SE457536B - Foerfarande och anordning foer foervaermning av foerbraenningsmedia, dvs foerbraenningsluft och foerbraenningsgas - Google Patents

Description

10 15 20 ZS SO 35 40 457 556 QL det medium som skall förvärmas ytterligare ge den värmemängd, som krävs för åstadkommandc av önskade mediumsluttemperaturen.

Därvid uppfyller den från separatuppvärmníngsrök och bläster- luftsuppvärmningsavgaserna tillförda mediumförvärmaren uppgiften att till det förvärmda mediet avge värme i stor utsträckning.

Företrädesvis uppdelas den förbränningsluftmängd, som skall uppvärmas, till den med separatvärme drivna värmeväxlaren och/eller till den vid uppvärmníngsgaserna för blästerluftsuppvärmaren drivna värmeväxlaren, varvid regleringen av uppdelningen sker över den vid skorstensínloppet konstant hållna temperaturen för avgaserna. Vid extrema temperaturvariationer för avgaserna, som kommer från blästerluftsuppvärmningsanläggningen, är det erfor- derligt att hàlla avgastemperaturen vid skorstensinloppet så konstant som möjligt för att spara energi. Är exempelvis avgastemperaturen från blästerluftsuppvärmnings- anläggningen låg, inledes endast en ringa eller över huvud taget ingen förbränníngsluftmängd genom den medelst avgaserna drivna värmeväxlaren. Därigenom upptar avgaserna föga eller ingen värme- Den separatuppvärmda värmeväxlaren överför sedan den största andelen av den totala värmemängden resp den totala värme- mängden, mängd alls. som är erforderlig för förbränningsluftförvärmningen_ Av- gasvärmen för den separatuppvärmda värmeväxlaren utnyttjar till- sammans med värmemängderna för avgaserna i blästerluftsuppvärm- níngsanläggningen till att förvärma förbränningsgasen ' 1 den där- för anordnade värmeväxlaren. Därvid är värmeväxlaren så stort att den önskade förvärmetemperaturen åstadkommas.

Vid stigande avgastemperatur för blästerluftsuppvär dimensíonerad, mningsanlägg- ningen stiger också motsvarande avgastemperaturen vid skorstens- ínloppet, vilket emellertid förhindras genom att denna avsedda konstanta temperatur bestämmer luftmängden, som strömmar genom den medelst avgaser drivna värmeväxlaren.

Denna värmeväxlare är dímensíonerad så stor, att vid maximal avgastemperatur för blästerluftsuppvärmaren har avgastemperaturen vid skortstensin- loppet i möjligaste mån det på förhand bestämda konstanta värdet.

Den i den med avgaser drivna värmeväxlaren medelst förbränníngs- luftförvärmningen upptagna värmen utgör återvunnen värme, som tillföres den separatuppvärmda värmeväxlaren. Förbränningsluften uppvärmes där ytterligare till den önskade förvärmningstempera- turen. I den utsträckning, som värmen upptas av den med avgaser drivna värmeväxlaren, regleras separntuppvärmningen som en funk- 15 ZS '_14 U! 40 3 457 sas tion av den konstanta luftförvärmningen förbrünningsgastillförseln till små mängder.

Dessa små tillförda förbränningsgasmängder representerar värmevinsten för anläggningen. Med denna anordning är det även möjligt att hålla förvärmningstemperaturen för förbränningsgasen i möjligaste mån konstant, eftersom den med avgaser drivna för- bränningsluftvärmeväxlaren endast släpper igenom så mycket värme i avgaserna, att värmebelastningen medelst avgasen på den för- bränningsgasen förvärmande värmeväxlaren blir i det närmaste konstant, varigenom avgastemperaturen till skorstensinloppet kan hållas i det närmaste konstant.

Vad det beträffar uppfinningsförfarandets genomförande, så föreslås i enlighet med uppfinningen att vid i avgasledningen för blästerluftsuppvärmaren i rad efter varandra inbyggda för- bränningsluftförvärmare och förbränningsgasförvärmare är åtmin- stone förbränningsluftförvärmaren vid utloppet för den förvärmda förbränningsluften efterordnad en separatuppvärmd rekuperator, vars brännare reglertekniskt är anordnad i förbindelse med en vid förbränningsluftsutträdet, den bestämda förbränningsluft- temperaturen övervakande temperaturavkännaren och vars rökgas- ledning mynnar i en före förbränníngsluftvärmaren i avgasled- ningen placerad blandningskammare. Denna konstruktion är genom- förbar med enkla tekniska medel och säkerställer en säker funk- tion. Exempelvis ökas, vid önskad högre förvärmningstemperatur för förbränningsluften, också den av den separatuppvärmda reku- peratorn förmedlade värmemängden, vilket betyder~att den för- bränningsluft som skall förvärmas, redan i avgasförvärmaren er- håller en högre förvärmning, till följd av den medelst rökgasen för rekuperatorn höjda avgastemperaturen. Som en följd tillbaka- kopplas brännaren för rekuperatorn och dess värmetillförsel minskas.

Regleringen till och från sker automatiskt, så länge som de med varandra sammankopplade aggregaten, avgasluftförvärmare och sepa- ratuppvärmd rekuperator har funnit sin värmetekniska jämnvikt, som en funktion av den önskade förvärmningstemperaturen för för- bränningsluften som skall värmas upp.

Dríftsbetingelserna för blästerluftuppvärmare, vid vilka temperaturerna för avgaserna cykliskt ändrar sig mellan ett minimalt och ett maximalt värde och dessutom kan vid drift betingade ändringar leda till variationer i avgasvolymen och för att motverka detta är det fördelaktigt att i den en tempera- 457 536 10 Z0 ZS 30 40 Ll. turavkännare uppvisade hetgasinloppsledningen för rekuperatorn låta en av fläkt, förgreningsledning och blandningskammare be- stående, från avgasledningen bakom den sista förvärmaren bort- ledande avgasåterföringskrets utmynna, som står i reglerteknisk förbindning med temperaturavkännaren. Vidare är det likaså ända- målsenligt att anordna en ytterligare avgasåterföringskrets med avgångsanslutning till avgasledningen bakom mynningsanslutningen före förbränningsluftförvärmaren och ställa återföringskretsen i reglerberoende av den i avgasledningen före skorstenen anord- nade temperaturavkännaren, som åstadkommer en övervakning genom en i förbränningsutloppet anordnad temperaturavkännare. Medelst avgasåterföringskretsen kan värmemängderna inuti anordningen så förskjutas, att den bestämda förvärmningen av medierna och en optimal avgångstemperatur vid skorstenen också kan upprätthållas vid blästerluftsuppvärmare med egna driftsbetingade volym- och temperaturförändringar. Bägge påverkningarna av återkopplingen av rekuperatorn och avgasåterföringskretsen låter sig medelst de sig kända reglersystem avstämmas optimalt.

En ytterligare utföringsform består i att den mellan avgas- ledningen och värmeväxlaren anordnade avgasåterföringskretsen bortfaller och att i stället en avgasåterföringskrets mellan värmeväxlarna och förgreníngsledningen anordnas, varvid för reglering i avgasåterföringskretsen och i förgreningsledningen vardera är anordnat en stypklaff.

Uppfínningen skall nedan beskrivas närmare i form av ett utföríngsexempel i anslutning till ritningarna.

Härvid visar §ig_l en utföringsform med flera avgasåter- föringskretsar, fig 2 en utföringsform med förbränningsluftför- delningsreglering.

I fig 1 och Z avser beteckningarna 1,Z,3 fackverksschakt för blästerlufnmppvärmare med utanpåliggande förbränningsschakt 4,S,6. Blästerluftsuppvärmarna 1,4 resp 2,5 resp 3,6 eldas cykliskt och kallblåses för åstadkommande av blästerluften, var- vid den kalla luften inträder ur kalluftlcdningen 7 via för- greníngsledningarna 8,9,1O i fackverksschaktcn 1,Z,3 och lämnar dessa som hetluftsledningar 11,12,13 för att strömma in i den med den ej visade höga ugnen uppbundna hetluftsledningen 14.

Under eldníngstiden föres förvärmda förbränníngsmedia till för- bränningsschakten 4,5,6, förbränningsluft från ledningen 15 via forgreningsledníngar 16,17,18 och förbränningsgasen ur ledningen 10 15 20 25 35 40 5_ 457 sas 19 via förgreningsledníngarna 20, Zl, 22. Avgaserna för bläster- luftuppvärmaren som är igång lämnar fackverksschaktcn 1, 2, 3 via avgasanslutningsledníngar 23, 24, 25, 26 respektive 27, 28 och när via en avgasledning 29 till skorstenen 30. Avgasledningen 29 har mellan två avspärrningsslider 31 och 32 på efter varandra anordnade värmeväxlare, en luftförvärmare 33 och en förbrännings~ gasförvärmare 34. Vidare är en shuntledning 35 anordnad för denna förvärmare, som likaså är utrustad med en avspärrningsslid 36.

Förbränningsluften kommer från en icke visad förbränningsluft- fläkt via den punktstreckat antydda ledningen 37, genomströmmar luftförvärmaren 33 och därefter den separatuppvärmda rekuperatorn 38 och når slutligen in i ledningen 15, som upptar den uppvärmda förbränningsluften och håller denna beredd för förbränningsschaktet 4, S, 6. Förbränningsgasen strömmar igenom den streckat antydda ledningen 39 genom gasförvärmaren 34 - med eller motströms-- och från denna direkt in i förgreningsledningarna 20, 21, 22 till för- bränníngsschakten uppvisande ledning 90 för förvärmd förbrännings- gas.

Uppvärmningen av den separatuppvärmda rekuperatorn 38 sker medelst en företräaegvis med lågvärdiga förbränningsgaser driven brännare 40 via ledningen 41. Rökgasen utdras genom ledningen 42 och inmatas via en blandningskammare 43 i avgasledníngen 29. Via en avgasáterföringskrets, bestående av en ventilator 44, en led- ning 4S och en blandningskammare 46 är det möjligt att efter gasförvärmaren 44 dniut avgaser ur avgasledningen 29 och inblanda i den heta gasen från brännaren 40. , Till fig 1 är en ytterligare avgasåterföringskrets 47, 48, 49 lagd intill luftförvärmaren 33, och vid behov kan avgaser dras ut ur området för avgasledningen 29 mellan luftförvärmaren 33 och gasförvärmaren 34, som sedan före luftförvärmaren 33 via en blandningskammare 48 återigen flyter tillbaka i avgasledningen 29.

En ytterligare avgasâterföringskrcts 60 är visad på ritningen.

Den ersätter avgasåterföringskretsen 47, 48 och 49. Avgasàterfö- ringskretsen 60 går direkt mellan värmeväxlarna 33 och 34 och utmynnar i förgreningsledningen 45. I avgasåterföringskretsen 60 och förgreningsledningen 45 är vardera anordnat en strypklaff 61 och 62, som står i reglerförhàllande med temperaturavkännarna 51 och 52.

Funktionen för anordningcn i fig 1 är följande: 10 15 20 ZS 30 40 457 536 ö' I första hand bestämmande är att storleken för en luftsuppv i bläster- ärmningsgasen anordnad förvärmare för ett givet belast- ningsfall är avgastemperaturen vid utträdet för denna förvärmare bestämd. Är förbränningen placerad endast för ett medium, så dimensíoneras förvärmaren så stor att optimalt låg temperatur inställer sig vid ínloppet till skorstenen. Vid förvärmningen av ett andra medium anordnas en ytterligare förvärmare efter den första förvärmaren i avgasen, är sådana att de varvid de totala dimensionerna önskade förvärmningstemperaturerna för bägge media samt en optimalt låg temperatur uppnås vid ínloppet i kaminen. Stiger värmebehovet för förvärmningen av de bägge medi- erna över värmetíllgången i blästerluftsuppvärmningsavgaserna kommer den ovan beskrivna anordningen till användning.

Utgår man från att den från eldníngsgaserna för en bläster- luftsuppvärmningsanläggning härstammande avgasen vid eldningens inledning för en blästerluftsuppvärmare uppgår till exempelvis ZSOOC och vid eldningens slut till exempelvis 350°C och bestäm- mes förvärmningstemperaturen för förbrännin vis soo°c, potential, gsluften till exempel- så ger den separatuppvärmda rekuperatorn 38 den värme- som är erforderlig utöver den i luftförvärmaren 33 förbrukade avgasvârmen. En i förbränningsluftledníngen 15 anord- nad temperaturavkännare 50 kontrollerar den i luftförvärmaren 33 och i rekuperatorn 38 förvärmda förbränningsluften och avger motsvarande impulser för styrning av rekuperatorförbrännaren 40, som avger den efter avgasförvärmningen i förvärmaren 33 ännu felande värmemängden till rekuperatorn 38, för att säkerställa förvärmningen av förbränningsluften till den bestämda tempera- turen på SOOOC.

Den separatuppvärmda rekuperatorn 38 är anordnad direkt intill den avgasuppvärmda luftförvärmaren 33, för kortare värmeförlust- fria vägar för förbränníngsluften och för den via ledningen 42 och blandningskammaren 43 in i avgaskammaren 29 ledda rökgasen för rekuperatorn 38. Luftförvärmaren 33 och rekuperatorn 38 bildar med rökgasinblandningarna 42,43 ett system, vid vilket den förbränníngsluft som skall förvärmas i förbränningslufts- förbrännaren 33 upptar ett maximum av värme ur avgasblandningen, innan den strömmar in i rekuperatorn 38. byggas förhållandevis liten, Denna kan så tíllvida eftersom å ena sidan rökgaserna till- sammans med värmen från avgaserna i den förvärmningsbelastningen huvudsakligen bärande luftförvärmaren 33 utnyttjas och å andra 10 15 Z0 25 40 457 536 ?'. sidan en separat kostnadskrävande värmeekonomisk utnyttjníng av rökgasen i rekuperatorn 38 ej är nödvändig.

Avgasåterföringskretsen 44, 45, 46 som är tíllordnad den av brännarcn 40 uppvärmda rekuperatorn 38 och som tillför brännaren 40 vid behov direkt före kaminen 30 från avgasledningen 29 av- ledda avgaser överskrídes sedan när temperaturen för den från brännaren 40 alstrade hetgasen före inloppet i rekuperatorn är alltför hög och exemplvis överskrider 85O0C. En lämpligt placerad tcmperaturavkännare 53 inkopplar avgasåterföringskretsen 44, 45, 46. Den andra, gasförvärmaren 34 och därmed förvärmningen för förbränningsgasen påverkade avgasåterföríngskretsen 47, 48, 49 styres till sin funktion väsentligen medelst den flne skorstenen 30 avgasledningen 29 anordnade temperaturavkännaren 51, lämpligt- vis för övervakning medelst temperaturavkännaren S2 i förbrän- ningsgasledningen 19. Motsvarande kopplad temperaturavkännare 51 för avgasåterföringskretsen 47, 48, 49 är så snart temperaturen när det övre värdet exempelvis ISOOC för ett över daggpunkten liggande temperaturområde från ungefär 100-l50°C och avgasen ännu innehåller utnyttjbar värme. Därvid övervakar temperatur- avkännaren S2 temperaturen för den förvärmda förbränningsgasen, för att förhindra ett väsentligt fall, exempelvis under 200°C.

Princípiellt låter sig anordníngen styras i anslutning till på förhand angivna temperaturer för förbränningsluften, för för- bränningsgasen och avgaserna före ínloppet i skorstenen medelst konventionella regleranordningar med optimalt ekonomiskt utnytt- jande av avgaserna, vid hög förvärmning av förbränningsmedia för åstadkommande av höga blästerlufttemperaturer.

Variationer i anordningen är möjliga. Exempelvis kan för- värmningen av förbränningsgasen bortfalla och anordningen endast drivas med en förbränníngsluftförvärmning ur avgasluftförvärma- ren 33 med separatuppvärmd rekuperator 38. Omvänt kan endast en förbränníngsgasförvärmning med avgasförvärme och separatuppvärmd förbränningsgasrekuperator samt varianter med en enkel avgasför- bränningsluftförvärmare vara anordnade.

I fig Z bortfaller de i fig 1 visade avgasåterföringskretsarna 47, 48, 49 och 60, 61. Förbränningsluften 37 når i fíg 2 via en med styrklaffar 71, 72 försedd ledningssystem 70 in i luftförvär- maren 33 och/eller den separatuppvärmda rekuperatorn 38 och slut- ligen in i ledningen 15, som upptar den förvärmda förbrännings- luften och häller denna redo för förbränningsschakten 4, 5, 6. 15 20 25 30 35 40 457 536 8, Vid extrema temperaturvariationer för den från blästerluft- uppvärmningsanläggningen kommande avgasen är det erforderligt att leda förbränningsluften 37 som skall förvärmas allt efter avgasernas temperatur på olika sätt. Väsentligt är att därvid avgastemperaturen före skorstensinloppet hålles så konstant som möjligt. Är exempelvis avgastemperaturen från blästerluftsupp- värmningsanläggningen ringa, strömmar endast ringa eller över huvudtaget ingen förbränningsluft genom värmeväxlaren 33 i av- gaserna. Styrklaffen 72 förblir stängd, så att förbränningsluften vid öppnad styrklaff 71 endast genom rekuperatorn 38 går in i förbränningsluftledningen 15. Därigenom tas ur avgaserna endast ringa eller ingen värmemängd alls. Den separatuppvärmda rekupera- torn överför då den största delen av den totala värmemängden res- pektive den totala värmemängden som krävs för förbränningslufts- uppvärmningen. Avgasvärmen från den separatuppvärmda rekuperatorn 38 utnyttjas tillsammans med värmemängden för avgaserna i bläster- luftsuppvärmningsanläggníngen till att i värmeväxlaren 34 í avga- serna förvärma förbränningsgas. Därvid dimensioneras denna värme- växlare 34 så stor att den önskade förvärmningstemperaturen uppnås.

Den separatuppvärmda rekuperatorn 38 dimensioneras så att förbrän- níngsluften förvärmes till en önskad temperatur och att dess av- gasvärme är tillräcklig tillsammans med avgasvärmen, som kommer från blästerluftsuppvärmningen, för att förvärma förbränningsgasen till en önskad temperatur. I den utsträckning som avgastemperaturen som kommer från blästerluftsuppvärmningsanläggningen, stiger vill sedan även avgastemperaturen vid skorstensinloppet S1 stiga, vilket emellertid förhindras genom att konstanthàllandet av avgastempera- turen vid skorstensinloppet S1 bestämmer luftmängden som strömmar genom värmeväxlaren 33. Med ytterligare stigande avgastemperatur för b1ästerluftsuppvärmningsanläggningen stiger också luftmängden som strömmar genom värmeväxlaren 33. I extremfall stänges styr- klaffen 71 och styrklafften 72 öppnas så att förbränningsluften via den öppnade styrklaffen 72 genom förvärmaren 33 når rekupera- torn 38 i ledningen 15. Värmeväxlaren 33 dimensíoneras så stor att vid maximal avgastemperatur för blästerluftsuppvärmningen har avgastemperaturen vid skorstensinloppet S1 det på förhand givna konstanta värdet.

En andra utföringsform består i att avgasåterföríngskretsen 44, 45 bortfaller. fläkt 81 Istället är en av ett förgreningsrör 80 och en bestående avgasâteríöringskrets anordnad, som är inbyggd 457 536 9; mellan avgasledníngen 29 och blandníngskammaren 46. Fördelarna med denna streckat visade avgasåterföríngskrets 80, 81 ligger i att vid hög avgastemperatur för blästerluftuppvärmníngen i bland- níngskammaren 46 avges en stor värmemängd, varigenom vid separat- uppvärmning mindre värme krävs.

Claims (6)

457 536 70- P a t e n t k r a v

1. Pörfarande för förvärmning av förbränningsmedia, d v s förbränningsluft och förbränningsgas, i synnerhet för uppvärmning av blüsterluft för masugnar under utnyttjande av avgaser från uppvärmningen i värmeväxlare respektive förvärmare, k ä n n e- t e c k n a d a v att åtminstone ett medium efter uppvärmningen medelst avgaser i en värnevåbclare erfar en ytterligare förvärmníng genom en separatuppvärmning som styrs som en funktion av en avsedd sluttemperatur för det dubbelt förvärmda förbränningsmediet och att separat uppvärmning av rökgas sammanföres med blästerlufts- nppvärmníngens avgaser före inträdet i värmeväxlaren.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n e t e c k n a t a v att den förbränningsluftmängd som skall förvärmas uppdelas på den med separatuppvärmníng drivna värmeväxlaren och/eller till den med uppvärmningsavgaserna för blüsterluftuppvärmningen drivna värme- växlaren, varvid regleringen av uppdelningen sker via den vid skorstensínloppet avsedda konstanta temperaturen för avgaserna.

3. Anordning för förvärmning av förbränningsmedia, d v 5 förbränningsluft och förbränningsgas, i synnerhet för uppvärmning av blästerluftför masugnar under utnyttjande av avgßer från uppvärmningen i värmeväxlare respektive förvärmare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att i avgasledníngen (29) fràn blästerluftsuppvärmaren är i serie efter varandra inbyggda värmeväxlare som bildar förbränningsluftförvärmare (33) och för- bränningsgasförvärmare (34) varvid efter åtminstone förbrännings- luftförvärmaren (33) vid utloppet för den förvärmda förbrännings- lrxfterx är anordnad en med en brännare separatuppvärnfi.rekuperator(38), vilken brännare (40) reglertekniskt är anordnad i förbindelse med en vid förbränningsluftsutträdet, den avsedda bränslelufttempera- turen övervakande temperaturavkännare (50) och vars rökgasled- ning (42) mynnar i en före förbränningsluftförvärmaren (33) i avgasledningen (29) placerad blandningskammare (43).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att i den en temperaturavkännare (53) uppvisande hetgasínloppsledningen (41) för rekuperatorn (38) mynnar en av fläkt (44), förgrenings- ledning (45) och blundningskammare (46) bestående, från avgasled- ningen (29) efter den sista förvurmuren bortledande avgasâterfö- ringskrets (44, 45, 46), som står i reglerteknisk förbindelse med temperaturavkännaren (S3). 7, 457 556

S. Anordning enligt något av kraven 3 eller 4 k ä n n e ~ t e c k n a d a v att en ytterligare avgasåterföríngskrets (47, 48, 49) är anordnad med avledningsanslutning till avgasledningen (29) efter mynningsanslutníngen före förbränníngsluftförvärmaren (33) och återföríngskretsen står í reglerteknísk förbindelse med en i avgasledningen (29) före skorstenen (30) anordnad temperatur- avkännare (51), som utför en övervakning medelst en í förörännings- gasutloppet anordnad temperaturavkännare (52).

6. Anordning enligt krav 2 och 3, k ä n n e t e c k n a d a v att istället för avgasåterföríngskretsen (47, 48, 49) är en avgasåterföringskrets (60) avgrenad mellan värmeväxlarna (33, 34) och inmynnar i förgreníngsledníngen (45), varvid i avgasàterföríngs~ kretsen (60) och i avgreníngsledníngen (45) vardera är anordnat åtminstone en strypklaff (61, 62), som med den före skorstenen (30) anordnade temperaturavkännaren (S1) står i reglertekniskt förhållande, som ger en övervakning medelst 'en i förbränníngsgas- utträdet anordnad temperaturavkännare (S2).