CZ200064A3 - Kuplovna s oběhem plynů, vytápěná koksem - Google Patents

Abstract

Kuplovna sestává ze svislé šachty (26) pece kónicky se rozšiřující od zavážecl násypky (1) k nístěji (21) s větším počtem odtahových otvorů pecních plynů, uspořádaných kolem obvodu šachty (26) pece, ležících pod zavážením, které jsou spojeny pomocí kanálů s dýzami instalovanými nad nístěji (21) v oblasti zóny tavení a přehřívání, které mají centricky vedené kyslíkové trysky a působí jako proudový kompresor plynů (24). Šachta (26) pece má v oblasti oběhu plynů a roviny odtahu (11) přebytečných plynů po jedné velkoobjemové odtahové a uklidňovací komoře plynů (12), která je spojena šachtovým dílem (9) pece se zúžením zmenšujícím se v příčném řezu a s vestavenou, šikmo k zóně tavení a přehřívání směrovanou vstřikovací tryskou (13) pro přímé vstřikování kyslíku a bezprostředně pod zavážecí násypkou (1) je uspořádán dodatkový odtah plynů. Rovina odtahu (11) nadbytečných plynů a velkoobjemová odtahová a uklidňovací komora (12)jsou uspořádány pod tavící a přehřívací zónou, která zasahuje až po rovinu tvořenou polohou proudového kompresoru (24) plynu.

Description

Kuplovna s oběhem plynů, vytápěná koksem

Oblast techniky

Vynález se týká kuplovny s oběhem plynů, vytápěné koksem, pro látkové a/nebo energetické využití odpadních materiálů různého složení podle patentové přihlášky P 196 40 497, která sestává ze svislé šachty pece kónicky se rozšiřující od zavážecí násypky k nístěji s větším počtem odtahových otvorů pecních plynů uspořádaných kolem obvodu šachty pece, ležících pod zavážením, které jsou spojeny pomocí kanálů s dýzami instalovanými nad nístějí v oblasti zóny tavení a přehřívání, které mají centricky vedené kyslíkové trysky a působí jako proudový kompresor plynu, šachta pece má v oblasti oběhu plynů a roviny odtahu přebytečných plynů po jedné velkoobjemové odtahové a uklidňovací komoře plynů, která je spojena šachtovým dílem pece se zúžením zmenšujícím se v příčném řezu a s vestavěnou, šikmo k zóně tavení a přehřívání směrovanou vstřikovací tryskou kyslíku pro přímé vstřikování kyslíku a bezprostředně pod zavážecí násypkou je uspořádán dodatkový odtah plynů.

Dosavadní stav techniky

Šachta pece kuplovny s oběhem plynů rozšiřující se kónicky od zavážecí násypky po nístěj a sestávající z kónicky rozšířených a/nebo válcových pecních prstenců má v oblasti roviny oběhu plynů a přebytečných odtahových plynů po jedné velkoobjemové odtahové a uklidňovací komoře plynů, které jsou spojeny prostřednictvím šachtového dílu pece se zúžením, zmenšujícím se v příčném průřezu a s vstřikovacími tryskami pro přímé vstřikování kyslíku, vestavěnými • ·«·

2.:

4« 4 · • · «· 4444 uvnitř a směrovanými šikmo k zóně taveniny a přehřívání. Pod zavážecí násypkou je uspořádán dodatkový odtah plynů a v horní odtahové a uklidňovací komoře plynů je nátrubek pro průzor nebo pro osazení dodatkového hořáku. Spodní odtahová a uklidňovací komora plynů je spojena přímo s přívodní klapkou pevných látek, podobně jako je upraven nátrubek odtahu přebytečných plynů a jedno nebo více zařízení pro přívod vody. Toto uspořádání a provedení jednotlivých pecních prstenců má zaručovat nerušený procesní odtah při látkovém a/nebo energetickém využití různých vsázkových materiálů s rozdílnou konzistencí a rozdílným intervalem měknutí, ve kterém se na jedné straně v určité míře redukují rychlosti plynů v oblasti obou odtahových rovin plynů a tím dodatečné jevy a ukládání prachu v oblasti otvorů oběhu plynů a odtahu přebytečných plynů, že je zaručen procesní odtah bez zábran také při vsázce vlhčích materiálů, jako například frakcí domovního odpadu, a výskyt specifických procesních teplot větších než 800 °C již nevede k výskytu škodlivých spečenců. Nadto umožňuje lokální zúžení pecní šachty nad rovinou přebytečných odtahových plynů v oblasti kyslíkových dýz vytvoření druhé horké termochemicky aktivní zóny, vyznačující se regulovatelným přívodem kyslíku a delší dobou kontaktu vsázkových materiálů, čímž se může uskutečnit kontrolované ukončení všech materiálově specifických zplyňovacích a odplyňovacích procesů vsázkových materiálů před dalším poklesem násypu. Kuplovnu s oběhem plynů, popsanou v hlavním patentovém spisu P 196 40 497, je sice možno výhodně použít pro látkové a/nebo energetické využití odpadových materiálů různého složení, ta ale mnohdy nemůže díky uspořádání spodní odtahové a uklidňovací komory plynů nad zónou taveniny a přehřátí, vytvořenou pomocí proudového kompresoru plynů, zabránit tomu, že se odsávají plynná organika dosud ne úplně rozložená na základní složky CO, H₂, H₂O, CO₂ a na stopové komponenty, nebo se opět

V * • 9

9· 999· • · ·· · · ·

• 99 ··· zpětně utvářející. Pro technologické řízení procesu tak byla nezbytná dodatečná kontrola odsávaných přebytečných plynů.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká další formy provedení kuplovny s oběhem plynů, vytápěné koksem, pro látkové a/nebo energetické využití odpadních materiálů různého složení podle patentové přihlášky P 196 40 497, sestávající ze svislé šachty pece kónicky se rozšiřující od zavážecí násypky k nístěji s větším počtem odtahových otvorů pecních plynů uspořádaných kolem obvodu šachty pece, ležících pod zavážením, které jsou spojeny pomocí kanálů s dýzami instalovanými nad nístěji v oblasti zóny tavení a přehřívání, které mají centricky vedené kyslíkové trysky a působí jako proudový kompresor plynu, šachta pece má v oblasti oběhu plynů a roviny odtahu přebytečných plynů po jedné velkoobjemové odtahové a uklidňovací komoře plynů, která je spojena šachtovým dílem pece se zúžením, zmenšujícím se v příčném průřezu a s vestavěnou, šikmo k zóně tavení a přehřívání směrovanou vstřikovací tryskou pro přímé vstřikování kyslíku a bezprostředně pod zavážecí násypkou je uspořádán dodatkový odtah plynů, podle vynálezu, jehož podstatou je, že odtahová rovina nadbytečných plynů a velkoobjemová odtahová a uklidňovací komora jsou uspořádány pod tavící a přehřívací zónou, která zasahuje až po rovinu tvořenou polohou proudového kompresoru plynu.

Toto uspořádání způsobuje, že přebytečný plyn se odsává přímo ze zóny taveniny a přehřátí při teplotách okolo 2000 °C ze šachty pece. Přebytečný plyn se také vede skrz rozžhavenou vrstvu koksu zónou taveniny a přehřívání kuplovny s oběhem plynů vytápěné koksem. Účinkem Boudouardova rovnovážného stavu, který spotřebovává energii, se CO₂ převádí za poklesu teploty plynu na CO.

« *

4.:

• ···

Současně nastává technikou proudění vzduchu oddělování přebytečného plynu od procesního plynu. Výhodné také je, že Šachta pece, rozšiřující se kónicky od zavážecí násypky po nístěj, se svažuje od roviny zóny taveniny a přehřívání až po oblast nístěje, k dispozici je tak vzrůstající objem koksu pro Boudouardovu reakci, a tím je zaručena vyšší efektivita této žádoucí redukční reakce. Matalurgicky se tím docílí zlepšení redukčních podmínek vůči oxidům fáze tekuté taveniny z látkového a/nebo energetického využití odpadních materiálů různého složení, což má opět za následek lepší jakost kovu a strusky.

Přehled obrázků na výkresech

Uspořádání spodní odsávací a uklidňovací komory plynů podle vynálezu na kuplovně s oběhem plynů, vytápěné koksem pro látkové a/nebo energetické využití odpadních materiálů různého složení, je blíže vysvětleno na příkladu provedení. Příslušný výkres zde znázorňuje podélný řez kuplovnou s oběhem plynů, vytápěné koksem od roviny oběhu po nístěj.

Příklady provedení vynálezu

Výkres znázorňuje, že pod zavážecí násypkou I začíná Šachtový díl 4 pece, rozšiřující se kónicky směrem dolů, ve kterém bezprostředně nad odtahovou rovinou 2 oběhových plynů jsou uspořádány Šikmo směrem dolů skloněné přívodní dýzy 3_ plynu, spojené se stranou čistého plynu nezobrazeného plynového hospodářství, nebo separátního zásobníku plynů. V odtahové rovině 2 oběhových plynů je k dispozici směrem vzhůru kónicky se rozšiřující velkoobjemová odtahová a uklidňovací komora £ plynů, která je vyzděna ohnivzdorným materiálem 10 a je spojena s vodním chlazením

9 * 9 1 · 1 « 9 ’ ·9 pro najížděcí a vyjížděcí proces. Tato odtahová a uklidňovací komora 5. plynů, která má kromě nátrubku 7 pro instalaci přídavného hořáku a/nebo průzoru a jednoho nebo více odtahového nátrubku 8. oběhových plynů s kontrolním otvorem 25, které jsou opatřeny regulačními orgány integrovanými do trubkového vedení, měřicími zařízeními pro určení objemu proudění a kompenzačními elementy roztažnosti trubek, je spojena přímo s proudovým kompresorem plynu, provozovaným s kyslíkem a chlazeným vodou.

Bezprostředně pod odtahovou a uklidňovací komorou 5. plynů je připojen válcovitý šachtový díl 9 pece, který je dodáván s ohnivzdorným materiálem IQ a v průřezu se zužuje do oblasti odtahové roviny 11 přebytečných plynů a má jednu nebo více vestavěných vstřikovacích trysek 13 kyslíku pro přímé vstřikování kyslíku, směrovaných šikmo k tavící a přehřívaď zóně. Šachtový díl 9 pece je v oblasti odtahové roviny 11 přebytečných plynů spojen ve směru dolů s velkoobjemovou odtahovou a uklidňovací komorou 12 plynů, V této odtahové a uklidňovací komoře 12 tvaru prstence, případně alternativně k ní v odtahových nátrubcích 14 přebytečných plynů, je instalováno přívodní zařízení 15 vody a nad přívodním zařízením 15. vody přívodní klapka pro pevné látky 16 se dvěma plynotěsně pracujícími uzavíracími zařízeními 17; 18 a se zavážecí násypkou 19. Odtahový nátrubek 14 přebytečných plynů je spojen přes dopravní ústrojí, které není zobrazeno, s plynovým hospodářstvím, rovněž nezobrazeným, které je spojeno na straně čistého plynu s přívodními dýzami 1 plynů. Ve výši odtahových nátrubků 14 přebytečného plynu prstencové komory 12 ústí proudový kompresor 24 plynu a šachta 20. pece pokračuje jako komolý kužel rozšiřující se směrem dolů a přechází pod prstencovou odtahovou a uklidňovací komorou 12 do válcovitě vytvořené a přistavené nístěje 21. ve které je instalován fe fe • ··· fe · odtahový otvor 22 pro kovovou taveninu a odtahový otvor 23 pro tekutou strusku.

Pro látkové a energetické využití směsi z frakcí domovního odpadu, od velkých odpadků a takzvaných stabilizovaných organických zdrojů, je určen následně popsaný způsob. Vsázka sestává z 26,7 % drceného domovního odpadu (I), 31,6 % velkých odpadků s podílem šrotu (II), 18,9 % stabilizovaného domovního odpadu (III/20 - 60 mm), 17,2 % stabilizovaného domovního odpadu (IV/0 - 20 mm), 3,8 % sázkového koksu (V) a 1,8 % vápence (VI) jako struskotvorné přísady. Podstatné složení materiálu ukazují tabulky la až lc.

Vsázková hmotnost činí 1000 kg. Pec je opatřena 6 zařízeními pro oběh plynů a má výkon 7,50 t/h vsázkového materiálu. Připravuje se jako šachtová pec pro spalování koksu. Po vložení plnicího koksu se pec uzavře a zapálí rozběhovým hořákem a přirozeným tahem přes nouzový kouřovod, při uzavřené klapce ve vedení oběhových plynů a přebytečných plynů, do prohoření sloupce plnicího koksu pomocí vstupního foukání kyslíku a vzduchu do bílého žáru. Otvor vzduchu na proudovém kompresoru 24 plynu je uzavřen a klapky ve vedení oběhových plynů a přebytečných plynů jsou otevřeny. Bezprostředně potom začíná proces vkládání první a dalších vsázek, dokud není dosaženo horní značky stavu naplnění. Všechny následující vsázky se dějí v časové závislosti jako funkce zplyňovácího, spalovacího a tavícího výkonu, také v závislosti na klesající rychlosti násypu. Proudový kompresor 24 plynu je provozován s celkem 2164 Nm³/h kyslíku, tak že v odtahové rovině 2 oběhových plynů se odvádí více než 100 % plynů, to znamená, že zde je k dispozici 3750 Nm³/h oběhových plynů plus množství závěrného plynu 52 Nm³/h, který je přinášen přes zaváŽecí násypku 1, a vefukuje se do zóny taveniny a spalování. Alternativně je nad přívodem závěrného plynu upraven ··

7··· ··· · · • · ♦ · • » · *· ···· > · ♦ · » · · «

I · · « ·» ·· odtah 27 plynů pro vznikající odpařované produkty, pokud se používá závěrný plyn vyšší teploty, který je spojen s plynovým hospodářstvím, a tímto plynovým hospodářstvím mohou být přiváděny přímo tyto odpařované produkty. Protože procesy v peci jsou závislé na teplotě, vytváří se cca 50 % procesního množství plynů vznikajících v kónické šachtě 26 mezi odtahovou rovinou 11 přebytečných plynů a odtahovou rovinou 2 oběhových plynů a zbytek pomocí spalovacích a termochemických látkových přeměn v zóně tavení a přehřívání, to jest primárně spalováním pevných uhlíkových potenciálů. Jako přebytečný plyn se odtahuje 8693 Nm³/h a přivádí do plynového hospodářství, které obsahuje dezintegrátor. Teplota plynu je asi 550 °C. Plyn, který prošel dezintegrátorem má asi 35 °C a sestává z 36 % H₂, 4,6 % N₂, 15,3 % CO₂, 42 % CO a 3,1 % H₂O. Vykondenzuje asi 359 1/h vody. Dále vzniká asi 800 kg/h kovové taveniny a 1660 kg/h strusky, které postačují požadavkům vsázky jako stavební materiál. Po Čištění plynu má vyčištěný topný plyn energetický ekvivalent 19, 48 MW. Kromě toho vzniká asi 40 kg/h desintegrátorového kalu a 0,8 kg/h úložného aktivního koksu. Tyto materiály se, systemizovány jako externí přídavky prachu pomocí proudového kompresoru 24 plynu nebo briketovány, přidávají přes zavážecí násypku i, zestruskují se a energeticky využívají. Vodní chlazení 6 se může při normálním provozu použít jako předehřívání používaných vsázkových materiálů. V najížděcím a vyjížděcím provozu se funkce používá jako chlazení.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Kuplovna s oběhem plynů, vytápěná koksem, pro zužitkování materiálu a/nebo energie odpadových materiálů různého složení podle patentové přihlášky P 196 40 497, sestávající ze svislé Šachty pece kónicky se rozšiřující od zavážecí násypky k nístěji s větším počtem odtahových otvorů pecních plynů uspořádaných kolem obvodu šachty pece, ležících pod zavážením, které jsou spojeny pomocí kanálů s dýzami instalovanými nad nístějí v oblasti zóny tavení a přehřívání, které mají centricky vedené kyslíkové trysky a působí jako proudový kompresor plynu, přičemž šachta pece má v oblasti oběhu plynů a roviny odtahu přebytečných plynů po jedné velkoobjemové odtahové a uklidňovací komoře plynů, která je spojena šachtovým dílem pece se zúžením, zmenšujícím se v příčném průřezu, a s vestavěnou, šikmo k zóně tavení a přehřívání směrovanou, vstřikovací tryskou pro přímé vstřikování kyslíku a bezprostředně pod zavážecí násypkou je uspořádán dodatkový odtah plynů, vyznačující se tím, že odtahová rovina (11) nadbytečných plynů a velkoobjemová odtahová a uklidňovací komora (12) jsou uspořádány pod tavící a přehřívací zónou, která zasahuje až po rovinu tvořenou polohou proudového kompresoru (24) plynu.