194608. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kemencék és más hőkezelő berendezések hőigénye, valamint az azok fűtését végző hőtermelő készülék teljesítménye közötti összhang javítására
1 194 608 2 A jelen találmány tárgya berendezés, amelynek célja kemencék és más hasonló hőkezelő berendezések hőigénye, valamint az azokhoz csatlakozó fűtőberendezések (névleges) teljesítménye közötti összhangjavítására, elsősorban a fűtőberendezés névleges teljesítményének csökkentésére, anélkül, hogy ezzel a hőkezelő berendezés teljesítménye, vagy más használati értékét jellemző paramétere kedvezőtlenül megváltozna. Ismeretes, hogy a technológiai berendezések között nagy számmal szerepelnek olyan kemencék, és más hőkezelő (szárító, temperáló, festékbeégetö stb.) berendezések, amelyeknek hőellátását belső úton (magában a hőkezelő berendezésben elhelyezett villamos- vagy gázüzemű hőfejlesztő készülékekkel, különösen sugárzó égőkkel) megoldani nem lehet, és ahol a hőközvetítő közeg a legtöbbször levegő, illetve néha különleges okból alkalmazott más gáz. Ilyenkor a hőközvetítő közeget léghevitőkkel melegítik fel a szükséges hőmérsékletre, és megfelelő ventilátorokkal juttatják (pontszerűen, vagy a hőkezelő berendezés teljes hosszában) a berendezés belsejébe. Az is ismeretes, hogy ilyen esetben alkalmazhatunk közvetlen fűtést, amikor a technológia megengedi azt, hogy a tüzelőberendezés égéstermékei bejussanak a hőkezelő berendezés belső terébe és érintkezzenek a hőkezelt anyaggal - ekkor az égésterméket eredeti állapotában, vagy külső (hideg) levegővel (és/vagy más gázzal) a megfelelő hőmérsékletre előkeverjük, és azt vezetjük a hőkezelő berendezés belső terébe. Amikor a technológia követelményei erre nem adnak lehetőséget, közvetett fűtést kell alkalmaznunk, mely esetben az égéstermék egy hőcserélőbe jutva ott adja át hőtartalmát (helyesebben annak egy részét) a hőközvetítő közegül alkalmazott levegőnek és/vagy gáznak. Természetesen ez utóbbi rendszer hatásfoka lényegesen alacsonyabb. Különösen akkor, ha a hőkezelő berendezésben megkívánt hőfok viszonylag magasabb (pl. 200-250 °C), az égéstermék a hőcserélőből viszonylag magas (280 - 300 °C) hőmérsékleten távozik. Mivel az ilyen égéstermék még igen sok, különböző célra hasznosítható hőt hordoz, számtalan megoldás ismeretes ennek a „hulladékhőnek” a hasznosítására. E megoldások egy része a hasznosítás érdekében a hőcsere hatásfokát kívánja javítani, ezek - bár igen hasznosan járulhatnak hozzá a találmány céljául kitűzött feladat egy részének megoldásához, gyakorlatilag nem a találmány tárgykörébe esnek. Ugyancsak nem e tárgykörbe tartozónak tekintjük azokat a megoldásokat, amelyek ezt a „hulladékhőt” a technológiai folyamaton kívüli, más célra kívánják hasznosítani (pl. használati melegvíz termelésére, fűtésre stb.). Magán a technológiai folyamaton belüli felhasználására ennek a hulladékhőnek a legkézenfekvőbb megoldás az, hogy azzal a tüzelőberendezésbe bevezetett égési levegőt melegítsük elő. Ilyen megoldást ismertet például a DE-PS 27 23 403, a DE — PS 24 20 734 sz. szabadalmi leírásokban írt megoldás. De a műszaki gyakorlatból ismert az is, hogy ezt a hőmennyiséget a hőkezelő berendezésbe betáplált levegő előmelegítésére használjuk fel. Ez a megoldás különösen ott alkalmazható előnyösen, ahol - technológiai okból - a hőhordozó közeg egy bizonyos hányadát állandóan friss közeggel pótolják, másik hányadát viszont — leadott hőtartalmának pótlása után - a berendezésbe visszaforgatják (recirkuláltatják). Ezen megoldások közös hibája az, hogy a teljes berendezésnek csupán egyetlen üzemállapotát, a folyamatosan működő, minden jellemzőjében stabilizálódott, stationär állapotot veszik figyelembe, és nem tartalmaznak intézkedéseket az ezektől eltérő átmeneti (tranziens) állapotokra, illetve a hulladékhőnek ilyenkor történő hasznosítására. Ezek közül a tranziens állapotok közül a legnagyobb jelentőségű az üzem indításakor történő ún. „felfűtés” üzemállapota. Nyilvánvaló, hogy ilyenkor a rendszer üzemszerűen nem működik, funkciói eltérnek a stationär üzemi funkcióktól (pl. nincs friss hőhordozó-bevezetés, a recirkuláció 100 %-os, nincs hőkezelt anyag, ami a hőmennyiség egy részét elviszi, nem működik a hőfokszabályzás, a hötermelő készülék teljes kapacitásán működik stb.), hiszen természetes, hogy a cél ennek az állapotnak a lehető legrövidebb időn belül történő befejezése, az üzemkész állapot elérése, és ezzel a termelő tevékenység beindításának lehetővé tétele. Ugyanakkor az is természetes, hogy ilyenkor a legtöbb az ún. hulladékhő, a hasznosításra a legnagyobb a lehetőség, de a hasznosítás máskor alkalmazott módja ilyenkora hulladékhőt nem ott hasznosítja, ahol ez a legcélszerűbb és leggazdaságosabb volna. Ugyanakkor az is nyilvánvaló, hogy ezt a felfűtési időt improduktív jellege miatt csökkenteni kell, de ennek komoly ára van: ehhez az üzemállapothoz kell ugyanis a hőtermelő berendezés (névleges) teljesítményét méretezni. Ez a tény egyben határt is szab a felfütési idő rövidítésének, egyben — mivel a névlegesnél kisebb terheléssel működő hőtermelő berendezések hatásfoka mindig romlik a névleges teljesítményhez képest, azt is eredményezi, hogy a hőtermelő berendezés a felfűtés gyorsítása érdekében az üzemidő nagy részét kitevő stationär üzemállapotban kedvezőtlen hatásfokkal működik. E hibákon kíván segíteni a jelen találmány. A jelen találmány célja az, hogy a hulladékhőnek kicserélésével, és a felfűtési tranziens üzemmódban ezer üzemmód tartamának megröviditésére, ennek elérését követően pedig a stationär üzemmód hatásfokának növelésére történő felhasználásával lehetővé tegye azt, hogy ugyanazon hőkezelő berendezéshez ugyanazon teljesitmény és termelékenység mellett kisebb névleges teljesítményű hőtermelő berendezés alkalmazását tegye lehetővé, a berendezés a távozó égéstermék útjában elhelyezni javasolt hőcserélőre, az ebben felmelegedett hőközvetítő közeget az üzemmódnak megfelelően a hőkezelő berendezésben elhelyezett hőcserélőbe, vagy a hőtermelő berendezésbe, vagy a frissítőlevegő útjába elhelyezett hőcserélőkbe irányító váltóberendezés 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
