FI88517B - Saett och anordning foer inmatning av reaktionsaemnen i en smaeltugn - Google Patents

Description

! 88517

Tapa ja laite reaktioaineiden syöttämiseksi sulatusuuniin Tämä keksintö kohdistuu tapaan ja laitteeseen reaktio-aineiden, edullisesti jauhemaisen kiintoaineen ja reaktio-kaasun syöttämiseksi sulatusuuniin niin, että sulatusuunin * reaktiovyöhykkeen lämpötilaprofiilia muutetaan reaktio- vyöhykkeen rakennemateriaalien ja sulatustuloksen kannalta edulliseksi.

Suspensiosulatusuuniin reaktioaineita syötettäessä muodostetaan suspensio edullisesti itse reaktiotilassa, jolloin jauhemainen kiintoaine ja reaktiokaasu sekoitetaan reaktio-tilassa. Tällöin massansiirto reagoivan kiintoainehiukkasen ja sitä ympäröivän kaasun välillä saadaan mahdollisimman suureksi itse reaktiotilassa, koska myös nopeusero reaktio-kaasun ja jauhemaisen kiintoaineen välillä saadaan suurimmilleen.

Suspension muodostaminen itse reaktiotilassa on tunnettua esimerkiksi FI-patentista 57786, jossa jauhemaisesta aineesta muodostetaan kaltevalle pinnalle putoavien osavirtojen avulla rengasmainen alaspäin suuntautuva kiintoainevirtaus. Erityisessä pyörrekammiossa voimakkaaseen pyörreliikkeeseen saatetun reaktiokaasun annetaan purkautua pyörimisakselin suuntaisena pyörrekammion päädyssä olevan kuristavan tasoituselimen kautta jauhemaisen aineen rengasmaisen virran sisäpuolelle oleellisesti sen akselin suuntaisena. Tältä suoraan reaktio-tilaan avautuvalta aukolta voimakkaasti turbulenttinen pyörresuihku purkautuu kartiona, jonka avautumakulmaa voidaan säädellä alueella 15-180° ja kohtaa tarpeellisella nopeus-erolla jauhemaisen virran itse reaktiotilassa.

FI-patentissa 63259 kuvataan myös tapa ja laite muodostaa jauhemaisen aineen ja reaktiokaasun suspensiosuihku reaktio-tilassa. FI-patentin mukaan yhtenäinen reaktiokaasuvirta jaetaan vähintään kolmeen osavirtaan ja osavirtausten suuntaa käännetään 30-90°, olennaisesti reaktiotilan keskiakselin suuntaiseksi, samalla kun osavirtojen nopeutta kasvatetaan.

2 «8517 Näin muodostetut reaktiokaasun osavirrat saatetaan mahdollisimman alhaisin painehäviöin purkautumaan rengasmaisena virtana ja ympäröimään virtauksen sisäpuolelta syötettävää jauhemaisen aineen virtaa. Tämä jauhemaisen aineen virta saatetaan edelleen purkautumaan ja sekoittumaan tehokkaasti tähän kokonaisuutena pyörittämättömään reaktiokaasusuihkuun reaktioille välttämättömän turbulenttisen, mutta hallitun suspensiosuihkun aikaansaamiseksi.

FI-patenttihakemuksen 882463 tekniikan tasona kuvataan rikastepoltin, jossa putkimainen rikastekouru pidetään riippumassa pystysuorasti poltinrungon keskiakselia pitkin. Poltinrungon alaosa on suppiloputken muotoinen, kun taas kourun alapää pidetään hieman ulkonevana poltinrungon suppilomaisen alaosan yli. Rikastepolttimeen on lisäksi asennettu lisäpolttoainepoltin rikastekourun keskiakselia pitkin niin, että ilmakanavan kautta syötetty reaktioilma tulee puhalletuksi suppilomaisen osan kautta rikastekuorussa alaspäin putoavaa kiinteää materiaalia vastaan. Rikastepolttimeen on edelleen sopivan reaktioilman puhallusnopeuden ylläpitämiseksi asennettu suppilomaiseen osaan kartiomainen virtausohjain kiinnittämällä ohjain lisäpolttoainepolttimen päähän.

FI-patenttihakemuksessa 882463 on edelleen esitetty parannus ylläkuvattuun rikastepolttimeen. Tässä rikastepolttimessa sekä lisäpolttoaine että varsinainen reaktiokaasu syötetään rikastesyöttöön nähden keskeisesti suoraan reaktiotilaan. Rikasteen suuntaamiseksi ja reaktiokaasuputken tukkeutumisen välttämiseksi on reaktiokaasuputken ulkoreunalle sijoitettu kartiomainen virtausohjain, jolla rikaste saadaan suunnattua reaktiokaasuputken suusta poispäin reaktiotilan reunaosaan.

US-patentista 4210315 tunnetaan laite, jossa jauhemaisen kiintoaineen ja reaktiokaasun suspensio aikaansaadaan syöttämällä kiintoaine reaktiotilaan keskeisesti reaktiokaasun syöttöön nähden. Kiintoaineen syöttöputken sisään sama-keskeisesti on lisäksi asennettu kaasun syöttöputki, joka 3 88517 kiintoaineputken alapäässä on muotoiltu kartiomaiseksi siten, että kaasu purkautuu kartion alaosassa olevista purkaus-aukoista. Purkausaukoista tuleva kaasu aikaansaa kartiopintaa pitkin putoavan kiintoaineen suuntaamisen kohden reaktio-kaasuvyöhykettä reaktiotilan reunaosiin päin.

Muodostettaessa kiintoaineen ja reaktiokaasun välinen suspensio tekniikan tason mukaisesti ongelmana on usein, että reaktiotilan keskellä on huomattava kiintoaineen ylimäärä, kun taas reaktiokaasua on alimäärä. Reaktiotilan reunaosissa sen sijaan kiintoaineen ja reaktiokaasun määrät ovat päinvastaiset. Tästä seuraa, että reaktiotilan reuna-alueilla tapahtuu ylireagointia, ja reaktiotilan keskellä kiintoaine reagoi vajaasti. Seurauksena on edelleen reagoimattoman kiintoaineen muodostama kasautuminen reaktiotilan alaosaan ellei reaktiotilan lämpötilaa nosteta. Lämpötilan nosto kuitenkin kuormittaa reaktiotilan vuorausta ja jäähdytys-elementtejä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi ja toimintavarmempi tapa ja laite jauhemaisen kiintoaineen ja reaktiokaasun syöttämiseksi reaktiotilaan niin, että reaktio-tilan lämpötilaprofiili saadaan muuttumaan reaktiotilan kestävyyden ja sulatustuloksen kannalta edulliseksi.

Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisesti jauhemainen kiintoaine ja reaktiokaasu syötetään suspension muodostamiseksi reaktiotilaan käyttäen ainakin yhtä edullisesti reaktiotilan yläosaan muodostettua syöttöaukkoa. Tähän syöttöaukkoon liitettyjen elimien avulla reaktiokaasun syöttö jaetaan kahteen osaan siten, että kiintoaineen syöttö tapahtuu reaktiokaasuosien syöttökohdan väliseltä alueelta. Näin osa reaktiokaasusta syötetään reaktiotilan keskiosaan kiintoainesyötön sisäpuolelta, kun taas osa reaktiokaasusta syötetään kiintoainesyötön ulkopuolelta. Sekä kiintoaineen että kiintoainesyötön sisä- 4 88517 puolelta tapahtuvan reaktiokaasun syöttöelimeen on lisäksi asennettu elimiä reaktioaineiden edulliseksi suuntaamiseksi reaktiotilaan. Kiintoainesyötön sisäpuolelta reaktiotilaan menevä reaktiokaasu joutuu näin edullisesti suoraan kohtaan, jossa muutoin on suurin suspensiotiheys ja johon reaktiokaasu pääsee huonosti tunkeutumaan. Näin reaktiotilan keskiosassa kiintoaineen reaktioastetta voidaan olennaisesti nostaa ilman, että tarvitsisi nostaa reaktiotilan lämpötilaa. Syöttämällä vain osa reaktiokaasusta kiintoaineen syöttö-kohtaan nähden ulkopuolelta saadaan samalla reaktiotilan reuna-alueilla tapahtuva mahdollinen ylireagoiminen estettyä, ja kiintoaineen ja reaktiokaasun muodostamasta suspensiosta saadaan tiheydeltään olennaisen homogeeninen.

Jakamalla reaktiokaasusyöttö keksinnön mukaisesti kahteen osaan saadaan reaktiotilan lämpötilaprofiili edullisemmaksi tekniikan tasoon nähden, koska kiintoaineen palaminen alkaa myös suspension sisäosalta. Reaktiotilan reunaosien lämpötila samalla laskee, koska reaktiokaasun happipitoisuus laskee syötettäessä vähemmän reaktiokaasua reunaosiin. Suspension sisäosassa tapahtuva kiintoaineen palaminen aiheuttaa edelleen reaktiotilan keskelle kuuman vyöhykkeen, joka estää kiintoaineen kasautumisen materiaalin syöttökohdalle.

Keksinnön avulla kiintoaineen sekoittuminen reaktiokaasun kanssa paranee, koska reaktiokaasua tuodaan suspension keskiosaan. Lisäksi kuuma vyöhyke reaktiotilan keskiosassa aiheuttaa reaktiokaasun voimakkaan laajenemisen, joka työntää kiintoainetta reaktiotilan keskiosasta ulospäin.

Kiintoaineen reagointi tapahtuu ylempänä suspension sisällä reaktiotilan keksinnön mukaisesti keskiosaan syötetyn reaktiokaasun vaikutuksesta. Edelleen suspension sisällä syntyvä reaktiolämpö voidaan käyttää tehokkaasti kiintoaineen sulatukseen eikä reaktiolämpö siten kulu lämpöhäviöihin. Lisäksi suspension sisäosaan syötettävän reaktiokaasun hyötysuhde on hyvin korkea, koska reaktiokaasu pääsee reaktiotilan poistokaasuun vain kiintoaineen läpi.

5 88517

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää keksinnön erästä edullista sovellutusmuotoa osittain leikattuna sivukuvantona.

, Kuvion mukaisesti suspensiosulatusuunin reaktiotilan, reaktiokuilun 1, yläosaan on sijoitettu reaktioaineiden syöttöaukko 9 siten, että sekä kiintoaineena oleva hienojakoinen rikaste että reaktiokaasuna toimiva happipitoinen kaasu pääsevät virtaamaan reaktiotilaan 1 reaktiotilan katon 2 kautta. Syöttöaukkoon 9 liitettyjen elimien avulla kiintoaine johdetaan reaktiotilaan 1 yhteen 3 kautta. Pudotessaan yhteessä 3 alaspäin kiintoaine tulee kosketuksiin yhteen 3 keskiosassa olevan kartiopinnan 4 kanssa, jolloin kiintoaine muuttaa suuntaa reaktiotilan reunaosia kohti.

Reaktiokaasu syötetään reaktiotilaan 1 siten, että ainakin puolet reaktiokaasusta, edullisesti 50-90 % reaktiokaasusta syötetään suspensiosulatusuunin reaktiotilaan yhteen 5 kautta, joka yhde 5 on asennettu syöttöaukkoon 9 niin, että reaktiokaasu johdetaan reaktiotilaan 1 kiintoaineyhteen 3 ulkopuolelta. Tällöin kartiopinnan 4 avulla suunnattu kiintoaine tulee kosketuksiin reaktiokaasun kanssa. Loput reaktio-kaasusta, ainakin 10% reaktiokaasusta, edullisesti 10-50 %, syötetään reaktiotilaan 1 kiintoaineyhteen 3 sisäosaan sijoitetun reaktiokaasuyhteen 6 kautta. Reaktiokaasuyhteen 6 alapäähän 7, sen sisäosaan on edelleen keskeisesti sijoitettu kartiopinta 8. Sekä reaktiokaasuyhde 6 että kartiopinta 8 ulottuvat kiintoaineyhteen 3 alapään yli alemmalle tasolle. Näin reaktiokaasuyhteen 6 kautta johdettu reaktiokaasu saadaan syötettyä kohti alaspäin laskeutuvia kiintoaine-partikkeleja, jolloin vielä reagoimattomat ja/tai osittain reagoineet kiintoainepartikkelit joutuvat uuden reaktio-kaasurintaman vaikutuspiiriin.

Keksinnön mukaisesti jakamalla reaktiokaasusyöttö kahteen osaan käyttäen kahta reaktiokaasuyhdettä 5 ja 6 joutuu näiden yhteiden 5 ja 6 välistä syötetty kiintoaine kosketuksiin sekä

Claims (11)

1. Tapa reaktioaineiden, edullisesti jauhemaisen kiintoaineen ja reaktiokaasun syöttämiseksi sulatusuuniin, edullisesti sulatusuunin reaktiotilan yläosaan, tunnettu siitä, että reaktiokaasu syötetään reaktiotilaan ainakin yhden syöttöaukon kautta niin, että syöttöaukon kautta syötettävä kiintoaine syötetään reaktiotilaan kahteen osaan jaetun reaktiokaasusyöttövirtauksen väliseltä alueelta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kiintoainesyöttövirtauksen ulkopuolelta syötetään ainakin puolet reaktiokaasusta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että reaktiokaasun syöttömäärästä 50-90 % syötetään kiintoainesyötön ulkopuolelta.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että reaktiokaasusyöttömäärästä ainakin 10 % syötetään kiintoainesyötön sisäpuolelta.

5. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että reaktiokaasuna käytetään happipitoista kaasua.

6. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että kiintoaineena käytetään jauhemaista rikastetta. 7 88517

6 33517 reaktiotilan reunaosasta ja keskiosasta tulevan reaktio-kaasurintaman kanssa. Näin reaktiotilan 1 lämpötilaprofiili saadaan edulliseksi, sillä reaktiossa vapautuva lämpö aikaansaa reaktiotilan keskiosaan syötettävän reaktiokaasun nopean kuumenemisen ja siten parantaa kiintoainepartikkelien reagointinopeutta. Tästä taas seuraa, että reaktiossa vapautuvaa lämpöä voidaan hyväksi käyttää jo reaktiotilan yläosassa ilman ulkoista lämpötilan nostoa.

7. Anordning för genomförande av sattet enligt patentkravet 1, vilken anordning omfattar organ för inmatning av reaktionsgas och fast amne i en smältugn, företradesvis i övre delen av smaltugnens reakt ionsutrymme,-kännetecknad av att för inmatning av reaktionsamnen uppvisar smaitugnen minst en inmatningsöppning (9) vartill anslutits en fastämnesmatningsstuds (3) samt studsar (5,6) för inmatning av reaktionsgas säval i mitten av fastämnes-matningen som utanför denna.

7. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen tavan toteuttamiseksi, jossa laitteessa on elimiä reaktiokaasun ja kiintoaineen syöttämiseksi sulatusuuniin, edullisesti sulatusuunin reaktiotilan yläosaan, tunnettu siitä, että reaktio-aineiden syöttämiseksi sulatusuunissa on ainakin yksi syöttö-aukko (9), johon on liitetty kiintoainesyöttöyhde (3) sekä yhteet (5,6) reaktiokaasun syöttämiseksi sekä kiintoaine-syötön keskeltä että kiintoainesyötön ulkopuolelta.

8. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad av att i mitt- 9 88517 partiet av den till inmatningsöppningen (9) anslutna fastamnesmatningsstudsen (3) har anslutits en matningsstuds (6) för reak-tionsgas som stracker sig langre ned an fastamnesmatningsstudsen (3) .

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttöaukkoon (9) liitetyn kiintoainesyöttöyhteen (3) keskiosaan on asennettu reaktiokaasun syöttöyhde (6), joka ulottuu kiintoaineen syöttöyhteeseen (3) nähden alemmalle tasolle.

9. Anordning enligt patentkravet 7 eller 8, k&nnetecknad av att säval fastamnesmatningsstudsen (3) som matningsstudsen (6) för reaktionsmedel ar försedd med en konisk yta (4,8) för fördelak-tig inriktning av matningsmaterialet till reaktionsutrymmet.

9. Patenttivaatimusten 7 tai 8 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että sekä kiintoaineen syöttöyhteessä (3) että reaktioaineen syöttöyhteessä (6) on kartiopinta (4,8) syöttö-materiaalin edulliseksi suuntaamiseksi reaktiotilaan.

10. Anordning enligt patentkraven 7,8 eller 9, k&nnetecknad av att i nedre andan (7) av matningsstudsen (6) för reaktionsgas har en konisk yta (8) anordnats centralt i förh&llande till matningsstudsen.

10. Patenttivaatimusten 7, 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiokaasun syöttöyhteen (6) alapäähän (7) on syöttöyhteeseen nähden keskeisesti sijoitettu kartiopinta (8). 1 Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiokaasun syöttöyhteen kartiopinta (8) ulottuu reaktiokaasun syöttöyhteeseen (6) nähden alemmalle tasolle. ® o o c 1 7 PATENTKRAV D * 1. satt att inmata reaktionsamnen, företradesvis pulverformigt fast material och reaktionsgas i en smältugn, företradesvis i övre delen av en smältugns reaktionsutrymme, kännetecknat av att reaktionsgas inmatas i reaktionsutrymmet genom minst en in-matningsöppning sä att det fasta materialet som ska11 inmatas genom inmatningsOppningen matas in i reaktionsutrymmet frän om-rädet mellan de tva delama av den i tva delar indelade reak-tionsgasmatningsströmmen. 2. satt enligt patentkravet 1, kännetecknat av att minst haif-ten av reaktionsgasen inmatas utanför fastamnesmatningsströmmen. 3. satt enligt patentkravet 1 eller 2, kftnnetecknat av att 50-90 % av mangden inmatad reaktionsgas matas utanför fastamnesmat-ningen. 4. satt enligt patentkravet 1, 2 eller 3, kännetecknat av att minst 10 % av mängden inmatad reaktionsgas matas innanför fast-amnesmatningen. 5. satt enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som reaktionsgas används en syrehaltig gas. 6. satt enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att som fast material anvands ett pulverformigt koncen-trat.

11. Anordning enligt nägot av patentkraven 7-10, k&nnetecknad av att den koniska ytan (8) i matningsstudsen för reaktionsgas stracker sig langre ned an matningsstudsen (6) för reaktionsgas.