DE1174301B

DE1174301B - Device for circulating exhaust gases and solids separated from them when operating a fluidized bed furnace

Info

Publication number: DE1174301B
Application number: DEH39046A
Authority: DE
Inventors: Dr Herbert Beck; Dr-Ing Walter Maschlanka
Original assignee: HUETTEN und BERGWERKE RHEINHAU
Current assignee: HUETTEN und BERGWERKE RHEINHAU
Priority date: 1960-04-01
Filing date: 1960-04-01
Publication date: 1964-07-23

Description

Vorrichtung zur Kreislaufführung von Abgasen und aus diesen ausgeschiedener Feststoffe beim Betrieb eines Wirbelschichtofens Bekannt sind Wirbelschichtöfen, in denen feinkörniges oder staubförmiges oxydhaltiges Gut durch ein aufwärts strömendes Reaktionsgas in den Schwebezustand versetzt und bei entsprechender Temperatur z. B. reduziert wird.Device for circulating exhaust gases and those separated from them Solids when operating a fluidized bed furnace. Fluidized bed furnaces are known in which fine-grained or dusty, oxide-containing material flows through an upwardly flowing Reaction gas suspended and at the appropriate temperature z. B. is reduced.

Derartige Wirbelschichtöfen haben jedoch den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad durch verschiedene Verluste herabgesetzt wird. Ein Teil des in der Schwebe befindlichen Staubes wird, ohne voll zur Reaktion zu gelangen, von dem Reaktionsgas, das zur Erzielung des Schwebezustandes mit einer bestimmten Geschwindigkeit in dem Ofen aufwärts strömt und am oberen Ende des Ofens als Abgas austritt, mitgerissen und mit dem Abgas aus dem Ofen ausgetragen. Man hat daher den Staub vom Abgas getrennt und in den Ofen zurückgeleitet. However, such fluidized bed ovens have the disadvantage that their efficiency is diminished by various losses. Part of what is in abeyance Dust is, without fully reaching the reaction, from the reaction gas that is used for Achieving the state of suspension at a certain speed in the furnace flows upwards and emerges as exhaust gas at the top of the furnace, entrained and discharged with the exhaust gas from the furnace. The dust has therefore been separated from the exhaust gas and fed back into the oven.

Außerdem befindet sich in dem Abgas ein großer Anteil an unverbrauchtem Reaktionsgas, da das Reaktionsgas die Wirbelschicht mit hoher Geschwindigkeit durchströmt. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades kann bei bekannten Vorrichtungen dadurch erzielt werden, daß das Abgas wenigstens teilweise zur weiteren Ausnutzung oder zur Rückführung der hohen Abgaswärme in den Reaktionsprozeß zurückgeleitet wird.In addition, there is a large proportion of unused in the exhaust gas Reaction gas, since the reaction gas flows through the fluidized bed at high speed. A further improvement in the efficiency can thereby be achieved in known devices be achieved that the exhaust gas at least partially for further use or is returned to the reaction process to recirculate the high exhaust gas heat.

Man hat versucht, zur Verbesserung des Wirkungsgrades den Staub in Staubabscheidern, häufig in Zyklonabscheidern, von den Abgasen zu trennen und den Staub und einen Teil des Abgases getrennt in den Ofen zurückzuführen. Dabei hat man den Staub mittels mechanischer Fördermittel, z. B. als Rutschen wirkende Rohre, in den Ofen zurückgefördert und den Abgasteil mittels Pumpen oder Gebläsen verdichtet und erneut in den Ofen eingeblasen. Dieses Verfahren besitzt die Nachteile, daß die Rückführung des Staubes und des Abgasteiles zusätzlichen Energieaufwand und aufwendige Einrichtungen erfordert und daß der Abgasteil in zusätzlichen Apparaten gereinigt oder ein hoher Verschleiß der Pumpen durch im Abgas zurückgebliebene Staubteilchen in Kauf genommen werden muß. Attempts have been made to improve the efficiency of the dust in Dust separators, often in cyclone separators, to separate from the exhaust gases and the Dust and part of the exhaust gas are returned separately to the furnace. Has to remove the dust by means of mechanical conveying means, e.g. B. pipes acting as slides, conveyed back into the furnace and the exhaust gas section is compressed by means of pumps or fans and blown into the oven again. This method has the disadvantages that the return of the dust and the exhaust part additional energy expenditure and requires expensive facilities and that the exhaust part in additional apparatus cleaned or high wear of the pumps due to dust particles remaining in the exhaust gas must be accepted.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der aus den Abgasen des Ofens abgeschiedene Staub mit einem als Traggas dienenden Teil der Abgase von einer mit frischem Reaktionsgas hohen Druckes angetriebenen Strahlpumpe angesaugt und in den Wirbelschichtofen zurückbefördert wird. Das aus dem Ofen austretende Gas wird in einen Staubabscheider geleitet, in dem die Abscheidung des Staubes aus dem Abgas erfolgt. Der aus dem Staubabscheider austretende staubfreie Teil des Abgases kann noch zur Vorwärmung frischen Staubes oder frischen Re- aktionsgases verwendet werden. Der andere Teil des Abgases wird durch eine Staubrückführungsleitung, die den Staubabscheider mit der Strahlpumpe verbindet, aus dem Staubabscheider abgesaugt, wobei der abgeschiedene Staub von diesem Abgasteil mitgefördert wird, und mit frischem Reaktionsgas, das die Strahlpumpe mit hoher Geschwindigkeit durchströmt, erneut in den Ofen eingeblasen. Zweckmäßigerweise besitzt die Strahlpumpe einen verstellbaren Düsenquerschnitt, dessen Verstellung eine Veränderung der Saugwirkung bei konstanter Frischgasmenge bewirkt, so daß die Menge des in den Ofen zurückzuführenden Abgases entsprechend dem Anteil an unverbrauchtem Reaktionsgas im Abgas auf einfache Weise reguliert werden kann. Dies besitzt den Vorteil, daß der Staub und ein Teil des Abgases ohne zusätzliche energieverbrauchende Fordermittewl und Pumpen und ohne Gasreinigungsanlagen in den Reaktionsprozeß zurückgeführt werden können. Durch den ständigen Kreislauf von abgeschiedenem Staub und einem Teil des Abgases, das unverbrauchtes Reaktionsgas enthält, wird der Wirkungsgrad des Wirbelschichtreaktionsprozesses wesentlich erhöht Außerdem wird der Wirkungsgrad des Staub scheiders durch die Saugwirkung der Strahlpumpe erhöht. Die Wärmebilanz des Reaktionsprozesses kann dadurch verbessert werden, daß die Stanbrück führungsleitung isoliert wird, so daß der rückgeführte Abgasteil und der Staub, die einen hohen Wärmeinhalt haben, in noch heißem Zustand in den Ofen eingeführt werden. The invention avoids these disadvantages in that the from the Exhaust gases of the furnace separated dust with a part of the exhaust gases serving as carrier gas sucked in by a jet pump driven with fresh reaction gas at high pressure and is returned to the fluidized bed furnace. The one coming out of the oven Gas is passed into a dust separator, in which the dust is separated out the exhaust gas takes place. The dust-free part of the exhaust gas emerging from the dust separator can still be used to preheat fresh dust or fresh action gas used will. The other part of the exhaust gas is passed through a dust recirculation line, which connects the dust collector with the jet pump, extracted from the dust collector, the separated dust is also conveyed by this exhaust part, and with fresh Reaction gas, which flows through the jet pump at high speed, again blown into the oven. The jet pump expediently has an adjustable one Nozzle cross-section, the adjustment of which changes the suction effect at constant Fresh gas amount causes so that the amount of exhaust gas to be returned to the furnace according to the proportion of unused reaction gas in the exhaust gas in a simple manner can be regulated. This has the advantage that the dust and part of the Exhaust gases without additional energy-consuming Fordermittewl and pumps and without Gas cleaning systems can be returned to the reaction process. Through the constant cycle of separated dust and part of the exhaust gas that is unused Contains reaction gas, the efficiency of the fluidized bed reaction process The efficiency of the dust separator is also increased significantly by the suction effect the jet pump increased. This can improve the heat balance of the reaction process be that the Stanbrück guide line is isolated so that the returned The exhaust part and the dust, which have a high heat content, are still hot be introduced into the oven.

Bekannt ist ein Wirbelschichtofen mit außerhalb des Ofens angeordnetem Staubabscheider, dessen Fallrohr unmittelbar mit dem unteren Ofenteil verbunden ist, wobei außerdem eine davon getrennte Vorrichtung zur Kreislaufführung von Abgasen vorgesehen ist, die unter Verwendung einer Strahlpumpe arbeitet. Erfindungsgemäß werden Feststoff und Gas zusammen in den Ofen zurückgeführt. Demgemäß ist die Saugkammer der an die Frischgasleitung angeschlossenen Strahlpumpe mit der Staubrückführungsleitung des Abscheiders verbunden. Vorzugsweise ist die Strahlpumpe mit einer verstellbaren Düsennadel ausgestattet. A fluidized bed furnace is known which is arranged outside the furnace Dust separator, the downpipe of which is directly connected to the lower part of the furnace is, wherein also a separate device for the circulation of exhaust gases intended that works using a jet pump. According to the invention, solid matter and gas are returned together into the furnace. Accordingly is the suction chamber of the jet pump connected to the fresh gas line with the Dust return line of the separator connected. Preferably the jet pump is equipped with an adjustable nozzle needle.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens für die Reduktion von Erzstaub in intermittierendem Betrieb an einem Wirbelschichtreduktionsofen schematisch dargestellt. In the drawing is an embodiment of the invention Device for carrying out the above-described method for the reduction of ore dust in intermittent operation in a fluidized bed reduction furnace shown.

An eine Leitung 1, die der Zufuhr von Generatorgas als Reduktionsgas dient, ist eine Strahlpumpe 2 mit einer über ein Handrad 4 verstellbaren Düsennadel 3 angeschlossen. Der Austrittskanal 5 der Strahl-Pumpe 2 mündet in ein Rohr 17 ein, das unterhalb eines konischen Unterteils 7 des Ofens 6 angeordnet ist. Am unteren Ende des Rohres 17 befindet sich ein Sammelraum 8 mit einer Entleerungsöffnung 9. Oberhalb des Unterteils 7 mündet in den zylindrischen Teil des Ofens 6 eine Leitung 10 ein, durch die der zu reduzierende oxydhaltige Erzstaub zugeführt wird. To a line 1, the supply of generator gas as reducing gas is used, is a jet pump 2 with a nozzle needle adjustable via a handwheel 4 3 connected. The outlet channel 5 of the jet pump 2 opens into a pipe 17, which is arranged below a conical lower part 7 of the furnace 6. At the bottom At the end of the tube 17 there is a collecting space 8 with an emptying opening 9. Above the lower part 7, a line opens into the cylindrical part of the furnace 6 10, through which the oxide-containing ore dust to be reduced is fed.

Von dem oberen Ende des Ofens 6 führt eine Leitung 11 zu einem Zyklonstaubabscheider 12, in den eine Abgasleitungl3 hineinragt. Der Staubsammelraum 14 des Abscheiders 12 ist durch eine Staubrückführungsleitung 15 mit der Saugkammer 16 der Strahlpumpe 2 verbunden.From the upper end of the furnace 6 a line 11 leads to a cyclone dust separator 12, into which an exhaust pipe 13 protrudes. The dust collection space 14 of the separator 12 is through a dust return line 15 to the suction chamber 16 of the jet pump 2 connected.

Der Betrieb des Reduktionsofens 6 erfolgt in der Weise, daß zunächst das Reduktionsgas aus der Leitung 1 in das Rohr 17 einströmt und in dem Ofen 6 aufsteigt. Sodann wird durch die Leitung 10 eine bestimmte Menge Erzstaub in den Ofen 6 eingeführt. The operation of the reduction furnace 6 takes place in such a way that initially the reducing gas flows from the line 1 into the pipe 17 and rises in the furnace 6. A certain amount of ore dust is then introduced into the furnace 6 through the line 10.

Infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der das Gas aus dem Rohr 17 in den konischen Unterteil 7 eintritt, und der Verringerung der Geschwindigkeit des in dem sich nach oben erweiterten Unterteil 7 aufsteigenden Gases wird der eingefüllte Staub in dem Unterteil 7 dort in der Schwebe gehalten, wo die Geschwindigkeit des Gases eine Auftriebskraft erzeugt, die dem Gewicht der Staubkörner entspricht. Während dieses Schwebezustandes wird der Erzstaub, beispielsweise Fe2O3-Staub, reduziert, wobei das Kohlenoxyd des Reduktionsgases zu einem Teil zu Kohlendioxyd oxydiert wird. Infolge des Abriebs der Körner aneinander und an den Wandungen wird ein Teil des Staubes, der sich aus Staubkörnern mit entsprechend niedrigem Korngewicht zusammensetzt, von dem aufströmenden Gas hochgerissen und durch die Leitung 11 aus dem Ofen 6 ausgeblasen. Das aus der Leitung 1 einströmende Reduktionsgas durchströmt die Wirbelschicht im Unterteil7, ohne vollständig mit dem Staub zu reagieren, und gelangt als noch teilweise reduktionsfähiges Abgas in den Abscheider 12. In dem Abscheider 12 wird der mitgerissene Staub von dem Abgas getrennt, wobei der Staub in den Sammelraum 14 fällt. Der abgeschiedene Staub wird mit einem als Traggas wirkenden Teil des Abgases durch die Leitung 15 in die Strahlpumpe 2 abgesaugt, in der das mit hoher Geschwindigkeit durchströmende Frischgas einen mittels der Düsennadel 3 regulierbaren Sog erzeugt, und erneut in den Ofen 6 eingeblasen. Der übrige Teil des Abgases entweicht als entstaubtes Gas durch die Leir tung 13 aus dem Abscheider 12. Durch Erhöhen der Saugwirkung der Strahlpumpe 2 kann die in den Ofen 6 ; zuruckgefiihrte Abgasmenge vergrößert werden, z. B. wenn die aus dem Ofen ausgetragene Staubmenge ansteigt. Nach Beendigung des Reduktionsprozesses wird die Frischgaszufuhr in der Leitung 1 abgesperrt, so daß der reduzierte Staub aus dem Unterteil 7 durch das Rohr 17 in den Sammelraum 8 fällt, der durch die Öffnung 9 entleert wird.As a result of the high speed at which the gas leaves the pipe 17 enters the conical lower part 7, and reducing the speed of the rising gas in the upwardly widened lower part 7 is the filled gas Dust held in suspension in the lower part 7 where the speed of the Gas generates a buoyancy force that corresponds to the weight of the dust grains. While the ore dust, e.g. Fe2O3 dust, is reduced in this state of suspension, the carbon dioxide of the reducing gas being partially oxidized to carbon dioxide will. As a result of the abrasion of the grains on one another and on the walls, a part becomes the dust, which is composed of dust grains with a correspondingly low grain weight, torn up by the flowing gas and blown out of the furnace 6 through the line 11. The reducing gas flowing in from line 1 flows through the fluidized bed in the Lower part7, without reacting completely with the dust, and arrives as still partially Reducible exhaust gas in the separator 12. In the separator 12, the entrained Dust separated from the exhaust gas, the dust falling into the collecting space 14. The departed one Dust is with one acting as a lifting gas Part of the exhaust gas through line 15 sucked into the jet pump 2, in which the flowing through at high speed Fresh gas generates a suction that can be regulated by means of the nozzle needle 3, and again in blown the furnace 6. The remaining part of the exhaust gas escapes as dedusted gas through the Leir device 13 from the separator 12. By increasing the suction effect of the Jet pump 2 can be in the furnace 6; recirculated exhaust gas volume can be increased, z. B. when the amount of dust discharged from the furnace increases. After the Reduction process, the fresh gas supply in line 1 is shut off so that the reduced dust falls from the lower part 7 through the pipe 17 into the collecting space 8, which is emptied through the opening 9.

Danach wiederholt sich der Vorgang in der beschriebenen Weise.The process is then repeated in the manner described.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch zum Magnetisieren von nicht magnetischem Fe24 durch partielle Reduktion zu dem magnetischen Fels04 verwendet werden, das sodann durch Magnet abscheider leicht von Gesteasbeimengungen getrennt werden kann. Da für diesen Prozeß nur eine geringe Frischgasmenge benötigt wird, jedoch zur Erzeugt der Wirbelschicht eine große Gasmenge erforderlich ist, kann die Strahlpumpe derart eingestellt werde; daß ein großer Abgasanteil aus dem StaubabscheiX abgesaugt wird. Dadurch wird eine große Abgas menge in ständigem Kreislauf durch den Ofen gefördert, so daß sowohl eine große Menge an unausge nutztem Abgas als auch ein großer Teil der hohen Abgaswärme ständig in den Ofen zurückgelangt. The method according to the invention can also be used for magnetizing non-magnetic Fe24 is used by partial reduction to the magnetic Fels04 are then easily separated from gesteas admixtures by magnetic separators can be. Since only a small amount of fresh gas is required for this process, however, a large amount of gas may be required to generate the fluidized bed the jet pump will be adjusted in this way; that a large proportion of exhaust gas from the dust separator is sucked off. This causes a large amount of exhaust gas to circulate continuously promoted the furnace, so that both a large amount of unused exhaust gas as a large part of the high exhaust gas heat is also constantly getting back into the furnace.

Das Verfahren kann ferner zum Brennen von Karbonaten, beispielsweise Kalziumkarbonat, in einem Wirbelschichtofen verwendet werden. Bei diesem Prozeß zerfällt CaCO3 unter der Einwirkung eines heilen Reaktionsgases in CaO und CO2. Durch die Saugwirkung der Strahlpumpe werden ständig ungespaltenes Kalziumkarbonat und eine große Menge des Abgases, das noch einen hohen Wärmeinhalt besitzt, aus dem Staubabscheider abgesaugt und mit frischem Heißgas erneut in den Ofen eingeblasen. The method can also be used for burning carbonates, for example Calcium carbonate, to be used in a fluidized bed furnace. In this process CaCO3 breaks down into CaO and CO2 under the action of a healthy reaction gas. Due to the suction effect of the jet pump, unbroken calcium carbonate is constantly being produced and a large amount of the exhaust gas which still has a high heat content sucked off the dust collector and blown into the furnace again with fresh hot gas.

Claims

Claim: Device for circulating exhaust gases and solids precipitated from this when operating a fluidized bed furnace Soot half of the furnace arranged dust trap, whose downpipe with the lower one Furnace is partially bound, using a jet punara, characterized in that the suction chamber (16) of the fresh gas line (connected, preferably jet pump (2) equipped with a veffleSable nozzle needle (3) with the dust pressure line (15) of the separator (12) is connected.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,016,938; German Patent No. 647142;