PL101831B1 - A method of condensing zinc vapours as well as a device for condensing zinc vapours - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób skraplania par cynku oraz urzadzenie do skraplania par cynku, otrzy¬ mywanych w procesie redukcji cieplnej, zwlaszcza w piecu szybowym.W znanych procesach wielkopiecowych, pary cynku opuszczajace piec skraplaja sie pod dzialaniem rozpy¬ lonego strumienia cieklego olowiu w skraplaczu. Skraplaczem jest prostopadloscienna komora wyposazona w przewód wlotowy gazu, o duzym przekroju poprzecznym, prowadzacy od wierzcholka szybu wielkiego pieca.Po przeciwnej stronie komory znajduje sie przewód wylotowy, którego czesc kominowa ma kierunek pionowy.Rozpylony strumien cieklego olowiu otrzymuje sie róznymi sposobami, korzystnie za pomoca wirników zanu¬ rzonych w cieklym olowiu w komorach poszczególnych stopni skraplacza.Cynk skrapla sie pod dzialaniem strumienia olowiu, a nastepnie przedostaje wraz ze strumieniem olowiu poprzez przegrode komory skraplacza do zbiornika pompy, skad jest przesylany do wymiennika ciepla. Przeply¬ wajac przez wymiennik ciepla olów ulega czesciowemu ochlodzeniu, korzystnie za pomoca ochladzaczy wirni¬ kowych. Przeplywajacy metal, bedacy jednofazowym roztworem cynku w olowiu, staje sie roztworem dwufazo¬ wym skladajacym sie z cynku zawierajacego czesciowo olów oraz olowiu zawierajacego czesciowo cynk.Dwufazowy uklad olów—cynk dostaje sie do separatora gdzie cynk jest odzyskiwany, zas ochlodzony olów krótkim przewodem powraca do skraplacza. Cieplo zawarte w gazach doplywajacych do skraplacza jest czesciowo przekazane kapieli olowianej, az do utworzenia równowagi cieplnej w ukladzie. Temperatura gazów wlotowych oraz temperatura olowiu opuszczajacego separator okresla temperature w przeciwleglych krancach skraplacza. Mozliwosci zmiany tych temperatur sa niewielkie, poniewaz sa one narzucone przez wymagania dla wydajnej pracy wielkiego pieca oraz dzialania separatora. Wydajnosc tego typu ukladu skraplajacego moze byc okreslona przez pomiar ilosci cynku, wydalanego przez gazy z tego skraplacza. W konwencjonalnych rozwiaza¬ niach okolo 9% par cynku wplywajacych do skraplacza nie jest odzyskiwane, przez co wydajnosc kondensacji takich skraplaczy moze byc nie wieksza niz 91%.Wynalazek dotyczy sposobu skraplania par cynku polegajacego na poddaniu goracych gazów zawierajacych pary cynku dzialaniu rozpylonego strumienia plynnego olowiu w skraplaczu wielostopniowym, w którym4 2 101831 wystepuje recyrkulacja olowiu, przy czym wedlug wynalazku, temperature olowiu w komorze stopnia posre¬ dniego skraplacza reguluje sie w zakresie temperatur od 475° do 515°C.Wynalazek dotyczy równiez urzadzenia do skraplania par cynku skladajacego sie z wielostopniowego skra¬ placza, którego komora podzielona jest na wiele stopni, zawierajacego zespól wytwarzajacy rozpylony strumien cieklego olowiu w kazdym stopniu skraplacza, zespól przenoszacy olów z komory skraplacza, poprzez wymien¬ nik ciepla do innej czesci komory, które —wedlug wynalazku — posiada zespól rynien przenoszacy goracy ciekly olów do komory posredniego stopnia skraplacza, dla zwiekszenia temperatury olowiu w komorze posre¬ dniego stopnia skraplacza od 475° do 515°C.Regulacja temperatury w komorze posredniego stopnia skraplacza pozwala na zwiekszenie sprawnosci ukla¬ du.Korzystna temperatura cieklego olowiu w komorze posredniego stopnia skraplacza jest temperatura w za¬ kresie od 480° do 510°C.Korzystne jest aby stopien posredni skraplacza, w którym jest regulowana temperatura nastepowal bezpo¬ srednio po stopniu, w którym gazy zawierajace pary cynku zetkna sie po raz pierwszy z cieklym olowiem.W najbardziej korzystnym rozwiazaniu temperature olowiu reguluje sie wykonujac otwór w przegrodzie rozdzielajacej komore pierwszego stopnia skraplacza, w której gorace gazy po raz pierwszy stykaja sie z olowiem, od komory stopnia posredniego, oraz umieszczajac na scianie przegrody od strony pierwszego stopnia skraplacza, rynien kierujacych olów do otworu w przegrodzie. Strumien cieklego olowiu podajacy na sciane przegrody splywa do rynien, a nastepnie przedostaje sie przez otwór w scianie przegrody do komory posredniego stopnia skraplacza.W innym korzystnym rozwiazaniu temperature olowiu reguluje sie przez dostarczanie goracego olowiu do komory posredniego stopnia skraplacza. Olów ten moze stanowic czesc olowiu opuszczajacego komore pier¬ wszego stopnia skraplacza, podawany korzystnie poprzez zbiornik pompy.W innym korzystnym rozwiazaniu, temperature olowiu reguluje sie przez dostarczenie czesci ochlodzone¬ go olowiu, przeznaczonego dla ostatniego stopnia skraplacza lub znajdujacego sie juz w komorze ostatniego stopnia skraplacza, do komory wczesniejszego stopnia, przy czym wzrost temperatury w komorze posredniego stopnia skraplacza jest spowodowany zmniejszeniem przeplywu chlodnego olowiu przez stopien posredni. Ko¬ rzystnym jest, aby chlodny olów pochodzil z wymiennika ciepla, do którego jest doprowadzony z komory pierwszego stopnia skraplacza, oraz aby olów byl oddzielony od cynku w separatorze.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia skraplacz trójstopniowy schematycznie, fig. 2 — czesc skraplacza wielostopniowego w widoku z boku schema¬ tycznie z uwidocznieniem szczególnego ksztaltu kanalu do przemieszczania olowiu pomiedzy kolejnymi stopnia¬ mi, fig. 3 — skraplacz trójstopniowy w przekroju wzdluz linii A—A z fig. 2, fig. 4 — skraplacz trójstopniowy w przekroju wzdluz linii B—B z fig. 2, fig. 5 — kanal z miejscem jego usytuowania z fig. 2.Skraplacz z fig. 1 stanowi prostokatna komore z otworem wlotowym 1 gazu oraz otworem wylotowym 2.Skraplacz ma cztery wirniki oznaczone literami A, B, C i D, a jego wnetrze jest podzielone na trzy stopnie za pomoca pionowych przegród 6 i 7, które zalamuja strumien przeplywajacego gazu przez komore skraplacza.Czesc komory zawierajaca wirniki A i B jest pierwszym stopniem skraplacza, czesc zawierajaca wirnik C jest posrednim stopniem, zas czesc z usytuowanym wirnikiem D jest ostatnim stopniem skraplacza.Wirniki A, B, C i D sa zanurzone w plynnym olowiu i maja na celu rozpryskiwanie kropelek olowiu we wnetrzu skraplacza. Ciekly olów wyplywa poprzez kanal w przegrodzie do zbiornika 3 pompy, zas pompa 8a podaje go do wymiennika ciepla 4 o ksztalcie wydluzonej rury posiadajacej wewnatrz srodki chlodzace 4a.W trakcie chlodzenia, na powierzchni plynnego olowiu wydziela sie warstwa cynku, która oddziela sie od olowiu w separatorze 5, a ochlodzony olów powraca do komory skraplacza poprzez krótka rure 11 i kanal w przegrodzie.Temperature olowiu w komorze posredniego skraplacza mozna regulowac umieszczajac w zbiorniku 3 druga pompe 8 o zmiennym wydatku, polaczona poprzez krótka rure 9 z komora posredniego stopnia skrapla¬ cza. Rozwiazaniem alternatywnym jest skierowanie do komory stopnia posredniego skraplacza czesci olowiu wplywajacego do wymiennika ciepla 4 przed jego ochlodzeniem, ale uzycie drugiej pompy pozwala na latwiejsza regulacje ilosci olowiu. Tak wiec do komory stopnia posredniego skraplacza dostarcza sie olów o stosunkowo wysokiej temperaturze.Regulacje wydatku pompy 8 mozna osiagnac wieloma sposobami, korzystnie umieszczajac w skraplaczu i w zbiorniku 3 czujnik temperatury i regulujac wydatek pompy automatycznie. Mozna takze regulowac wydatek pompy 8 recznie w zaleznosci od odczytów temperatury w stopniu posrednim skraplacza.101831 3 W innym rozwiazaniu urzadzenia ochlodzony olów plynacy przez separator 5 i rure 11, podaje sie do komory pierwszego stopnia skraplacza, rura 10. Zmniejszenie doplywu chlodnego olowiu do komory stopnia posredniego skraplacza powoduje wzrost temperatury wewnatrz stopnia. Ochlodzony olów mozna takze pompo¬ wac do komory pierwszego stopnia skraplacza pobierajac go przed separatorem 5 lub bezposrednio z ostatniego stopnia.Najbardziej korzystny sposób regulacji temperatury olowiu jest uwidoczniony za pomoca rysunku na fig. 2, 3, 4 i 5.Na fig. 2 do fig. 5 pionowa przegroda 7, rozpieta miedzy pokrywa górna 12 i podstawa 13 skraplacza ma centralnie usytuowany otwór 14.Od strony pierwszego stopnia skraplacza, do sciany przegrody 7 sa przymocowane dwie nachylone rynny . Dolne konce rynien 15 maja rynny spustowe 16, które kieruja plynny olów do otworu 14.W celu uzyskania lagodnego przeplywu od rynien do otworu w przegrodzie 7 zastosowano wygiete plytki kierujace olów z rynien 15 do rynien spustowych 16. Pionowe plytki 17 kieruja plynny olów do rynien 15.Kropelki olowiu rozpryskiwane przez wirniki pierwszego stopnia skraplacza padaja na scianke przegrody 7, splywaja do rynien 15 i poprzez otwór 14 dostaja sie do komory posredniego stopnia skraplacza. Na ogól pionowe plytki 17 oraz rynny 15 maja okolo 15 cm glebokosci.W urzadzeniu pokazanym na fig. 2 do fig. 5 temperatura jest regulowana bezposrednim przeplywem gorace¬ go olowiu z komory pierwszego stopnia skraplacza do chlodniejszego stopnia posredniego. Optymalna tempera¬ tura stopnia posredniego wynosi 510°C, co oznacza wiecej o45°C niz mozna bylo uzyskac w skraplaczach stosowanych dotychczas. Uzyskiwanie optymalnej temperatury w stopniu posrednim jest mozliwe przy obiegu od 1500 do 2000 ton plynnego olowiu na godzine miedzy stopniem pierwszym a stopniem posrednim skraplacza, przy czym korzystnie gdy ilosc olowiu wynosi okolo 1800 ton na godzine.Mozliwe jest dodatkowe ogrzewanie komory stopnia posredniego przy pomocy palnika, lub izolowanie go dla utrzymywania wlasciwej temperatury.Do skraplania cynku pochodzacego z pieca szybowego o wielkosci szybu rzedu 56 m mozna uzyc pojedyn¬ czego skraplacza lub dwóch skraplaczy przy rozdzielaniu strumienia gazu. Przy piecu o podanej wielkosci ilosc plynnego olowiu w obiegu wynosi 3000 ton na godzine dla pojedynczego skraplacza, lub przy uzyciu dwóch skraplaczy 1500 ton na godzine.Temperatury wystepujace w poszczególnych miejscach usytuowania wirników, bez przeplywu olowiu mie¬ dzy stopniami wynosza: wirnik A - okolo 600°C, wirnik B — okolo 520°C, wirnik C - okolo 465°C, wirnik D- okolo 450°C, zbiornik 3 - okolo 560°C.W przypadku duzego skraplacza majacego w obiegu 3000 ton plynnego olowiu na godzine, wymiana olowiu miedzy pierwszym stopniem a stopniem posrednim skraplacza wynoszaca 1800 ton na godzine, powodu¬ je wzrost temperatury w komorze stopnia posredniego w granicach od okolo 495°C do 500°C.W niniejszym wynalazku zastosowano skraplacz zawierajacy wirniki obrotowe, niemniej mozna równiez stosowac wynalazek do skraplacza znanego z brytyjskiego patentu nr 1359677, wedlug którego rozpylacze olo¬ wiu, parami rozmieszczone sa w pokrywie górnej skraplacza. W skraplaczu tym olów jest rozpylany w wyniku zderzen dwóch strumieni plynnego olowiu wtryskiwanego przez dysze. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób skraplania pary cynku polegajacy na zetknieciu goracych gazów zawierajacych pare cynku z rozpylonym strumieniem roztopionego olowiu w wielostopniowym skraplaczu, w którym wystepuje recyrku¬ lacja roztopionego olowiu, znamienny tym, ze przez dostarczanie wzglednie goracego olowiu do posre¬ dniego stopnia skraplacza reguluje sie temperature olowiu w komorze stopnia posredniego skraplacza wielosto¬ pniowego w granicach od 475°C do 515°C.

2. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze temperatura olowiu w komorze posredniego sto¬ pnia skraplacza zawiera sie w granicach od 480°C do 510°C.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze posredni stopien skraplacza nastepuje bez¬ posrednio po pierwszym stopniu, w którym gorace gazy zawierajace pare cynku stykaja sie po raz pierwszy z roztopionym olowiem.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny t y m, ze doprowadzajac olów z komory pierwszego stopnia do komory posredniego stopnia rynnami przechodzacymi przez przegrode oddzielajaca pierwszy stopien od posredniego stopnia reguluje sie jego temperature w komorze stopnia posredniego.4 101831 5 Sposób wedlug zastrz. 3, z n a ni i e n n y ty m, ze wzglednie goracy olów stanowi czesc olowiu opuszczajacego komore pierwszego stopnia skraplacza, zas goracy olów opuszczajacy komore pierwszego stopma ^K^^^^' "ozone z wielostopniowego skraplacza, którego komora jest podzielona na wiele stopni, zespolu wytwarzajacego rozpylony strumien roztopionego olowiu w kazdym stopn.u konary skraplacza, zespolu recyrku.acji przenoszacego olów z komory skraplania poprzez ochladzacz, z powro¬ tem do innej czesci komory, zn amie n ne tym, ze jest wyposazone w dodatkowe rynny (5, 16, 9) do przenoszenia wzgW goracego roztopionego olowiu do komoryff^^^^^SZ nia temperatury olowiu w komorze posredniego stopnia w granicach od 475 C do 515 C przy czym dodatkowa rynna (15 16) do przenoszenia olowiu jest prowadzona poprzez przegrode (7) oddzielajaca pierwszy stopien k^orys^ ry skraplacza od posredniego stopnia, a dodatkowa rynna (15, 16) przylega do sciany przegrody od strony pierwszego stopnia skraplacza, prowadzac zebrany roztopiony olów otworem (14) usytuowanym w sciame prze- grody, do posredniego stopniaskraplacza. . , 8 Urzadzenie wedlug zastrz. 6, z n a m i e n n e t y m, ze dodatkowa rynna (9) laczy posredni stopien ze zbiornikiem (3) pompy, przy czym zbiera goracy olów z pierwszego stopnia skraplacza i przenosi go do posre- dniego s9toP^dzen.e we(Jlug ^^ 6 z n a m j e n n e t y m ze komora pierwszego stopnia jest wyposazona w^n^^l^^tiz 6, z n a m i e n n e t y m, ze komora posredniego stopnia jest izolowana dla zmniejszenia strat ciepla. -T Uq -5 8. ^-T^^^^^^^^^ 8a 1 ° 3 -6 + 7TU c r7 B A F FI6.

5.LJ Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL PL