176417. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés kúpolókemencék füstgázaiban lévő hőmennyiség visszanyerésére
5 176417 6 elégését. Ugyanakkor a felgyorsított szemcsék nagy mozgási energiája megakadályozza a leülepedést. A találmány szerinti 5 hőcserélő berendezés 9 hőcserélő egységekből áll, amelyekből legalább négy darab helyezhető el egy berendezésben. Az általunk kialakított 9 hőcserélő egységek az 1 kúpolókemence óránkénti füstgázmennyiségének mintegy 2,44-3,25 MW hőteljesítményét nagymértékben visszanyerni hivatottak. A visszanyert hőmennyiség az adott öntödében meleglevegős légpótlásra - légfűtésre, technológiai célra (szárításra, és hevítésre), fürdővíz készítésére vagy más célra szolgálhat. A hasznosítás igénye szerint kell a 9 hőcserélő egységeket kiválasztani és összeépíteni. A zárt rendszert képező 9 hőcserélő egységek biztonságtechnikáját kényszerkapcsolásban elektromosan működtetett fedelek, szelepek, illetve érzékelőkhöz kapcsolt gyors-zárak adják. Meghibásodás esetén bármelyik egység külön leállítható, a hevítendő közeg gyorsan kiürül és hővisszanyerés nélküli csőként szolgálja az üzemet a hiba kijavitásáig. A találmány szerinti megoldás egyik lehetséges kiviteli alakját a 2. ábra mutatja. A 9 hőcserélő egység lényegében egy csőszerű szerkezet, amelynek két végén 10 csatlakozó kamrája van. A bevezető oldalon olyan 11 szélgyűrű helyezkedik el, amely érintőlegesen vezeti be a hevítendő levegőt. A levegő a külső 12 hengerpalást és a hullámosított palástú 13 lemezcső között áramlik. Ennek megfelelően a hűtőközeg 20 járatának szelvénye 14 trapézokból és egy igen keskeny 15 körgyűrűből áll (3. ábra). A részben felhevült levegő a 12 hengerpalást mentén lefelé áramolva elérkezik a 9 hőcserélő egység alsó részébe, ahol megfordulva visszafelé áramlik az első 13 lemezcső, valamint a második hasonló 16 lemezcső között. Az ellenáramú 23 járat szelvényét itt a hőálló 13 és 16 lemezből készült harmonikaszerű falak által alkotott 17 trapézok képezik. A felmelegitett levegő a 9 hőcserélő egység kilépő 18 szélgyűrűjére jut, majd innen a 19 csatlakozócsonkon át távozik. Tekintettel arra, hogy a 13 és 16 lemez csak a 11 szélgyűrűhöz van hegesztve, hőtágulás kiegyenlítőt kisebb felületrészek, például a hullámosított palástú 13 lemezcső végeit lezáró lemezrészek a karimához csatlakozó vastagabb palástlemezből készülnek. A kivitelt egyszerűsíti a viszonylag csekély hegesztési igény, amely azért is igen kedvező körülmény, mert a hegesztés hőálló anyagoknál a különleges technológia miatt a fokozott deformáció veszélyét is magában hordja. Ha a találmány szerinti megoldással nem levegőt, hanem folyadékot melegítünk, a 9 hőcserélő egységet a 4. és 5. ábrán bemutatott módon lehet kialakítani. A melegítendő folyadékot a 9 hőcserélő egység másik végénél vezetjük be, és az egyetlen 20 járaton áthaladva a 9 hőcserélő egység másik végénél távozik. Ebből a kialakításból hiányzik a második 16 lemezcső, amely az ellenáramú szakaszt alkotta a levegővel működő 9 hőcserélő egység esetében. A beépítési — csatlakozási méreteiben azonos 9 hőcserélő egység az előzetesen leírtakból csak a kényszerűség miatt tér el a hőátadási rész tekintetében, ugyanis kétirányú áramlásra felmelegedés közben a folyadék legfeljebb nagy nyomáson kényszeríthető, ez azonban a hőcserélő önsúlyának jelentős növelésével járna. A kisnyomású folyadék a 12 hengerpalást külső oldalára épitett 21 csatlakozó csonkon lép be a 9 hőcserélő egységbe, majd körgyűrűben elosztva a trapéz alakú szelvényekben halad végig a kivezető körgyűrűbe és a 22 csatlakozócsonkon át távozik. A kilépő folyadék (pl. víz) 95 °C alatt meghatározott hőmérsékletére beállított érzékelő arányszabályozó útján vezérli a hőcserélőbe lépő vízmennyiséget. Mivel ez a hőcserélő egylépcsős, a külső palástot szigeteljük a hőveszteség csökkentése érdekében. A találmány szerint a 9 hőcserélő egységek között a szükséges építési hosszban szintén hőtágulás kiegyenlítők vannak. A találmány szerinti kialakítás hatékony hőcserét biztosít, minthogy a hőátadó felületet jelentős mértékben meg lehetett növelni. Erre az adott módot, hogy az áramlási sebesség megnövelésével a pernyelerakódást csökkentettük. A megoldásmód biztosítja, hogy a 650 °C-feletti, kitágult térfogatú nagy áramlási energiájú füstgázban található szilárd anyagok a hőmérséklet csökkenés és a gravitáció együttes kihasználása révén könnyen és nagy hatásfokkal választhatók le a függőleges hőcserélő alatt elhelyezett 24 leválasztó egységben. A kúpolókemencéknél eddig világszerte gondot okozó problémára, a füstgázokban távozó jelentős melegmennyiség nagyfokú visszanyerésével együtt a környezetet szennyező anyagok leválasztására találtunk megoldást. Egy hőcserélő egység a hőtechnikai számítások alapján 116-350 kW értékek között visszanyerhető hőteljesítményt eredményez a füstgázhőmérséklet függvényében. Ehhez a hőcserélő előtti, valamint egyéb hőveszteségeket hozzáadva és a leválasztóba lépő füstgáz hőtartalmát számításba véve az általunk választott kúpolónál hat darab sorbakötött hőcserélő modul tervezhető 2,4—3,2 MW hőteljesítményű füstgáz esetén. A visszanyert hő egyenértékű a kúpolókemencébe átlagosan óránként adagolt kokszból 100 kg tömeg teljes fűtőértékével, vagy ennek megtakarításával. A visszanyert hőmennyiséggel bíró gáznemű vagy folyékony anyag külön fűtő rendszerben való előállítása (különösen kazántelep létesítésével) jelentősen nagyobb költségterheket jelent üzemeltetési-karbantartási vagy beruházási vonalon. Kétségtelen az, hogy az ország vasöntödéiből csak néhány van fűtve, külön kazánok szolgálnak fürdővízkészítésre és irodafűtésre, valamint a szárítási és egyéb technológiai fázisokhoz külön energiahordozókat használnak, a kúpolókéményeken szabadba engedett rengeteg hőmennyiség mellett. A hőcserélő modul könnyű súlyú, egyszerű szerkezetű és a kivitelezhetősége sem bonyolult a hőálló anyag csekély hegesztési igénye következtében. Üzemközben tisztitást-kezelést nem igényelnek, egy-egy modul bármikor kiiktatható a hővisszanyerésből. A modulok a hőhordozók igénye szerint rakhatók sorba. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
