193907. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kigőzölögtatő berendezéssel és hőhasznosító kazánnal rendelkaző melehüzemű kemencék energetikai hatékonyságának komplex javítására
193907 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kigőzölögtető berendezéssel és hőhasznosító kazánnal rendelkező melegüzemi kemencék energetikai hatékonyságának komplex javítására. A melegüzemi kemencék nagy mechanikai és hőhatásnak kitett szerkezeti elemeit a korábbi időkben kizárólag átfolyó hidegvízzel hütötték. Üzembiztonsági és gazdaságossági követelmények szemelőtt tartásával később, elgőzölögtető és kigőzölögtető hűtéseket fejlesztettek ki. Az elgőzölögtető hűtéseknél a hűtőelemben elgőzölgő víz intenzív hűtőhatását hasznosítják. Egy ilyen rendszer alkalmazásának azonban előfeltétele a viszonylag egyszerű geometriai kialakítás és a nagy hőtermelés mellett is az egyértelmű áramlás biztosítása. Az elgőzölögtető hűtéseknél ezek az előfeltételek azonban csak igen ritkán állnak rendelkezésre. A kigőzölögtető hűtésnél nem engedik meg a hűtőelemekben a gőzképződést, hanem olyan nyomást tartanak fenn a rendszerben, amely nyomás alatt a felmelegedett hűtővíz hőmérséklete mindig a telítési hőmérséklet alatt marad. Ezzel a kigőzölögtető hűtéssel kívánják elkerülni, hogy a bonyolult alakú hűtőelemekben áramló vízben gőzfázis ne legyen jelen, amely a hűtőelem bonyolult geometriai kialakítása miatt óhatatlanul helyi túlmelegedési okozna annak összes káros és veszélyes következményeivel együtt. A kigőzölögtető hűtés jellemző területe a tolókemencék csúszósínhűtése, ahol az 1250°C-os kemencetérben a nagy terhelésnek kitett csúszósínekben a gőzfázis jelenlétében pangó áramlású szakaszok könnyen alakulhatnának ki. A kigőzölögtető hűtés alkalmazása az előírások szerinti jó vízminőséggel akkor is előnyös lenne, ha a termelt gőzt nem hasznosítanák, mert a jó vízminőség csökkenti a vízkőlerakódás üzemzavarokat, ill. a megengedhető nagyobb hőfoklépcső miatt az átáramoltatandó vízmennyiséget csökkenti. A termelt gőz hasznosítása viszont alapvető gazdasági érdek. Az egyik hagyományosnak tekinthető kigőzölögtető hűtőrendszer, amely pl. Dunai Vasmű, Lőrinci Hengerművében, és az NDK Riesai Acélkombinátjában működik, úgy van kialakítva, hogy a keringtető szivattyú a gőz/víz elválasztó dobból a dobnyomásnak megfelelő telítési hőmérsékletű vizet áramoltat át egy hűtőelemen, amelyben a víz legfeljebb a szivattyú által létesített túlnyomáshoz tartozó telítési hőmérsékletig melegszik fel. A dob előtt lévő fojtószelepen a nyomását elvesztő víz a dob nyomása által megszabott mértékben kigőzőlög. A keletkező gőzt a hőfogyasztóhoz vezetik, míg a víz a gőz/víz elválasztó dobból kiindulva ismét kering. À berendezéshez a melegüzemi kemencéknél általánosan alkalmazott kazánt is megemlítjük, amely rendszerint túlhevítő elgőzölögtető és tápvíz előmelegítő felületekből (cső1 kígyókból) áll. A gőz/víz elválasztó dobból egy keringtető szivattyú juttatja a vizet a kazánba. A kigőzölögtető hűtőrendszer és a füstgáz hasznosító kazán rendelkezhet egy közös gáztalanítós táptartállyal, és külön-külön egy-egy tápszivattyúval. A lágyvizet a vízlágyítóból a lágyvízszivattyú szállítja az említett gáztalanítós táptartályhoz. A fent ismertetett berendezés hátránya abban van, hogy a gőzdobban uralkodó nyomás növelésével a hűtőelemekben megengedhető hűtőelem-dob közötti hőmérséklet különbség egyre csökken, ami egyúttal azt is jelenti, hogy a keringtetendő vízmennyiség egyre nagyobb lesz. A termelt gőz felhasználását tehát az a körülmény korlátozhatja, hogy a kigőzölögtető rendszernek a még gazdaságos legnagyobb megengedhető gőznyomása 7-10 bar között van. Nagyobb kohászati üzemekben, ahol több kemence párhuzamosan dolgozik, ezen nyomásszinten, olyan jelentős gőzmennyiség képződhet, amelynek felhasználása lehetetlen. Példaként említjük, hogy egy kohászati üzemben kemenceként 30 t/h, négy kemencében 120 t/h 6 bar nyomású gőzt termelnek a kemencék csúszósínjeinek hűtésére. A termelt gőzzel szemben általában az az igény, hogy az túlhevített legyen. A jelenlegi kigőzölögtető hűtések a hőveszteségeket telített gőz alakjában nyerik vissza. Ennek oka, hogy a kemence nagy hőmérsékletű terében, vagy füstgáz csatornájában nem lehet túlhevítőt elhelyezni. Ennek két oka van: — A hűtőelemek kezdeti gőztermelése a kemence elhasználódása során többszörösére növekszik. A mértékadó terhelésre méretezett túlhevítőt a kezdeti gőzáram nem hjíti eléggé, így a kiégés rövid időn belül bekövetkezik, — mert számolni kell azzal, hogy a kemence üzem során -a hűtőrendszert többször a biztonsági átfolyó hűtésre kapcsolják át. Ilyenkor a kemence túlhevítő hűtés nélkül marad, és az izzó füstcsatorna sugárzó hője azt könnyen kiégeti. Találmányunkkal célunk a fentiekben vázolt hátrányoknak olymódon való kiküszöbölése, hogy az előállított gőz nyomását és/vagy hőmérsékletét emelni lehessen, miáltal lehetővé válik a hulladékhő hasznosításának — energetikai hatékonyságának — növelése. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés azon a felismerésen alapszik, hogy a kigőzölögtető hűtéssel növelhetjük a fejlesztett gőz nyomását, amennyiben a hűtőelemek (csúszósínek) előtt a cirkuláltatott vízből hőt vonunk el, azaz azt lehűtjük. Ilyen módon a hűtőelemben (csúszósínben) az 1 kg vízzel közölhető hőmennyiséget a rendszer nyomásszintjétől függetlenül állíthatjuk be. A cirkuláltatott víz lehűtése csak akkor válik gazdaságossá, ha a lehűtésből nyert hőt a rendszeren belül, vagy a csúszósín-hűtésre csatlakozó valamilyen hőfogyasztó rendszerben tudjuk értékesíteni. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
