SK284449B6 - Spôsob recyklovania jemne členených pevných podielov vypudených z reaktora použitím nosného plynu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Pri spôsobe recyklovania jemne členených pevných podielov vypúšťaných z reaktora (1) použitím nosného plynu s vypúšťaním v mieste (2) reaktora (1) do recyklačného miesta (15) reaktora (1) sa pevné podiely oddeľujú v separátore pevných podielov (4), najmä v cyklóne, a ďalej sa recyklujú do reaktora (1) využitím nosného plynu pri udržiavaní tlakového rozdielu medzi separátorom pevných podielov (4) a recyklačným vstupom (15) s tým, že pevné podiely sú najmenej čiastočne splynené a/alebo spálené pri zavádzaní do reaktora (1) dodávaním kyslíka.ŕ

Description

Vynález sa týka spôsobu recyklovania jemne členených pevných podielov, ako sú čiastočky uhlia a železa, vypudených z reaktora, predovšetkým potom tavného splynovača, použitím nosného plynu v mieste vypúšťania z reaktora, v recyklačnom mieste reaktora, kde sa pevné podiely oddeľujú v separátore pevných podielov, predovšetkým potom v cyklóne, s následným recyklovaním do reaktora nosným plynom pri udržiavaní tlakového rozdielu medzi separátorom pevných podielov a recyklačným miestom, a to pri najmenej čiastočným splynením a/alebo spálením pri vstupe do reaktora pri použití prívodu kyslíka, ako aj zariadenia na uskutočnenie tohto postupu.

Doterajší stav techniky

Spôsob uvedeného uskutočnenia je známy z EP-A-0 493 752. Pri tomto postupe sa horúce práškované podiely z tavného splynovača oddelia za tepla v cyklóne a recyklujú sa do tavného splynovača použitím horáka. K vyrovnaniu tlakového rozdielu medzi horúcim cyklónom a tavným splynovačom sa recyklovanie uskutočňuje použitím systému žľabov s niekoľkými priehradkami medzi každými dvoma žľabmi.

Redukujúci plyn, ktorý sa vypúšťa z tavného splynovača má teplotu asi 1050 °C a unáša so sebou podstatné množstvo práškovaných pevných podielov. Prachová záťaž má asi 150 g/m³ redukujúceho plynu. Bezprostredne po vývode sa teplota redukujúceho plynu upraví asi na 850 °C pridaním chladiaceho plynu, najčastejšie košpecifického. Pevné podiely, v podstate zmes čiastočiek uhlia a železa, sa delia kontinuálne v horúcom cyklóne. Pretože tieto pevné podiely spôsobujú značný oder, potom známe žľabové sústavy vyžadujú nielen nákladné investície, ale sú tiež značne opotrebovateľné. Pevné podiely sa vedú diskontinuálne do injektora, teda dávkované, takže tým nie je zaistený kontinuálny operatívny spôsob prachového horáka a účinnosť prachového horáka je zhoršená. Pevné podiely môžu usadzovaním naplniť priehradku a môže sa tak blokovať tok prachu.

Spôsob recyklovania jemne členených pevných podielov z reaktora použitím nosného plynu je známy z EP-B-0 278 287. Pri tomto postupe sa pevné podiely, ako sa hromadia v separátore pevných podielov, prepravujú do zbernej nádrže a tu sa sústreďujú. Zberná nádrž slúži ako kompenzačná nádrž v tom prípade, keď sa pevné podiely odstraňujú z horúceho reaktorového plynu, vypúšťaného priamo z reaktora a recyklujú sa priamo do reaktora použitím injektora. V zbernej nádrži môžu pevné podiely zosadnúť a prietok pevných podielov môže byť tak blokovaný, predovšetkým ak je horúci nosný plyn priamo vypúšťaný z reaktora, čo môže spôsobiť spekanie a čiastočné roztavenie pevných podielov, pričom injektor ústi priamo do reaktora.

Podstata vynálezu

Podľa predmetu tohto vynálezu je predchádzanie uvedeným nevýhodám a ťažkostiam a vyriešenie technického problému nájdením spôsobu, ako aj zariadenia na uskutočnenie tohto spôsobu, ktorým by bolo možné recyklovať pevné podiely bez pohybu častí, ktoré by boli inak vystavené veľkému stupňu oderu a meniacemu sa tepelnému napätiu, pričom predovšetkým recyklovanie by sa uskutočňovalo kontinuálne kontrolovane a tlakový rozdiel medzi vý vodom separátora pevných podielov a reaktorom by sa vyriešil bez problémov. Takže by sa tým zaistil kontinuálny tok pevných podielov bez ťažkosti s veľkým stupňom spoľahlivosti.

Pri spôsobe práve m zmieneného uskutočnenia sa problém rieši priamym a kontinuálne odsávaním oddelených pevných podielov pohonných plynov použitím injektora pri urýchlení a preprave do reaktora. Podľa vynálezu je to vyriešené dokonale priestupným potrubím medzi separátorom pevných podielov a reaktorom za normálnych pracovných podmienok bez toho, aby tu boli akékoľvek pásma na zadržovanie a priehradky s možnosťou usadenia nánosov. Hnací plyn odsáva priamo pevné podiely zo separátora pevných podielov spolu s malou časťou nosného plynu, v ktorom sú pevné látky v separátore dispergované. Zaistí sa tým to, že pevné podiely sú konštantné v pohybe a nemôžu sa usadiť. Predíde sa tým spoľahlivo nebezpečiu vzájomného zlepenia pevných podielov a v dôsledku toho blokovaniu prietoku prachu.

Rýchlosť toku hnacieho plynu má byť v podstate rovnaká alebo väčšia, ako je rýchlosť zvuku (za pomeru superkritického tlaku), aby sa tak zaistila vysoká operatívna stabilita recyklovania pevných podielov. Je výhodné použiť dusík a/alebo ochladený a vyčistený prevádzkový plyn vo funkcii hnacieho plynu.

Podľa výhodného uskutočnenia tvoria ochladený a vyčistený prevádzkový plyn, redukujúci plyn s obsahom oxidu uhoľnatého a vodíka.

Zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa tohto vynálezu s reaktorom, výhodne tavným splynovačom, vedením plynu, vypúšťaného z reaktora a vedeného do separátora pevných podielov, predovšetkým do cyklónu, z ktorého vývod na vypúšťanie pevných podielov prevedie oddelené pevné podiely do zásobníka injektora a s vedením recyklovaných pevných podielov z injektora do reaktora a tam ústiacim prachovým horákom, vyznačuje sa tým, že separátor pevných podielov je spojený s vedením na recyklovanie pevných podielov a tvorí tak s prachovým horákom použitím injektora kontinuálne potrubie. Otvorenie prevádzky zariadenia podľa tohto vynálezu je jednoduché, bez komplikácií a je tým umožnený dokonale voľný pohyb pevných podielov počas normálneho postupu a pretože pevné podiely sú priamo a kontinuálne odčerpávané, zvýšená účinnosť separátora pevných podielov sa prejaví v značne znížených stratách prachu. Jednoduché sprevádzkovanie zariadenia podľa tohto vynálezu zaisťuje veľmi nízke výdavky v spojitosti s údržbou, ako aj vysokú použiteľnosť a výkonnosť zariadenia.

Na oddelenie veľkých čiastočiek, napríklad hrubých čiastočiek uhlia alebo odlomkov koksu, je výhodne vstavaný filter na hrubé čiastočky v smere odtoku zo separátora pevných podielov.

Aby nebolo priamo narušené oddeľovanie pevných čiastočiek v prípade poruchy potrubia na recyklovanie prachu, je podľa výhodného uskutočnenia napojený zásobník na pevné podiely v smere dolu od separátora pevných podielov, ktorý je vybavený fluidizačným zariadením na prechode do vývodu vypúšťaných pevných podielov. Tento zásobník na pevné podiely nie je v činnosti za normálnych operatívnych podmienok, to znamená, že sa v tomto zásobníku pevné podiely samy dispergujú voľným pádom.

S ohľadom na možnosť odstránenia veľkých častíc, pochádzajúcich napríklad zo žiaruvzdorného obloženia vo vedení vypúšťaných pevných látok bez toho, aby to vadilo prúdu pevných látok, obsahuje injektor najúčelnejšie zásobník, zachytávajúci pevné podiely, označovaný ako zásobný zásobník, ktorý je vybavený vypúšťacím otvorom, ktorý môže byť uzavretý uzáverom s tým, že zásobný zásobník, zhromažďujúci pevné podiely, je najúčelnejšie vybavený fluidizačným zariadením v priestore svojho dna.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalej bude vynález podrobnejšie vysvetlený zariadeniami, ako sú na výkresoch s tým, že na obr. 1 je obvyklé usporiadanie súčasného stavu recyklovania pevných látok a na obr. 2 je schéma, predstavujúca recyklovanie pevných podielov podľa tohto vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Podľa súčasného spôsobu, ako je doložený na obr. 1, je plyn, vznikajúci splynovaním uhlia a potom použitý ako redukčný plyn, vyvedený z reaktora, označeného ako tavný splynovač 1, slúžiaci na natavenie železa a súčasnému vzniku redukujúceho plynu z materiálu, obsahujúceho uhlie, vypúšťa potrubím 2 na únik plynu, ktoré je osadené do splynovača 1 v hornej časti. Pretože jemne zmné až práškované pevné podiely sa strhávajú týmto vypúšťaným plynom, ten istý - slúžiaci ako nosný plyn - týchto pevných čiastočiek, sa vedie do separátora pevných podielov 4, ktorým je výhodne horúci cyklón.

Bezprostredne ako redukujúci plyn opustí splynovač 1, privádza sa do redukujúceho plynu košpecifický chladiaci plyn prívodom 5 tak, že redukujúci plyn má pre nasledujúcu redukciu železnej rudy priaznivú teplotu; predíde sa tým nadmernému tepelnému zaťaženiu horúceho cyklónu 4.

Pevné podiely sa oddelia v horúcom cyklóne 4 dole a hromadia sa v cyklónovom zásobníku 6, napojenom na horúci cyklón 4. Pevné podiely sa potom dávkované prepravujú sústavou zásobníkov, prepojených vzájomne smerom dole. Na tento účel je vstavaný posúvač 10 vždy medzi zásobníkmi 6, 7 a 8 vo výpustnom potrubí na pevné podiely 9, spojujúcom vždy zásobníky 6, 7 a 9.

Napokon sa dávkujú pevné podiely do injektora 12 tak rovnomerne, ako je to len možné, pomocou dávkovacieho zariadenia 11, napríklad dávkovacím ventilom alebo podľa iného uskutočnenia rotačnou záklopkou (nezakreslenou). Injektor 12, pracujúci napríklad pod dusíkom, ako hnacím plynom - je dodávaný potrubím 13 - dodáva pevné podiely do splynovača 1 recyklačným vedením 14 na pevné látky, ktoré ústia do prachového horáka 15. Tam sa pridáva kyslík kyslíkovým prívodom 16.

Ako sa podiel uhlíka v prachu spáli/splyní, aglomerujú sa zostávajúce inertné podiely pevných látok (železo, popol z uhlia, oxid vápenatý alebo kremičitý atď.). Aglomerovaním pevných čiastočiek sa predíde tomu, aby boli zanesené do plynu, ktorý sa z reaktora vypúšťa. Klesajú na dno reaktora a napríklad sa roztavia alebo sa vypustia ako troska.

Tento typ recyklovania pevných látok vyžaduje veľké náklady na udržovanie. Problémy sú najmä dané pri recyklovaní pevných podielov v sústave zásobníkov 6 až 10, to znamená pri preprave prachu po dávkach, ako aj dávkovaním pevných látok. Ďalšou nevýhodou sústavy recyklovania pevných látok podľa obr. 1 je to, že jednotlivé zásobníky 6 až 10 sa musia otvárať proti plynovému systému pri postupe prebiehajúcom v reaktore 1 znova a znova. Pretože tlak v sústave, teda tlak vo vlastnom splynovači 1 a taktiež v nasledujúcej nezakreslenej redukčnej sústave, do ktorej sa vedie redukujúci plyn, vzniknutý v splynovači, podlieha zmenám, dochádza časom k veľkým tlakovým rozdielom znova a znova, a to v kombinácii s tokom plynu vedie ku značnému opotrebeniu posúvačov 10. So zreteľom na udržanie týchto tlakových rozdielov v určitých hraniciach sú nutné (detailnejšie nezakreslené) kompenzačné tlakové rúry v známom zariadení medzi zásobníkmi 6, 7 a 8 na jednej strane a medzi plynovým systémom splynovača 1 a redukčným priestorom na druhej strane.

Na obr. 2 je recyklačná sústava na prach podľa tohto vynálezu. Pevné podiely, oddelené v horúcom cyklóne 4 sa vedú do zariadenia 18, ktoré je napojené vývodom 17 na cyklón. V zariadení 18, ktoré je vybavené žiaruvzdorným vyložením, je vstavaný sklonený rošt 19, ktorý slúži na oddelenie veľkých čiastočiek, ako je uhlie alebo odlomky koksu, ktoré sú potom v prípade potreby odoberané zo zariadenia 18 výpustom 20.

Z horúceho cyklónu 4 sa pevné podiely zo zariadenia 18 - ktoré nie je funkčné v priebehu normálneho postupu - dispergujú voľným pádom za nasávania do injektora 12 cestou výpustnej rúry 9, ktorá je znázornená ako rúra smerujúca dole. Tá je cylindrická alebo účelnejšie sa zužuje s rozšírením úplne dole, aby sa predchádzalo zaneseniu a zapchávaniu.

Je účelné, aby bola tiež vyložená žiaruvzdorným poťahom. Z injektora 12 vedie potrubie 14 s recyklovanými pevnými podielmi do prachového horáka 15.

Injektor 12 je výhodne funkčný pri superkritickom tlakovom pomere, rýchlosť hnacieho plynu, privádzaného do injektora potrubím 13, sa rovná rýchlosti zvuku alebo je vyššia. Ako hnací plyn sa môže použiť napríklad dusík alebo chladiaci plyn, ako je ochladený redukujúci plyn. Pod vlastnou dýzou hnacieho plynu 22 sa mení injektorový obklad 21 na zachytávajúci zásobník 23, v ktorom sa zachytia hrubo zmné čiastočky, ako sú šupinky alebo kusy žiaruvzdorného obloženia, ktoré by mohli spôsobiť upchatie. So zreteľom na odstránenie týchto hrubo zmných čiastočiek je dno zachytávajúceho zásobníka 23 vybavené vývodom so zatvárateľným zariadením 25 alebo tlakovým žľabom (nezakreslený).

Na zjednodušenie odstraňovania takýchto čiastočiek môže byť na dne 24 zásobníka fluidizačné zariadenie 26, ako je anuláma dýza, ďalej časti na prečisťovanie zo žiaruvzdorného materiálu, zo sintrovaného materiálu, dýzy vo forme samozatvárateľných ventilov atď. Fluidizačný plyn môže súčasne pôsobiť ako sekundárny plyn pre injektor 12. Fluidizácia sa upraví tak. žc jemné čiastočky sú vtiahnuté do injektora a ďalej vyfúknuté a akumulujú sa tu iba hrubé čiastočky.

Pri usporiadaní podľa tohto vynálezu sú tu uzatváracie zariadenia 27 na vstupe do dolu smerujúcej rúry 9 a pred prachovým horákom 15 iba s ohľadom na opravy a udržovanie. V prípade akýchkoľvek problémov počas uskutočnenia postupu môže zariadenie 18 pod horúcim cyklónom 4 slúžiť tiež ako zásobný zásobník, ak je uzatváracie zariadenie 27 uzavreté. S prihliadnutím na znemožnenie usadenia pevných látok v prípade núdzovej situácie sú fluidizačné časti 26 vstavané taktiež do vývodu 28 zo zásobníka, to znamená v mieste zúženia k dole smerujúcej rúre 9.

Vynález nie je akokoľvek obmedzovaný opisovaným spôsobom a môže byť najrôznejšie modifikovaný. Je nielen použiteľný na tavné splynovače, ale predovšetkým v spojitosti s reaktorom 1 akéhokoľvek typu, keď sa pevné podiely vypúšťajú použitím vzniknutého plynu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Spôsob recyklovania jemne členených pevných podielov vypudených z reaktora použitím nosného plynu , ako sú čiastočky uhlia a železa, vypúšťané z reaktora (1), predovšetkým tavného splynovača použitím nosného plynu v mieste (2) vypúšťania z reaktora (1) pri recyklovaní v mieste (15) reaktora (1), pričom sa pevné podiely oddeľujú v separátore (4), predovšetkým v cyklóne a potom recyklujú do reaktora (1), využitím nosného plynu pri udržovaní tlakového rozdielu medzi separátorom pevných podielov (4) a recyklačným miestom (15) s najmenej čiastočným splynením a/alebo spálením pri zavedení do reaktora (1) pri pridávaní kyslíka, vyznačujúci sa tým, žc sa oddelené pevné podiely priamo a kontinuálne odsávajú v separátore pevných podielov (4) použitím pohonného plynu pri pôsobení injektora, akcelerujú a vedú sa do reaktora (1).

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť pohonného plynu sa rovná pri kontakte s pevnou látkou rýchlosti zvuku alebo je vyššia.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa pevné podiely po oddelení filtrujú.

4. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa pevná látka fluidizuje po výstupe zo separátom pevných podielov (4).

5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa použije ako pohonný plyn dusík a/alebo ochladený a vyčistený procesný plyn.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že ochladený a vyčistený plyn tvorí redukčný plyn s obsahom oxidu uhoľnatého a vodíka.

7. Zariadenie na uskutočnenie spôsobu podľa jedného alebo niekoľkých nárokov 1 až 6 s reaktorom (1), najmä tavným splynovačom, vedením (2) na vypúšťanie plynu z reaktora (1), ktoré ústi do separátora pevných podielov (4), najmä cyklónu, z ktorého vývod vypúšťaných pevných podielov (9) prepraví oddelené pevné podiely do injektora (12) s tým, že z injektora (12) je prášok recyklovaných pevných podielov zavedený vedením (14) do reaktora (1) a toto ústi v ňom osadeným prachovým horákom (15), vyznačujúce sa tým, že separátor pevných podielov (4) je spojený s recyklačným vedením (14) na pevné podiely, takže tvorí s prachovým horákom (15) so vsunutým injektorom (12) kontinuálnu líniu.

8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že filter hrubých častíc (19) je napojený smerom dolu v separátore pevných podielov (4).

9. Zariadenie podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúce sa tým, že zásobník na pevné podiely (18) je napojený smerom dolu od separátora pevných podielov (4) s tým, že uvedený zásobník na pevné podiely (18) je vybavený fluidizačným zariadením (26) na prepravu do vedenia vypúšťaných pevných podielov.

10. Zariadenie podľa jedného alebo viac z nárokov 7 až 9, v y z n a č u j ú c e sa tým, že injektor (12) je v zásobníku, zhromažďujúcom pevné podiely (23), označenom ako zásobný zásobník, ktorý je vybavený výpustom, ktorý je možné zavrieť zatváracím zariadením (25).

11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že zásobník, zachytávajúci pevné podiely (23) je vybavený na svojom dne (24) fluidizačným zariadením (26).

12. Zariadenie podľa jedného alebo niekoľkých nárokov 7 až II, vyznačujúce sa tým, že vedenie (9) na vypúšťanie pevných podielov je postupne rozšírené v smere od zásobníka na pevné podiely (18) smerom k injektoru (12).