Способ подачи горячего газа в шахтную печь

СПОСОБ ПОДАЧИ ГОРЯЧЕГО ГАЗА В ШАХТНУЮ ПЕЧЬ Изобретение предлагает способ подачи горячего газа в шахтную печь (12), при этом способ включает в себя подачу первой части (32) первого газового потока (24) в смесительную камеру (36) и подачу второй части (34) первого газового потока (24) в шахтную печь. Способ также включает в себя подачу второго газового потока (28) в смесительную камеру (36), обеспечение смешивания первой части (32) первого газового потока (24) со вторым газовым потоком (28) в смесительной камере (36), образуя тем самым третий газовый поток (38), и подачу третьего газового потока(38) в шахтную печь (12). Первый газовый поток (24) имеет первую объмную скорость потока(V1) текучей среды, первую температуру (T1) и первое давление (P1). Второй газовый поток имеет вторую объмную скорость потока (V2) текучей среды, вторую температуру (T2) и второе давление(P2). Третий газовый поток имеет третью объмную скорость потока (V1) текучей среды, третью температуру (T3) и третье давление (P3). Согласно важному аспекту настоящего изобретения первая температура (T1) выше, чем вторая температура (T2) и первое давление (P1) ниже, чем второе давление (P2), и третью температуру (T3) регулируют за счет управления вторым давлением (P2). Область техники В целом данное изобретение относится к способу подачи горячего газа в шахтную печь. Уровень техники В шахтных печах восстановительный газ в основном впрыскивают в шахтную печь для содействия восстановлению руды в шахтной печи. Впрыснутый восстановительный газ может образовываться смешением двух отдельных газовых потоков до впрыскивания. Это может быть осуществлено для получения желаемого состава газа или температуры газа. Смешивание делает необходимым управление подачей двух отдельных газовых потоков в смесительную камеру. В целом регулирующие клапаны, такие как, например, дроссельные клапаны, расположены в подающих трубопроводах газовых потоков с тем, чтобы сделать возможным подачу правильного количества газа из каждого газового потока в смесительную камеру и, таким образом, получения желаемого соотношения компонентов смеси двух отдельных газовых потоков. В приложениях, в которых входящий газовый поток содержит агрессивный газ или, прежде всего,горячий газ, регулирующий клапан подвергается воздействию таких экстремальных условий, что ставится под сомнение корректность работы и срок службы регулирующего клапана. Например, входящий газовый поток может содержать рециркулирующий колошниковый газ при температуре выше 1000C. Регулирующие клапаны, подвергаемые воздействию высоких температур, обычно снабжены системой охлаждения для предотвращения повреждения регулирующего клапана вследствие высокой температуры газа. Нежелательное последствие этого состоит в том, что температура газа может понижаться по мере его прохождения через регулирующий клапан. Термоизоляция, которой может быть снабжен регулирующий клапан, содержит множество различных материалов и должна быть жаропрочной и одновременно обеспечивать быстрое изменения температуры и давления газа. Не менее важно то, что регулирующий клапан должен иметь хорошие герметизирующие свойства при закрытии и гарантировать низкие потери давления при регулировке скорости потока газа. Воздействие таких экстремальных условий ставит под сомнение наджность и долговечность регулирующих клапанов. Такие регулирующие клапаны не только имеют высокую стоимость производства,но также требуют интенсивных и частых мероприятий по обслуживанию. Техническая проблема Целью данного изобретения является обеспечение улучшенного способа подачи горячего газа в шахтную печь, прежде всего альтернативного способа управления смешиванием двух газовых потоков. Эта цель достигнута посредством способа по п.1 формулы изобретения. Общее описание изобретения Данное изобретение предлагает способ подачи горячего газа в шахтную печь, при этом способ включает в себя подачу первой части первого газового потока в смесительную камеру, подачу второй части первого газового потока в шахтную печь, подачу второго газового потока в смесительную камеру,осуществление смешивания первой части первого газового потока со вторым газовым потоком в смесительной камере, образуя, тем самым, третий газовый поток, и подачу третьего газового потока в шахтную печь. Первый газовый поток имеет первую объмную скорость потока текучей среды, первую температуру и первое давление, второй газовый поток имеет вторую объмную скорость потока текучей среды, вторую температуру и второе давление, и третий газовый поток имеет третью объмную скорость потока текучей среды, третью температуру и третье давление. Согласно важному аспекту данного изобретения первая температура выше, чем вторая температура, и первое давление ниже, чем второе давление, и третья температура регулируется управлением вторым давлением. Управление вторым давлением для регулировки третьей температуры делает возможным удерживать регулирующие клапаны и измерительные устройства вне первого потока газа, который является очень горячим и может повредить эти элементы. Действительно, все измерительные и регулирующие процедуры согласно данному изобретению могут осуществляться на "холодной стороне" системы. Отсутствует необходимость в проектировании измерительных элементов и элементов системы управления с тем, чтобы они выдерживали экстремальные условия, преобладающие в первом газовом потоке. Так как регулирующие клапаны не подвергаются воздействию экстремальных условий, их наджность и долговечность не ставится под сомнение. Расходы на производство регулирующих клапанов могут быть снижены. Не менее важно то, что также может быть уменьшена интенсивность и частота мероприятий по обслуживанию регулирующих клапанов. Согласно изобретению первый газовый поток разделяется на первую часть и вторую часть, первая часть податся в смесительную камеру. Поскольку в смесительную камеру податся только первая часть первого газового потока, оставшаяся часть первого газового потока, то есть вторая часть первого газового потока, может быть подана непосредственно в шахтную печь. Если второе давление второго газового потока регулируется так, чтобы уменьшить количество поступающего в смесительную камеру первого газового потока, увеличивают количество первого газового потока, протекающего через вторую часть. Это позволяет избежать обратного потока газа через трубопровод, в котором протекает первый газовый поток. Более важно то, что отсутствует необходимость размещать любые регулирующие клапаны или регулирующие клапаны на "горячей стороне" системы, и вторая часть первого газового потока управля-1 020419 ется клапанами на "холодной стороне" системы. Предпочтительно третью температуру измеряют в трубопроводе, в котором протекает третий газовый поток, и на основании измеренной третьей температуры управляют вторым давлением в трубопроводе, осуществляющим перенос второго газового потока так, чтобы привести третью температуру в соответствие с заранее заданной номинальной температурой. Предпочтительно, если третья температура выше номинальной температуры, второе давление увеличивают для того, чтобы понизить третью температуру, и, если третья температура ниже номинальной температуры, второе давление уменьшают для того, чтобы повысить третью температуру. Для мониторинга третьей температуры может быть предусмотрен блок управления. Сигнал температуры может подаваться от температурного датчика в трубопроводе, осуществляющем перенос третьего газового потока, на блок управления, в котором этот сигнал температуры может быть использован для сравнения третьей температуры с заданной заранее номинальной температурой. Если третья температура отличается от номинальной температуры, второе давление устанавливают таким образом, что третья температура приближается к номинальной температуре. Третий газовый поток может подаваться в шахтную печь на участке шахтной печи над зоной плавления. Для ввода в шахтную печь на участке над зоной плавления третья температура предпочтительно составляет не более чем 950C. Вторая часть первого газового потока может подаваться в шахтную печь на уровне фурм горна шахтной печи. Часть первого газового потока, не входящая в смесительную камеру, впрыскивается в шахтную печь в виде восстановительного газа. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения входящий газовый поток в точке распределения разделяется на первый газовый поток и второй газовый поток, при этом первый газовый поток нагревается до температуры большей, чем второй газовый поток. Входящий газовый поток может содержать рециркулированный колошниковый газ, поступающий из шахтной печи, такой колошниковый газ в целом проходит через несколько процессов, где колошниковый газ очищается, обрабатывается и охлаждается. Входящий газовый поток может, например, проходить через установку для адсорбции при переменном давлении (PSA) или установку для адсорбции напорно-вакуумного типа(VPSA) для удаления большей части содержащегося в колошниковом газе CO2-газа. Затем газовый поток разделяется на первый газовый поток, который снова нагревается до высокой температуры, обычно выше 1000C, и второй газовый поток, который имеет более низкую температуру. Входящий газовый поток имеет объмную скорость потока текучей среды, которая предпочтительно, может измеряться выше по потоку от точки распределения. Скорость потока первого газового потока может определяться путм сравнения скоростей потока входящего газового потока и второго газового потока, обе измеренные на "холодной стороне" системы. Предпочтительно первый газовый поток нагревается в воздухонагревателе, таком как, например,каупер. Это позволяет повысить температуру первого газового потока примерно до 1250C. Согласно следующему варианту осуществления данного изобретения третьей объмной скоростью потока текучей среды управляют с помощью регулирующего клапана, расположенного в трубопроводе,осуществляющего перенос третьего газового потока. Такой регулирующий клапан может регулировать скорость потока газа, подаваемого в шахтную печь на участке шахтной печи над зоной плавления. Так как температуру третьего газового потока предпочтительно удерживают ниже 950C, регулирующий клапан не подвергается воздействию экстремальных условий и поэтому его наджность и долговечность не ставится под сомнение. Следует отметить, что регулировка скорости потока третьего газового потока также влияет на температуру третьего газового потока. Так как в целом желательно удерживать третью температуру на уровне предварительно заданной температуры, вторым давлением в трубопроводе, по которому протекает второй газовый поток, управляют таким образом, чтобы приводить значение третьей температуры снова в соответствие с предварительно заданной желаемой температурой. Предпочтительно первая объмная скорость потока текучей среды может определяться посредством сравнения значений объмной скорости потока текучей среды во входящем газовом потоке и во втором газовом потоке. Все измерения скорости потока осуществляют на "холодной стороне" системы, так что измеритель скорости потока не подвергается воздействию экстремально высоких температур. Отсутствует необходимость в измерителе скорости потока для первого газового потока. Альтернативно, первая объмная скорость потока первого газового потока может определяться посредством измерения скорости потока первого газового потока выше по потоку нагревателя для нагрева первого газового потока, то есть между точкой распределения и таким нагревателем. Поэтому скорость потока первого газового потока измеряют на его "холодной стороне". Объмная скорость потока текучей среды во второй части первого газового потока также предпочтительно регулируется с помощью регулирующего клапана, расположенного в трубопроводе, осуществляющем перенос третьего газового потока, на основании определнной первой объмной скорости потока текучей среды. Посредством установки третьей объмной скорости потока и измерения второй объмной скорости потока можно рассчитать скорость потока первой части первого газового потока. После расчта первой объмной скорости потока и скорости потока первой части первого газового потока,можно также рассчитать вторую часть первого газового потока. Регулировка третьей объмной скорости потока оказывает влияние на скорость потока второй части первого газового потока. Как следствие,можно регулировать скорость потока второй части первого газового потока, то есть газа, впрыскиваемого в шахтную печь на уровне фурм горна шахтной печи, и измерять с помощью регулирующего клапана в трубопроводе, осуществляющем перенос третьего газового потока, то есть без установки регулирующего клапана или измерительного устройства на "горячей стороне" системы. Краткое описание чертежей Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан с помощью примера со ссылкой на прилагаемый чертж, на котором фиг.1 представляет собой схематичный чертж, изображающий систему для осуществления способа согласно данному изобретению. Описание предпочтительного варианта осуществления Данное изобретение изображено со ссылкой на систему для повторного ввода рециркулированного печного колошникового газа обратно в шахтную печь. Ясно, что отсутствует намерение ограничить объем защиты, испрашиваемый для этого частного применения. На фиг.1 показана система 10 подачи газа, содержащая шахтную печь 12, такую как, например, доменная печь, на верхней части 14 которой получают колошниковый газ. Этот колошниковый газ проходит через одно или более обрабатывающих устройств, в которых колошниковый газ может обрабатываться или очищаться. Одним таким обрабатывающим устройством может быть, например, установка 16 для адсорбции при переменном давлении (Pressure Swing Adsorption - PSA) или установка для адсорбции напорно-вакуумного типа (Vacuum Pressure Swing Adsorption - VPSA), как показано на фигуре, при этом из колошникового газа извлекается CO2 и при этом температура колошникового газа уменьшается. Объмная скорость потока текучей среды Vi, входящего газового потока 20 может определяться посредством первого измерителя 18 скорости потока, расположенного в трубопроводе ниже по потоку от установки 16 для адсорбции при переменном давлении (PSA). Входящий газовый поток затем разделяется у первой точки 22 распределения на два газовых потока. Первый газовый поток 24 после прохождения через нагреватель 26 имеет первую объмную скорость потока V1, первую температуру T1 и первое давление P1. Второй газовый поток 28 имеет вторую объмную скорость потока V2, вторую температуру T2 и второе давление P2. У второй точки 30 распределения первый газовый поток 24 снова разделяется на первую часть 32 первого газового потока и вторую часть 34 первого газового потока. "Горячий" газ из части 32 первого газового потока и "холодный" газ из второго газового потока 28 подаются в смесительную камеру 36, в которой оба газовых потока смешиваются и образуют третий газовый поток 38, имеющий третью объмную скорость потока V3, третью температуру T3 и третье давление P3. Третий газовый поток впрыскивается обратно в шахтную печь 12 на участке шахтной печи над зоной плавления. Вторая часть 34 первого газового потока впрыскивается обратно в шахтную печь 12 на уровне фурм горна шахтной печи. Желательно впрыскивать рециркулированный колошниковый газ обратно в шахтную печь 12 при определнной температуре. Поэтому необходимо регулировать третью температуру T3 третьего газового потока 38. В целом это достигают с помощью регулирующих клапанов в первом и втором газовых потоках 24, 28. Согласно способу по данному изобретению третью температуру T3 регулируют за счет управления давлением P2 второго газового потока. Действительно, благодаря нагревателю 26, например воздухонагревателю, для нагрева первого газового потока 24 с 40C примерно до 1250C, первая температураT1 выше, чем вторая температура T2, и первое давление P1 ниже, чем второе давление P2. Когда растт второе давление P2, то растт вторая объмная скорость потока V2 текучей среды в смесительную камеру 36, в то же время первая объмная скорость потока V1 текучей среды в смесительную камеру 36 уменьшается, так как P1P2. Отсюда следует, что более "холодный" газ и менее "горячий" газ течт в смесительную камеру 36. Поэтому выходящий из смесительной камеры 36 газ имеет более низкую третью температуру T3. Схожим образом, когда уменьшается второе давление P2, уменьшается и вторая объмная скорость потока V2 текучей среды в смесительную камеру 36. В то же время, первый объмный потокV1 текучей среды в смесительную камеру 36 увеличивается, что приводит к более "горячему" газу, поступающему в смесительную камеру 36, и, тем самым, третья температура T3 повышается. С этой целью расположен температурный датчик 40 для измерения третьей температуры T3 третьего газового потока 38. Температурный датчик 40 соединн с блоком 42 управления, который сравнивает измеренную третью температуру T3 с предварительно заданной номинальной температурой. На основании этого сравнения блок 42 управления выдат команду устройству 44 регулировки давления на увеличение или уменьшение второго давления P2 соответственно, то есть так, чтобы привести третью температуру T3 в соответствие с номинальной температурой. Устройство 44 регулировки давления может быть выполнено в форме регулирующего клапана, регулирующего скорость потока второго газового потока. Для регулировки давления второго газового потока также могут рассматриваться и другие средства. Благодаря вышеназванному способу регулировки соотношения компонентов смеси первого и второго газовых потоков 24, 28 внутри смесительной камеры 36, отсутствует необходимость в установке регулирующих клапанов на "горячей стороне" газовых потоков, то есть в первом газовом потоке 24 или в первой и второй частях 32, 34 первого газового потока. Действительно, внутри горячей стороны отсутствует регулировка или измерение. Поэтому является возможным не устанавливать регулирующие клапаны на горячей стороне, где они иначе подвергались бы воздействию экстремальных условий вследствие высокой температуры. Данный способ позволяет устанавливать все регулировочные и измерительные устройства на "холодной стороне" системы, то есть во втором и третьем потоке 28, 38, в которых температура газа удерживается ниже 950C. Для регулировки третьей объмной скорости потока V3 текучей среды третьего газового потока 38 в третьем газовом потоке может быть установлен регулирующий клапан 46. Совместно с первым измерителем 18 скорости потока во входящем газовом потоке 20 и вторым измерителем 48 скорости потока во втором газовом потоке 28 регулирующий клапан 46 управления может быть использован для определения и регулировки третьей объмной скорости потока V3 третьего газового потока 38 и также объмной скорости потока V1.2 второй части 34 первого газового потока. Поэтому, можно регулировать количество впрыскиваемого в шахтную печь газа на обоих уровнях. Следует отметить, что регулировка третьей объмной скорости потока V3 третьего газового потока 38 влияет на третью температуру T3, и что блоку 42 управления необходимо выдавать команду регулировочному устройству 44 на то, чтобы привести третью температуру T3 в соответствие с номинальной температурой. Блок 42 управления может быть соединн с первым измерителем 18 скорости потока и вторым измерителем 48 скорости потока для получения сигналов, отражающих входящую скорость потока и вторую скорость потока. Также блок 42 управления может быть соединн с регулирующим клапаном 46 для регулировки третьей объмной скорости потока V3 текучей среды и/или объмной скорости потока V1.2 текучей среды второй части 34 первого газового потока. Список ссылочных обозначений: 10 - система подачи газа; 12 - шахтная печь; 14 - верхняя часть; 16 - установка для адсорбции при переменном давлении (PSA); 20 - входящий газовый поток; 18 - первый измеритель скорости потока;Vi - входящая объмная скорость потока текучей среды; 22 - первая точка распределения; 24 - первый газовый поток; 26 - нагреватель;V1 - первая объмная скорость потока текучей среды;V3 - третья объмная скорость потока текучей среды;V2 - вторая объмная скорость потока текучей среды;P2 - второе давление; 30 - вторая точка распределения; 32 - первая часть первого газового потока; 34 - вторая часть первого газового потока; 36 - смесительная камера; 38 - третий газовый поток; 44 - устройство регулировки давления; 46 - регулирующий клапан; 48 - второй измеритель скорости потока. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подачи горячего газа в шахтную печь, включающий стадии, на которых подают первую часть первого газового потока в смесительную камеру, при этом первый газовый поток имеет первую объмную скорость потока текучей среды, первую температуру и первое давление, подают вторую часть первого газового потока в шахтную печь, подают второй газовый поток в смесительную камеру, при этом второй газовый поток имеет вторую объмную скорость потока текучей среды, вторую температуру и второе давление, смешивают первую часть первого газового потока со вторым газовым потоком в смесительной камере, образуя тем самым третий газовый поток, при этом третий газовый поток имеет третью объмную скорость потока текучей среды, третью температуру и третье давление, и подают третий газовый поток в шахтную печь, при этом температура первого газового потока выше, чем температура второго газового потока, давление первого газового потока ниже, чем давление второго газового потока,при этом температуру третьего газового потока регулируют за счет изменения давления второго газового потока посредством устройства регулировки давления, расположенного во втором газовом потоке, причем первый газовый поток свободен от устройств регулировки давления. 2. Способ по п.1, в котором объмную скорость третьего потока текучей среды и объмную скорость потока текучей среды второй части первого газового потока регулируют регулирующим клапаном в третьем газовом потоке, при этом вторая часть первого газового потока свободна от устройств регулировки давления. 3. Способ по п.1 или 2, в котором температуру третьего газового потока измеряют в трубопроводе,осуществляющем перенос третьего газового потока, и на основании измеренной температуры управляют давлением второго газового потока в трубопроводе, осуществляющем перенос второго газового потока так, чтобы привести третью температуру в соответствие с предварительно заданной номинальной температурой. 4. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором, если температура третьего газового потока выше номинальной температуры, давление второго газового потока увеличивают для понижения температуры третьего газового потока, а если температура третьего газового потока ниже номинальной температуры, давление второго газового потока уменьшают для увеличения температуры третьего газового потока. 5. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором третий газовый поток подают в шахтную печь на участке шахтной печи над зоной плавления. 6. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором вторую часть первого газового потока подают в шахтную печь на уровне фурм горна шахтной печи. 7. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором входящий газовый поток в точке распределения разделяют на первый газовый поток и второй газовый поток, при этом первый газовый поток нагревают до температуры, которая превышает температуру второго газового потока. 8. Способ по п.7, в котором входящий газовый поток имеет объмную скорость потока текучей среды, которую измеряют выше по потоку от точки распределения. 9. Способ по одному из предшествующих пунктов, в котором первый газовый поток нагревают в воздухонагревателе. 10. Способ по одному из пп.7-9, в котором объмную скорость потока первой текучей среды определяют путем сравнения объмных скоростей потока текучей среды во входящем газовом потоке и втором газовом потоке. 11. Способ по п.10, в котором объмную скорость потока текучей среды во второй части первого газового потока регулируют посредством регулирующего клапана, расположенного в трубопроводе,осуществляющем перенос третьего газового потока, на основании определнной объмной скорости первого потока текучей среды.