FI69101B - Foerfarande foer tillfoersel av pulverformig braensleblandningtill blaesterformor hos en masugn - Google Patents

Description

1 69101

Menetelmä jauhemaisen polttoaineseoksen syöttämiseksi ma-suuniuunin hormeihin 5 Keksintö kohdistuu raudan metallurgiaan ja tarkemmin sanottuna menetelmään jauhemaisen polttoaineseoksen syöttämiseksi masuuniuunin hormeihin.

Menetelmä on käyttökelpoinen sulatettaessa harkko-rautaa masuuniuunissa käytettäessä kivihiilipölyä olevan 10 polttoaineen ruiskuttamista arinalle.

Koksikivihiilen varastot ovat vähenemässä ja tämä on syynä siihen, miksi eräs kiireellisimmistä probleemoista masuuniuunituotannossa on koksin korvaaminen polttoaine-seoksella, joka perustuu koksautumattomiin kivihiiliin, 15 esimerkiksi kivihiilipölyä olevalla polttoaineella, jonka varastot ovat riittävän suuret. Tällaisia polttoaineseoksia käytettäessä on erikoisen tärkeää saavuttaa niiden syötön tasaisuus masuunin hormeihin.

Alalla tunnetaan menetelmä kivihiilipölyä olevan 20 polttoaineen syöttämiseksi masuuniuunin hormeihin (ks.

N.E. Dunayev et ai., Vduvaniye pylevidnykh materialov v domennye pechi, Moskova, "Metallurgiya", 1977, sivut 96-97), mikä menetelmä käsittää edellä mainitun polttoaineen siirtämisen kartiomaisiin jakolaitteisiin, polttoainevirran 25 jakamisen niissä useiksi virtauksiksi, jotka jälkimmäiset johdetaan pitkin ulostulevia putkijohtoja masuuniuunin hormeihin.

Edellä esitetyssä tapauksessa polttoaine jakautuu hormeihin epätasaisesti, koska poistoputkien hydrauliset 30 vastusarvot ovat erilaisia.

Alalla tunnetaan myös menetelmä jauhemaisen polttoaineseoksen syöttämiseksi, esitetty US-patentin nro 3 204 942 mukaisen laitteen kuvauksen yhteydessä ja se käsittää purkauskammion panostamisen jauhemaisella poltto-35 aineseoksella ja sen siirtämisen sitten jatkuvasti kanto-kaasun avulla jakolaitteen kalibroitujen aukkojen lävitse, 2 69101 jolloin polttoainevirta jakautuu useisiin virtoihin, minkä jälkeen mainittu seos syötetään poistoputkien kautta masuu-niuunin hormistoon.

On ilmeistä, että käytettäessä kalibroituja aukkoja 5 esitetyssä menetelmässä saavutetaan hydraulisten painearvo-jen tasaantuminen putkistossa, mikä parantaa polttoaineen jakautumisen tasaisuutta hormistoon. Kuitenkin paineen vaihdellessa masuuniuunin hormistossa ja ainakin yhden poisto-putken kulumisen tai tukkeutumisen seurauksena polttoaineen 10 jakautumisen tasaisuus hormistoon häiriintyy. Edellä esitetty seikka aiheuttaa kanavien muodostumisen masuuniuunin kuiluun ja häiriöitä panostetun materiaalin laskeutumisessa, so. haitaten sulatusprosessin optimaalisia prosessiolosuh-teita.

15 Täten vaaditaan menetelmä jauhemaisen polttoaineseok- sen syöttämiseksi, jolloin poistoputkien hydrodynaamiset ominaisuudet tasapainottuvat polttoaineen tasaisen jakautumisen takaamiseksi masuuniuunin hormistoon.

Keksintö antaa menetelmän jauhemaisen polttoaineseok-20 sen syöttämiseksi masuuniuunin hormeihin käsittäen ylipaineen alaisen purkauskammion täyttämisen panoksittain jauhemaisella polttoaineseoksella, minkä jälkeen seosta poistetaan jatkuvasti purkauskammiosta ja siirretään tätä seosta masuuniuunin hormeihin kaasun avulla, jolle on tunnusomaista, että jauhe-25 maisen polttoaineseoksen poistamisen jälkeen purkauskammiosta johdetaan lisäkaasua jokaiseen putkeen edellä mainitun kaasun kokonaisvirtauksen ollessa 3-10 kertaa suuremman kuin pää-kaasun virtaus ja jokaisessa putkessa kaasun kokonaisviratauk-sen ja siinä olevan jauhemaisen polttoaineseoksen pitoisuuden 30 tulo pidetään samana kaikissa hormeissa.

Edellä esitetty antaa mahdollisuuden tasata putkien hydrodynaamiset ominaisuudet, nimittäin suurentaa jokaisen putken hydraulista vastusta ja alentaen siten vastepaineen

II

3 69101 muutosten vaikutusta masuuniuunin hormeissa ja parantaen täten polttoaineen jakautumisen tasaisuutta hormeihin.

On edullista syöttää lisäkantokaasu putkeen virtauksena, joka on suunnattu kohti edellä mainittua polttoaine-5 seosta sen poistuessa purkauskammiosta, jolloin lisäkaasun virtausnopeus pidetään 0,25 - 1,5 -kertaisena sen poistu-misvirtauksen kriittisestä nopeudesta.

Tämä sallii myös jokaisen putken hydraulisen koko-naisvastuksen suurentamiseen ja jauhemaisen polttoaineseok-10 sen syöttö masuuniuunin hormeihin on tasaisempaa.

On edullista, purkauskammion panostuksen aikana, poistaa osa pääkaasusta tuulettamalla siitä, mainitun kaasun virtausnopeuden ollessa saman kuin purkauskammioon yhdessä panostettavan polttoaineseoksen kanssa saapuvan kaasun 15 nopeus. Tämä sallii polttoaineseoksen jakamisprosessin stabiloinnin purkauskammiosta parantaa myös sen jakautumisen tasaisuutta masuuniuunin hormeihin.

Keksintöä esitellään edelleen pelkästään esimerkin avulla mukaan liitettyyn piirrokseen viitaten, jossa on 20 esitetty yleiskuva jauhemiasen polttoaineseoksen syötöstä masuuniuunin hormistoon.

Vuokaavio keksinnön raukaisen menetelmän soveltamisesta on esitetty mukaan liitetyssä piirroksessa ja siihen kuuluu varastokammio 1; putki 2 polttoaineseoksen syöttämi-25 seksi varastokammioon 1; putki 3 kaasun poistamiseksi varas tokammios ta 1 käsittäen suodattimen ja sulkulaitteen; sulkukammio 4; kanava 5, joka yhdistää varastokammion 1 sulkukammioon 4; putki 6 paineen tasaamiseksi sulkukammios-sa 4 ja varastokammiossa 1; putki 7 kaasun syöttämiseksi 30 sulkukammioon 4; purkauskammio 8; putki 9 kaasun osan poistamiseksi purkauskammiosta 8 varastokammioon 1; toinen kanava 10, joka yhdistää sulkukammion 4 purkauskammioon 8; putki 11 kaasun syöttämiseksi purkauskammioon 8; syöt-tösekoittimet 12; kanava 13, joka yhdistää purkauskammion 35 8 syöttösekoittimiin 12; putki 14 lisäkantokaasun syöttä miseksi syöttösekoittimiin 12; putket 15 polttoaineseoksen 4 69101 syöttämiseksi hormeihin 16; mittari 17 sulkukamroiosta 4 poistuvan kaasun virtauksen Qk mittaamiseksi; mittari 18 purkauskammiosta 8 poistetun kaasun virtausnopeuden mittaamiseksi; yksikkö 19 virtauksien Qk ja vertaami-5 seksi keskenään ja viratuksen Qk säätämiseksi; mittari 20 purkauskammioon 8 yhtä putkea 15 varten syötetyn kaasun virtauksen ^m/n mittaamiseksi (n on putkien 15 lukumäärä) ; mittari 21 lisäkaasuvirran virtauksen Q mittaa- n miseksi jokaista putkea 15 varten; yksikkö 22 virtauksien 10 ^m/n ja Qn laskemiseksi yhteen; pitoisuusmittari 23; yksikkö 24 yhteenlaskulaitteesta 22 ja pitoisuusmittaris-ta 23 saatujen signaalien kertomiseksi keskenään; yksikkö 25 jokaisen putken kertolaskuyksiköstä 24 saatujen signaalien vertaamiseksi keskenään ja virtauksen Qn säätä-15 miseksi, painesäätäjä 26 purkauskammion 8 sisällä.

Jauhemaista polttoaineseosta syötetään jatkuvasti purkauskammiosta 8, joka täytetään panoksittain tällä seoksella varastokammiosta 1 sulkukammion 4 kautta. Murskattua polttoaineseosta syötetään varastokammioon 1 putken 2 kaut-20 ta pneumaattista kuljetinta käyttäen tai painovoiman avulla. Varastokammion 1 säilytyskyky valitaan riittävän suureksi polttoaineseoksen keskeytymättömän syötön takaamiseksi masuuniuuniin vähintään useiden tuntien ajaksi. Säännöllisin välein, aina 6-20 minuutin kuluttua, sulkukammion 25 tyhjennyttyä eristetään se paineistetusta purkauskammiosta 8 kanavaan 10 sijoitetun sulkulaitteen avulla ja sulkukam-mio täytetään varastokammiosta 1 syötetyllä polttoaineseok-sella. Sulkukammiosta 4 poistettu kaasu johdetaan putken 6 kautta varastokammioon 1, jossa se päästetään ulkoilmaan 30 putken 3 kautta kaasun puhdistamisen jälkeen. Kun sulkukam-mio 4 on täytetty polttoaineseoksella, eristetään se varas tokammios ta 1 ja yhdistetään purkauskammioon 8. Purkaus-kammiosta 8 polttoaineseos syötetään kanvan 13 kautta syöt-tösekoittimiin 12, jotka jakavat seoksen yksittäisiin put-35 kiin 15 ja masuuniuunin hormeihin 16.

5 69101

Jauhemaisen polttoaineseoksen tasainen jakautuminen masuuniuunin hormeihin 16 suoritetaan johtamalla lisäkaa-sua jokaiseen putkeen 15, jolloin kokonaisvirtaus 1 Q on (3-10)Qm.

5 Virtauksien ja SQn välisen suhteen alenta minen pienemmäksi kuin kolmeksi ei salli putkijohtojen hyd-rydynaamisten ominaisuuksien eron täydellistä tasaamista, erikoisesti tapauksessa, jolloin niiden lukumäärä on suuri ja ne ovat verrattain pitkiä eikä siten polttoaineen tasaisit) ta jakautumista hormeihin. Mainitun suhteen suurentaminen suuremmaksi kuin kymmenen, vaikka se parantaa hieman polttoaineen jakautumisen tasaisuutta, on epäsuotavaa, koska tällöin masuuniuunin arinalle johdetaan huomattavasti suurempi määrä kylmää kaasua. Polttoaineen kulutuksen vakiol-15 lisuus jokaista hormia 16 kohti suoritetaan muuttamalla kaasun kokonaisvirtausmäärää asianmukaisessa putkijohdossa 15. Lisäkaasun virtausmäärän Qn suuruus jokaista putkijohtoa 15 kohti määrätään ottamalla huomioon se, että kaasun ko-konaisvirtausmäärän tulo Ti jokaisessa virtauksessa sen polt-20 toainepitoisuuden kanssa on yhtä suuri kaikissa hormeissa, so. arvo r *i _ Q_ — + Q b...

(i) n *n (i) 25 L- jolloin on purkauskammioon 8 syötetyn kaasun virtaus; n on putkijohtojen lukumäärä, joiden kautta hormeja syötetään kammiosta 8;

Qn on lisäkaasun virtaus i:ttä hormia kohti 30 & (i) on P°lttoa:*-nePitc>isuus i:nessä hormissa, pidetään yhtä suurena kaikissa hormeissa muuttamalla arvoa Qn·

Arvon fijjj yhtäsuuruus kaikkia hormeja varten on edullista muodostaa automaattisesti. Tätä varten signaali, 35 joka on verrannollinen suureeseen O^/n ja joka muodostetaan mittarin 20 avulla ja signaali, joka on verrannollinen 6 69101 suureeseen Qn ja joka muodostetaan mittarin 21 avulla, syötetään yhteenlaskuyksikköön 22 ja sitten kertovaan yksikköön 24, johon johdetaan myös signaali, joka on verrannollinen polttoaineseoksen pitoisuuteen putkijohdossa mi- 5 tattuna pitoisuusmittarin 23 avulla.

Kertolaskuyksiköstä 24 saatua signaalia verrataan vertailuyksikössä 25 vastaaviin, jokaisesta muusta putki-johdosta saatuihin signaaleihin ja tarvittaessa annetaan käsky lisäkaasun virtausnopeuden joko suurentamiseksi tai 10 pienentämiseksi riippuen yksikön 25 lähtöerosignaalin etumerkistä. Minimituloa käytetään standardiarvona ver rattaessa (putkilinjaa varten, jonka vastus on suurin) li-säkaasun tulevaa ja sivusyöttöä, kun taas maksimituloa /t(.^ (putkilinjaa varten, jonka vastus on pienin) käytetään ta-15 pauksessa, jolloin samanaikaisesti syötetään lisäkaasua poistovaikutuksen takaamiseksi.

Lisäkaasua johdetaan edullisesti jokaiseen putkeen 15 virtauksena, joka on suunnattu purkauskammiosta 8 poistuvaa polttoaineseosta kohti. Tämän kaasuvirran nopeus pi-20 detään alueella 0,25 - 1,5 kertaa sen kriittinen poistumis-nopeus. Tämä sallii paineen suurentamisen vastaavassa syöt-tösekoittimessa 12 ja putken 15 hydraulinen kokonaisvastus kasvaa vastaavasti, mainitun vastuksen kasvaessa suuremmaksi kuin painevaihtelut uunin hormialueella, jolloin paine-25 vaihtelut uunin hormialueella eivät käytännöllisesti katsoen vaikuta lainkaan putkijohdon 15 kokonaisvastuksen muutokseen ja jolloin saavutetaan polttoaineen tasainen syöttö..

Lisäkaasuvirran nopeuden alentaminen pienemmäksi kuin 0,25 kertaa sen kriittinen purkausnopeus ei anna ha-30 luttua vaikutusta, koska sen dynaaminen paine on pieni ja paineenkasvu syöttösekoittajassa 12 on merkityksetön. Kan-tokaasun virtausnopeuden suurentaminen suuremmaksi kuin 1,5-kertaiseksi sen kriittisestä purkautumisnopeudesta, vaikka se aiheuttaa paineen kasvun syöttösekoittimessa 12, 35 on epäedullinen energiankulutuksen kasvun vuoksi, mikä tarvitaan polttoaineseoksen siirtämiseksi sekä ilmapuhal-timen tehon kasvun vuoksi.

I! 7 69101

Polttoaineseoksen jakautumisen tasaisuus ja sen keskeytymätön puhallus masuuniuuniin riippuvat huomattavassa määrässä purkauskammion 8 syötön tasaisuudesta. Panostettaessa paineistettua purkauskammiota 8 jauhemaisella polt-5 toaineseoksella, erikoisesti kivihiilipölymateriaalilla, esiintyy sulkukammiossa 4 säännöllisesti materiaalin muuttumista "sienimäiseksi". Tästä syystä purkauskammion 8 täyttäminen jauhemaisella polttoaineseoksella tapahtuu epästabiililla tavalla ja sen kesto on 10-15 minuuttia. Edel-10 lä mainittujen epäedullisten ilmiöiden välttämiseksi on edullista panostettaessa purkauskammiota 8 poistaa osa kaasusta siitä, tämän kaasun virtausmäärän ollessa saman kuin mitä syötetään tähän kammioon yhdessä panostettavan polttoaineseoksen kanssa. Tätä varten avattaessa kanavan 15 10 sulkukappale yhdistetään samanaikaisesti kuivan ilman tai typpikaasun syöttö sulkukammioon 4 putken 7 kautta ja saman kaasumäärän siirto purkauskammiosta 8 putken 9 kautta varastokammioon 1 ja sitten putken 3 ja suodattimen kautta ympäristöön. Vain sulkukammioon 4 syötetyn kaasumäärän 20 ja purkauskammiosta 8 poistetun kaasumäärän yhtäsuuruus tekee mahdolliseksi sen täyttämisen polttoaineseoksella ja mainitun seoksen samanaikaisen jatkuvan jakelun siitä vaikuttamatta haitallisesti pneumaattisiin siirto-olosuhteisiin. Edellä mainittujen virtausmäärien yhtäsuuruus on edul-25 lista ylläpitää automaattisesti. Tätä varten signaalit mittareista 17 ja 18, jotka mittaavat virtauksen ja suuruudet, syötetään yksikköön 19 niiden vertailua varten ja signaalien välisen eron esiintyessä antaa yksikkö käskyn kaasun virtauksen muuttamiseksi käyttämällä 30 sulku- ja säätölaitetta putkessa 7. Sulku- ja säätölaitteen asento putkessa 9 säädetään säännöllisesti etukäteen eikä sille suoriteta muuta säätöä. Tämä johtuu siitä, että täyt-töajan pitämiseksi vakiona suurentamalla samalla työpainetta P purkauskammiossa 8 täytyy nostaa myös suureen 35 arvoa. Tämän kasvun määrä asetetaan automaattisesti, koska sulku- ja säätölaitteen asennon ollessa muuttumattoman, putkesta 9 poistuvan kaasun virtauksen kasvaessa 8 69101 verrannollisena suureeseen jossa p on ylipaineen arvo kammiossa 8. Vastaavasti myös arvo kasvaa.

Paineen p arvo purkauskammiossa 8 edustaa pääpara-metriä, joka määrää polttoaineseoksen siirtymisen kammiosta 5 8 masuuniuuniin ja se asetetaan tämän virtausnopeuden halu tun arvon, masuuniuunin hormeissa vallitsevan paineen ja putkijohtojen vastusten mukaan. Polttoaineseoksen kokonaiskulutus tarkastetaan kammiossa 8 olevan massan muutoksen mukaisesti, mikä mitataan venymämittarien avulla tavanomais-10 ta laitteistoa käyttäen. Paineen P arvo pidetään vakiona painesäätäjän 26 avulla käyttäen putkijohdon 11 sulku- ja säätölaitetta.

Keksintöä esitellään edelleen seuraavien edustavien esimerkkien avulla.

15 Esimerkki 1

Menetelmää sovellettiin koelaitoksessa kivihiilipö-lyä olevan polttoaineen puhaltamiseksi masuuniuuniin, jonka tilavuus oli 1 033 m^.

4

Paine masuuniuunissa oli 20*10 Pa. Paine purkaus- 4 20 kammiossa oli 25*10 Pa. Painevaihtelu masuuniuunin hor- , 4 meissä oli ± 2*10 Pa. Jokaisen putken pituus mitattuna syöttösekoittajasta hormiin oli 100 m, läpimitta 25 mm, 4 hydraulinen paine oli 2,5*10 Pa ja polttoaineen pitoisuus 3 3 niissä, oli 0,06 m /m .

25 Sulkukammion 4, jonka vetoisuus oli 2 m^ (ks. piir rosta) , täyttö kivihiilipölyä olevalla polttoaineella suoritettiin normaali-ilmanpaineessa. Puristettua ilmaa johdettiin sulkukammioon 4 mainitun ilman virtauksen Q.

3 K

ollessa 120 m /h. Kun paine sulkukamraiossa oli saavuttanut 30 arvon 25*10* Pa, avattiin kanavan 10 sulkukappale, jolloin sulkukammio 4 ja purkauskammio 8 yhdistyivät. Samanaikaisesti avattiin venttiili kanavassa 9, joka yhdistää varas-tokammion ja purkauskammion 8 ja kaasua poistettiin jäi- 3 kimmäisestä myös virtauksella 120 m /h. Tällöin ta-35 pahtui purkauskammion 8 tehokas täyttyminen kivihiilipölyä olevalla polttoaineella. Paine purkauskammiossa 8 säilyi käytännöllisesti katsoen vakiona, koska poistetun kaasun li 9 69101 virtausnopeus oli sama kuin siihen johdetun kaasun virtausnopeus. Edellä eistetty teki mahdolliseksi täyttää purkaus-kammion 3-5 minuutin aikana ja stabiloida siinä oleva paine ja materiaalin määrä.

5 Kaasun virtaus pidettiin arvossa 20 m /h# kun taas lisäkaasun Qn virtausnopeus oli 160 m^/h, so. kahdeksan kertaa suurempi kuin Qm· Lisäkaasun syöttö syöttö-sekoittimiin 12 suoritettiin kohti vastaavaa kaasu-poltto-aineseoksen syöttöä nopeudella 200 m/s. Putkijohtojen 15 4 10 hydraulinen vastus kasvoi arvoon 5*10 Pa ja se oli kasvanut huomattavasti suuremmaksi kuin painevaihtelut masuuni-uunin hormeissa 16 sallien täten polttoaineen syötön vaihtelujen alenemisen 5 %:iin.

Esimerkki 2 15 Samaa laitteistoa käyttäen syötettiin lisäkaasua esitetyn menettelyn mukaan polttoaineseoksen suunnassa nopeudella noin 300 m/s. Hydraulinen vastus putken 15 tulossa 4 kasvoi arvoon 9,5*10 Pa paineen kasvun vuoksi syöttösekoit-timessa 12. Kivihiilipölyä olevan polttoaineen syötön epä- 20 tasaisuusaste samoilla vastapaineen vaihteluarvoilla (2 · 104 Pa) oli 3,6 %.

Claims (3)

10 691 01

1. Menetelmä jauhemaisen polttoaineseoksen syöttämiseksi masuuniuunin hormeihin käsittäen ylipaineen alaisen 5 purkauskammion täyttämisen panoksittain jauhemaisella polt-toaineseoksella, minkä jälkeen seosta poistetaan jatkuvasti purkauskammiosta ja siirretään tätä seosta masuuniuunin hormeihin kaasun avulla, tunnettu siitä, että jauhemaisen polttoaineseoksen poistamisen jälkeen purkauskam-10 miosta (8) johdetaan lisäkaasua jokaiseen putkeen (15) e-dellä mainitun kaasun kokonaisvirtauksen ollessa 3-10 kertaa suuremman kuin pääkaasun virtaus ja jokaisessa putkessa (15) kaasun kokonaisvirtauksen ja siinä olevan jauhemaisen polttoaineseoksen pitoisuuden tulo pidetään samana kaikissa 15 hormeissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäkaasua johdetaan putkijohtoon (15) edellä mainittua polttoaineseosta kohti suunnattuna virtauksena, jolloin lisäkaasun virtausnopeus pidetään 20 0,25-1,5 -kertaisena sen kriittiseen poistumisnopeuteen verrattuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että purkauskammion (8) täyttämisen aikana poistetaan siitä osa kaasusta, jolloin kaasun vir- 25 taus on sama kuin purkauskammioon (8) johdetun kaasun virtaus yhdessä siihen syötetyn polttoaineseoksen kanssa. n