Opublikowano dnia 21 wrzesnia 1961 r. ttjf/4 tti 'O I- K- j 5 ^PSgBH(e|[jjnwej| POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44887 Akademia Górniczo-Hutnicza *) Kraków, Polska KI. 40 a, 37 4&, ^ Sposób opalania kolumn rektyfikacyjnych cynku i urzadzenie do przeprowadzania tego sposobu Patent trwa od dnia 4 stycznia 1960 r.Przedmiotem wynalazku jest sposób opalania kolumn rektyfikacyjnych cynku i urzadzenie do przeprowadzania tego sposobu, w którym zastosowano zwrotny wymuszony obieg spalin z równoczesnym odzyskiem czesci jawnego ciepla tych spalin w znanych kolumnach rek¬ tyfikacyjnych typu New Jersey.Dotychczas przy ogrzewaniu kolumn typu New Jersey przeplyw spalin odbywa sie pod wplywem róznicy cisnien, wytworzonej ciagiem kominowym lub nadcisnieniem wytworzonym przez wentylator powietrza spalania. Odzysk czesci jawnego ciepla spalin przez nagrzanie powietrza potrzebnego do spalania odbywa sie w rekuperatorach, których opór pokonuje ciag kominowy albo wentylator, tloczacy powietrze *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa doc. dr inz. Kazimierz Mikula, mgr inz. Henryk Fik, mgr inz. Karol Rzyman, mgr inz. Jerzy Liszka i mgr inz. Jerzy Karwacki. spalania do rekuperatora ceramicznego. Nato¬ miast przeplyw spalin w rekuperatorze za¬ chodzi pod wplywem ciagu kominowego a po¬ wietrze jest wtlaczane wentylatorem podmu¬ chowym.Przy regeneracji ciepla jawnego ze spalin od¬ lotowych na skutek duzej róznicy cisnien rzedu 20—100 mm HaO miedzy kanalami powietrzny¬ mi i spalinowymi powietrze przechodzi wprost do komina przez róznego rodzaju pory i nie¬ szczelnosci na scianach dzialowych, obnizajac przez to cieplna sprawnosc urzadzenia.Przy dotychczasowym sposobie opalania spa¬ liny przeciagane sa ciagiem kominowym z gó¬ ry ku dolowi. Taki przeplyw spalin powoduje nierównomierne naprezenie cieplne kolumn karborundowych na skutek nierównomiernego rozkladu temperatur, co staje sie przyczyna szybkiego ich zniszczenia. Odbija sie to nie¬ korzystnie na procesie technologicznym i znacz¬ nie utrudnia uzyskanie wysokiej czystosci cyn¬ ku przy zachowaniu tej samej wydajnosci.Ponadto eksploatacja takiego urzadzenia jest bar tyfil&cj^ cynku wymaga wysokokwalifikowanej i doswiadczonej obslugi.Dotychczasowe wady usuwa sposób opalania kolumn rektyfikacyjnych cynku i urzadzenie do przeprowadzenia tego sposobu wedlug wy¬ nalazku.Na rysunku pokazany -Jest przekrój przez komore spalania w rzutach pionowym i po¬ ziomym. W komorze spalania 1, otaczajacej kolumne destylacyjna 2 do rektyfikacji cynku, stosuje sie wymuszony zwrotny obieg spalin, który uzyskuje sie przez wprowadzenie z duza predkoscia wynoszaca 30—60 m/sek do komory 1 mieszanki palnej wysokopreznymi palnika¬ mi 4. Strumien mieszanki palnej wplywajac do komory 1 powoduje porywanie (inzektowanie) spalin znajdujacych sie w komorze spalania.Porywane (inzektowane) spaliny o tempera¬ turze okolo 1100° C mieszaja sie ze strumie¬ niem mieszanki palnej, zabezpieczajac zarazem stabilizacje plomienia i odpowiednia prze¬ wleklosc spalania oraz równomierny rozklad temperatury na obwodzie i wzdluz calej ko¬ lumny (2) wymagany procesem technologicz¬ nym.W celu zabezpieczenia równomiernego roz¬ kladu temperatury wysokoprezne palniki 4 sa umieszczone wokól kolumny destylacyjnej 2 na kilku np. 3—4 poziomach, w dwóch lub czterech rzedach, przy czym odleglosc pozio¬ mów poszczególnych palników jest zalezna od obciazenia cieplnego i jest okreslona stosun¬ kiem recyrkulacji, warunkujacej równomier¬ nosc procesu wypalania sie skladników pal¬ nych mieszanki.Optymalny stosunek recyrkulacji waha sie w granicach 6—12 wielokrotnosci okrazen spa¬ lin wokól kolumny 2 i zalezy od rodzaju paliwa. Przez rozmieszczenie palników 4 na kilku poziomach iw 2—4 rzedach uzyskuje sie wymuszony zwrotny obieg spalin w ko¬ morze 1, który pod wplywem róznicy cisnien rzedu 2—10 mm H20, wytworzonej wyporem spalin przez dtwór czopuchowy do komina i upustem spalin do rekuperatora, przyjmuje ksztalt spirali srubowej.Tak uzyskany wymuszony obieg spalin za¬ bezpiecza równomierny rozklad temperatur, a przez zwiekszona szybkosc przeplywu z rów¬ noczesnym wypelnieniem komory 1 znacznie polepsza sumaryczny wspólczynnik przenosze¬ nia ciepla do kolumny 2 oraz pozwala na lepsze wykorzystanie cepla jawnego spalin od¬ lotowych. Równomierne nagrzewanie Jcolumn 2 wydatnie zwieksza ich wydajnosc, wplywa na czystosc otrzymywanego cynku rafinowanego, a poniewaz komory 2 wykonywane sa z karbo- rundu, znacznie przedluza ich okres pracy.Przy zastosowaniu wymuszonego zwrotnego obiegu spalin w komorze 1 ksztalt kolumny 2 w przekroju poziomym mozna odpowiednio dostosowac zaleznie od sposobu rozmieszcze¬ nia rzedów palników 4 tak, aby uzyskac opty¬ malne warunki dla wymaganego obiegu spalin.Wytworzony ciag wysokopreznymi palnikami 4 pokonuje opór rekuperatora 3, wytwarzajac w przewodach powietrznych 5 rekuperatora depresje, która zmniejsza róznice cisnien po¬ miedzy kanalami powietrznymi 5 a kanalami spalinowymi rekuperatora 3, przez co zwieksza sie odzysk ciepla jawnego spalin i uniezaleznia bieg pieca od ciagu kominowego.Przy podcisnieniowej *racy rekuperatora 3, gdzie poprzez rekuperator jest zasysane po¬ wietrze palnikami wysokopreznymi a spaliny ciagiem kominowym, na skutek odpowiednio dobranego ukladu kanalów likwiduje sie róz¬ nice cisnien pomiedzy powietrzem i spalinami, co eliminuje straty powietrza i podwyzsza sprawnosc rekuperatora przy równoczesnym zwiekszeniu stabilizacji pracy spalania. Daje to stalosc .wspólczynnika nadmiaru powietrza.Ewentualna róznica cisnien pomiedzy wlo¬ tem i" wylotem rekuperatora, wynoszaca 2 -»— 10 mm H20, nie wplywa szkodliwie na bieg rekuperatora, gdyz u wlotu spalin do rekupe¬ ratora 3 spadek cisnien jest skierowany do ka¬ nalów * powietrznych 5. Spadek cisnien wywo¬ luje przeplyw goracych niewykorzystanych spalin do nagrzanego juz powietrza przez nie¬ szczelnosci scianek (ksztaltek) dzialowych re¬ kuperatora. W ten sposób 'zawracane^gorace spaliny podwyzszaja entalpie podgrzanego po¬ wietrza, a nieznaczna ich ilosc nie wplywa na proces spalania, czyli spelniaja taka sama role, jak spaliny inzektowane w ukladzie wymuszo¬ nego obiegu spalania w komorze spalania.U wylotu spalin z rekuperatora odwrotny uklad cisnien warunkuje przeplyw przez istnie¬ jace nieszczelnosci zimnego jeszcze powietrza do wykorzystanych juz spalin, odchodzacych do komina.W ten sposób szkodliwy wplyw nieszczel¬ nosci rekuperatora ceramicznego jest znacznie — 2 —ograniczony, co pozwala na maksymalne wy¬ korzystanie ciepla jewnego spalin.Jako czynnik inzektujacy w wysokopreznym palniku 4 moze byc uzyty gaz wzglednie od¬ powiednio sprezona czesc powietrza potrzeb¬ nego do spalania paliwa o odpowiednim cis¬ nieniu. Przy takim sposobie opalania mpzna stosowac paliwo gazowe, plynne lub sprosz¬ kowane paliwo stale.Przyjety system opalania jest samoregulu¬ jacy, co pozwala na pelna automatyzacje- pro¬ cesu. Przez zastosowanie wysokopreznych pal¬ ników o odpowiednim wyprofilowaniu mieszal¬ nika i dobraniu przekrojów powierzchni czyn¬ nej mieszalnika i dysz, uzaleznionych od ro¬ dzaju paliwa, zabezpiecza sie optymalny staly stosunek powietrza do paliwa zalezny od ob¬ ciazenia cieplnego palnika.Obciazenie cieplne kolumn destylacyjnych Pb i Cd moze byc prcgramowo regulowane impulsem z chlodnicy .cynku odparowanego i nadawy.Sposób opalania kolumn rektyfikacyjnych cynku i urzadzenie do przeprowadzania tego sposobu wedlug wynalazku umozliwia znaczne zwiekszenie produkcji cynku przez intensyw¬ niejsza wymiane ciepla i równomierne nagrza¬ nie kolumn destylacyjnych Pb i Cd zgodnie z wymaganym rezymem technologicznym.Zabezpieczenie rozkladu temperatury zgodnie z krzywa technologiczna umozliwia uzyskanie wysokiej czystosci cynku nieosiaganej w do1 "¦¦* tychczasowym systemie opalania na kolumnach Pb i Cd. Ponadto zmniejsza jednostkowe zuzy¬ cie ciepla i znacznie upraszcza eksploatacje -obu kolumn w ukladzie New Jersey. PL