SE454297B - Forfarande for tillvaratagande av verme fran en gas som innehaller smelta komponenter - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 454 297 är svåra att hålla rena. Den i det följande på kontrollerad erosion baserade metoden för tillvaratagande av värme känne- tecknas av att gasens temperatur före vârmeväxlaren sänks till en temperatur, som ligger under småltdropparnas eutektiska temperaturområde genom att inblanda i gasen i varmevaxlaren avkylda, ur gasen avskilda, církulerade fasta partiklar och eventuellt även andra partiklar. Uvriga kännetecken enligt upp- finningen framgår av bílagda patentkrav.

Figuren på den bifogade ritningen visar en tillämpning av metoden enligt uppfinningen.

I anordningen i figuren strömmar en het, förångade och smälta komponenter innehållande gas genom en med strálningsytor för- sedd kanal l. Gasens temperatur är då den närmar sig värme- växlaren 2 nära det eutektiska områdets övre gräns. Tempera- turen efter värmeväxlaren väljs så, att den ligger så långt under det eutektiska områdets undre gräns, att stoftet i gasen är pulverformigt och ej fastnar på värmeytorna. Den sotnings- effekt som erfordras för att värmeytorna skall hållas rena àstadkoms genom att inrika eroderande stoft i värmeväxlaren i sådan mängd att det då det i zonen 3 framför värmeväxlaren blandar sig med den stoft innehållande gas, som strömmar till värmeväxlaren, sänker temperaturen till närheten av eutekt- områdets undre gräns.

Efter inblandningen och temperaturfallet i zon 3 strömmar suspensíonen, som innehåller tillräcklig mängd slipande partiklar för att genom erosion förhindra att beläggningen på värmeytorna ökar genom värmeväxlaren 2.

Efter värmeväxlaren 2 har suspensionens temperatur sjunkit under eutektområdet och leds tangentiellt genom en kanal 4 till en genomströmningscyklon 5, från vilken en praktiskt taget stoftfri gas avgår genom ett centralrör 6. Det avskilda faststoffet återförs genom ett rör 7 till gasströmmen i kanalens 1 zon 3 framför värmeväxlaren. I återföringsröret 7 anordnas ett uttag 8 för det cirkulerande materialet, vari- y\ 10 15 20 25 30 35 454 297 genom den církulerande faststoffmängden och erosionseffekten kan regleras. Det cirkulerande materialet kan utgöras av processens eget faststoff eller annat billigt material, såsom t.ex. sand, som inmatas i apparaten via ett rör 9.

Genom metoden enligt uppfinningen uppnås följande fördelar: l. Värmeytorna hålls rena genom en kontrollerad erosions- verkan. 2. Temperaturen sänks snabbt genom inblandning. 3. En s.k. torrtvättverkan åstadkoms, medan på de cirkulerande fasta partiklarnas ytor föreningar i ångfas kondenseras. 4. Svavelemissionerna kan reduceras t.ex. genom att använda ett cirkulationsmaterial baserat på Ca.

S. Strålnings- och konvektionsvärmeöverföringen förbättras.

Verksamhetsområdet för metoden enligt uppfinningen är följande: 3 - 20 m/s 10 - soo g/mal aoo - isoo °c soo - 1200 °c ioo - zdoo um Gashastighet Gasens partikelhalt Gasens ingàngstemperatur Gasens utgángstemperatur Partiklarnas medelstorlek Exempel 1: Ett Cu-smältverks avgasers värden efter smältugnenz gasström mol/s 1740 stofthalt 9/mol 2.7 temperatur OC 1400 Genom strälningskylning avkyls gaserna i kanalen 1 till cza 900 OC, varigenom man hamnar i ett med tanke på värmeytornas nedsmutsning besvärligt område. Den stoft innehållande gasens värmexapacitet är c=a 1.7 ka/(Nm3 °c) = se J/(m°1°c), avs. värmekapacitetsströmmen är 66.1 kw/OC. En lämplig temperatur 10 15 20 25 30 35 454 297 4 framför värmeväxlarens 2 värmeytor är 700 °C och efter värme- ytorna 550 OC. Den cirkulerande värmekapacitetsströmmen är sålunda 88.1 kW/OC. Cirkulationsmaterialets specifika värme- kapacitet kan uppskattas utgöra c:a 0.8 kJ/(kg°C), varav följer, att cirkulationsströmmen utgör 110 kg/s, dvs. man erhåller en faststoffhalt i gasen av 63 g/mol (= 2.81 kg/Nm3) efter inblandningen. I praktiken har i virvelbäddreaktorer med cirkulerande bädd använts faststoffhalter av 900 - 1400 9/mol. Som cirkulerande material kan i smältverk användas slig, sand eller blandningar av dessa. Dessutom anrikas i kylningscirkulationen partiklar som avgaserna innehåller.

Exempel 2: ' Svartlutströmmen i en sodapanna utgör 5.6 kgls och dess torr- ämneshalt 0.60. En typisk analys av torrämnena är följande: C 35.5 % (av massan) Na 20.8 % S 5.2 % O 35.1 % H 3.4 % Om förbränningen sker normalt i sodapannan, följer c:a 30 % av det inmatade svavlet och 10 % av det inmatade natriumet med rökgaserna ur eldstaden delvis i form av gas och delvis i form av smà smältdroppar. Ifall förbränningen sker i en separat brännkammare, kan rökgaserna innehålla ända upp till 50 % av svavlet och 30 % av natriumet efter förbränningszonen. Då rökgaserna svalnar, bildar de oorganiska kemikalierna huvud- sakligen natriumsulfat och natriumkarbonat samt svaveldioxid.

Beroende på lutens sammansättning och driftsbetingelserna kan detta i vissa fall leda till besvärliga natriumpyrosulfat- beläggningar på värmeytorna.

I ovannämnd brännkammare hade avgaserna följande värden gasström mol/s 840 5 454 297 Na-ström mol/s 4.56 S-ström mol/s 2.75 temperatur °C 900 stoft (kond) g/mol 0.23 (10.3 9/Nm3) 5 Gasens värmekapacitetsström 29.4 kw/OC Ga sens 'tempera turer: framför värmeväxlaren 070 °C efter inblandningen 700 °C 10 efter värmeväxlaren 550 OC Cirkulerande värmekapacitetsström 33.0 kw/OC Cirkulerande massaström (0.8 kJ/kg°C) 41.7 kg/s Gasens stofthalt i värmeväxlaren 50 g/mol 15 Cirkulationsströmmen består av rökgasernas Na2CO3-baserade stbft samt till zonen 3 tillfört Na2CO3 eller Na2SO4.

Claims (5)

454 297 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för tillvaratagande av värme ur en gas innehållande smälta komponenter genom att bringa den i kon- takt med en värmeväxlares (2) värmeytor, k â n n e t e c k - n a t av, att gasens temperatur före vårmevâxlaren (2) sänks till en temperatur, som ligger under det eutektíska tempera- turområdet genom att ínblanda i gasen i värmevåxlaren (2) av- kylda, ur gasen avskilda, åtminstone delvis från nämnda smälta komponenter härrörande, cirkulerade fasta partiklar och even- tuellt även andra partiklar.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t av, att temperaturen hos ett kopparsmälterís avgaser sänks till 700°C fore varmevâxlaren.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a t av, att sand tillförs till cirkulationsströmmen.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e ~ t e c k n a t av, att temperaturen hos gaserna från en soda- panna sänks till 700°C före värmevâxlaren.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a t av, att natriumsulfat och/eller natríumkarbonat tillförs till cirkulationsströmmen.