Регенератор для нагрева газов Советский патент 1992 года по МПК C21B9/00 

Изобретение относится к устройствам для нагрева газов посредством попеременного сначала нагрева носи- телей 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 снижение энергопотерь.

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

VI

СО

ю

00 (Л

VI

со

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

3для 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 всей 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 из камеры 7 горячего газа через решетку

4и 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 из 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 12С

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 промышлеиного применения материалы для решеток и теплоносителей могут быть согласованы с температурными требованиями. / Форма регенератора может также быть

5

5

0

5

0

5

0

5

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 регене- , ратора, так как высокотемпературная об ласть расположена в центре, а внешняя стенка контактирует только с холодным газомо 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, пни использовании в доменном процессе разброс температуры 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 болы шей, чем требуемая температура нагреваемых газов. Например, колошниковый газ из домны или лишь слегка обогащенный колошниковый газ может использоваться для нагрева воздуха для дутья в доменной пе чи.

Когда предлагаемый способ использовался для предварительного подогрева дутья до 1150 С, теплоносители нагревались в регенераторе печным газом, имевшем теплотворную .способность примерно 750 ккал/нм3 с результирующей температурой пламени примерно 1200°С. Практически такие же температуры нагрева могут быть достиг- нуты с указанными параметрами при

нагреве других газов, 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 предлагаемом регенераторе теплоносители не могут двигаться под действием газов, так что нет опасности прорыва газа, если, например, произойдет местное превышение над точкой ожижения.

В предлагаемом регенераторе свободный объем между теплоносителями и также в камере горячего газа и в коллекторной камере сравнительно невелик так что имеются лишь небольшие потери таза при переключении от фазы нагрева регенератора к фазе нагрева газов. Теплоносители можно заменять в регенераторе при его работе. Соответствующие штуцера или фланцы сверху и снизу слоя теплоносителей обеспечивают пополнение теплоносителей с одной стороны и удаление их с другой стороны.

Регенератор часто имеет лишь равномерный слой одного сорта теплоносителей, расположенный между внутренней и наружной решетками. Однако возможно использование более двух соос- ных 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 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 составлен 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 материа

10

98576

лов. Например, внутренняя решетка на горячей 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 теплоносителя должны выбираться в соответствии с тепловой нагрузкой. Форма теплоносителей 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.

15

20

25

30

35

40

5

0

5

Формула изобретения

1.Регенератор для нагрева газов, содержащий корпус с насыпной насадкой из керамического материала, перфорированную перегородку, горелку, подводящий и отводящие трубопроводы с регулирующей арматурой, отличающийся 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.1, отличающийся тем, что горелка расположена в центре нижней части регенератора, а внутренняя решетка выполнена из огнеупорного материала, например из огнеупорных перфорированных кирпичейс

3. Регенератор по п.отличающийся тем, что внешняя решётка выполнена из металла, например .стали.

4. Регенератор по п.отличающийся тем, что насыпная насадка выполнена из брикетированных

спеченных керамических материалов овальной или сферической формы.

5.Регенератор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными решетками из огнеупорного материала и металла, между которыми расположена насыпная насадка.

6.Регенератор по п.отличающийся тем, что насадка каждой камеры выполнена из различных материалов.

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 соосны- ми 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.

/J

Составитель Л.Панникова Редактор А.Мотыль Техред Л.Олексин Корректор Л.Патай

Заказ 2013

Тираж

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

/J

9 М

Подписное