CZ22736U1

CZ22736U1 - Zarízení pro odlucování prachu zasucha a pro cištení plynu pri výrobe železa nebo zplynování uhlí

Info

Publication number: CZ22736U1
Application number: CZ201124079U
Authority: CZ
Inventors: Fleischanderl@Alexander; Hackl@Andreas
Original assignee: Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-09-26
Also published as: SK6016Y1; KR20110006780U; WO2010034791A1; DE212009000108U1; KR200474985Y1; RU111024U1; AT12170U1; SK50162011U1; BRMU8903155U2; CN202173873U; UA67105U; UA65957U; PL120022A1

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro odlučování prachu zasucha a pro suché čištění plynu s obsahem prachu a nečistot, jako je plyn, produkovaný v jednotkách pro výrobu surového železa v houskách během výroby surového železa v houskách, nebo plyn, produkovaný v jednotkách pro výrobu železa během výroby železa, nebo plyn, produkovaný v zařízeních na odplyňování uhlí.

Dosavadní stav techniky

Během výroby surového železa v houskách v jednotkách pro výrobu surového železa v houskách, například ve vysoké peci, zařízení COREX®, zařízení FINEX* a tavném zplyňovacím zařízení, nebo výroby železa v jednotkách pro výrobu železa, například v zařízeních MIDREX®, zařízeních HYL® a zařízeních na přímou redukci (DR) na základě výstupního plynu COREX®/FINEX®, jsou produkována velká množství plynů.

Tyto plyny unášejí velké množství prachu s vysokým poměrem jemných tuhých částic a rovněž velké množství plynných nečistot.

Převážně během nestabilního provozu, tj. zejména při provozních situacích, jako je spouštění nebo zastavování procesů pro výrobu surového železa v houskách nebo železa, nebo spontánních procesních anomálií, jako je spontánní posun sloupce materiálu v jednotkách, mohou vznikat zejména vysoká množství prachu a nečistot v plynech a rovněž vysoké Špičky teploty plynu. Před vypouštěním plynů do okolního prostředí nebo před jejich využíváním v následujících procesech musí být prach odloučen a plyn musí být vyčištěn od nečistot.

Příkladnou formou jsou znázorněny vlastnosti plynů, produkovaných během výroby surového železa v houskách ve vysoké peci, zařízení COREX® nebo zařízení FINEX®:

	Vysoká pec	COREX^K‘	FINEX®
Množství plynu [Nm³/h]	350 000 až 750 000	250 000 až 400 000	150 000 až 350 000
Teplota plynu [°C]	100 až 200; max, 800	300; max. 600	400 až 450; max. 600
Tlak plynu [kPa]	250; max. 350	320 1	220 až 320; max. 600
Složení plynu [% objemová] CO co₂ h₂ n₂	20 až 25 20 až 22 2 až 4 50 až 55	35 až 40 30 až 35 1 15 až 20 j 10 až 15	i 20 až 25; max. 75 30 až 35 i 10 až 15 15až20
Množství prachu v produkovaném plynu [mg/Nm³]	20 000 až 25 000	20 000 až 25 000 '	[------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12 000 až 37 000
Nečistoty v produkovaném plynu [mg/Nm³] HC1 \| HF h₂s BTX . 1 PAH	1 i	0,4 0,1 70 až 100 i 150 40; max. 140 ί	7 ! < 0,2 j 30 až 100 150 40; max. 300

-1 CZ 22736 U1

Je známo odstraňování prachu a nečistot z plynu, produkovaných při mokrých procesech, avšak u takovýchto procesů vzniká problém, že je nutno zpracovávat řídkou kaši a promývací vodu, které jsou zde vytvářeny.

Čínská patentová přihláška CN 1 818 080 popisuje způsob suchého odstraňování prachu z proudu plynu, vycházejícího z vysokých pecí.

U tohoto způsobu je u proudu plynu za sucha odstraňován prach prostřednictvím filtračních odlučovačů po předběžném odloučení za sucha v odlučovací komoře.

Během provozních situací, které jsou mimo rámec stabilního provozu vysoké pece, například během spouštění nebo odstavování, nebo v případě, kdy jsou teploty výstupního plynu pod hodnotou rosného bodu vody nebo rosného bodu kyseliny ve vlhkosti, přítomné v proudu plynu, však u takových způsobů může vznikat problém, že filtrační materiál odlučovačů se slepuje a může způsobit zablokování, neboť složky, unášené současně v plynu, například vodná vlhkost nebo organické složky, kondenzují.

To vede k výrazným ztrátám tlaku ve filtračním materiálu a rovněž ke ztrátám účinností filtru, přičemž může být nutno vyměnit filtrační materiál, který je sdružen s dobou provozní odstávky.

Pokud zařízení, ve kterém je odstraňování prachu prováděno, není dostupné v důsledku takových problémů, musí být plyn s obsahem prachu vypouštěn do okolního prostředí prostřednictvím obtokového potrubí a to bez dalšího čištění.

Taková obtoková situace způsobuje nebezpečí pro okolní prostředí, přičemž není přípustná v celé řadě průmyslových zemí.

Za účelem snížení rizika slepení nebo blokování v důsledku poklesu teploty plynu pod hodnotu rosného bodu a v důsledku s tím související kondenzace jsou ve spise CN I 818 080 popsány tepelné výměníky, které v případě, kdy teplota proudu plynu, vycházejícího z předběžného odlučovacího zařízení, je příliš nízká, jsou využity pro zvýšení teploty plynu nad rosný bod.

Žádná opatření pro čištění výstupních plynů od nečistot nejsou uvedena ve spise CN 1 818 080.

Úkolem předmětného technického řešení je vyvinout zařízení pro odstraňování prachu za sucha z výstupních plynů, vytvářených během výroby surového železa, u kteréhožto zařízení bude riziko slepení a zablokování filtrů pro odstraňování prachu sníženo, přičemž budou současně výstupní plyny čištěny od nečistot.

Podstata technického řešení

Tento úkol byl splněn tím, že byl vyvinut způsob odstraňování prachu za sucha a čištění plynu s obsahem prachu a nečistot za sucha, jako je plyn, vytvářený v jednotkách pro výrobu surového železa v houskách během výroby surového železa v houskách, nebo plyn, vytvářený v jednotkách pro výrobu železa během výroby železa, nebo plyn, vytvářený v zařízeních na zplyňování uhlí, při kterýchžto procesech je proud plynu, který obsahuje takový plyn, podroben odstraňování prachu po předběžném odlučování pro odlučování hrubých tuhých částic, během kteréhožto odstraňování prachu tuhé částice, přítomné v proudu plynu, který ve vhodném případě již byl podroben předběžnému odlučování, jsou odlučovány z proudu plynu, přičemž teplota proudu plynu před odstraňováním proudu prachu je nastavena tak, že teplota proudu plynu je větší, než 60 °C s výhodou větší, než 100 °C, a menší, než teplota, která by mohla způsobit poškození zařízení, provádějících odstraňování prachu.

Předmětný způsob je charakterizován tím, že reakční činidlo s obsahem přísady, a popřípadě adsorpční činidlo je přidáváno do proudu plynu před zahájením odstraňování prachu.

V příkladném případě může být jednotkou pro výrobu surového železa v houskách vysoká pec, redukční šachta nebo tavící zplyňovací zařízení v souladu s procesem COREX® nebo FINEX®.

-2CZ 22736 Ul

Tuhé nebo roztavené surové železo v houskách nebo primární ocelový výrobek jsou vyráběny v takových jednotkách.

Příkladnou formou může být jednotka pro výrobu železa tvořena zařízením MIDREX®, zařízením HYL® nebo zařízením pro přímou redukci na základě výstupního plynu COREXÝFINEX®.

Houbovité železo nebo briketované železo je vyráběno v takových jednotkách.

Během předběžného odlučování, které je případně prováděno, mohou být hrubé tuhé částice, unášené v proudu plynu, odlučovány, a to například v gravitačních komorách (prachových pytlích) nebo v cyklonách.

Za hrubé tuhé částice je zde nutno považovat hlavní tuhé částice, mající průměr částic větší, než 10 pm.

Jelikož při předběžném odlučování jsou efektivně odlučovány pouze hrubé tuhé částice až do shora uvedené spodní meze jejich řádové velikosti, tak tuhé částice, které jsou pod touto spodní mezí, jsou stále přítomny v proudu plynu po provedení předběžného odlučování.

Takové tuhé částice, obsahující jemné částice prahu o velikosti 2,5 pm, přičemž pokud není prováděno žádné předběžné odlučování, tak rovněž tuhé hrubé částice, jsou odstraňovány z proudu plynu během odstraňování prachu až do koncentrací prachu o velikosti 5 mg/Nm³.

Pokud je prováděno předmětné odlučování, je teplota proudu plynu před odstraňováním prachu nastavena podle jednoho provedení předmětného způsobu po předběžném odlučování.

Teplota plynu během výroby surového železa v houskách nebo během výroby železa kolísá, a to například v závislosti na použitém postupu nebo v závislosti na vzniku nestabilního stavu procesu, například v případě kolapsu sloupce materiálu v redukční nebo tavící Šachtě, nebo v případě situace spouštění či odstavem.

K odstraňování prachu dochází ve filtračních zařízeních, jako jsou tkaninové filtry, vytvořené ze skelných vláken nebo ze syntetických vláken, jako jsou Aramid® nebo P84® (polyimidová vlákna), mající konstrukci kruhového typu, kovové filtry nebo keramické filtry.

Za účelem ochrany zařízení, ve kterých je prováděno odstraňování prachu, vůči problémům z hlediska kondenzace, které způsobují slepení filtračního koláče, odloučeného během odstraňování prachu, a vůči teplotním špičkám v proudu plynu, je teplota proudu plynu před odstraňováním prachu a po případném předběžném odlučování nastavena tak, že teplota proudu plynu, podrobeného odstraňováním prachu, je větší, než 60 °C s výhodou větší, než 100 °C, a menší, než teplota, která by mohla způsobit poškození zařízení, provádějících odstraňování prachu.

V případě tkaninových filtrů musí být teplota nižší, než 260 °C, s výhodou nižší, než 200 °C, jelikož u tkaninových filtrů dochází v důsledku působení tepla k rozkladu filtrační tkaniny při teplotě vyšší, než 260 °C.

V případě keramických filtrů nebo kovových filtrů je možné využívat teploty plynu až do 1000 °C.

Plyn, vytvářený během výroby surového železa v houskách v jednotkách na výrobu surového železa v houskách, nebo plyn, vytvářený během výroby železa v jednotkách na výrobu železa, obsahuje mimo jiné sirovodík, chlorovodík, fluorovodík, těžké kovy, organické nečistoty, jako jsou dioxiny nebo furany, polycyklické aromatické a jiné uhlovodíkové sloučeniny.

Tyto sloučeniny, škodlivé pro životní prostředí, musejí být odstraněny před vypouštěním odpadních plynů do okolního životního prostředí, pokud je to ekonomicky přijatelné.

Podle tohoto technického řešení jsou přísady ve formě částic, suché přísady nebo přísady ve formě suspenze přísad ve vodě přidávány do proudu plynu před zahájením odstraňování prachu.

Přísady obsahují reakční činidla, a popřípadě adsorpční činidla.

-3 CZ 22736 U1

Reakční činidla jsou zvolena tak, že reagují s nečistotami, přítomnými v odpadním plynu ze zařízení pro výrobu surového železa v houskách, pro vytváření částicových produktů, které mohou být odstraněny z proudu plynu prostřednictvím odstraňování prachu.

Využívaná reakční činidla jsou například CaCO₃, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂ nebo kyselý uhličitan sodný, nebo směsi dvou nebo více těchto látek.

Základním úkolem reakčního činidla je oddělit kyselé znečišťující sloučeniny, jako jsou H₂S, HC1 nebo HF.

Přísady mohou rovněž obsahovat organická a/nebo anorganická adsorpční činidla, například koks z nístějové pece (HOK), aktivovaný uhlík nebo koks nebo jemně rozemletý zeolit.

Nečistoty přítomné v odpadních plynech, například těžké kovy nebo organické nečistoty, mohou být odstraňovány z proudu plynu adsorpcí prostřednictvím adsorpčního činidla, kdy je produkt adsorbentu s obsahem nečistot, vytvářeného adsorpcí, částicovitý, takže může být proto rovněž odstraňován z proudu plynu během odstraňování prachu.

Přísadou může rovněž být směs vápna a uhlíku s přísadami, která je rovněž známa například pod obchodním názvem Sorbaliť⁰.

Částicové přísady nebo částicové reakční produkty nebo částice či adsorpčně obsažené složky přísad jsou odstraňovány z proudu plynu opět během odstraňování prachu.

Přísady mohou být rovněž vstřikovány do proudu plynu ve formě suspenze ve vodě, například jako vápenné mléko. Vhodně vysoká teplota plynu, větší než 150 °C, je vyžadována pro přidávání přísad ve formě suspenze.

Pokud jsou přísady přidávány do proudu plynu ve formě suspenze, tak se kapalina odpařuje v proudu horkého piynu, v důsledku čehož mohou být přísady odstraněny při odstraňování prachu jako částicové suché přísady.

Jelikož je rovněž prováděno chlazení plynu, pokud jsou přísady přidávány ve formě suspenze, může být tento typ přidávání spojen s procesním krokem z hlediska nastavení teploty plynu.

Přidávání přísad podle tohoto technického řešení má výhodu, že nečistoty, přítomné v plynu mohou být odstraňovány současně s odstraňováním prachu z proudu plynu.

Další výhoda spočívá v tom, že jak reakční činidlo, tak adsorpční činidlo mohou vázat vlhkost, přítomnou v proudu plynu, v důsledku čehož je sníženo riziko kondenzace vlhkosti z proudu plynu.

Další výhoda spočívá v tom, že přísady nebo částicové produkty, vytvářené v důsledku reakce s reakčním činidlem nebo adsorpce na adsorpčním činidle, jsou ukládány v zařízeních pro filtrování a pro odstraňování odloučeného prachu, přičemž tato zařízení jsou poté potažena.

Na jedné straně tento potah přísady, která obsahuje odloučený filtrační koláč, přispívá k odstraňování prachu, jelikož proud plynu musí přes něj procházet.

Na druhé straně však brání filtrování a oddělování částí zařízení pro odstraňování prachu, jelikož proud odpadních plynů pouze na něj naráží při průchodu povlakem.

Riziko zablokování nebo slepení částí filtračního a odlučovacího zařízení v případě zařízení pro odstraňování prachu je tedy sníženo, neboť obsah organických plynů v proudu plynu nebo vlhkosti a/nebo jemných adhesivních tuhých částic může být částečně již oddělen ve filtračním koláči.

Takto dosahovaná ochrana součástí zařízení má za důsledek zvýšení životnosti.

Povlak přísady je pravidelně odstraňován společně s filtračním koláčem prachu, který se vytváří během odstraňování prachu na součástech filtračního a odlučovacího zařízení u zařízení na odlučování prachu.

-4CZ 22736 U1

Toto odstraňování je méně nákladné a méně složité, než odstraňování tuhých částic, které proniknou do součástí filtračního a odlučovacího zařízení u zařízení na odstraňování prachu.

Podle jednoho provedení je přidávání přísad prováděno v závislosti na obsahu nečistot v plynu.

V této souvislosti je obsah nečistot měřen, přičemž je vhodné množství přísad přidáváno nebo zvýšeno, pokud prahové hodnoty v nezpracovaném plynu nebo vyčištěném plynu, předem stanovené obsluhou, jsou překročeny.

V této souvislosti je za surový či nezpracovaný plyn považován plyn před suchým čištěním, přičemž za vyčištěný plyn je považován plyn po suchém čištění.

Je výhodné, aby bylo možno zjistit jednotlivé typy nečistot.

Podle výhodného provedení je typ reakčního činidla v přísadě zvolen na základě zjištěných nečistot.

Je proto možno přidávat reakční činidlo, které je optimálně vhodné pro příslušné nečistoty.

Náklady na spotřebu reakčního činidla tak mohou být minimalizovány, přičemž výsledná množství tuhých částic, odloučených během odstraňování prachu, mohou být snížena.

Tím je zjednodušeno vhodné další využívání.

Pokud je prováděno předběžné odlučování, jsou přísady přidávány do proudu plynu podle jednoho provedení před zahájením odstraňování prachu po předběžném odlučování.

Odstraňování přísad z proudu plynu, tak není nutné ani před odstraňováním prachu.

Doba trvání, po kterou přísady zůstávají v proudu plynu, tak může být snížena v porovnání s odlučováním během odstraňováni prachu, přičemž rovněž příslušně čisticí kapacita přísad může být využívaná v menším rozsahu.

Jelikož jsou přísady přidávány do proudu plynu pouze po předběžném odlučování, tak materiál, získaný během předběžného odlučování neobsahuje žádné přísady. V důsledku nepřítomnosti přísad je tento materiál obzvláště vhodný pro využívání.

Jelikož materiál neobsahuje žádné přísady, tak není nutno rovněž brát žádné přísady v úvahu v případě takového využívání.

Využívání může být například prováděno při alespoň částečné recirkulaci materiálu do procesu, ve kterém je vytvářen plyn, který má být vyčištěn. Materiál však může být rovněž využíván i v jiných procesech.

Pokud je plyn, který má být vyčištěn, vytvářen v jednotkách pro výrobu surového železa v houskách během výroby surového železa v houskách nebo v jednotkách pro výrobu železa během výroby železa, tak materiál, získaný během předběžného odlučování, obsahuje prach s obsahem železa, což je cenná surovina, která může být například recirkulována zpět do výroby surového železa v houskách nebo do výroby železa.

Pokud je plyn, který má být vyčištěn, vytvářen v zařízeních na zplyňování uhlí, tak materiál, získaný během předběžného odlučování, obsahuje prach s obsahem uhlíku, což je cenná surovina, která může být například recirkulována zpět do zařízení na zplyňování uhlí.

Předběžné odlučování má tu výhodu, že součástí zařízení, přes které plyn proudí po předběžném odlučování, jsou vystaveny menšímu zanášení prostřednictvím styku s tuhými částicemi.

Předmětný způsob má ten účinek, že odstraňování prachu může být prováděno s menším přerušováním v porovnání se známým stavem techniky, a to i v provozních stavech, jako je spouštění a odstavení nebo v případě provozních poruch u jednotek pro výrobu surového železa v houskách nebo železa, během kterých je riziko zablokování nebo slepení součástí filtračního a odlučovacího zařízení u zařízení na odstraňování prachu zejména vysoké v důsledku rizika kondenzace.

-5CZ 22736 Ul

Jelikož odstraňování prachu a čištění od nečistot může být prováděno i v takových provozních stavech, není ve skutečnosti nadále nutné vypouštět plyn s obsahem prachu a nečistot přes obtokové potrubí do okolního prostředí.

Podle jednoho provedení přísad sestává z jedné nebo obou složek reakčního činidla a adsorpčního činidla. Je tomu tak proto, že přídavné složky přísady, které nepůsobí jako reakční činidlo nebo adsorpční činidlo snižují dosažitelný účinek přísady na jednotku hmotnosti přísady.

Částicová suchá přísada, která je přidávána, má velikost zrn od 0,1 do 200 pm. Toto rozmezí velikosti zrn zajišťuje, že přísada je rozložena stejnoměrně v proudu plynu.

Pokud výrazný poměr velikosti zrn leží nad tímto rozmezím, tak bude stejnoměrné rozložení v proudu plynu obtížné, což povede k nízké rychlosti odlučování během odstraňování prachu.

Čím menší je velikost zrn přísady, tím větší je její specifická měrná plocha. Jak se specifická měrná plocha zvětšuje, tak je možné zajistit mnohem efektivnější proces reakce a adsorpce nečistot, jakož i vázání vlhkosti.

Náklady na přísady se však zvyšují, pokud je velikost zrn menší, takže využívání přísad, majících velikost zrn menší, než 0,1 pm, již není nadále ekonomicky výhodné.

Odpadní plyn z jednotek na výrobu surového železa v houskách má obvykle vysoký tlak. Absolutní tlak odpadních plynů z jednotek na výrobu surového železa v houskách je od 2 * 10⁵ Pa do 6 x 10⁵ Pa, tj. od 2 do 5 barů.

Tento tlak musí být překonáván během přidávání přísady do proudu plynu. To je s výhodou prováděno prostřednictvím pneumatického vstřikování přísady.

Jako alternativa může být rovněž suchá přísada přiváděna prostřednictvím gravitačního dávkování, v kterémžto případě musí být zajištěno, že nadměrný tlak je utěsněn vzhledem k vnějšku, například prostřednictvím hvězdicových podavačů nebo dvojitých rotačních zámků.

Během přidávání přísady do proudu plynu je nutno zajistit, že přísada je přiváděna a rozložena stejnoměrně. To může být realizováno například s využitím tak zvaného statického mísiče (v případě gravitačního dávkování) nebo vhodného počtu vstřikovacích trubic (v případě tlakového vstřikování).

Suspenze jsou s výhodou přiváděny prostřednictvím dvojitých tekutinových trysek, přičemž tekuté suspenze jsou rozprašovány prostřednictvím plynu nebo páry.

Tuhé částice, které jsou odlučovány během odstraňování prachu v zařízeních na filtrování a odstraňování odloučeného prachu, jsou odváděny pravidelně z těchto zařízení.

Odloučené tuhé Částice rovněž obsahují přísady, které mohou stále reagovat s nečistotami, přítomnými v odpadních plynech, pohlcovat nečistoty nebo vázat vlhkost.

Proto podle jednoho provedení tohoto technického řešení je částečné množství tuhých částic, odloučených během odstraňování prachu jako filtrační koláč, přidáváno do proudu plynu před zahájením odstraňování prachu po dokončení případného předběžného odlučování.

Tato recirkulace přísad do proudu plynu zvyšuje dosažitelný účinek na jednotku množství přísady.

Je tomu tak proto, že potenciály pro reakci, adsorpci a vázání vlhkosti, které zůstávají dosud nevyužity po prvním přidání první přísady, mohou být využívány po novém přidání do proudu plynu.

V porovnání s postupem bez recirkulace je proto možné dosáhnout stejných účinků s menším množstvím čerstvé přísady, což automaticky snižuje velikost filtračního koláče, který musí být odstraňován.

-6CZ 22736 Ul

V důsledku tlaku odpadních plynů je přidávání s výhodou prováděno prostřednictvím pneumatického tlakového vstřikování, přičemž však může být rovněž prováděno například prostřednictvím gravitačního dávkování.

Tuhé Částice, odloučené pomocí zařízení na filtrování a odstraňování odloučeného prachu, rovněž obsahují uhlíkaté nosiče, jako je uhelný prach, koks z nístějové pece (HOK), Sorbaliť⁰ a prach s obsahem rudy a prach s obsahem železa.

Pro využívání tohoto materiálu při výrobě surového železa v houskách nebo při výrobě železa nebo při zplyňování uhlí podle výhodného provedení tohoto technického řešení alespoň částečné množství tuhých částic, odloučených během předběžného odlučování a/nebo odstraňování prachu jako filtrační koláč, je využíváno jako výchozí materiál pro výrobu surového železa v houskách nebo pro výrobu železa nebo pro plyn, vyráběný v zařízeních na zplyňováni uhlí.

Tím je zlepšena jejich ekonomická životnost a využívání odloučených tuhých částic jednodušším způsobem, než by bylo jejich vyřazení do odpadu.

Materiál však může být například rovněž využíván po případných krocích předběžného zpracování při výrobě oceli (konvertor, elektrická pec) nebo při slinování.

Podle jednoho provedení technického řešení je teplota proudu plynu pro odstraňování prachu nastavena prostřednictvím odpařovacího chladiče. To má výhodu, že teplota může být regulována stabilním způsobem na požadovanou teplotu, a to i na poměrně dlouhé časové období.

Podle dalšího provedení tohoto technického řešení je teplota nastavena prostřednictvím tepelného výměníku deskového typu. To má tu výhodu, že nemusí být prováděno žádné přídavné vstřikování vody a že hlavní teplota plynu nebo zjevné teplo plynuje vyšší.

Tím je například zvyšována energetická účinnost pro následné využití v plynové expanzní turbíně v porovnání s nastavováním teploty pomocí odpařovacího chladiče.

V tomto případě existují obecně dvě varianty provedení.

Buď je plyn veden přes akumulátor tepla pouze tehdy, kdy je maximální provozní teplota zařízení, provádějících odstraňování prachu (například 260 °C) přesažena, a je veden za akumulátor tepla opět, kdy tato teplota poklesne, nebo další dva tepelné výměníky deskového typu jsou zapojeny paralelně.

Pokud výstupní teplota jednoho akumulátoru tepla přesáhne maximální provozní teplotu, tak je přepnuto na druhý akumulátor tepla, přičemž horní akumulátor je mezi tím dále ochlazován například okolním vzduchem.

Zařízení na zplyňování uhlí, která mohou být zkonstruována například jako zplyňovač s pevným ložem nebo jako zplyňovač s unášeným proudem, vyrábějí plyn, srovnatelný z hlediska jeho vlastností, zejména z hlediska obsahu prachu a obsahu nečistot s plynem z jednotek pro výrobu surového železa v houskách a pro výrobu železa.

Plyn ze zařízení na zplyňování uhlí je mimo jiné využíván jako redukční plyn během výroby surového železa v houskách nebo železa.

Podle jednoho provedení tohoto technického řešení pochází plyn, který je podroben odstraňování prachu za sucha a čištění za sucha, ze zařízení na zplyňování uhlí.

Zařízení podle tohoto technického řešení obsahuje přívodní potrubí pro vedení proudu plynu z jednotky pro výrobu surového železa v houskách nebo z jednotky pro výrobu železa nebo ze zařízení pro zplyňování uhlí, ve kterém je předběžné odlučovací zařízení, přičemž přívodní potrubí je rozvětveno v místě rozvětvení na obtokové potrubí a na primární plynové potrubí, obsahující alespoň jedno zařízení pro odstraňování prachu, přičemž primární plynové potrubí je připojeno k zařízení pro odstraňování prachu prostřednictvím spojovacího potrubí,

-7CZ 22736 U1 přičemž zařízení pro nastavení teploty proudu plynu je uspořádáno ve směru proudění před zařízením pro odstraňování prachu v přívodním potrubí nebo v primárním plynovém potrubí.

Předmětné zařízení je charakterizováno tím, že je zde zařízení pro přidávání přísad v primárním plynovém potrubí, přičemž zařízení pro přidávání přísad je umístěno mezi místem rozvětvení a prvním spojovacím potrubím při pohledu od místa rozvětvení.

Jednotkou pro výrobu surového železa v houskách, z níž vycházející odpadní plyn má být čištěn a zbavován prachu, může být například vysoká pec, redukční šachta nebo tavný zplyňovač v souladu s procesem COREX® nebo FINEX®.

Jednotkou pro výrobu železa může být například zařízení MLDREX®, zařízení HYL® nebo zařízení na přímou redukci na základě výstupního plynu COREX®/FINEX®.

Přívodní potrubí, které přivádí proud plynu z jednotky pro výrobu surového železa v houskách nebo z jednotky pro výrobu železa, je připojeno k jednotce pro výrobu surového železa v houskách nebo k jednotce pro výrobu železa.

Předběžné odlučovací zařízení obsahuje například gravitační usazovací komoru, cyklonu, Hurriclon® nebo elektrostatický filtr. Tato zařízení mohou být využívána pro efektivní odlučování hrubých tuhých částic z proudu plynu.

Zařízení na odstraňování prachu obsahuje například kruhový filtr s filtračními sáčky z textilní tkaniny, keramické nebo kovové tkaniny. Taková zařízení mohou být využívána pro efektivní odlučování mimořádně jemných tuhých částic menších než 10 pm z proudu plynu.

Předběžná odlučovací zařízení a zařízení na odstraňování prachu tohoto typu jsou schopna pracovat při tlaku plynu, ze kterého má být prach odstraňován.

Podle jednoho provedení zařízení podle tohoto technického řešení je zařízení pro nastavení teploty proudu plynu umístěno mezi předběžným odlučovacím zařízením a zařízením na odstraňování prachu.

Podle jednoho provedení zařízení podle tohoto technického řešení je zařízení pro přidávání částicových suchých přísad tvořeno zařízením pro pneumatické tlakové vstřikování.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení je zařízením pro přidávání přísad zařízení pro gravitační dávkování.

Podle jednoho provedení zařízení podle tohoto technického řešení zařízení pro odstraňování prachu obsahuje zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic.

Podle jednoho provedení zařízení podle tohoto technického řešení předběžné odlučovací zařízení obsahuje zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic z předběžného odlučovacího zařízení.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení vychází potrubí tuhých částic ze zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic a ústí do primárního plynového potrubí ve směru proudění před prvním spojovacím potrubím při pohledu ve směru proudění proudu plynu nebo při pohledu od místa rozvětvení v obtokovém potrubí a v primárním plynovém potrubí.

Místo ústí je s výhodou opatřeno zařízením pro pneumatické tlakové vstřikování, jehož prostřednictvím mohou být tuhé částice přiváděny do primárního plynového potrubí proti tlaku proudu plynu.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení přídavné potrubí vychází ze zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic a/nebo ze zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic z předběžného odlučovacího zařízení a ústí do zařízení pro přidávání materiálu do jednotky pro výrobu surového železa v houskách nebo do jednotky pro výrobu železa.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení zařízení pro nastavení teploty proudu plynu obsahuje odpařovací chladič.

-8CZ 22736 U1

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení zařízení pro nastavení teploty proudu plynu obsahuje tepelný výměník deskového typu nebo jiné typy tepelných výměníků, jako jsou svazky trubek, chladiče s nuceným pohybem vzduchu a tepelné výměníky Ljůngstromova typu.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení zařízení pro nastavení teploty proudu vzduchu obsahuje hořák.

Hořák umožňuje rychle zvýšit teplotu proudu plynu nad spodní mez o velikosti 60 °C, a to obecně pomocí jednoduchého vybavení a snadno regulovatelným způsobem.

Palivem, přiváděným do hořáku, je hořlavý plyn nebo hořlavá směs plynů.

Je výhodné využívat alespoň některý plyn, zbavený prachu za sucha a vyčištěný za sucha, získaný při provádění procesu, jako palivo pro hořák.

Podle dalšího provedení zařízení podle tohoto technického řešení přívodní potrubí přivádí proud plynu ze zařízení pro zplyňování uhlí, které je zde připojeno.

Předmětné technické řešení rovněž splňuje úkol zjednodušení využívání energie, přítomné v plynu, například pro výrobu elektrického proudu v turbíně po provedení procesu odstraňování prachu a čištění, například v expanzní turbíně, nebo ve složkách plynu, například v chemických procesech.

Takové využívání je zjednodušeno prostřednictvím čištění a odstraňování prachu podle tohoto technického řešení, neboť části zařízení, využívané pro tato využití, jsou vystavena v menším rozsahu působení tuhých částic a nečistot, které mohou mít například abrazivní a korozivní vlastnosti.

Pokud je ohřívání, například pomocí hořáku, nezbytné pro nastavení teploty proudu plynu, tak je výhodné regenerovat tepelnou energii, přiváděnou do procesu, alespoň částečně pomocí využívání tepelné energie plynu ve směru proudění za odstraňováním prachu a čištěním.

Horní plyn má například specifickou tepelnou kapacitu zhruba 1,4 kJ/Nm³K, přičemž ohřívání zhruba 500 000 Nm³/h vyžaduje výhřevnou energii zhruba 200 kW/K.

Za účelem ohřívání z teploty 60 °C na teplotu 100 °C, 200 χ 40 - zhruba 8 MW výhřevné energie je třeba, přičemž tato energie musí být dodána například hořákem nebo tepelným výměníkem.

Zhruba 10 MW této energie může být regenerováno s využitím plynové expanzní turbíny TRT.

Obdobně byl tímto technickým řešením splněn úkol možnosti využívání tuhých látek, přítomných v plynu, a dalších látek, unášených v plynu, jelikož materiály, získané během předběžného odlučování, odstraňování prachu a čištění, jsou získávány vzájemně na sobě nezávisle.

Přehled obrázků na výkrese

Předmětné technické řešení je znázorněno příkladným způsobem a schematicky na přiložených obrázcích výkresu, přičemž bude vysvětleno na základě následujícího popisu.

Obr. 1 znázorňuje zařízení podle tohoto technického řešení.

Obr. 2 znázorňuje modifikovanou verzi zařízení podle nároku 1.

Příklady provedení technického řešení

Přívodní potrubí 1, znázorněné na obr. 1, vede proud plynů, vytvářených v jednotce na výrobu surového železa v houskách (neznázoměno), ke které je přívodní potrubí 1 připojeno během výroby surového železa v houskách.

Předběžné odlučovací zařízení 2, v tomto případě vírový odprašovač neboli cyklona, je uspořádáno v přívodním potrubí 1.

-9CZ 22736 Ul

Hrubé tuhé částice, odloučené během předběžného odlučování a mající velikost zrn od 10 do 200 pm, mohou být odváděny z cyklony, což je znázorněno šipkou, vycházející z cyklony.

Materiál, odváděný z cyklony, neobsahuje žádné přísady. Tento materiál obsahuje prach s obsahem železa, což je hodnotná surovina, která v důsledku nepřítomnosti přísad je obzvláště výhod5 ná pro přivádění do výrobní jednotky na výrobu surového železa v houskách (neznázoměno).

Jelikož materiál neobsahuje žádnou přísadu, tak není žádná přísada přiváděna do jednotky na výrobu surového železa v houskách, pokud k takovému přivádění dochází.

Přívodní potrubí 1 se rozvětvuje v místě 3 rozvětvení na obtokové potrubí 4, které vede do komína 5, a na primární plynové potrubí 6.

io Primární plynové potrubí 6 je připojeno ke třem spojovacím potrubím 7, 8 a 9, která vedou do příslušných zařízení 10, 11 a 12 pro odstraňování prachu. Proud plynu, který již byl podroben předběžnému odlučování, je veden přes primární plynové potrubí 6 a přes spojovací potrubí 7, 8 a 9 do zařízení 10, 11 a 12 pro odstraňování prachu.

Zařízení pro nastavení teploty proudu plynu, odváděného ze zařízení na předběžné odlučování, v i5 tomto případě z uspořádání tepelných výměníků 21a a 21b deskového typu, zapojených paralelně, je uspořádáno mezi zařízením 2 na předběžné odlučování a místem 3 rozvětvení v primárním plynovém potrubí 6.

Pokud výstupní teplota jednoho tepelného výměníku deskového typu přesáhne maximální přípustnou teplotu plynu pro zařízení pro odstraňování prachu, dochází k přepnutí do dalšího tepel20 ného výměníku deskového typu, kterýžto tepelný výměník deskového typu je mezi tím dále ochlazován například pomocí okolního vzduchu.

Další zařízení pro nastavení teploty proudu plynu odváděného ze zařízení pro předběžné odlučování, v tomto případě odpařovací chladič 13, ve kterém je proud plynu zpracováván pomocí vody a/nebo suspenze přísady, je uspořádáno mezi předběžným odlučovacím zařízením 2 a zařízeními 25 10, 11 a 12 pro odstraňování prachu v primárním plynovém potrubí 6.

Kromě toho je zařízení 14 pro přidávání částicové suché tuhé přísady, v tomto případě zařízení pro pneumatické tlakové vstřikování, uspořádáno v primárním plynovém potrubí 6.

Toto zařízení je uspořádáno ve směru proudění za chladičem deskového typu a před odpařovacím chladičem. Přidávání přísady je symbolizováno Šipkou.

Zařízení 10, 11 a 12 pro odstraňování prachu obsahují zařízení 15, 16 a 17 pro odvádění odloučených tuhých částic. Tuhé částice, odloučené během odstraňování prachu, jsou přidávány do proudu plynu prostřednictvím potrubí 18 tuhých částic, které vychází z uvedených zařízení a vede do primárního plynového potrubí 6 před prvním spojovacím potrubím 7, jak je vidět ve směru proudění proudu plynu nebo od místa 3 rozvětvení. Přidávání je prováděno s využitím zařízení pro pneumatické tlakové vstřikování (neznázoměno).

Plyn, který je vytvářen v jednotkách pro výrobu surového železa v houskách během výroby surového železa v houskách nebo v jednotkách pro výrobu železa během výroby železa a je zbaven prachu a je vyčištěn, může být tepelně využíván v procesech ve směru proudění za odstraňování prachu, například v ohřívácích větru, koksových pecích, zařízeních na sušení surového materiálu, 40 například v zařízení na vysoušení uhlí nebo zařízení na vysoušení jemného uhlí, v parních elektrárnách nebo plynových a parních elektrárnách.

Může rovněž být využíván v interních procesech pro výrobu surového železa v houskách nebo železa jako redukční plyn po zpracování plynu, například prostřednictvím reformování CO₂ pomocí zemního plynu nebo odstraňování CO₂ a může být recirkulován zpět do procesu na výrobu 45 surového železa v houskách nebo železa.

U provedení technického řešení, znázorněného na obrázku, je prachu zbavený a vyčištěný plyn využíván v dalším procesu. Výstupní plyn, který byl podroben odstraňování prachu a je při tlaku

-10CZ 22736 Ul od 2 do 6 x 10^{4 5} Pa, tj. od 2 do 6 barů, je přiváděn do plynové expanzní turbíny (TRT) 20 prostřednictvím výstupního potrubí 19, které vede do všech zařízení pro odstraňování prachu.

V této plynové expanzní turbíně je tlaková energie výstupního plynu využívána pro výrobu elektrické energie. Proud vzduchu je veden přes obtokové potrubí 4 pouze v případě provozní poruchy zařízení pro odstraňování prachu.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení, zobrazené na obr. 1, avšak s následujícími odlišnostmi v porovnání s obr. 1.

Není zde žádný odpařovací chladič. Zařízení pro odvádění odloučených tuhých částic z předběžného odlučovacího zařízení 22 je zde znázorněno.

Z důvodů jasnosti není na obr. 2 znázorněno místo, ve kterém toto zařízení ústí do zařízení pro přidávání materiálu do jednotky na výrobu surového železa v houskách, ze které vychází proud plynu.

Ve směru proudění před tepelným výměníkem 21a a 21b deskového typu při pohledu ve směru proudění proudu plynu je uspořádán horák 23 v přívodním potrubí 1 jako součást zařízení pro nastavení teploty proudu plynu.

Tepelná energie, přiváděná hořákem, je využívána v určitém rozsahu v plynové expanzní turbíně, ve směru proudění ve spodní jednotce pro využívání tepelné energie vyčištěného a prachu zbaveného plynu, pro převádění na elektrickou energii a pro energetické využití. V důsledku toho je proces mnohem hospodárnější.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení, obsahující přívodní potrubí (1) pro vedení proudu plynu z jednotky pro výrobu surového železa v houskách nebo jednotky pro výrobu železa, ve kterém je předběžné odlučovací zařízení (2), přičemž přívodní potrubí je rozvětveno v místě (3) rozvětvení na obtokové potrubí (4) a na primární plynové potrubí (6), obsahující alespoň jedno zařízení (10, 11, 12) pro odstraňování prachu, přičemž primární potrubí (6) je připojeno k zařízení (10, 11, 12) pro odstraňování prachu prostřednictvím spojovacího potrubí (7, 8, 9), přičemž zařízení (13) pro nastavení teploty proudu plynu je uspořádáno ve směru proudění před zařízením (10, 11, 12) pro odstraňování prachu v přívodním potrubí (1) nebo v primárním plynovém potrubí (6), vyznačující se tím, že je zde zařízení (14) pro přidávání přísad v primárním plynovém potrubí, přičemž zařízení (14) pro přidávání přísad je umístěno mezi místem (3) rozvětvení a prvním spojovacím potrubím (7, 8, 9) při pohledu od místa (3) rozvětvení.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízením (14) pro přidávání přísad je zařízení pro pneumatické tlakové vstřikování.
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízením (14) pro přidávání přísad je zařízení pro gravitační dávkování.
4. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že zařízení (10, 11, 12) pro odstraňování prachu obsahuje zařízení (15, 16, 17) pro odvádění odloučených tuhých částic.

- 11 CZ 22736 U1
5. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že předběžné odlučovací zařízení (2) obsahuje zařízení (22) pro odvádění odloučených tuhých částic z předběžného odlučovacího zařízení (2).
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že potrubí (18) tuhých částic vy5 chází ze zařízení (15, 16, 17) pro odvádění odloučených tuhých částic a vede do primárního plynového potrubí (6) ve směru proudění před prvním spojovacím potrubím (7) při pohledu od místa (3) rozvětvení.
7. Zařízení podle nároků 5a 6, vyznačující se tím, že přídavné potrubí vychází ze zařízení (15, 16, 17) pro odvádění odloučených tuhých částic a/nebo ze zařízení (22) pro odváto dění odloučených tuhých částic z předběžného odlučovacího zařízení a vede do zařízení pro přidávání materiálu do jednotky pro výrobu surového železa v houskách nebo do jednotky pro výrobu železa.
8. Zařízení podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že zařízení (13) pro nastavení teploty proudu plynu obsahuje odpařovací chladič a/nebo tepelný výměník (21a, 21b)

15 deskového typu.
9. Zařízení podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že zařízení (13) pro nastavení teploty proudu plynu obsahuje hořák (23).