NO155467B - Fremgangsmaate ved gjenvinning av varme fra en gass inneholdende smeltede bestanddeler. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved gjenvinning av varme fra en gass som inneholder fordampede, smeltede og eutektiske bestanddeler, ved at gassen bringes i kontakt med en varmevekslers varmeoverføringsflater.

I prosessindustrien dannes det store mengder varme gasser fra hvilke varmegjenvinningen forvanskes av de fordampede og smeltede bestanddeler som gassene inneholder, og som foru-renser varmeoverføringsflåtene. Som typiske eksempler på slike gasser kan nevnes den pyrometallurgiske industris av-gasser. Med de metoder som pr. idag er tilgjengelige, er det ytterst vanskelig å holde heteflåtene rene, hvilket medfører at anleggenes effektivitet avtar og omkostningene øker.

Erfaringsmessig er rengjøringsproblemene størst i de

for hver prosess spesifikke temperaturområder hvor endel av de faste bestanddeler befinner seg i en eutektisk tilstand.

I for eksempel ikke-jern-metallurgiske smelteprosesser er

ofte ubetydelige innhold av Zn, As og Pb tilstrekkelige til at hele støvmengden vil forholde seg eutektisk. Støv i eutektisk tilstand fester seg til heteflåtene og danner, spesi-elt når det krystalliser,et belegg som det med kjente rengjør-ingsmetoder (sandblåsing og mekanisk rengjøring) i visse til-felle er umulig å fjerne. Undersøkelser i marken har vist at de beste resultater er blitt oppnådd i dampkjeler hvor det som følge av prosessens natur har forekommet en naturlig erosjon av belegget på heteflåtene. Man har sogar av beleggets form kunnet slutte seg til at man ikke engang med effektiv sandblåsing eller mekanisk rengjøring har kunnet påvirke belegget i nevneverdig grad. Erosjonen har derimot holdt heteflåtene i strømningsretningen relativt rene.

Disse iakttagelser har dannet basis for den idé å ut-nytte en kontrollert erosjon ved rengjøring av heteflater som ellers er vanskelige å holde rene. Følgelig tilveiebrin-ges en fremgangsmåte som innledningsvis angitt, som er sær-preget ved at gassens temperatur foran varmeveksleren senkes til under det eutektiske temperaturområde ved å iblande gassen avkjølte, sirkulerende, faste partikler, som kan være partikler som er blitt utskilt fra gassen eller eksternt tilførte partikler.

t

Figuren på den vedføyede tegning viser en utførelses-form av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I den pa figuren viste anordning strømmer en varm gass, som inneholder fordampede og smeltede bestanddeler, gjennom en med strålings flater forsynt kanal 1. Når gassen nærmer seg varmeveksleren 2, er dens témperatur nær det eutektiske områdes øvre grense. Temperaturen etter varmeveksleren velges slik at den ligger så langt under det eutektiske områdes nedre grense at støvet i gassen er pulverformig og ikke fester seg til heteflatene. Den sandblåsningseffekt som kreves for at heteflatene skal holdes rene, oppnåes ved å føre inn eroderende støv i varmeveksleren i en slik mengde at det, når det i sonen 3 foran varmeveksleren blander seg med den støvholdige gass som strømmer til varmeveksleren, senker temperaturen til'i nærheten av det eutektiske områdes nedre grense.

Etter innblandingen og temperaturfallet i sonen 3, strømmer suspensjonen, som inneholder en tilstrekkelig stor mengde slipende partikler til gjennom erosjon å hindre at belegget på heteflatene øker, gjennom varmeveksleren 2.

Etter varmeveksleren 2 har suspensjonens temperatur sun-ket til under det eutektiske område, og suspensjonen føres tangentielt gjennom en kanal 4 til en gjennomstrømnings-syklon 5, fra hvilken en praktisk talt støvfri gass føres ut gjennom et sentralt anordnet rør 6. Det utskilte faste stoff føres gjennom et rør 7 tilbake til gass-strømmen i kanalen l's sone 3 foran varmeveksleren. I tilbakeføringsrøret 7

er det anordnet et uttak 8 for det sirkulerende materiale, hvorved mengden av sirkulerende faststoff og erosjonsvirk-ningen kan reguleres. Det sirkulerende materiale kan ut-gjøres av prosessens eget . faststoff eller av annet billig materiale, såsom f.eks. sand, som innføres i apparatet via et rør 9.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnåes følgende fordeler: 1. Heteflatene holdes rene gjennom en regulert erosjons-virkning.

2. Temperaturen senkes hurtig gjennom innblanding.

I

3. Det oppnåes en såkalt tørrvaskevirkning, mens forurens-ninger i dampfase kondenseres på de sirkulerende faste

partiklers overflate.

4. Svovelutslippet kan reduseres, f.eks. ved at det benyttes et sirkulasjonsmateriale basert på Ca. 5. Varmeoverføringen ved stråling og konveksjon forbedres.

Virkningsområdet for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen

er som følger:

Eksempel 1

Verdiene for avgassene fra et kobbersmeiteverk etter smelt-ingen er:

Gjennom strålning avkjøles gassene i kanal 1 til ca. 900 C, hvorved man havner i et område som er besværlig med henblikk på tilsmussing av heteflatene. Den støvholdige gassens varme-kapasitet er ca. 1,7 kJ/(Nm"* °C) = 38 J/(mol °C) , dvs. varme-kapasitetsstrømmen er 66,1 kW/°C. En passende temperatur foran varmevekslerens to heteflater er 700°C og etter heteflatene 550°C. Den sirkulerende varmekapasitetsstrøm er så-ledes 88,1 kW/°C. Sirkulasjonsmaterialets spesifikke varme-kapasitet kan anslåes å være ca. 0,8 kJ/(kg°C), hvorav det følger at sirkulasjonsstrømmen er 110 kg/s, hvilket vil si at det fåes et faststoffinnhold i gassen på 63 g/mol (= 2,81 kg/Nm"*) etter innblandingen. I praksis er det i hvirwél-sjiktreaktorer med et sirkulerende sjikt blitt benyttet faststoff innhold på 900 - 1400 g/mol. Som sirkulerende materiale kan det i smelteverk benyttes slig, sand eller blandinger av slike materialer. Dessuten anrikes i kjølesirkulasjonen partikler som avgassene inneholder.

t

Eksempel 2

Svartlutstrømmen i en sodakjel utgjør 5,6 kg/s, og

dets tørrstoffinnhold ér 0,60. En typisk for tørrstoff-analyse er som følger:

C 35,5% (av massen)

Na 20,8%

S 5,2%

0 35,1%

H 3,4%

Dersom forbrenningen skjer i sodakjelen, følger ca. 30% av det innmatede svovel og 10% av det innmatede natrium med røk-gassene fra forbrenningsstedet, delvis i form av gass og delvis i form av små smeltedråper. Dersom forbrenningen skjer i et separat forbrenningskammer, kan røkgassene inne-holde helt opp til 50% av svovelet og 30% av natriumet etter forbrenningssonen. Når røkgassene avkjøles, danner de uor-ganiske kjemikalier hovedsakelig natriumsulfat og natriumcarbonat, foruten svoveldioxyd. Avhengig av lutens sammen-setning og driftsbetingelsene kan dette i visse tilfeller føre til besværlige natriumpyrosulfatbelegg på heteflatene.

1 det ovennevnte forbrenningskammer hadde avgassene de følgende verdier:

Sirkulasjonsstrømmen består av røkgassenes støv på Na2C03-basis og til sonen 3 tilført Na^-COj eller Na2S04>

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved gjenvinning av varme fra en gass inneholdende smeltede bestanddeler, ved hvilken gassen bringes i kontakt med en varmevekslers varmeoverføringsflate, karakterisert ved at gassens temperatur foran varmeveksleren senkes til under det eutektiske temperaturområde ved å iblande gassen avkjølte, sirkulerende, faste partikler, som kan være partikler som er blitt utskilt fra gassen eller eksternt tilførte partikler.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, for gjenvinning av varme fra avgassen fra et kobbersmelteverk, karakterisert ved at avgassen iblandes sand og temperaturen i avgassen senkes til 700°C foran varmeveksleren.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, for gjenvinning av varme fra gassen fra en sodakjel, karakterisert ved at gassen iblandes natriumsulfat og/eller natriumcarbonat og temperaturen i gassen senkes til 700°C foran varmeveksleren.