RO120555B1 - Metodă şi instalaţie de stingere uscată a cocsului - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi o instalaţie pentru stingerea uscată a cocsului. Metoda de stingere uscată a cocsului, conform invenţiei, prevede utilizarea unui turn de stingere, având o cameră de răcire şi o anticameră amplasată deasupra camerei de răcire, metoda cuprinzând o fază de încărcare a cocsului încălzit la roşu în turnul de stingere, o fază de schimb de căldură sensibilă a cocsului încălzit la roşu în camera de răcire, folosind un gaz inert, ca mediu de schimb de căldură, şi o fază de recuperare a căldurii sub formă de abur. Răcirea cocsului încălzit la roşu în anticamera menţionată se face prin injectarea de apă sau abur cu aer, în spaţiul de la partea superioară a anticamerei menţionată. Instalaţia pentru stingerea uscată a cocsului cuprinde un turn (1) de stingere, cu o cameră (2) de răcire, unde căldura sensibilă, a cocsului încălzit la roşu, este transferată unui gaz inert, o anticameră (3) amplasată deasupra camerei (2) de răcire, un boiler (7) de căldură reziduală, pentru recuperarea căldurii gazului inert, sub formă de abur, un injector (14) pentru injectare de aer în anticamera menţionată, instalat în partea superioară a anticamerei (3) şi un injector (16) de apă sau abur (26), injectoarele (14 şi 16) fiind prevăzute cu câte un regulator (17) de injecţie, pentru menţinerea constantă şi sub 1150°C a temperaturii în anticameră (3).

Description

Invenția se referă la o metodă și o instalație pentru stingerea uscată a cocsului.

Când se face răcirea cocsului încălzit la roșu, la descărcare din cuptoare de cocs, se folosește o instalație pentru stingerea uscată a cocsului (așa numitul CDQ, Coke Dry Quencher), în scopul de a conserva energia prin recuperarea căldurii sensibile a cocsului încălzit la roșu.

O instalație de stingere uscată a cocsului cuprinde o cameră de răcire, destinată să transfere căldura sensibilă a cocsului încălzit la roșu unui gaz inert, și o anticameră, amplasată deasupra respectivei camere de răcire. Cocsul încălzit la roșu este introdus în anticameră, prin partea de sus. anticamera este prevăzută în scopul de a absorbi fluctuațiile debitului de cărbune încălzit la roșu și de a stabiliza funcționarea sistemului. Cocsul care trebuie să fie încărcat la o temperatură cuprinsă între 950 și 1100°C, face schimb de căldură cu gazul inert din camera de răcire, pentru a fi răcit până la aproximativ 200’C, după care este descărcat la un debit prestabilit. Gazul inert, care este încălzit până la 900°C în urma schimbului de căldură, este descărcat la o conductă inelară, printr-o parte superioară a camerei de răcire, trece printr-un despărfuitor, iar căldura lui este recuperată la un boiler de căldură reziduală. Gazul inert este apoi circulat înapoi la camera de răcire, cu ajutorul unui ventilator de circulație.

Cocsul încărcat în instalație conține substanțe volatile și cocs mărunt. întrucât substanța volatilă este foarte combustibilă, poate provoca o combustie anormală, atunci când este introdusă în gazul de circulație. Când se injectează aerîn anticamera menționată, într-o asemenea situație, substanța volatilă și coscul mărunt, care rămâne în cocsul în bucăți, pot fi arse. Există, de asemenea, cazuri în care aerul injectat arde o parte din straturile de suprafață ale cocsului încălzit la roșu. în consecință, este posibil să crească cantitatea de căldură a gazului descărcat din camera de răcire, ca urmare a amestecării aerului încălzit, prin arderea de mai sus și a gazului de ardere epuizat, cu respectivul gaz inert. întrucât temperatura cocsului care intră în camera de răcire prin anticameră a crescut, crește și cantitatea de căldură recuperată de către gazul inert la camera de răcire. Ca urmare, poate fi crescută cantitatea de abur produs de către boilerul de căldură reziduală.

Injecția de aer menționată, în respectiva anticameră, face posibil să se mențină constantă cantitatea de căldură recuperată, chiar și atunci când temperatura cocsului din camera de răcire scade prin reducerea alimentării cu cocs încălzit la roșu sau printr-o reducere a temperaturii cocsului încărcat, încălzit la roșu, și să fie mărită cantitatea de căldură recuperată de către boiler, în timpul funcționării stabile a instalației pentru stingerea uscată a cocsului. O metodă de injectare a aerului într-o anticameră se prezintă în publicația descrierii de invenție japoneză, neexaminată, nr.61-37893.

Arderea substanțelor volative reziduale, a cocsului mărunt și unei părți din cocsul în bucăți, prin injecție de aer în anticameră, ridică temperatura atât a aerului injectat, cât și a cocsului, la valori mult mai ridicate decât temperatura cocsului încărcat, încălzit la roșu, din anticameră. Apoi, când temperatura din interiorul anticamerei se ridică la aproximativ 1200’C, cenușa din cocs se topește și se evaporă, iar respectiva cenușă evaporată este transportată către camera de răcire. Când temperatura gazului inert, introdus în camera de răcire, este de aproximativ 900°C, cenușa evaporată din anticameră se condensează și se coagulează pe secția de cenușă, înclinată, amplasată la partea superioară a camerei de răcire. Această substanță coagulată, denumită clincher, provoacă situații dificile de împiedicare a circulației gazului de răcire, care are rolul de a răci coscul aflat la temperatură ridicată, prin faptul că înfundă găurile de ventilare și mărește rezistența la curgere.

Brevetul US 4211607, publicat în anul 1980, prezintă o metodă de stingere uscată a cocsului, prin care cocsul încălzit la roșu prin gaz de cocs ars la suprafața încărcăturii prin

RO 120555 Β1 aer de combustie încălzit, este răcit cu un amestec de abur și hidrocarburi și apoi cu gaz 1 inert, în procesul de răcire, aceste hidrocarburi fiind convertite în gaz cu conținut de hidrogen și monoxid de carbon, utilizat drept gaz combustibil pentru diverși consumatori, după ce căi- 3 dura acestuia este recuperată cu un schimbător de căldură.

Brevetul US 4306941, publicat în anul 1981, prezintă un aparat pentru aplicarea me- 5 todei de stingere uscată a cocsului, conform brevetului US 4211607 (anterior prezentată), cuprinzând două părți - una poziționată superior, în care se introduce gaz combustibil și aer 7 încălzit, prin partea superioară, prin niște injectoare, la partea mediană fiind prevăzute mijloace de introducere a amestecului de hidrocarburi și vapori de apă, iar la partea inferioară, 9 aparatul având mijloace de intrare și ieșire a unui gaz inert de răcire a cocsului.

Brevetul JP 63101484, publicat în anul 1988, prezintă o metodă de stingere uscată 11 a cocsului, prin introducerea treptată de aer în anticamera aparatului de răcire a cocsului, înainte de descărcarea cocsului din cuptor și apoi prin introducere de apă sau/și gaze rezi- 13 duale de la sistemul de tratare a produselor reziduale, în anticamera de răcire a cocsului, pe la partea inferioară a aparatului fiind introdus gaz neutru de răcire, care este reciclat prin 15 recuperarea căldurii preluată de la cocs, la fel ca și aburul rezultat din injectarea de apă în anticameră. 17

Nici metodele anterior menționate, de stingere uscată a cocsului, nu reușesc să evite, în suficientă măsură, depunerea de clincher în camera de răcire. 19

Un obiectiv al prezentei invenții este acela de a realiza o metodă și o instalație pentru stingerea uscată a cocsului, instalație care să nu fie susceptibilă de a depune clincher, cum 21 s-a arătat mai sus și să poată să stabilizeze temperatura gazului de alimentare a boilerului chiar și atunci când se injectează aer în anticameră, în scopul de a spori cantitatea de 23 căldură recuperată și pentru a conferi siguranță în funcționare prin arderea gazelor combustibile și cocsului mărunt sau prin măsuri similare. 25

Metoda de stingere uscată a cocsului, conform invenției, realizează acest obiectiv, prin aceea că prevede un turn de stingere având o cameră de răcire și o anticameră 27 amplasată deasupra camerei de răcire, și cuprinde o fază de încărcare a unui cărbune, încălzit la roșu, în turnul de stingere menționat, o fază de schimb de căldură sensibilă a 29 respectivului cărbune încălzit la roșu, în camera de răcire menționată, folosind un gaz inert ca mediu de schimb de căldură, o fază de recuperare a căldurii sub formă de abur și injec- 31 tarea de apă sau abur cu aer, în spațiul de la partea superioară a anticamerei, una sau ambele cantități de apă sau abur injectate și cantitatea de abur injectat în anticamera mențio- 33 nată, fiind reglate astfel, încât temperatura în interiorul anticamerei să fie ținută la o valoare mai mare decât temperatura cocsului încălzit la roșu sau mai mică decât o temperatură pre- 35 stabilită, de regulă, de 1150°C.

Componentele gazului cu temperatură ridicată din turnul de răcire sunt arse cu ajuto- 37 rul aerului de alimentare, orientat de către gazul de evacuare, înainte ca acesta să ajungă la un boiler de încălzire a apei cu căldură reziduală a gazului de evacuare. 39

Instalația pentru stingerea uscată a cocsului, de aplicare a metodei, cuprinde: un turn de stingere a cocsului cu o cameră de răcire, unde căldura sensibilă a cocsului încălzit la 41 roșu este transferată unui gaz inert, o anticameră amplasată deasupra camerei de răcire și un boiler de căldură reziduală pentru recuperarea căldurii gazului inert sub formă de abur, 43 pentru injectare în partea superioară a anticamerei, precum și un regulator de injecție a acestor fluide, pentru menținerea temperaturii în anticameră, la 1150°C sau mai jos. 45

De asemenea, pentru arderea componentelor gazului cu temperatură ridicată, din turnul de răcire, este prevăzut un injector de aer de ardere, între tumul de stingere și boilerul 47 de căldură reziduală. Instalația mai cuprinde și un aparat de alimentare cu gaz inert.

RO 120555 Β1

Invenția prezintă avantajul că realizează stingerea uscată a cocsului, evitând formarea de clincher și cu stabilizarea temperaturii gazului de alimentare a boilerului.

Invenția este prezentată pe larg, în continuare, printr-un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1...3, care reprezintă:

- fig. 1, schema unei instalații, pentru stingerea uscată a cocsului;

- fig. 2, diagramă în care se prezintă raportul dintre cantitatea de aer introdus în anticameră și cantitatea de apă adăugată în anticameră, ținând seama de temperatura gazului la partea inferioară a anticamerei;

- fig. 3, diagramă în care se prezintă raportul dintre cantitatea de aer ce se injectează în tubul inelar și cantitatea de gaz inert adăugat, ținând seama de temperatura gazului de alimentare a boilerului.

Instalația pentru stingerea uscată a cocsului, conform invenției, cuprinde un turn 1 de stingere, care răcește cocsul 9, încălzit la roșu, și care constă dintr-o anticameră 3 și o cameră 2 de răcire, dispuse pe verticală. Anticamera 3 și camera de răcire 2 sunt separate, în raport cu curgerea gazului, printr-o secție 4 înclinată, de tiraj, formată de-a lungul circumferinței mantalei interioare a acestuia. Instalația mai cuprinde un boiler 7 de căldură reziduală.

Cocsul 9 încălzit la roșu, la o temperatură de aproximativ 980°C, este încărcat de sus, în anticamera 3 și se deplasează treptat în jos, apoi este răcit în camera de răcire 2 de către un gaz inert 27 injectat prin țeava de injecție 11 de la partea inferioară a camerei de răcire. Temperatura cocsului 10, descărcat la baza camerei de răcire, este de aproximativ 210°C.

Temperatura gazului inert 27, injectat în camera de răcire, crește, deoarece gazul face schimb de căldură cu cocsul încălzit la roșu, în timp ce curge în sus, în camera de răcire. Apoi, gazul este descărcat în tubul inelar 5, prin secția 4 de tiraj, înclinată, amplasată în partea superioară a camerei de răcire. Gazul inert este trimis din tubul inelar 5 la desprăfuitorul 6 principal, apoi la boilerul 7 de căldură reziduală, unde căldura este recuperată și temperatura lui scade până la aproximativ 180°C, după care este reinjectatîn camera 2 de răcire de către ventilatorul de circulație 8.

»

Aerul 24 este injectat în anticamera 3 de către injectorul 14 de aer, amplasat în partea superioară a anticamerei. Oxigenul din aerul injectat intră în reacție cu substanța volatilă, reziduală, cocsul mărunt și unele părți de cocs în bucăți. Reacțiile sunt, în principal, reacții exotermice, pentru a genera monoxid de carbon. Aerul injectat, gazul produsului de reacție și cocsul, se deplasează în partea de jos a anticamerei 3, temperaturile lor crescând, iar aceste temperaturi ating valorile lor maxime, la baza anticamerei.

La baza anticamerei 3, aerul injectat și gazul produsului de reacție se amestecă cu gazul inert, care vine de jos, și sunt apoi descărcate în tubul inelar 5 prin secția 4 înclinată, de tiraj.

în continuare, în conformitate cu prezenta invenție, se injectează apă sau abur de sus, în anticamera 3, prin injectorul 16. Apa injectată absoarbe căldură, când se transformă în vapori, iar vaporii absorb căldură și, de asemenea, generează gazde hidrogen și monoxid de carbon, printr-o reacție a vaporilor, când aceștia vin în contact cu cocsul încălzit la roșu. în consecință, temperaturile gazului și cocsului din anticameră scad prin injectare de apă sau abur și astfel temperaturile gazului și cocsului din anticameră pot fi reglate, prin reglarea cantității de apă sau abur ce se injectează.

Conform invenției, apa sau aburul 26 sunt injectate în anticamera 3, împreună cu aerul 24. Gazul de hidrogen și monoxid de carbon se generează prin reacția gazului de apă (vaporilor), ce are loc atunci când cocsul încălzit la roșu intră în contact unul cu altul, această

RO 120555 Β1 reacție fiind o reacție endotermică. Când apa este injectată, o altă reacție endotermică a 1 evaporării de apă se adaugă reacției endotermice, menționată mai sus - reacția de vapori.

în consecință, în timp ce temperatura din interiorul anticamerei 3 ajunge la o valoare 3 superioară temperaturii cocsului încălzit la roșu, prin injecția de aer în anticameră, o reacție endotermică este determinată de injecția de apă sau abur în anticameră, făcând posibil să 5 se mențină temperatura interioară din anticamera 3, la o temperatură prescrisă sau sub aceasta. 7 în acest fel, topirea și evaporarea cenușei din anticamera 3 poate fi prevenită, înlăturând depunerea de clincher în sistemul de circulație a gazului. 9

Gazul de hidrogen și monoxidul de carbon, generate prin reacția vaporilor, sunt arse, imediat și parțial, cu ajutorul aerului injectat în anticamera 3, însă părțile ce rămân sunt des- 11 cărcate din camera de răcire în conducta inelară 5, împreună cu gazul inert 27. Aerul 25 este injectat în tubul inelar 5 sau în țeava 12 de descărcare, care conduce la boiler, iar gazul de 13 hidrogen și monoxidul de carbon ard în tubul inelar sau în țeava de descărcare, pentru a produce căldura care, în final, este recuperată la boilerul 7 de căldură reziduală, sub formă de 15 abur. în consecință, cu toate că temperatura în interiorul anticamerei se micșorează prin reacția de vapori, cantitatea de căldură, recuperată în final, crește. 17

Gazul de hidrogen și monoxidul de carbon, generate prin reacția vaporilor, curg în josul anticamerei și, după ce se amestecă cu gazul inert care vine de jos, la partea inferioară 19 a respectivei anticamere, sunt descărcate în tubul inelar 5 prin secția 4 de tiraj, înclinată.

Aerul 25 este injectat în tubul inelar 5 sau în țeava 12 de descărcare pentru a realiza arderea 21 gazului de hidrogen și monoxidului de carbon în apă și dioxid de carbon. în același timp, cantitatea de căldură a gazului 23 de alimentare a boilerului de căldură reziduală este sporită 23 prin căldura de combustie a combustiei menționate.

Ca o consecință a injecției de apă sau vapori în anticameră, crește cantitatea de căi- 25 dură a gazului 23 de alimentare a boilerului de căldură reziduală. Deci, în cazul prezentei invenții, în care se injectează apă sau abur, este, de asemenea, posibil să se micșoreze can- 27 titatea de aer ce se injectează în anticameră, în timp ce se asigură cantitatea de căldură pe care o cere boilerul de căldură reziduală. Anume, este posibil să se regleze simultan atât 29 temperatura maximă din interiorul anticamerei, cât și cantitatea și temperatura gazului 23 de alimentare a boilerului de căldură reziduală, până la condiții optime, cu ajutorul reglării uneia 31 sau ambelor, din cantitatea de aer ce se injectează în anticameră și cantitatea de apă sau abur ce se injectează în respectiva anticameră. 33

Când gazul inert primește o cantitate mare de căldură din răcirea cocsului încălzit la roșu, și cantitatea de căldură ce trebuie să alimenteze boilerul de căldură reziduală este șuti- 35 cient asigurată, atunci temperatura din interiorul anticamerei 3 poate fi redusă, prin simpla reducere a cantității de aer 24 ce se injectează în anticameră, fără să se furnizeze apă sau 37 abur respectivei antecamere.

Pentru măsurarea temperaturii din interiorul anticamerei, poate fi aleasă oricare din 39 metodele ce se prezintă în continuare: o primă metodă 18a constă în a măsura temperatura atmosferei sau temperatura cocsului de lângă peretele interior al mantalei interioare de 41 căptușeală cu cărămidă, prin introducerea unui termometru, prin perete, de afară, în respectiva anticameră: o a doua metodă 18b constă în a măsura temperatura mantalei interioare 43 de căptușeală cu cărămidă sau temperatura atmosferei cu un termometru introdus în respectiva manta interioară de căptușeală cu cărămidă; o a treia metodă 18c constă în a măsura 45 temperatura mantalei interioare de căptușeală cu cărămidă, lângă partea inferioară a anticamerei, cu un termocuplu sau un termometru de tip fără contact sau cu o metodă similară. 47

RO 120555 Β1 în conformitate cu prezenta invenție, temperatura din interiorul anticamerei este reprezentată de temperatura mantalei interioare de căptușeală cu cărămidă, lângă partea inferioară a anticamerei. O metodă preferată este aceea de a măsura temperatura atmosferei sau temperatura cocsului, la partea inferioară a mantalei interioare de căptușeală cu cărămidă, folosind un termometru cu tub de protecție, introdus din afară, sau metoda de a măsura temperatura cărămizii sau cocsului, folosind un termometru cu radiație. Valoarea temperaturii măsurate în interiorul anticamerei este trimisă la un regulator 17 de injecție, nearătat în figură, iar regulatorul 17 reglează cantitatea de apă sau abur 16 sau de aer 24 ce se injectează astfel, încât temperatura din interiorul anticamerei să atingă o temperatură-țintă.

în mod clasic, s-a considerat că cenușa din cocsul mărunt se topește la temperatura de 1400°C sau peste această valoare, însă diverse încercări arată că aceasta se înmoaie și se topește la circa 1200’C. în cazul unei cenușe compuse din multe elemente, temperatura de înmuiere tinde să scadă. Prin urmare, ținând seama de variația temperaturii, transversal pe aria secțiunii unei anticamere cu o rază de circa 10 m, inventatorii prezentei soluții tehnice au constatat că o temperatură din interiorul anticamerei mai jos de 1150°C poate fi privită ca un standard funcțional, de bază.

Pentru o funcționare stabilă, pe termen lung, este eficient să se regleze temperatura la o valoare chiar mai joasă din motive de siguranță.

în ceea ce privește poziția de efectuare a injecției de aer 24 și de apă sau abur 26 în partea superioară a anticamerei, este preferabil ca acestea să fie injectate pe partea superioară a stratului de cocs încălzit la roșu, din anticameră, sau în spațiul 31 format de suprafața respectivului strat de cocs încălzit la roșu și anticameră. Acest lucru este motivat de faptul că, dacă aerul și apa sau aburul sunt injectate în stratul 32 de cocs încălzit la roșu, atunci reacția are loc numai cu cocsul de lângă punctul de injecție având ca urmare distribuirea neomogenă a gazului, iar capacitatea de reacție devine neuniformă în planul transversal al camerei. Duza injectorului 14 de aer și duza injectorului 16 de apă sau abur pot fi montate ca piese separate, însă este acceptabil ca apa sau aburul să se amestece cu aerul în duza de injecție a aerului și să se injecteze respectivul gaz de amestec în anticamera 3. Mai departe, este, preferabil, ca apa să fie injectată sub formă de ceață.

în afară de creșterea temperaturii în interiorul anticamerei, un alt obiectiv al injectării de sus a aerului 24 în anticameră este acela de a arde substanța volatilă și cocsul mărunt inclus în cocsul încărcat. Din acest motiv, este necesar ca întotdeauna să se mențină injecția de aer chiar și atunci când condițiile de funcționare a instalației de stingere uscată a cocsului sunt astfel, încât o cantitate suficientă de căldură reziduală este recuperată fără injecție de aer. Un capac de încărcare este ridicat când se încarcă instalația cu cărbune încălzit la roșu. Dacă cu această ocazie intră aer atmosferic în anticameră, datorită echilibrului de presiuni, este acceptabil să se oprească ventilatorul pentru injecție forțată.

în scopul de a folosi eficient boilerul de căldură reziduală, este esențial să se furnizeze gaz 23, pentru boilerul 7 de căldură reziduală, la temperatură și curgere constante. Este necesar, de asemenea, să se mențină o cantitate prestabilită de aer pentru injecție de sus în anticameră. în consecință, când se introduce suficientă căldură din coscul încălzit la roșu, pot exista cazuri în care temperatura gazului 22 descărcat din tubul inelar 5 să depășească temperatura adecvată pentru alimentarea boilerului 7 de căldură reziduală.

în conformitate cu prezenta invenție, temperatura gazului 23 de alimentare a boilerului de căldură reziduală poate fi menținută la o temperatură țintă, scăzând temperatura gazului prin furnizarea de gaz inert la temperatură joasă, în țeava de gaz, într-un punct situat între ieșirea tubului inelar și desprăfuitorul principal și amestecându-l pe acesta cu gaz fierbinte,

RO 120555 Β1 descărcat din respectivul tub 5 inelar. Este preferabil ca o parte din gazul inert rece, furnizat 1 de către ventilatorul 8 de circulație camerei 2 de răcire, să fie divizat de către țeava 19 de derivație, iar gazul 29 divizat, rece să fie folosit ca gazul inert rece menționat mai sus. Tem- 3 peratura gazului 23 de alimentare a boilerului de căldură reziduală poate fi reglată prin reglarea cantității gazului de derivație, menționat. întrucât fluxul de gaz inert 21, furnizat camerei 5 2 de răcire, se reduce cu cantitatea corespunzătoare fluxului 29 al gazului din derivație, fluxul de gaz 23 pentru alimentarea boilerului de căldură reziduală este ținut constant. 7

Sensul logic al reglării temperaturii este prezentat în cele ce urmează.

Dacă presupunem că temperatura cocsului încălzit la roșu și încărcat în instalația pentru 9 stingerea uscată a cocsului este de 950°C, se constată că atunci când cantitatea de aer injectat în anticameră crește, se înregistrează o creștere și a temperaturii în interiorul antica- 11 merei, împreună cu temperatura cocsului, așa cum se arată în fig. 2. Cantitatea de aer ce se injectează în anticameră este determinată de factori, cum ar fi cantitatea de cocs mărunt 13 ce se lipește pe suprafața cocsului în bucăți, încărcat în sistem, și cantitatea de substanță volatilă reziduală din cocs, care variază în funcție de condițiile de carbonizare. Prin injectare 15 de apă sau abur în anticameră, se obține o scădere a temperaturii așa cum se arată cu linie întreruptă și cu linie întreruptă cu punct, în fig. 2. 17

Totuși, atunci când există un gaz combustibil în anticameră, fie datorită reacției vaporilor de apă, fie unei substanțe volatile reziduale din cocs, așa cum s-a descris mai sus, 19 există cazuri în care se injectează aer 25 în tubul inelar sau în conducta de gaz ce conduce la boiler. (Respectivul aer injectat este denumit aici aer de injecție în tubul inelar). 21

Acest fapt determină o creștere a temperaturii gazului de alimentare a boilerului, însă temperatura respectivă poate fi reglată pentru a nu depăși o valoare limită superioară a tem- 23 peraturii, așa cum se arată în fig. 3, prin creșterea cantității de gaz inert 29 ce se injectează pentru a suprima creșterea temperaturii. 25

Temperatura gazului de alimentare a boilerului se modifică în funcție de factori care nu se măsoară ușor, în timpul exploatării zilnice, cum ar fi temperatura cocsului încărcat, 27 substanța volatilă reziduală din ele etc, și, în plus, cantitatea de încărcare. în scopul de a regla temperatura în limitele unui interval țintă este eficient să se regleze cantitățile de aer 29 și/sau gaz 29 inert injectate în anticameră. După cum se reliefează în fig. 2 și 3, metoda de reglare a temperaturii gazului de alimentare a boilerului prin reglarea cantității injecției de aer 31 în anticameră este aplicabilă și în cazul când nu se injectează apă în anticameră .

Când cantitatea de aer injectat în tubul inelar este constantă, temperatura gazului de 33 alimentare a boilerului poate fi reglată prin modificarea cantității de gaz inert injectat, iar când se folosește gazul din țeava 19 de derivație de la ieșirea ventilatorului de circulație atunci, 35 nu trebuie să fie luat în considerație bilanțul total al cantității de gaz și astfel reglajul este mai ușor. 37 în fig. 3, se prezintă un caz în care cantitatea de aer injectat în anticameră este ținută constantă, însă reglajul este posibil într-un mod similar ca în cazurile în care cantitatea de 39 aer se modifică.

Exemplul 1. Prezenta invenție a fost aplicată într-o instalație pentru stingerea uscată 41 a cocsului, așa cum se arată în fig. 1.

Volumul interior al camerei 2 de răcire a sistemului pentru stingerea uscată a cocsului 43 este de 600 m³, iar cel al anticamerei este de 300 m³.

Cocsul 9 încălzit la roșu, având o temperatură de 980°C, este răcit cu o viteză de 45 răcire de 170 t/h, temperatura cocsului 10 descărcat fiind de 210°C. Temperatura cocsului încălzit la roșu se măsoară cu un termocuplu introdus în poziția centrală a cocsului (poziție 47 centrală a cocsului pe direcție verticală, orizontală și în înălțime) chiar înainte de încărcare în instalația de stingere prin răcire uscată. 49

RO 120555 Β1

Aerul 24 este injectat din partea de sus a anticamerei în spațiul 31 format de suprafața superioară 30 a cocsului încălzit la roșu și respectiva anticameră. Cantitatea de aer injectat este de 7000 Nm³/h. Mai departe, apa sau aburul 26 pentru reglarea temperaturii în interiorul anticamerei se amestecă cu aerul 24 dintr-o țeavă a injectorului 14 de aer și apoi respectivul gaz amestecat se injectează în anticameră. Temperatura din interiorul anticamerei a fost măsurată experimental prin mai multe metode. Primul procedeu (metodă) (18a) constă în aceea că un termometru a fost introdus, din exterior, în partea superioară a anticamerei unde mantaua acesteia este de formă conică. Al doilea procedeu (metodă) (18b) constă în aceea că un termometru a fost introdus într-o manta interioară de căptușeală cu cărămidă, care separă partea interioară a anticamerei de tubul inelar care o înconjoară. Al treilea procedeu (metodă) (18c) constă în aceea că temperatura ambientală de la partea inferioară a mantalei interioare de căptușeală cu cărămidă a fost măsurată prin introducerea, din exterior, a unui termometru, având un tub de protecție din oțel inoxidabil. Primul procedeu a indicat o temperatură ceva mai joasă, însă în concordanță cu procedeele al doilea și al treilea care au indicat aproape aceleași valori.

în conformitate cu prezenta invenție, temperatura în interiorul anticamerei este definită de temperatura măsurată prin cea de a treia metodă. Temperatura in interiorul anticamerei a crescut de la 1050°C, cât era înainte de injecția de aer, până la 1200°C, cât s-a înregistrat, după ce a început injecția de aer. Spre deosebire de aceasta, când în aerul injectat s-au injectat 0,3 t/h intermitent, printr-o țeava echipată cu o duză, la o presiune de 0,5 Kg/cm², temperatura din interiorul precamerei a scăzut până la 1100’C.

Aerul 25 a fost injectat cu un debit de 4000 Nm³/h în țeava 12 de descărcare a gazului în scopul de a ridica temperatura gazului descărcat, prin arderea componentelor combustibile din gazul 22 descărcat din turnul de stingere. Cantitatea de abur recuperat, care în mod normal fusese de 100 t/h, a crescut până la 105 t/h prin injecție de aer. Această cantitate a crescut în continuare până la 108 t/h, prin adăugare de apă în anticameră și prin injecție de aer de injecție în tubul inelar.

Debitul adecvat și temperatura adecvată a gazului introdus în boilerul 7 de căldură reziduală au valori de 298000 Nm³/H și, respectiv, 980°C. însă, temperatura a crescut până la 1000°C sau mai mult prin injecție de aer 25. Apoi, în scopul reglării debitului și temperaturii menționate, la respectivele valori adecvate, o parte din gazul inert introdus de la ventilatorul 8 de circulație în camera de răcire 2 a fost condusă la țeava 19 de derivație și amestecată i j ι T cu gaz fierbinte descărcat din tubul inelar 5 cu un debit de aproximativ 10000 Nm³/h. în acest mod, temperatura gazului de alimentare a boilerului a fost redusă cu succes până la 980°C sau sub această valoare.

După funcționare prin injecție numai de aer, timp de o săptămână, ținând temperatura la aproximativ 1200°C fără să se injecteze apă sau abur în anticameră, un depozit cu grosimea de circa 100 mm s-a acumulat la partea inferioară a mantalei interioare cu căptușeală de cărămidă. După îndepărtarea depozitului, funcționarea a fost reluată cu temperatura din interiorul anticamerei ținută la 1150“C sau mai scăzută prin injectare intermitentă de apă sub formă de ceață în aer. Drept consecință, s-a obținut un rezultat bun, fără depunere (depozite) de clicher după o lungă perioadă de funcționare.

Exemplul 2. O funcționare de probă pentru reglarea temperaturii gazului de alimentare a boilerului în intervalul de temperatură de la 970°C până la 980’C a fost realizată folosind aceeași instalație din exemplul 1. Cantitatea de aer 24 injectată în anticameră a fost măsurată cu un debitmetru instalat pe o țeavă a injectorului de aer 14. Un alt debitmetru a fost instalat pe țeava 15 pentru aer de injecție a tubului inelar. Și încă un debitmetru a fost

RO 120555 Β1 instalat pe țeava 19 de derivație pentru furnizarea gazului inert. Au mai fost, de asemenea, 1 instalate o supapă de reglaj pentru a regla fiecare din aceste fluxuri, un aparat de calcul pentru a calcula și indica un debit, adecvat pentru fiecare din respectivele fluxuri, pe baza 3 datelor de intrare privind debitele lor efective, temperatura gazului de alimentare a boilerului, conținutul procentual de hidrogen, și monoxid de carbon din gazul de circulație și un regula- 5 tor pentru fiecare din supapele de reglare a fluxului.

Funcționarea cuptoarelor de cocs pentru a furniza cocs încălzit la roșu a fluctuat atât 7 de mult încât încărcarea cocsului a fost instabilă. Boilerul a funcționat la un nivel de generare a aburului de 90 t/h, sau cam în jurul acestei valori cu toate că avea o capacitate de 110 t/h. 9 întrucât carbonizarea cocsului la cuptoarele de cocs a fost insuficientă, cantitatea de componente ale gazului combustibil, conținute în cocsul bucăți încărcat, a fost ridicată. De 11 aceea când în anticameră a fost injectat aer, în cantitate de 8000 Nm³/h, temperatura gazului de alimentare a boilerului a început să crească, iar când conținutul de hidrogen din gazul de 13 circulație a crescut, fluxul de aer 25 al tubului inelar 5 a început să crească, temperatura la partea inferioară a anticamerei crecând până la 1200°C. Când a detectat această tempera- 15 tură, un aparat de calcul a emis o instrucțiune de creștere a fluxului de gaz inert 29 reglat prin supapa de reglaj instalată pe țeava de ramificație. Acest aparat de calcul are și funcțiile 17 de a regla cantitatea de aer 24 injectat în anticameră și cantitatea de apă injectată în anticameră sub formă de ceață. 19 în consecință, în decursul unei perioade în care încărcarea de cocs încălzit la roșu a fost întreruptă timp de 10 minute, cantitatea de aer de injecție a fost sporită pentru a stabi- 21 liza temperatura gazului de alimentare a boilerului. Fluxul aerului de injecție al tubului inelar, a fost de asemenea sporit. Când s-a încărcat cocs încălzit la roșu, după întreruperea men- 23 ționată, a fost emisă o instrucțiune de reducere a cantității de aer 24 injectat în anticameră, deoarece aparatul de calcul era programat că această cantitate să se reducă atunci când 25 presiunea internă din anticameră este negativă.

Când funcționarea cuptorului de cocs a devenit stabilă și încărcarea cu cocs încălzit 27 la roșu a devenit constantă, temperatura gazului de alimentare a boilerului a început să crească. Totuși, întrucât în principiu este necesar să se mențină în mod continuu cantitatea 29 de aer injectat în anticameră, temperatura din interiorul anticamerei a început să crească.

Apoi, a început injecția de apă în anticameră și indicația unui termometru de la partea infe- 31 rioară a mantalei interioare de căptușeală cu cărămidă a scăzut până la aproximativ 1100’C. Deoarece cantitatea componentelor gazului combustibil din gazul de circulație a început să 33 crească, fluxul aerului de injecție al tubului inelar a început totuși să crească sub acțiunea reglajului automat. 35

Acest lucru ar avea ca rezultat o creștere a temperaturii gazului de alimentare a boilerului, însă fluxul de gaz inert 29 a început apoi să crească și, ca urmare, temperatura 37 gazului de alimentare a boilerului a putut fi reglată în mod stabil în interiorul intervalului de temperaturi-țintă. 39

S-a încercat de asemenea o metodă în cadrul căreia fluxul de aer 25 de injecție al tubului inelar a fost fixat manual, urmărind creșterea cantității de hidrogen din gazul de circu- 41 lație, însă reglajul automat s-a dovedit a fi capabil de un reglaj mai precis.

După cum s-a arătat mai înainte, conform prezentei invenții, prin injecție de apă sau 43 abur de sus, împreună cu aer, într-o anticameră a unei instalații de stingere uscată a cocsului se poate asigura cantitatea de căldură recuperată a unui boiler de căldură reziduală, în timp 45 ce se menține temperatura din interiorul anticamerei în limitele unui interval adecvat și se previne depunerea de clincher pe echipament. 47

Claims (12)

1. Metodă de stingere uscată a cocsului, care prevede utilizarea unui turn de stingere, având o cameră de răcire și o anticameră amplasată deasupra camerei de răcire, cuprinzând o fază de încărcare a cocsului încălzit la roșu, în turnul de stingere menționat, o fază de schimb de căldură sensibilă a cocsului încălzit la roșu, în camera de răcire, menționată, folosind un gaz inert ca mediu de schimb de căldură și o fază de recuperare a căldurii, sub formă de abur, caracterizată prin aceea că răcirea cocsului încălzit la roșu, în anticamera menționată, se face prin injectarea de apă sau abur cu aer în spațiul de la partea superioară a anticamerei menționate.

2. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că una sau ambele cantități de apă sau abur (26) injectate și cantitatea de aer (24) injectat în anticamera menționată este/sunt reglate astfel, încât temperatura în interiorul anticamerei (2) să fie ținută la o valoare mai mare decât temperatura cocsului încălzit la roșu și mai mică decât o temperatură prestabilită.

3. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că temperatura prestabilită este de 1150’C.

4. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările 1...3, caracterizată prin aceea că componentele gazului (22) cu temperatură ridicată din turnul (1) de răcire sunt arse cu ajutorul aerului (25) de alimentare, orientat către gazul (22) de evacuare, într-un anumit punct, înainte ca acesta să ajungă la boilerul (7) de căldură reziduală.

5. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările 1...4, caracterizată prin aceea că temperatura gazului (23) de alimentare a boilerului de căldură reziduală este coborâtă sau reglată în interiorul unui interval de temperaturi, prestabilit, prin introducerea unui gaz inert cu temperatură joasă, în gazul (22) de evacuare cu temperatură ridicată, descărcat din turnul (1) de stingere, într-un punct situat înainte de locul unde respectivul gaz de evacuare cu temperatură ridicată ajunge la boilerul (7) de căldură reziduală.

6. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform revendicării 5 caracterizată prin aceea că gazul inert cu temperatură joasă, menționat, este un gaz (29), divizat din gazul inert ce se introduce în camera de răcire.

7. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform revendicărilor 5 sau 6, caracterizată prin aceea că temperatura gazului (23) ce se introduce în boilerul de căldură reziduală este reglată în interiorul unui interval țintă prin reglarea cantității de aer (24) ce se injectează și/sau cantității de apă sau abur (26) ce se injectează în anticameră și prin reglarea cantității de gaz inert cu temperatură joasă ce se adaugă în gazul cu temperatură ridicată, descărcat din camera de răcire și anticameră într-un punct situat înainte ca gazul cu temperatură ridicată să ajungă la boilerul de căldură reziduală.

8. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările 1...7, caracterizată prin aceea că apa sau aburul (26) este injectat în anticamera menționată prin duza unui injector (14) de aer.

9. Metodă de stingere uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările 1...8, caracterizată prin aceea că injecția de apă, mai sus menționată, în anticameră se face sub formă de ceață.

10. Metodă de stingere uscată a cocsului care folosește un turn (1) de stingere, având o cameră (2) de răcire și o anticameră (3) amplasată deasupra camerei (2) de răcire, și la care, cocsul (9) încălzit la roșu, este încărcat de sus în turnul de stingere, căldura sensibilă a respectivului cocs încălzit la roșu, fiind supusă unui schimb caloric într-o cameră de

RO 120555 Β1 răcire cu folosirea de gaz inert ca mediu de schimb de căldură, căldură ce se recuperează 1 sub formă abur, caracterizată prin aceea că aerul (24) este injectat de sus în anticamera menționată și că respectiva cantitate de aer (24) ce se injectează în anticameră este reglată 3 astfel încât temperatura în interiorul anticamerei este ținută la valoarea de 1150°C sau mai jos. 5

11.. .14, caracterizată prin aceea că duza injectorului (14) de aer, care injectează aer în 35 anticamera menționată, este folosită și pentru injectarea apei sau aburului.

16. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările 37 11 ...15, caracterizată prin aceea că injectorul care injectează apă în anticamera menționată face această operație sub formă de ceață. 39

17. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările

11. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, cuprinzând un turn (1) de stingere cu o cameră (2) de răcire, unde cădura sensibilă, a cocsului încălzit la roșu, este transferată 7 unui gaz inert, o anticameră (3) amplasată deasupra camerei (2) de răcire, un boiler (7) de căldură reziduală pentru recuperarea căldurii gazului inert sub formă de abur, un injector (14) 9 pentru injectare de aer în anticamera menționată, instalat în partea superioară a anticamerei (3), caracterizată prin aceea că mai este prevăzută și cu un injector (16) de apă sau abur 11 (26) instalat la partea superioară a anticamerei (3), ambele injectoare (14 și 16) fiind prevăzute cu câte un regulator (17) de injecție pentru menținerea constantă și sub 1150’C a tem- 13 peraturii în anticamera (3), arderea componentelor unui gaz (22) de evacuare fiind realizată cu un injector (15) de aer instalat pe traseul de evacuare a gazului de temperatură ridicată, 15 între turnul (1) de stingere și boilerul (7) de căldură reziduală.

12. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform revendicării 11, caracteri- 17 zată prin aceea că este prevăzută cu un aparat de alimentare cu gaz inert, pentru furnizarea unui gaz (29) inert cu temperatură joasă, în scopul de a reduce temperatura unui gaz (23)de 19 alimentare a unui boiler de căldură reziduală sau pentru a regla căldura reziduală sau pentru a regla respectiva temperatură în interiorul unui interval prescris, el fiind amplasat pe un 21 traseu de evacuare a gazului la temperatură ridicată, între turnul (1) de stingere și boilerul (7) de căldură reziduală. 23

13. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că aparatul de alimentare cu gaz inert la temperatură joasă este un aparat 25 (19) care furnizează un gaz divizat din gazul inert ce trebuie introdus în camera de răcire.

14. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform revendicării 12 sau 13, 27 caracterizată prin aceea că este prevăzută cu regulatoare pentru reglarea cantităților de aer (24) și/sau apă sau abur (26) ce se injectează în anticameră și cantități de gaz ce se 29 adaugă gazului cu temepratură ridicată descărcat din camera de răcire și anticameră într-un punct situat înainte de punctul unde gazul cu temperatură ridicată ajunge la boilerul de căi- 31 dură reziduală, și prin aceea că prezintă un aparat de prelucrare pentru reglarea temperaturii gazului (23) de alimentare a boilerului de căldură reziduală într-un interval țintă. 33

15. Instalație pentru stingerea uscată a cocsului, conform oricăreia din revendicările

12.. .16, caracterizată prin aceea că temperatura din interiorul anticamerei este măsurată 41 de către un aparat (18)pentru măsurarea temperaturii, care măsoară temperatura atmosferei sau cocsului la partea inferioară a mantalei interioare de căptușire din cărămidă, folosind un 43 termometru sau un termometru de radiație introdus din exterior.