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 útján teremti meg e teljesítménycsökkentés lehetőségét. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy ha a felfütési (vagy üzem közben történő hőfoktermelési) tranziens üzemszakaszban a hőtermelő berendezést teljes (névleges) teljesítményével üzemeltetjük, és a hőkezelő berendezésben (kemencében) megszüntetünk minden olyan folyamatot, amely a hő eltávozásával jár (tehát megszüntetjük a hőkezelt anyag átáramlását, a hőhordozó közeg felfrissítését jelentő elvezetését, és friss anyaggal való pótlását) és minden hőenergiát a hőkezelő berendezés hőmérsékletének gyors emelésére összpontosítunk, akkor ide kell elvezetni az egyébként is megnövekedett magas hőmérsékletű füstgázból egy hőcserélővel és egy másik hőhordozó közeg alkalmazásával kinyert hőenergiát is, ezzel vagy a felfűtési idő rövidítését tesszük lehetővé, vagy azt, hogy az ugyanazon idő alatt történő felfűtéshez kisebb névleges teljesítményű hőtermelőberendezés is elegendő. Ugyanakkor stationär üzemben, amikor maga a hőtermelő berendezés is névleges teljesítménye alatti teljesítményen működik, a visszanyert hulladékhő a hatásfok növelésére fordítható, így vagy az égési levegő előmelegítésére használjuk fel, vagy ha a hőhordozó közeg folyamatos felfrissítésre kerül, a betáplálandó hőhordozó közeget melegíthetjük vele elő, mielőtt az a léghevítő hőcserélőjébe kerülne. Mivel pedig a léghevítő hő teljesítményét minden esetben, szükségképpen a felfütési hőigény határozza meg, ennek csökkentésével lehetővé válik ugyanazon hőkezelő berendezéshez kisebb (névleges) teljesítményű hőtermelő berendezés alkalmazása. Ugyanakkor mindezen folyamatok automatikus vezérlése megoldható a hőkezelő berendezés hőfokának a függvényében, mert ez a jellemző a teljes folyamatára irányadó hatású. A találmány alapját képező felismerést kifejező tényeket tükröző jelleggörbéket, a berendezés egy lehetséges kiviteli alakját, és a vezérmű önmagában ismert elemekkel történő megoldásának egy lehetséges módját az ábrák tüntetik fel, ahol az 1. ábra a hőtermelő berendezés (kemence) belső terében a felfűtési szakaszban és a stationär üzemmódban uralkodó hőmérsékletet, valamint az ennek fenntartásához (létrehozásához) szükséges hőmennyiséget ábrázoló jelleggörbéket ábrázolja, 2. ábra a hagyományosan megoldott berendezés hőfelhasználását és hőigényét ábrázolja grafikusan, 3. ábra a találmány szerinti hőfelhasználási és hőigény grafikonja, figyelembevéve a hasznosított hulladékhőt mindenkor a hasznosítás helyén felhasználva, 4. ábra a találmány szerinti berendezés egy lehetséges elrendezését tünteti fel vázlatban, 5. ábra a berendezést működtető, önmagában ismert irányítástechnikai készüléket ábrázolja vázlatban. Az 1. ábrán az idő függvényében az 1 folyamatos vonallal ábrázolt jelleggörbe a technológiai berendezésben (kemencében, más hőkezelő berendezésben) uralkodó hőmérsékletet, míg a 2 szaggatott vonallal ábrázolt jelleggörbe az ennek érdekében a technológiai berendezésbe juttatott hőmennyiség alakulását ábrázolja, ideális körülményeket feltételezve. Természetes, hogy az üzembe helyezést (bekapcsolást) jelentő 3 időpont és a stationär üzemállapot elérését jelentő 4 időpont között a hőmérséklet emelkedése nem lineáris, ezt azonban — mivel nem tartozik a találmány lényegéhez, az egyszerűség kedvéért - lineárisnak vettük. Ebben a ma alkalmazott megoldási rendszerben a hőtermelő berendezés által termelt teljes hőt a felfűtési szakaszban a 11 felfűtési hőigény kielégítésére használjuk, míg a 12 üzemi hőigény felhasználása megoszlik a recirkuláltatott hőhordozó leadott hőmennyiségének pótlására fordított 7 hőmennyiség, és a belekevert friss hőhordozó felfűtésére használt 6 hőmennyiség között. A 6 és 7 hőmennyiség együttesen a 12 üzemi hőtermelés, illetve üzemi hőigény mértékét adják, ez kevesebb, mint a 11 felfütési hőigény, így látható, hogy a fűtőberendezés névleges teljesítményét egyenlőnek kell vennünk a 11 felfütési hőigénnyel, és ez a teljesítmény a stationär üzemmódban távolról sincs teljesen kihasználva. A 3. ábra a találmány szerinti berendezés energiaviszonyait tünteti fel. A 14 felfütési hőigény természetesen megegyezik a 11 felfűtési hőigénnyel, ennek egy részét a 9 rekuperált hőmennyiséggel, egy részét a 15 hőteljesítménnyel, amely a most alkalmazott fűtőberendezés névleges hőteljesítménye, elégítjük ki. A stationär üzemmódban a 13 üzemi hőigény kielégítése pedig úgy történik, hogy a friss levegővel közölt hőmennyiség egy részét a 9 rekuperált hőmennyiség, más részét a hőtermelő berendezéstől származó 10 hőmennyiség adja, a 8 hőmennyiséget, amelyet a recirkulált hőhordozóval közlünk, teljes egészében a tüzelőberendezéstől vesszük. (Megfelelő berendezéskialakítás esetén ez utóbbi történhet fordítva is, akkor a 8 hőmennyiség egy részét elégítjük ki a 9 rekuperált hőmennyiséggel). A 2. ábra és a 3. ábra egybevetéséből látható, hogy a ma alkalmazott eljárások esetén a hőtermelő berendezés névleges teljesítménye az 5 hőmenynyiség időegység alatti előállítására kell hogy képes legyen (erre kell méretezni), míg a találmány szerint elegendő a 15 hőteljesítmény is, ugyanazon hőigények kielégítése mellett. A találmány szerint tehát a hőtermelő berendezésből távozó füstgázból hőcserélővel visszanyert hulladékhőt megfelelően, de önmagában ismert módon keringtetett hőhordozó közeg segítségével váltó átkapcsolón át a felfűtési üzemmódban magába a hőhasznosító technológiai berendezésbe vezetjük, míg a felfűtés megtörténte után - a technológiai berendezésben uralkodó hőmérséklet függvényében végzett átkapcsolással — olyan hőcserélőbe vezetjük, hogy az hőtartalmát a pótlásra felhasznált friss levegőnek, az égő égési levegőjének és/ vagy a recirkuláltatott levegőnek adja át. A berendezés egyik lehetséges kiviteli alakjának vázlatát láthatjuk a 4. ábrán. Itt a 16 technológiai berendezés (kemence, szárító alagút stb.) fűtését a 17 léghevítő végzi, melyből a 19 tüzelőberendezés hőjével felmelegített hőhordozó közeget (itt levegőt) a 18 villanymotorral hajtott ventilátor szállítja 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
