DEP0008512DA - Verfahren zur Ausnutzung der Wärme von SO2-haltigen Röstgasen. - Google Patents

Description

Bei der Abröstung schwefelhaltigen Erzen wie z. B. von Pyriten und Blenden verlassen die Röstgase die Oefen mit einer Temperatur, die zwischen 600-1000°C liegt. Man hat nun versucht, bei heissen Röstgasen durch Dampfkessel zu leiten, um so die Wärme für die Erzeugung von Dampf auszunutzen; aber bei noch so rascher Kühlung der Gase haben sich immer Korrosionen an den Kesselwandungen eingestellt, die eine ständige Gefahr für den Dampfkesselbetrieb ergeben. Diese Korrosionen werden durch die Kondensation von Schwefelsäure an den Kesselwandungen und -Rohre bedingt. Durch die Gegenwart des Wasserdampfes aus der Verbrennungsluft und des bei der Abbröstung der Erze neben SO(sub)2 gleichzeitig entstehende SO(sub)3 lässt sich die Kondensation von Schwefelsäure nicht vermeiden, es sei denn, man trocknet die Luft vor Eintritt in den Ofen. Somit ist nur in den Fällen, in denen die Verbrennungsluft von Wasserdampf befreit wird,die Aufstellung eines Dampfkessels ohne die Gefahr einer schnellen Korrosion möglich - wie z. B. nach Schwefelverbrennungsöfen. Bei den üblichen Ofenkonstruktionen bröstung gegen die Trocknung der Verbrennungsluft nicht durchführbar. Besonders in der Schwefelsäureindustrie wird deshalb auch noch die Wärme der Röstgase in den seltsamsten Fällen verwertet.

Man hat versucht, die Gefahr der Korrosionen zu beseitigen, um jede Explosionsgefahr mit Sicherheit auszuschliessen, indem man den Kessel aus säurebeständigen Baustoffen herstellt. Zu diesem Zweck wurden die schmiedeeisernen Dampfkesselrohre mit Gusseisen ummantelt. Die Ausführung ist aber überaus kompliziert und konnte sich wegen ihrer Kostspieligkeit nicht durchsetzen.

Nach dem vorliegenden Verfahren wird nun die Kondensation von Schwefelsäure vermieden. Die Gefahr einer Korrosion der schmiedeeisernen Rohre ist somit beseitigt, und die komplizierte und schwierige Ummantelung der Kühlwasser- oder Dampfrohre ist nicht mehr erforderlich. Die Wärme der Röstgase wird nach der Erfindung nicht mehr direkt auf das Wasser übertragen, sondern auf ein Zwischenmedium, wie z. B. Luft. Diese nimmt die Wärme der Röstgase auf und wird anschliessend dem Dampfkessel oder dem sonstigen Verwendungszweck zugeführt. Hier gibt das Zwischenmedium die aufgenommene Wärme an das zu erhitzende Wasser ab und wird danach zwecks erneuter Wärmeaufnahme mit Hilfe einer Pumpe oder eines Gebläses wieder dem Röstgaswärmeaustauscher zugeführt. Letzterer kann ein einfacher Röhrenkessel sein, bei dem die Röstgase durch die Röhren geleitet werden, während das Zwischenmedium ausserhalb dieselben umspült.

Durch die Übertragung der Wärme auf das Zwischenmedium, wie z. B. ein Gas, Wasserdampf oder eine hochsiedende Flüssigkeit wird eine örtlich starke Abkühlung des Röstgases und damit Kondensation der Schwefelsäure an den schmiedeeisernen Rohren, wie sie bei der Abkühlung im Dampfkessel stets auftritt, vermieden. Die Wandtemperatur der Rohre ist nicht mehr durch die Temperatur des zu verdampfenden Wassers festgelegt, sondern kann jetzt nach Belieben gewählt und somit dem jeweiligen Taupunkt der Röstgase angepasst werden. Da das Zwischenmedium in der Regel einen kleineren Wärmeübergangskoeffizienten haben wird als Wasser, ist noch eine weitere Möglichkeit der Erhöhung der Temperatur der Rohre des Röstgaswärmeaustauschers gegeben. Wählt man z. B. Luft als Zwischenmedium, so lässt sich die Variation der Luftgeschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit der Röstgase im Röstgaswärmeaustauscher die Wandtemperatur der ändern. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Röstgase und Verringerung der Luftgeschwindigkeit verstärkt den Wärmeübergang von den Röstgasen auf die Rohre und verringert denjenigen von den Rohren auf die Luft, d. h. die Temperatur der Rohre steigt an. Dies bedeutet aber Verringerung der Kondensationsgefahr von Schwefelsäure.

Im allgemeinen wird man nun dieses Zwischenmedium im Kreislauf zwischen dem Röstgaswärmeaustauscher und dem Dampfkessel führen. Man kann aber auch die auf 2-300°C vorgewärmte Kühlluft aus den Rührarmen des Röstofens benutzen. In diesem Falle nimmt man nach Wärmeabgabe im Dampfkessel die Luft nicht zurück, da dann die Konstruktion des Röstofens nur unnötig kompliziert werden würde.

Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungen des erfindungsgemässen Verfahrens möglich; so z. B. kann in dem Röstgaswärmetauscher der Nassdampf aus dem Dampfkessel überhitzt werden, wobei also der Nassdampf das Zwischenmedium ist. Der überhitzte Dampf lässt sich als solcher verwenden oder kann in den Dampfkessel zurückgedrückt werden und zur Erzeugung des Nassdampfes selbst, d. h. zur Wasserverdampfung genutzt werden. Da diese Art der Wasserverdampfung durch direktes Durchleiten die einfachste Dampferzeugung darstellt, ist hierdurch ein weiterer Vorteil gegeben; nur die Anheizung des Dampfkessels muss durch zusätzliche Heizung erfolgen. Der überhitzte Dampf kann natürlich auch ganz oder teilweise als solcher Verwendung finden, genau so, wie die auf das Zwischenmedium übertragene Wärme anderweitig benutzt werden kann.

Im nachstehenden soll die Erfindung in drei Beispielen näher erläutert werden, wobei sie hierdurch in keiner Weise eine Einschränkung erfahren soll.

Beispiel 1. In Abb. 1 stellt 1 den Röstofen dar, Die heissen SO(sub)2-haltigen Gase verlassen diesen mit einer Temperatur von 800°C und geben ihre Wärme in dem Röstgaswärmeaustauscher 2 an das Zwischenmedium, z. B. Luft oder Oel, ab. Hierdurch werden sie selbst bis auf eine Temperatur von 250°C abgekühlt. Das Medium bringt nun eine Wärme zum Dampfkessel 3 und wird durch die Förderungseinrichtung 4 nach Abkühlung zurück in den Austauscher 2 geführt. Die Temperatur der schmiedeeisernen Rohre im Röstgaswärmeaustauscher liegt durch Verwendung des Zwischenmediums über den Taupunkt der Röstgase, der ungefähr bei 150-180°C liegt. Durch diese Massnahme wird somit die Kondensation von Schwefelsäure und damit die Korrosion vermieden.

Beispiel 2. Auch in diesem Fall werden die aus dem Röstofen 1, siehe Abb. 2, austretenden Gase in dem Wärmeaustauscher 2abkühlt. Als wärmeübertragendes Mittel dient die aus der Hohlwelle des Röstofens austretende und auf 200°C vorgewärmte Kühlluft der Rührarme. Die Luft wird mit Hilfe des Ventilators 4 in der üblichen Weise durch die einzelnen Rührarme gedrückt und von hier aus weiter durch den Wärmeaustauscher und Dampfkessel 3. In dem Wärmeaustauscher wird sie weiter bis auf 500-600°C angewärmt und überträgt ihre Wärme dann im Dampfkessel an das zu verdampfende Wasser. Da eine Rückführung der abgekühlten Luft sich technisch zu schwierig gestalten würde, lässt man sie ins Freie oder verwendet ihre Wärme noch für andere Zwecke.

Die Röstgase kühlen sich von 800° auf ca. 250°C ab, ohne dass durch eine örtlich starke Abkühlung der Taupunkt der Röstgase unterschritten wird. Zur Erhöhung der Wandtemperaturen der Rohre lässt man die Röstgase mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 6 m/sec durch die Rohre strömen, während die Geschwindigkeit der Luft nur 3,5 m/sec beträgt. Die hohen Strömungsgeschwindigkeit der Röstgase bringt ferner noch den Vorteil einer geringeren Staubablagerung , die durch

Senkrechtstellung der Wärmeaustauschrohre und einer von oben nach unten gerichteten Gasführung herabgesetzt wird.

Beispiel 3. Die Wärme der Röstgase aus dem Röstofen 1, siehe Abb. 3, wird in dem Röstgaswärmeaustauscher 2 an den aus dem Dampfkessel stammenden Nassdampf übertragen. Zu diesem Zwecke wird durch den Ventilator 4 der Nassdampf aus dem Dampfkessel 3 entzogen und durch den Wärmeaustauscher gedrückt. Hierdurch wird der Dampf überhitzt, und je nach dem Erhitzungsgrad wird durch Einleiten in das zu verdampfende Wasser des Dampfkessels 3 eine entsprechende neue Wassermenge zur Verdampfung gebracht.

In diesem Falle wird also der im Dampfkessel enstehende Dampf selbst als wärmeübertrages Mittel benutzt. Durch die direkte Wärmeübertragung die Konstruktion des Dampfkessels wesentlich vereinfachen. Der überhitzte Dampf kann zum Teil oder ganz für andere Zwecke benutzt werden, ebenso wie man das erwärmte Zwischenmedium in den anderen Beispielen für andere Heizungszwecke verwenden kann. Die Entnahme des erzeugten Dampfes geschieht bei 5; nur bei Inbetriebnahme des Dampfkessels ist eine zusätzliche Heizung erforderlich, da bei der Inbetriebnahme das Zwischenmedium in Form des Nassdampfes noch nicht vorhanden ist.

Claims (6)

10

1. Verfahren zur Ausnutzung der Wärme von SO(sub)2-haltigen Röstgasen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Röstgase durch einen Wärmeaustauscher leitet, in welchem ihre Wärme auf ein Zwischenmedium übertragen kann, wobei die Wandtemperaturen des Wärmeaustauschers über dem Taupunkt der Röstgase gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Zwischenmedium im Kreislauf zwischen dem Röstgaswärmeaustauscher und dem zu erhitzenden Gegenstand, z. B. einem Dampfkessel, führt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Zwischenmedium Luft wählt, die mit Hilfe eines Gebläses im Kreislauf zwischen Abhitzekessel oder der sonstigen Wärmestelle und dem Röstgaswärmeaustauscher geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Medium die als Kühlluft aus den Rührarmen des Röstofens austretende und vorgewärmte Luft verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Zwischenmedium den im Dampfkessel erzeugten Nassdampf verwendet, der überhitzt wird und zur weiteren Erzeugung von Nassdampf dem Dampfkessel wieder zugeführt oder teilweise oder ganz als solcher benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Röstgas im Röstgaswärmeaustauscher mit einer grösseren Strömungsgeschwindigkeit führt als das Zwischenmedium.