CZ113599A3 - Způsob recyklování jemně členěných pevných podílů vypuzovaných z reaktoru použitím nosného plynu - Google Patents

Description

Způsob recyklování jemně členěných pevných podílů, vypuzovaných z reaktoru použitím nosného plynu.

ohiAst techniky

Vynález se týká způsobu recyklování jemně členěných pevných podílů, jako jsou částečky uhlí a železa, vypuzovaných z reaktoru, zvláště pak tavného zplynovače, použitím nosného plynu v místě vypouštění z reaktoru, v recyklačním místě reaktoru, kde se pevné podíly oddělují v separátoru pevných podílů, zvláště pak v cyklonu, s následným recyklováním do reaktoru nosným plynem za udržování tlakového rozdílu mezi separátorem pevných podílů a recyklačním místem, to za nejméně částečného zplynění a/nebo spálení při vstupu do reaktoru za použití přívodu kyslíku, jakož i zařízení pro provádění tohoto postupu.

Dosavaední stav technologie

Způsob výše uvedeného typu je znám z EP-A-0 493 752.

Při tomto postupu se horké práškované podíly z tavného zplynovače oddělí za horka v cyklonu a recyklují se do tavného zplynovaše použitím hořáku. K vyrovnání tlakového rozdílu mezi horkým cyklonem a tavným zpl$novačem se recyklování provádí použitím systému žlabů s několika příhřadami mezi každými dvěma žlaby.

Redukující plyn, který se vypouští z tavného zplynovače má teplotu asi 1050 °C a unáší ssebou podstatná množství práškovaných pevných podílů. Prachová zátěž činí asi 150 g/nr redukujícího plynu. Bezprostředně po vývodu se teplota redukujícího plynu upraví asi na 850 °G přidáním chladícího plynu, ponejvíce kospecifického. Pevné podíly, v podstatě směs částeček uhlí a železa, se dělí kontinuálně v horkém cyklonu. Protože tyto pevné podíly jsou vysoce oděrové, pak známé žlabové soustavy vyžadují nejen nákladné investice, ale jsou také • · · · • · · · • · · ·

značně opotřebovatelné. Pevné podíly se vedou diskontinuálně do injektoru, tedy dávkovaní,takže tím není zajištěn kontinuální operativní způsob prachového hořáku a účinnost prachového hořáku je zhoršena. Pevné podíly mohou usazováním naplnit příhradu a může se tak blokovat tok prachu.

Způsob recyklování jemně členěných pevných podílů z reaktoru použitím nosného plynu je znám z EP-B0 278 287. Při tomto postupu se pevné podíly, jak se hromadí v separátoru pevných podílů, přepravují do jímacího tanku a zde se soustřeďují. Jímací tank slouží jako kompenzační tank v tom případě, kdy se pevné podíly odstraňují z horkého reaktorového plynu, vypouštěného přímo z reaktoru a recyklují se přímo do reaktoru použitím injektoru. V jímacím tanku se mohou pevné podíly sesednout a průtok pevných podílů může být tak blokován, zvláště je-li horký nosný plyn přímo vypouštěn z reaktoru, což může způsobit spékání a Částečné roztavení pevných podílů,, přičemž injektor ústí přímo do reaktoru.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je předcházet uvedeným nevýhodám a nesnázím a vyřešit tak tetický problém nalezením způsobu, jakož i zařízení pro provádění takového způsobu, kterým by bylo možno recyklovat pevné podíly bez pohybu částí - které by jinak byly vystaveny velkému stupni oděru a měnícímu se tepelnému napětí - přieemž zvláště recyklování by se provádělo kontinuálně' kontrolované a tlakový rozdíl mezi vývodem separátoru pevných podílů a reaktorem by se vyřešil bez problémů. Takže by se tím zajistil kontinuální tok pevných podílů bez svízelí s velkým stupněm spolehlivosti.

Při způsobu právě zde zmíněného typu se problém řeší přímým a kontinuálně odsáváním oddělených pevných podílů pohonných plynů použitím injektoru za urychlení a přepravy

-3do reaktoru· Podle vynálezu se to vyřeší dokonale prostupným potrubím mezi separátorem pevných podílů a reaktorem za normálních pracovních podmínek, aniž by zde byla jakákoli zadržovací pásma a přepážky s možností usazení nánosů. Hnací plyn odsává přímo pevné podíly ze separátoru pevných podílů spoku s malou částí nosného plynu, ve kterém jsou pevné látky v separátoru dispergovány·Zajistí se tím to, že pevné podíly jsou konstantně v pohybu a nemohou se usadit. Předejde se tím spolehlivě nebezpečí vzájemného slepení pevných podílů a v důsledku toho blokování průtoku prachu.

Rychlost toku hnacího plynu má být v podstatě stejná nebo větší než je rychlost zvuku (za poměru superkritického tlaku), aby se tak zajistila vysoká operativní stabilita recyklování pevných podílů. Je výhodné použít dusík a/nebo ochlazený a vyčištěný provozní plyn ve funkci hnacího plynu.

Podle výhodného provedení tvoří ochlazený a vyčistě ný provozní plyn redukující plyn s obsahem oxidu uhelnatého a vodíku.

Zařízení pro provádění postupu dle tohoto vynálezu s reaktorem, s výhodou tavným zplynovačem, vedením plynu, vypouštěného z reaktoru a vedoucího do separátoru pevných podílů, zvláště pak do cyklonu, ze kterého vývod pro vypouštění pevných podílů převede oddělené pevné podíly do zásobníku injektoru a s vedením recyklovaných pevných podílů z injektoru do reaktoru, ústícím tamže prachovým hořákem se vyznačuje tím, že separátor pevných podílů je spojen s vedením pro recyklování pevných podílů a tvoří tak s prachovým hořákem použitím injektoru kontinuální potrubí. Zahájení provozu zařízení dle tohoto vynálezu je jednoduché, bez komplikací, je tím umožněn dokonale volný pohyb pevných podílů během normálního postupu a protože pevné podíly jsou přímo a kontinuálně odčerpávány, zvýšená účinnost separátoru pevných podílů se projeví ve značně snížených ztrátách prachu. Jednoduché zprovoznění zařízení dle tohoto vynálezu zajišíuje

4velmi nízké výlohy ve spojitosti s údržbou, jakož i vysokou použitelnost i výkonnost zařízení.

K oddělení velkých částeček, například hrubých částeček uhlí nebo odlomků koksu je s výhodou vestavěn filtr pro hrubé částečky ve směru odtoku ze separátoru pevných podílů.

Aby nebylo přímo narušeno oddělování pevných částeček v případě poruchy potrubí pro recyklování prachu, je podle výhodného provedení napojen tank pro pevné podíly ve směru dolů od separátoru pevných podílů, který je vybaven fluidizačním zařízením na přechodu do vývodu vypouštěných pevných podílů. Tento tank pro pevné podíly není v činnosti za normálních opera·» tivních podmínek, to znamená, že se v tomto tanku pevné podíly samy dispergují volným pádem.

S ohledem na možnost odstranění velkých částic, pocházejících například ze žáruvzdorného obložení ve vedení vypouštěných pevných látek, aniž by to vadilo proudu pevných látek, obsahuje injektor nejúčelněji tank, zachycující pevné podíly, označovaný jako zásobní tank, který je vybaven vypouštěcím otvorem, který může být uzavřen uzávěrem s tím, že zásobní tank, shromažďující pevné podíly, je nejúčelněji vybaven fluidizačním zařízením v prostoru svého dna.

Dále bude vynález podrobněji vysvětlen zařízeními, jak jsou na výkresech s tím, že na vyobr.l je obvyklé uspořádání současného stavu recyklování pevných látek a na vyobr.2 je schéma, představující recyklování pevných podílů dle tohoto vynálezu.

Podle současného způsobu, jak je doložen na vyobr.

1, se plyn, vznikajícím zplynováním uhlí a potom použitý jako redukční plyn, vyvádí z reaktoru, označeného jako tavný zplynovač 1, sloužící k netavení železa a současnému vzniku redukujícího plynu z materiálu, obsahujícího uhlí,

5vypouští potrubím 2 pro únik plynu, jež je zasazeno do zplynovače 1 v horní části téhož. Protože jemně zrněné až práškované pevné podíly se strhávají tímto vypouštěným plynem, týž - sloužící jako nosný plyn těchto pevných částeček, se vede do separátoru pevných podílů 4, kterým je s výhodou horký cyklon.

Bezprostředně jak redukující plyn opustí zplynovač 1, přivádí se do redukujícího plynu kospecifický chladící plyn přívodem 5 tak, že redukující plyn má pro následující redukci železné rudy příznivou teplota^.předejde se tím nadmťrnému tepelnému zajištění horkého cyklonu 4.

Pevné podíly se oddělí v horkém cyklonu 4 dole a hromadí se v cyklonovém zásobníku 6, napojeném na horký cyklon. Pevné podíly se potom dávkovaně přepravují soustavou zásobníků, propojených vzájemní směrem dolů.

K tomu účelu je vestavěno šoupátko 10 vždy mezi zásobníky 6, 7 a 8 ve výpustním potrubí pro pevné podíly 8, spojujícím vždy zásobníky 6, 7 a 8.

Posléze^ dávkují pevné podíly do injektoru 12 tak rovnoměrně, jak je to jen možno, pomocí dávkovacího zařízení 11, například dávkovacím ventilem, nebo podle jiného provedení rotační záklopkou (nezakreslenou). Injektor 12, pracující například pod dusíkem jako hnacím plynem - je dodáván potrubím 13 - dodává pevné podíly do zplynovače 1 recyklačním vedením 14 pro pevné látky, jež ústí do prachového hořáku 15. Tamže se přidávíC kyslík kyslíkovým přívodem 16.

Jak se podíl uhlíku v prachu spálí/zplyní, aglomerují se zbývající inertní podíly pevných látek (železo, popel z uhlí, oxid vápenatý či křemičitý atd). Aglomerováním pevných částeček se předejde tomu, aby byly zaneseny do plynu, který se z reaktoru vypouští. Klesají ke dnu reaktoru a například se roztaví nebo se

vypustí jako struska<>

Tento typ recyklování pevných látek vyžaduje velké náklady na udržování· Problémy jsou zvláště dány při recyklování pevných podílů v soustavě zásobníků 6 až 10, to je při přepravě prachu po dávkách, jakož i dávkováním pevných látek. Další nevýhodou soustavy recyklování pevných látek dle vyobr.l je to, že jednotlivé zásobníky 6 až 10 se musí otevírat proti plynovému systému při postupu probíhajícím v reaktoru 1 znovu a znovu. Protože tlak v soustavě, tedy tlak ve vlastním zplgtnovači 1 a rovněž v následující nezakreslené redukční soustavě, do které se vede redukující plyn, vzniklý ve zplynovači, podléhá změnám, dochází časem k velkým tlakovým rozdílům znovu a znovu a to v kombinaci s tokem plynu vede ke značnému opotřebení šoupátek 10.

Se zřetelem na udržení těchto tlakových rozdílů v určitých hranicích jsou nutné (detailněji nezakreslené) kompenzační tlakové trubice ve známém zařízení meii zásobníky 6, 7 a 8 na jedné straně a mezi plynovým systémem zplynovače 1 a redukčním prostorem na druhé straně,

Na vyobr 2 je recyklační soustava pro prach dle tohoto vynálezu. Pevné podíly, oddqlené v horkém cyklonu 4 se vedou do zařízení 18, které je napojeno vývodem 177na cyklon. V zařízení 18, jež je vybaveno žárovzdorným vyložením, je vestavěn skloněný rošt 19, který slouží k oddělení velkých částeček, jako je uhlí nebo odlomky koksu, které jsou pak v případě potřeby odebírány ze zařízení 18 výpustí 20.

Z horkého cyklonu 4 se pevné podíly ze zařízení 18 - jež není funkční v průběhu normálního postupu dispergují volným pádem za nasááání do injektoru 12 cestou výpustní trubice 9, jež je zaznačena jako trubice směřující dolů. Ta je cylindrická nebo účelněji se zužuje s rozšířením zcela dole, aby se předešlo zaneseni a ucpání.

-7Je účelné, aby byla také vyložena žárovzdorným potahem. Z injektoru 12 vede potrubí 14 s recyklovanámi pevnými podíly do prachového hořáku 15.

Injektor 12 je s výhodou funkční za superkritického tlakového poměru, rychlost bhacího plynu, přiváděného do injektoru potrubím 13_f se rovná rychlosti zvuku nebo je vyšší. Jako hnací plyn se může použít například dusík nebo chladící plyn, jako je ochlazený redukující plyn. Pod vlastní tryskou hnacího plynu 22 se mění injektorový obklad 21 na jímací tank 23, ve kterém se zachytí hrubě zrněné Částečky, jako jsou šupinky nebo kusy žáruvzdorného obložení, které by mohly vést k ucpání. Se zřetelem na odstranění těchto hrubě zrněných částeček je dno jímacího tanku 23 vybaveno vývodem s uzavíratelným zařízením 25 nebo tlakovým žlabem (nezakreslen).

K usnadnění odstraňování takových částeček mohou v

být u dna 24 tanku flu<Jdizační zařízení 26, jako je v

anulární tryska, pročistovací části ze žárovzdorného mgteriálu, ze sintrovaného materiálu, trysky ve formě samouzavíratelných ventilů atd. Plu^dizační plyn může současně působit jako sekundární plyn pro injektor 12. Pluidizace se upraví tak, že jemné částečky jsou vtaženy do injektoru a dále vyfouknuty a aku±ulují se zde pouze hrubé částečky.

Při uspořádání podle tohoto vynálezu jsou zde uzavírací zařízení 27 u vstupu do dolů směřující trubice 9 a před prachovým hořákem 15 pouze s ohledem na opravy a udržování. V případě jakýchkoli problémů během provádění postupu může zařízení 18 pod horkým cyklonem 4 sloužit také jako zásobní tank, je-li uzavírací zařízení 27 uzavřeno. S přihlédnutí k znemožnění usazení pevných

-8látek v případě nouzové situace jsou fluidizační části 26 vestavěny rovněž do vývodu 28 z tanku, to jest v místě zúžení k dolu směřující trubici 9.

Vynález není jakkoli omezován popisovaným způsobem a může být nejrůzněji modifikován. Je nejen použitelný pro tavné zplynovače, ale zvláště ve spojitosti s reaktorem 1 jakéhokoli typu, kdy se pevné ppdíly vypouštějí použitím vzniklého plynu.

Claims (12)

1. PATENTOVÍ NÁROKY lo Způsob recyklování jemně členěných pevných látek, jako jsou částečky uhlí a železa, vypouštěné z reaktoru 1, zvláště tavného zplynovače použitím nosného plynu v místě 2 vypouštění z reaktoru 1 za recyklování v miste 15 reaktoru 1, kdy se pevné podíly oddělují v separátoru 4, zvláště cyklonu a potom recyklují do reaktoru 1 využitím nosného plynu za udržování tlakového rozdílu mezi separátorem pevných podílů 4 a recyklačním místem 15 s nejméně částečným zplyněním a/nebo spápením při zavedení do reaktoru 1 za přidání kyslíku, vyznačující se tím, že se oddělené pevné podíly přímo a kontinuálně odsávají v separátoru pevných podílů 4 použitím pohonného plynu za působení injektoru, akcelerují se a vedou do reaktoru 1.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlost pohonného plynu se rovná při kontaktu s pevnou látkou rychlosti zvuku nebo je větší.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se pevné podíly po oddělení filtrují.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se pevná látka fluidizuje po vývodu ze separátoru pevných podílů 4
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se použije jako pohonný plyn dusík a/nebo ochlazený a vyčištěný procesní plyn.

   TV WFÝ7 • · ···· « · · ·
6. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že ochlazený a vyčištěný plyn tvoří redukující plyn s obsahem oxidu uhelnatého a vodíku.
7. 7. Zařízení pro provádění žpůsobu podle jednoho nebo několika nároků 1 až 6 s reaktorem 1, zvláště tavným zplynova čem, vedením 2 pro vypouštění plynu z reaktoru 1, jež ústí do deparátoru pevných podílů 4, zvláště cyklonu, ze kterého vývod vypouštěných pevných podílů % přepraví oddělené pevné podíly do injektoru 12 s tím, že z injektoru 12 se prášek recyklovaných pevných podílů zavádí vedením 14 do reaktoru 1 a ústí do něj použitím prachového hořáku 15.

   vyznačující se tím, že separátor pevných podílů 4 je spojen s recyklačním vedením 14 pro“pevné podíly, takže tvoří s prachovým hořákem 15. se vsunutým injektorem 12 kontinuální linii.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že filtr hrubých částic 19 je napojen směrem dolů v separátoru pevných podílů 4.
9. 9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že tank pro pevné podíly 18 je napojen směrem dolů od separátoru pevných podílů £ s tím, že uvedený tank 18 je vybaven fluidizačním zařízením 26 pro přepravu do vedení vypouštěných pevných podílů.
10. 10. Zařízení podle jednoho či více z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že se injektor 12 je v tanku, shromažďujícím pevné podíly 23. označeném jako zásobní tank, který je vybaven • ··· ♦ ·· ···· · · · · • · · · · · · · · · _Λ ··*··**·» /] <1 · · ·· · ·· ·♦····

    - ··· ···· · · í 1 ····· ·· · · ·· · · výpustí, kterou lze uzavřít uzavíracím zařízením 23.
11. 11« Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že tank, jímající pevné podíly 23 je vybaven u svého dna 24 fluidizačním zařízením 26.
12. 12. Zařízení podle jednoho či několika nároků 7 až 11, vyznačující se tím, že se vedení % pro vypouštění pevných podílů neustále rozšiřuje ve směru od tanku 18 pro pevné podíly směrem k injektoru 12

    0br*l