера после (по ходу жидкости) орошения конденсатом. Отработанные газы после их охлаждения и очистки в скруббере подвергают расширению с соответствующим дальнейшим охлаждением до отрицательной температуры в газодетандерной силовой установке.

Затем эти газы нагревают в системе холодоснабжения соответствующего потребителя холода, после чего их используют для охлаждения и конденсации пара, покидающего паросиловую установку. Затем очищенные и подогретые газы направляют по назначению в соответствии с основной технологической схемой.

Пример. Колошниковые газы доменной печи с температурой 420 К и абсолютным давлением 0,3 МПа подвергают одновременно мокрой очистке водой и охлаждению в скруббере, после чего нагретую в скруббере воду подвергают декомпрессии до давления 0,2 МПа с частичным превращением в пар и охлаждением до температуры 394 К и возвращают на орошение скруббера. Полученный таким образом пар подвергают адиабатному расширению в паровом детандере до давления 0,01 МПа и конденсации, после чего конденсат с температурой 280 К возвращают на орошение скруббера.

Газ, выходящий из скруббера с температурой 290 К, подвергают адиабатному расширению в детандере до давления 0,1 МПа, при котором он охлаждается до 220 К. Охлажденный таким образом газ подвергают нагреванию до 260 К в системе холодоснабжения потребителя холода, после которой его направляют на охлаждение и конденсацию пара после парового детандера, в результате чего он нагревается до 270 К. Затем этот газ используют в качестве топлива в системе предварительного нагрева дутья доменной печи (например, в кауперах).

Более наглядное представление о сущности способа согласно изобретению можно получить из приводимого ниже описания установки для его осуществления со ссылками на чертеж.

Установка состоит из скруббера 1, газодетандерной силовой установки 2, системы холодоснабжения 3 соответствующего потребителя холода (не показан), устройства для очистки воды от осадка 4, водяного детандера 5, испарителя 6, паросиловой установки, включающей детандер 7 и конденсатор 8, циркуляционных насосов 9 и 10.

Отработанные газы (см. чертеж) по трубе А подают в нижнюю зону скруббера 1, из которого после очистки от пыли и охлаждения их направляют в газодетандерную силовую установку 2, где они отдают свою энергию, например, электрогенератору (не показан), после чего их подают в теплообменник 3 системы холодоснабжения потребителя холода (не показан), а затем их направляют в конденсатор 8. Затем газ по трубопроводу В направляют по назначению согласно основной технологической схеме. Теплообменник 3 может быть снабжен трубами C и D для подвода и отвода холодоносителя.

Нагретую воду орошения из скруббера 1 подают в устройство для очистки от осадка 4, затем в водяной детандер 5 и в испаритель 6, где ее подвергают частичному испарению, а оставшуюся часть насосом 10 возвращают на орошение скруббера 1.

Полученный в испарителе 4 пар подают в детандер 7 паросиловой установки и затем в конденсатор 8, где он конденсируется. Конденсат возвращают на орошение скруббера 1 насосом 9 с добавлением по трубе E свежей воды для компенсации потерь.

Помимо указанной выше возможности обеспечения потребителя холодом практически без дополнительных энергетических затрат, предлагаемый способ позволяет использовать термический потенциал теплоносителя в значительно более широком интервале температур (420-220 К), а также практически полностью освободить его от влажности, что при дальнейшем его использовании в качестве топлива (колошниковый газ) приводит к повышению низшей теплотворной способности и температуры горения, что в доменном процессе имеет весьма существенное значение.

Источники информации
1. Монастырев А. В. Производство извести. - М.: Высшая школа, 1986, с. 79.

2. Заявка ФРГ 2719625, C 21 B 7/22, 06.12.79.

Предлагаемый способ и установка относятся к области металлургии, конкретно к способам рекуперации тепла отработанных запыленных газов. Сущность изобретения: запыленные газы очищают от пыли и нагревают ими воду в скруббере, которую подвергают очистке от осадка, декомпрессии и частичному испарению. Энергию полученного при этом пара отрабатывают в паросиловой установке, состоящей из детандера и конденсатора. Конденсат из конденсатора возвращают на орошение скруббера с добавлением свежей воды для компенсации потерь. Оставшуюся после испарения воду также возвращают на орошение скруббера после (по ходу жидкости) орошения конденсатом. Энергию охлажденных в скруббере газов отрабатывают в газовом детандере, в котором газы охлаждаются до отрицательной температуры. Эти газы используются для холодоснабжения соответствующего потребителя холода, а затем для охлаждения и конденсации пара после парового детандера. Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности рекуперации тепла запыленных отработанных газов, в частности, колошниковых. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ рекуперации тепла запыленных отработанных газов, включающий их очистку от пыли и нагрев ими воды в скруббере, расширение газов в газовом детандере, отличающийся тем, что нагретую в скруббере воду очищают от осадка, подвергают декомпрессии в водном детандере с последующим частичным ее испарением в испарителе, адиабатно расширяют полученный пар в паровом детандере паросиловой установки, конденсируют его в конденсаторе, после которого конденсат возвращают на орошение скруббера, в который также подают оставшуюся в испарителе неиспарившуюся воду после подачи конденсата, а расширение газов в детандере осуществляют с обеспечением их охлаждения до отрицательных температур, после чего газы нагревают в системе холодоснабжения соответствующего потребителя холода и затем газы подают в конденсатор паросиловой установки для конденсации пара. 2. Установка для рекуперации тепла запыленных отработанных газов, включающая скруббер, соединенный с газовым детандером, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для очистки воды от осадка, водяным детандером, испарителем, паросиловой установкой, состоящей из парового детандера и конденсатора, и системой холодоснабжения потребителя холода, причем 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, который соединен рециркуляционной линией со скруббером, к которому также присоединен испаритель, а газовый детандер связан с системой холодоснабжения, соединенной с конденсатором.