RU1788021C

RU1788021C - Method for heating regenerator with high-calorific fuel

Info

Publication number: RU1788021C
Application number: SU904865257A
Authority: RU
Inventors: Леонид Николаевич Торицын; Николай Александрович Андреев; Николай Иванович Овсянников; Петр Иванович Цуканов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1993-01-15

Abstract

Использование: дл нагрева воздушного дуть доменных печей. Сущность изобретени : способ включает подвод газо- воэдушнрй смеси, в горелку, сжигание газа, подачу продуктов горени через насадку, отвод дымовых газов и частичную их подачу в камеру горени горелки/при этом расхбд подаваемого в камеру горени дымовых газов определ ют по концентрации кислорода в газовоздушной смеси либо по концентрации окиси углерода в дымовых газах . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Use: for heating the air blast of blast furnaces. SUMMARY OF THE INVENTION: the method includes supplying a gas-air mixture to a burner, burning gas, supplying combustion products through a nozzle, removing flue gases and partially supplying them to the combustion chamber of the burner / wherein the flow rate of the flue gases supplied to the combustion chamber is determined by the oxygen concentration in gas-air mixture or the concentration of carbon monoxide in flue gases. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к черной металлургии и предназначено дл использовани в воздухонагревател х доменных печей.The invention relates to ferrous metallurgy and is intended for use in blast furnace air heaters.

Известен способ отоплени воздухонагревател регенеративного типа, основанный на циклическом нагреве и охлаждении насадки. Отопление таких аппаратов обычно ведетс доменным газом с добавкой высококалорийного (природного, коксового) газа до теплотворной способности, обеспечивающей заданную температуру купола воздухонагревател .A known method of heating a regenerative type air heater based on cyclic heating and cooling the nozzle. The heating of such devices is usually carried out by blast furnace gas with the addition of high-calorie (natural, coke oven) gas to a calorific value that provides a predetermined temperature of the heater’s dome.

Однако, вследствие большой запыленности доменного газа (до 5 мг/м3), насадка быстро засор етс , растет ее гидравлическое сопротивление, снижаетс теплова мощность аппарата. Это ведет к необходимости замены части засоренной насадки.However, due to the high dust content of the blast furnace gas (up to 5 mg / m3), the nozzle quickly becomes clogged, its hydraulic resistance increases, and the heat output of the apparatus decreases. This leads to the need to replace part of the clogged nozzle.

Известен другой способ отоплени регенератора , включающий подвод газа и воздуха V горелку, сжигание газа, подачу продуктов горени через насадку, отвод дымовых газов, частичную их подачу в камеруThere is another method of heating the regenerator, including the supply of gas and air to the V burner, gas combustion, the supply of combustion products through the nozzle, the removal of flue gases, their partial supply to the chamber

горени горелки и поддержание заданной температуры газов под куполом.burning the burner and maintaining the set temperature of the gases under the dome.

Отопление регенератора в этом способе осуществл етс практически чистым от пыли высококалорийным природным газом. Заданную температуру газов под куполом поддерживают увеличением расхода воздуха , при этом его избыточна часть расходуетс на разбавление продуктов горени .The regenerator in this method is heated by virtually dust-free high-calorie natural gas. The predetermined temperature of the gases under the dome is supported by an increase in air flow, while its excess part is spent on dilution of the combustion products.

К недостаткам известного способа отоплени регенератора относитс следующее.The disadvantages of the known regenerator heating method include the following.

При сжигании природного газа с большим коэффициентом расхода воздуха (а 1,0) значительно возрастает в продуктах сгорани концентраци окислов азота (NOX), что ухудшает экологическую обстановку и зоне работы регенератора, способствует интенсификации межкристаллитной коррозии металла кожуха аппарата и ведет к снижению его стойкости.When natural gas is burned with a high air consumption coefficient (1.0), the concentration of nitrogen oxides (NOX) in the combustion products increases significantly, which worsens the environmental situation and the area of the regenerator, contributes to the intensification of intergranular corrosion of the metal of the casing of the apparatus and leads to a decrease in its resistance.

Регулирование заданной температуры купола расходом воздуха требует создани его запаса, т.е. больших мощностей вентил тора и, соответственно, дополнительногоRegulation of the set dome temperature by the air flow rate requires the creation of its reserve, i.e. high power of the fan and, accordingly, additional

СWITH

расхода электроэнергии. Кроме того, может возникнуть ситуаци , когда регенератор будет работать с коэффициентов расхода воздуха а 1,0 (изменилс состав топлива, расходы газа и воздуха и т.д.), что ведет к снижению температуры горени и, соответственно , температуры купола. Система автоматического регулировани в этом случае сработает на снижение и., что еще сильнее снизит температуру купола, и может возникнуть аварийна ситуаци , когда подаваемого окислител недостаточно дл полного сжигани топлива и процесс горени прекращаетс . . . ;..;; . . , . power consumption. In addition, a situation may arise when the regenerator will work with air flow coefficients of 1.0 (fuel composition, gas and air consumption, etc. have changed), which leads to a decrease in the combustion temperature and, accordingly, the dome temperature. In this case, the automatic control system will work to decrease and, which will further reduce the dome temperature, and an emergency situation may arise when the supplied oxidizer is insufficient to completely burn the fuel and the combustion process stops. . . ; .. ;; . . ,.

Цель изобретени - повышение безопасности процесса и снижение вредных выбросов в атмосферу окислов азота. ., .The purpose of the invention is to increase process safety and reduce harmful emissions of nitrogen oxides into the atmosphere. .,.

Указанна цель достигаетс тем, что в известном способе отоплени регенератора высококалорийным топливом, включающем подвод таза и воздуха в горелку, сжигание газа, Подачу продуктов горени через насадку; отвод дымовых газов, частичную их подачу в камеру горени горелки и поддержание заданной температуры газов под куполом, в процессе отоплени измер - ют концентрацию кислорода в газовоздушной смеси перед горелкой и при превышении в смеси заданного значени концентрации кислорода увеличивают подачу дымовых газбв в камеру горени , а при снижении уменьшают. Дополнительно также измер ют концентрацию окиси углерода в дымовых газах и при превышении предельно допустимой концентрации снижают подачу в камеру горени дымовых газов.This goal is achieved by the fact that in the known method of heating the regenerator with high-calorie fuel, comprising supplying a basin and air to the burner, burning gas, supplying combustion products through a nozzle; removal of flue gases, their partial supply to the combustion chamber of the burner and maintaining the set temperature of the gases under the dome, during heating, measure the oxygen concentration in the gas-air mixture in front of the burner and, when the set oxygen concentration is exceeded in the mixture, increase the supply of flue gas to the combustion chamber, and when reduced, they reduce. In addition, the concentration of carbon monoxide in the flue gas is also measured, and when the maximum permissible concentration is exceeded, the flow of flue gases into the combustion chamber is reduced.

Измерение концентрации кислорода в газовоздушной смеси, регулирование процесса горени по этой величине добавлением (уменьшением) подачи дымовых газов в смесь, позвол ет повысить безопасность процесса. При этом при любых изменени х режима1 Сжигани обеспечиваетс посто нство а (близкого к 1,0), и полное сжигание топлива, что позвол ет также обеспечить неблагопри тные услови дл образовани 6кйсл;6в азота втфодуктах горени , т.е. снизить количество вредных выбросов.Measurement of the oxygen concentration in the gas-air mixture, control of the combustion process by this value by adding (decreasing) the supply of flue gases to the mixture, improves the process safety. At the same time, for any changes in the regime of Combustion 1, a constant (close to 1.0) is ensured, and the fuel is completely burned, which also makes it possible to provide unfavorable conditions for the formation of 6 ky; 6 in nitrogen in the combustion products, i.e. reduce the amount of harmful emissions.

Измерение концентрации окиси углерода (СО) в дымовых газах и регулирование процесса горени по этой величине позвол ет дополнительно повысить безопасность процессам снизить количество вредных выбросов (СО).Measuring the concentration of carbon monoxide (CO) in the flue gas and controlling the combustion process by this value can further increase the safety of the processes and reduce the amount of harmful emissions (CO).

На чертеже приведена схема осуществлени способа отоплени регенератора высококалорийным топливом.The drawing shows a diagram of an implementation of a method for heating a regenerator with high-calorie fuel.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

В период нагрева регенератора 1 высококалорийное топливо, например, природный газ, через регулирующий 2 и отсекающий 3 клапаны подают в горелку 4.During the heating period of the regenerator 1, high-calorie fuel, for example, natural gas, is supplied to the burner 4 through the control 2 and shut-off 3 valves.

Воздух горени в горелку 4 подают от вентил тора 5 и его расход регулируют клапаном 6, установленным на трубопроводе 7 или направл ющим аппаратом на всасе 8 вентил тора 5. Продукты сгорани из камеры горени горелки 4 через подкупольное пространство 9 поступают в насадку 10, нагревают ее и через поднасадочное пространство 11, дымовой патрубок 12, боров 13 и дымовую трубу 14 удал ютс в атмосферу . Дл поддержани заданной температуры купола часть продуктов сгорани (до 35%) из борова 13 отвод т через дымосос 15 по трубопроводу 16 с отсекающим 17 и регулирующим 18 клапанами и подают наThe combustion air to the burner 4 is supplied from the fan 5 and its flow rate is controlled by a valve 6 installed on the pipeline 7 or by a directing device on the inlet 8 of the fan 5. The combustion products from the combustion chamber of the burner 4 through the dome space 9 enter the nozzle 10, heat it and through the nozzle space 11, the chimney 12, the burs 13 and the chimney 14 are removed to the atmosphere. To maintain the desired dome temperature, part of the combustion products (up to 35%) from the hog 13 is discharged through a smoke exhauster 15 through a pipe 16 with shut-off 17 and 18 control valves and is fed to

всас 8 вентил тора 5. При этом газ сжигаетс с коэффициентом расхода воздуха, близким к единице (а 1,05-1,10).suction 8 of the fan 5. In this case, the gas is burned with a coefficient of air flow close to unity (a 1.05-1.10).

Дл управлени работой регенераторTo control the operation of the regenerator

снабжен купольной термопарой 19 (или оптическим пирометром), газоанализаторами 20 определени содержани окиси углерода (СО) в дыме и кислорода (02) в смеси воздуха и дыма в трубопроводе 7 перед горелкой 4. Сигналы сequipped with a dome thermocouple 19 (or an optical pyrometer), gas analyzers 20 for determining the content of carbon monoxide (CO) in smoke and oxygen (02) in a mixture of air and smoke in pipe 7 in front of burner 4. Signals with

приборов (19-21) поступают в блок управлени 22, который св зан с исполнительными механизмами 23 регулирующих клапанов 2,6 и 18. Управление работой регенератора обеспечивает одновременно заданную тем-.devices (19-21) enter the control unit 22, which is connected to the actuators 23 of the control valves 2.6 and 18. Control of the regenerator provides simultaneously a predetermined temperature.

пературу купола (tKyn const) и посто нный коэффициент расхода воздуха (а 1,05- -1,10 «const).the temperature of the dome (tKyn const) and a constant coefficient of air flow (a 1.05-1.10 "const).

П р и м е р. При отоплении регенератора природным газом с теплотворной способностью 35000 кДж/м3 и сжигании его с а 1,37 будет достигатьс температура газов под куполом 1600°С. Эта же температура купола может быть обеспечена при подаче в воздух горени 27% дыма при сжигании газа с а PRI me R. By heating the regenerator with natural gas with a calorific value of 35,000 kJ / m3 and burning it with a 1.37, the temperature of the gases under a dome of 1600 ° C will be achieved. The same temperature of the dome can be ensured when 27% of smoke is supplied to the combustion air when gas is burned with a

1,05-1,10 (вместо сжигани с « 1,37 при использовании чистого воздуха горени ). Если температура купола ниже заданной, то блок управлени (22) подает управл ющий сигнал на Открытие регулирующего клапана 1.05-1.10 (instead of burning with "1.37 when using clean combustion air). If the dome temperature is lower than the set temperature, the control unit (22) provides a control signal to open the control valve

2 подачи газа в горелку 4, если выше заданной , то на прикрытие клапана 2. При обнаружении СО в дыме (по датчику 20), например, СО 0,01%, блок управлени 22 подает сигнал на прикрытие клапана 18.2 of the gas supply to the burner 4, if above the set point, to cover the valve 2. If CO is detected in the smoke (by sensor 20), for example, СО 0,01%, the control unit 22 gives a signal to close the valve 18.

При увеличении концентрации кислорода Оа в газодымовой смеси перед горелкой 4 больше заданного, например, 16%, блок управлени 22 дает сигнал на открытие клапана 18 и при этом происходит увеличениеWith an increase in the oxygen concentration Оа in the gas-smoke mixture in front of the burner 4, more than a predetermined one, for example, 16%, the control unit 22 gives a signal to open the valve 18 and an

расхода дыма в воздух горени . При уменьшении концентрации Оа в смеси ниже заданного уровн , блок управлени 22 дает сигнал на прикрытие клапана 18. Заданна температура купола поддерживаетс за счет изменени расхода газа, а определ етс соотношением расходов газа и смеси воздуха с дымом и установленной концентрацией Oz в смеси.smoke flow into the combustion air. When the concentration of Oa in the mixture decreases below a predetermined level, the control unit 22 gives a signal to close the valve 18. The desired dome temperature is maintained by changing the gas flow rate, and is determined by the ratio of the gas flow rate and the mixture of air and smoke and the established concentration of Oz in the mixture.

Описанный способ отоплени регенератора высококалорийным топливом позвол ет снизить в 1,5-4,0 раза количество образовани окислов азота за счет сжигани газа с коэффициентом расхода воздуха а 1,05-1,10 (против а 1,4-1,6 в высокотемпературных воздухонагревател х Ко- согорекого метзавода), что улучшит экологическую обстановку и снизит коррозию кожуха аппарата. Кроме того применение описанного способа обеспечит надежность автоматического управлени процессом горени и повысит безопасность ведени процесса.The described method of heating the regenerator with high-calorie fuel allows reducing the amount of nitrogen oxides production by 1.5-4.0 times due to gas combustion with an air flow coefficient of 1.05-1.10 (versus a 1.4-1.6 in high-temperature air heaters of the Kosogorek Steel Plant), which will improve the environmental situation and reduce corrosion of the casing of the apparatus. In addition, the application of the described method will ensure the reliability of automatic control of the combustion process and increase the safety of the process.

Claims

1. The method of heating the regenerator with high-calorie fuel, for example, natural gas, comprising supplying gas and

air into the burner, gas combustion, the supply of combustion products through the nozzle, the removal of flue gases, their partial supply to the combustion chamber of the burner and maintaining the set temperature of the gases under the dome, distinguishing u and so that, in order to increase process safety and reduce harmful emissions, during heating, the oxygen concentration in the gas mixture is measured before the burner and at

exceeding the set oxygen concentration in the mixture increases the supply of flue gases to the combustion chamber, and when they decrease, they decrease .:.

2. The method according to claim 1, wherein the concentration of carbon monoxide in the flue gases is also additionally measured and, when the maximum allowable concentration is exceeded, the supply of flue gases to the combustion chamber is reduced.