EA006184B1 - Способ и устройство для увеличения производительности котла-утилизатора в металлургической плавильной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу увеличения производительности котла-утилизатора (1), обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, и уменьшения наносов пыли, при котором в котел-утилизатор (1) плавильной печи добавляют жидкость. Изобретение также относится к устройству для увеличения производительности котла-утилизатора (1), обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, и для уменьшения наносов пыли, при этом котел-утилизатор снабжен по крайней мере одной форсункой (2) для добавления жидкости.

Description

Изобретение относится к охарактеризованному в ограничительной части независимых пунктов способу и устройству для увеличения производительности котла-утилизатора, обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, а также для уменьшения наносов пыли.

После металлургической плавильной печи расположен используемый котел-утилизатор, обычно так называемый котел туннельного типа прямоточного действия, причем указанный котел разделен на две части: камеру излучения и камеру конвекции. Камера излучения предназначена для охлаждения газов, чтобы расплавленные частицы, содержащиеся в газе, затвердевали, и температура снижалась ниже температуры спекания частиц перед тем, как газы поступят в камеру конвекции котла-утилизатора. В камере конвекции оставшееся тепло, содержащееся в несущих пыль газах, улавливается охлаждающими трубами.

При планировании процесса металлургической плавки, такого как взвешенная плавка, естественно, желательно минимизировать инвестиционные затраты. Из-за того, что отходящие газы содержат пыль, котлы-утилизаторы, соединенные с металлургической плавильной печью, могут содержать наносы пыли, что может оказывать влияние как на работу котла-утилизатора, так и на сам процесс плавки. Эти осложнения могут приводить к возможным остановкам процесса, что сокращает объем производства и явственно повышает стоимость продукта. Проблемы, связанные с появлением наносов пыли, существуют главным образом по следующим причинам: засоряются охлаждающие модули в камере конвекции котлаутилизатора, засоряется соединительный трубопровод между котлом-утилизатором и электрическим фильтром или наносы образуются на эмиссионных электродах электрического фильтра. В наносах был обнаружен Си8О₄, а это означает, что сульфатирование пыли связано с возникновением наносов. Когда оксид меди, содержащийся в пыли, реагирует с кислородом и диоксидом серы, образуется сульфат меди.

Часто производительность плавильной печи ограничена производительностью котла-утилизатора, включенного в процесс для существенного снижения температуры газа, т.е. производительностью камеры котла-утилизатора. Для увеличения производительности известных в области техники котловутилизаторов путем расширения камеры излучения требуются относительно крупные вложения и длительная остановка процесса плавки. Температура перед камерой конвекции должна быть установлена достаточно низкой, чтобы реакции сульфатирования, которые являются важными для процесса, протекали именно в камере излучения котла-утилизатора. Если существует вероятность того, что реакции будут также протекать в камере конвекции, это приведет к тому, что пыль будет легче прилипать к поверхностям теплопередачи и в худшем случае вся газовая линия будет сужаться и, в конечном счете, засорится из-за наносов пыли.

Согласно предшествующему уровню техники описанная проблема регулируется путем вдувания в котел и/или в вертикальную шахту так называемого сульфатирующего воздуха и/или циркулирующего газа, чтобы протекали желательные реакции. Согласно патенту Е1 74738 возникновение наносов регулируют вдуванием кислородсодержащего газа в камеру излучения. Путем добавления в камеру излучения какого-либо кислородсодержащего газа, такого как воздух, обеспечивают протекание реакций сульфатирования раньше, т.е. в камере излучения. Затем вдуваемый газ снижает температуру газа, содержащегося в камере излучения, и зона реакции смещается в камеру излучения, где реакции протекают на частицах пыли, преобладающих в газовой фазе, и наносов пыли не образуется. Однако при использовании указанного метода невозможно увеличить производительность котла, поскольку количество тепла, связываемое циркулирующим газом и воздухом, должно улавливаться в камере конвекции. Более того, если вдувают слишком большое количество воздуха, то это является недостатком, так как при увеличении парциального давления кислорода существует опасность, что диоксид серы во время реакции перейдет в триоксид серы, таким образом вызывая проблемы коррозии и увеличивая образование нежелательной слабой кислоты в секции отмывки газовой линии.

Целью изобретения являются новый способ и устройство для увеличения производительности котла-утилизатора в металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки. В частности, целью изобретения является увеличение производительности котла-утилизатора таким образом, что в камеру излучения котла-утилизатора, преимущественно в первую его часть, подают жидкость, такую как вода, посредством чего регулируют температуру камеры излучения и одновременно реакции, протекающие в камере излучения. К тому же, если необходимо, жидкость также добавляют в плавильную печь, например в вертикальную шахту печи взвешенной плавки.

Отличительные признаки изобретения изложены в отличительных частях независимых пунктов формулы. Другие предпочтительные исполнения изобретения описаны в других пунктах формулы.

При использовании способа согласно изобретению достигаются заметные преимущества. Согласно изобретению для того, чтобы увеличить производительность котла-утилизатора, обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, реакторов 1535шс11. Ли5тс11 или Ыог5те11, и для того чтобы снизить наносы пыли, в котел-утилизатор добавляют жидкость, такую как вода. Назначением подаваемой воды является эффективное снижение температуры газа, выходящего из печи, таким образом, что количество тепла, поглощенного распыляемой водой, не должно удаляться полностью из газа в камере конвекции. Часть жидкости можно заменить воздухом, в таком

- 1 006184 случае назначением кислорода, содержащегося в воздухе, является, в частности, обеспечение протекания реакции сульфатирования в камере конвекции. Производительность котла-утилизатора металлургической плавильной печи можно увеличить с помощью незначительных инвестиций в конструкцию системы газ/жидкость/впрыскивание, в добавление к чему может потребоваться небольшое расширение камеры конвекции. Общая производительность котла возрастет пропорционально количеству тепла, поглощаемого испаряющейся водой, и нагреву котла до выходной температуры отходящего газа. Протекание реакции сульфатирования в котле обеспечивается преимущественно в камере излучения, и засорение газовой линии предотвращается. Более того, смесь жидкость/газ можно подавать в вертикальную шахту печи, откуда газы поступают в котел-утилизатор. Жидкость добавляют, размещая требуемое число форсунок на своде или стенке камеры излучения котла-утилизатора, и возможно также на стенке вертикальной шахты, или на той части плавильного реактора, откуда газы поступают в котел-утилизатор. Размер, угол наклона и расположение форсунки можно регулировать. Через форсунки жидкость подают непрерывными потоками или возможно таким образом, что одна из форсунок не используется. Количество жидкости регулируют в зависимости от количества поступающего газа.

Изобретение ниже описывается более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - устройство согласно предпочтительному исполнению изобретения; фиг. 2 - график количества добавляемой воды в зависимости от количества газа.

Согласно фиг. 1 в своде котла-утилизатора 1 и в вертикальной шахте печи взвешенной плавки размещены форсунки 2. Свод котла-утилизатора 1 включает отверстие, через которое по воздуходувному трубопроводу 3, соединенному с форсункой, подают смесь воздух/жидкость в камеру 5 излучения котлаутилизатора 1. Форсунка 2 расположена по существу в наклонном положении по отношению к потоку газа, поступающему из плавильной печи в камеру 5 излучения. На чертеже также изображена камера конвекции 6 котла-утилизатора 1, в которую газы поступают из камеры 5 излучения. Аналогичная форсунка может использоваться при добавлении жидкости в вертикальную шахту 4. При необходимости можно разместить несколько форсунок, и только часть из них может работать одновременно.

Пример предпочтительного исполнения способа и устройства согласно изобретению

Пример 1.

Согласно изобретению количество газа, получаемого из печи взвешенной плавки, составляет 30000 м³/ч (н.у.), при этом газ состоит из следующих компонентов:

	Содержание	Количество, м3/ч (н.у.)	Температура, °С
ЗО2 (г)	48	14 342	1350
Н2О (г)	3	850	1350
СО2 (г)	3	1 012	1350
О2(г)	2	673	1350
Ν2(γ)	44	13 123	1350

В котел-утилизатор добавляют 7000 м³/ч (н.у.) сульфатирующего воздуха при температуре 25°С, состоящего из 1470 м³/ч (н.у.) О2 (г) и 5530 м³/ч (н.у.) Ν2 (г). Допустим, что газ не содержит пыли. К тому же допустим, что температура камеры излучения котла для обеспечения качественной работы понижена до 750°С, и, с другой стороны, конечная температура в котле после камеры конвекции не должна превышать 420°С, что связано с материалами последующего электрического фильтра. Согласно примеру, когда производительность котла должна быть увеличена, требуемое количество воды впрыскивают в котел и вертикальную шахту, как показано на фиг. 2. В этом случае при увеличении количества газа конечная температура камеры излучения котла все еще равна 750°С. Теперь возросшее количество тепла поглощается за счет испарения воды и нагрева образующегося пара.

Для специалиста очевидно, что различные предпочтительные исполнения изобретения не ограничены только приведенными выше примерами и могут варьироваться в объеме прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Claims (9)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ увеличения производительности котла-утилизатора (1), обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, и уменьшения в нем наносов пыли, отличающийся тем, что в камеру излучения котла-утилизатора (1) плавильной печи добавляют жидкость, при этом регулируют расход жидкости в соответствии с количеством поступающего газа таким образом, что температура газа в котле-утилизаторе после камеры конвекции не превышает 420°С.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость добавляют также в вертикальную шахту (4) металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки.
3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вместе с жидкостью подают воздух.
4. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкостью является вода.

   - 2 006184
5. 5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что жидкость добавляют посредством по меньшей мере одной форсунки (2).
6. 6. Устройство для увеличения производительности котла-утилизатора(1), обрабатывающего газы, получаемые из металлургической плавильной печи, такой как печь взвешенной плавки, и уменьшения в нем наносов пыли, отличающееся тем, что котел-утилизатор снабжен по меньшей мере одной форсункой (2) для подачи жидкости, установленной в первую часть камеры (5) излучения котла-утилизатора по существу в наклонном положении по отношению к потоку газа, поступающего из плавильной печи в камеру (5) излучения.
7. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно по меньшей мере одну форсунку (2) для подачи жидкости, устанавливаемую в стенку вертикальной шахты (4) плавильной печи.
8. 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что форсунки (2) выполнены с возможностью подачи одновременно с жидкостью воздуха.
9. 9. Устройство по пп.6, 7 или 8, отличающееся тем, что форсунки (2) служат для подачи жидкости, которой является вода.