利用由不连续的废气流输送的热的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种方法和一种设备，用来利用由不连续的废气流（１）输送的热量，其中不连续的废气流（１）在各阶段（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）中分别以初始值恒定的体积流和温度（Ｖａ、Ｔａ）从工业设备、尤其是从工业炉中排出来，其中不连续的废气流（１）转换成连续的工作流（２），此连续的工作流（２）具有在体积流和温度方面可调节的恒定的目标值（Ｖｚ、Ｔｚ）。持续的工作流（２）以其包含的热量可用来把热量转换成有效能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按权利要求1或权利要求IO所述的方法和设备， 用来利用由不连续的废气流输送的热量。
技术介绍
在工业炉(例如钢铁业业)中，在运行过程中(尤其在熔化过程 中，例如在电弧炉中)会在废气中产生很高的温度。在废气通过过滤 器输送到周围环境中之前，要在排气管或烟道中借助水冷却回路或把 额外的水接入废气质量流，4巴废气高温降下来。废气高温的降温对于 接在后面的废气清洁装置是必要的，因为只有一定的废气温度下才能 达到有效的清洁效果。其缺点是，为运行冷却回路必须施加电能。借助冷却回路从废气流中提取的热量在此是无用的，因为传输热 的废气流不均匀。由于设备的运行，废气流的体积流和温度都只是阶 段性地恒定。在不同的连续的运行阶段中，体积流和/或温度都可能变 化很大。因此，出现了在热量流方面不连续的废气流，它们传输的热 能不容易由传统的技术装置(例如热交换器)来应用。
技术实现思路
从现有技术的缺点中引出了本专利技术的目的，即提供一种方法和设 备，用来把在不连续的废气流中输送的热量转换成有效能量。按本专利技术，通过把不连续的废气流转换成连续的工作流，来实现 方法方面的目的，此连续的工作流具有在体积流和温度方面可调节的 恒定的目标值，其中在连续的工作流中传输的热量被转换成机械的或 者电的或热的有效能量。由于炉子改变运行阶段，废气流中的体积流 和温度有时会产生较大的波动，这样使所述波动均衡，从而可以继续 利用在废气流中传输的热量。在转换后产生的持续的、体积流基本恒 定且温度恒定的工作流，现在可以用来把传输的热能转换为其它的能 量形式。例如，所确定的比例关系和条件可最佳地设计出用于有效能 量转换的技术装置(例如热交换器)。按本专利技术的方法的有利改进方案> 在第一阶段中，在此阶段中体 积流的初始值大于该体积流的目标值，从废气流中排出部分气流。排 出的部分气流的数量不仅基于体积流的初始值，还基于炉子各个运行 阶段中的废气流的温度。因此，在优选的可预定的比例关系中，在工 作流的目标值方面超出的那部分废气流被排出。例如，如果温度的初 始值已经与它的目标值相等，则排出的体积流只需使它的目标值达到 即可。如果温度的初始值大于温度的目标值，则除了为达到体积流的 目标值Vz所需的排出量外，还要排出另一部分体积流。在随后的方法 步骤中，所述另一部分体积流例如作为外界空气再入添加进来，用来 调节温度的目标值，因此可以维持体积流的目标值。此外，在第二阶段中，在此阶段中体积流的初始值小于该体积流 的目标值，则以有利的方式给废气流输入部分气流。待输入的部分气 流的数量不仅基于体积流的初始值，还优选基于炉子所在的运行阶段 中的废气流的温度。例如，如果温度的初始值已经与它的目标值相等， 则输入的体积流只需使它的目标值达到即可。如果温度的初始值大于 温度的目标值，则输入的体积流小于达到其目标值所需的量。以这个 量减少的体积流同样在随后的方法步骤中再次例如作为冷空气体积 流添加进来，用来调节温度的目标值。体积流和温度的目标值以这种 方式在工作流中得以维持。在按本专利技术的方法的优选构造方案中，外界空气输入废气流中。 在输入或输出部分气流之后，再输入额外的外界空气。如同已描述的 一样，待输入的外界空气(优选是冷空气)的体积流的数值是基于初 始温度的数值，因此可通过受控地调节冷空气的混合，来实现目标溫 度。可以有利的方式来加强用于此方法的调节装置，此调节装置用来 分析由运行阶段决定的初始值，并用来维持目标值。在本方法的其它有利的构造方案中，排出的部分气流导引通过存 储热量的部件，并在此把由部分气流输送的热量传递到此部件上。因 此符合目的是，之前通过多余的体积流输送的热量可存储在这个存储 热量的部件中，并在工业设备中用于各种不同的应用。这一点以有利的方式例如如下实现，即待输入的部分气流导引通 过存储热量的部件，并在此把存储在此部件中的热量传递到部分气流 中。这些传递到待输入部分气流上的热量可用来实现目标值。因此，在工业炉的不同运行阶段中，借助存储热量的部件要么把多余的热量 存储起来，要么放出所需的热量。按本专利技术还有利的是，部分气流平行地导引通过多个存储热量的 部件。由于在废气流中含有很高的热能，单个部件不能单独地将它们 吸收，因此两个存储热量的部件能以并联的方式分别吸收一部分热 能。由于设置了多个存储热量的部件，所以单个存储热量的部件的尺 寸在构造方面可以保持得较小。可选的是，为了保证供应，可设置第 三个存储热量的部件，因此例如有三选二的可选性。为了以有利的方式提供有效能量，由工作流输送的热量传递到工 作介质上，此工作介质驱动能量转换器。为了把在工作流中输送的热 量传递到工作介质上，应用了热交换器，此热交换器借助工作介质把 热能转换成机械能，或转换成用于建筑物的供暖能量。符合目的是，工作介质在封闭的回路中循环，并对与发电机联接 的透平进行驱动。因此可以有利的方式，把现今无用的不连续的废气 流的热能转换成电能。在设备方面的任务通过一种设备得以实现，此设备的作用是使用 由不连续的废气流输送的热量，其中不连续的废气流在各阶段中分别 以初始值恒定的体积流和温度从工业设备(尤其是从工业炉)中排出来，此设备包含测量机构，用来检测/人工业设备中排出的废气流的 体积流和温度的初始值；调节机构，用来从废气流中分支出部分气流， 或给废气流输入部分气流，其中调节机构与测量机构这样共同作用， 即把废气流转换成连续的工作流，此工作流具有目标值恒定的体积流 和温度；机构，用来把在连续的工作流中输送的热量转换成机械的或 电的或热的有效能量。测量机构在流动方向上设置在用于输入和输出 部分气流的调节机构之前，并检测不连续的废气流的体积流和温度的 初始值，并因此检测当前处于工业设备的哪个运行阶段中，或检测否 存在着阶段变换。借助检测出的数值，可通过调整或控制装置(例如 自动控制设备)来按阶段地控制或调整调节机构，以便实现连续的废 气流。符合目的是，调节机构这样构成，即在第一阶段中，在此阶段中 体积流的初始值大于该体积流的目标值，可从废气流中排出部分气 流，其中在第二阶段中，在此阶段中体积流的初始值小于该体积流的目标值，则可给废气流输入部分气流。调节才几构在此优选构成为电控 制的阀门或闸门，它们可设置在管道或排气管道或通道之中。测量机 构例如构成为温度传感器或流量传感器，它们与自动控制设备相连。 通过在自动控制设备中执行的控制算法，可对测量数值进行分析，此自动控制设备可把相应的调节值传递到配属于阀门或闸门的调节电 机上，因此可调节温度和体积流的目标值。在有利的改进方案中，用来把外界空气输入废气流中的输入机构 设置在调节机构的下游。通过在调节机构的后面将例如冷空气混合到 废气流中，优选可进一步地调节温度。例如，如果留下的废气流的温 度还大于工作流的目标值，则可通过例如压缩机来添加冷空气，来把 此温度调到它的目标值。此压缩机设置在输入管中且是由电机驱动 的。符合目的是，此设备具有存储热量的部件，从废气流中排出的部 分气流通过该存储热量的部件可放出热量，输入废气流中的部分气流 可吸收热量。此存储热量的部件优选是散装材料再生塔。借助此散装 材料再生塔，可按需要地暂存热量，或再次将热量放出。在此设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用由不连续的废气流（１）输送的热的方法，其中不连续的废气流（１）在各阶段（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）中分别以初始值（＊ａ、Ｔａ）恒定的体积流和温度从工业设备、尤其是从工业炉中排出来，其中所述不连续的废气流（１）转换成连续的工作流（２），此连续的工作流（２）具有在体积流和温度方面可调节的恒定的目标值（＊ｚ、Ｔｚ），其中在连续的工作流（２）中传输的热量被转换成机械的或者电的或热的有效能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H加比，J伦格特，T马特舒拉特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]