PL197147B1 - Sposób i urządzenie do zwiększania wydajności kotła odzyskowego w piecu hutniczym do wytapiania - Google Patents

Abstract

1. Sposób zwi ekszania wydajno sci kot la od- zyskowego w piecu hutniczym do wytapiania przetwarzajacego gazy pochodz ace z pieca, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograni- czania odk ladania si e py lów, znamienny tym, ze ilosc gazu wprowadzanego do kot la odzy- skowego (1) zwi eksza si e, przy czym do wn e- trza komory radiacyjnej (5) w kotle odzysko- wym (1) pieca do wytapiania doprowadza si e ciecz, przy czym wielko sc przep lywu cieczy reguluje si e w zale zno sci od ilo sci doprowa- dzanego gazu, któr a dobiera si e w takich grani- cach, aby temperatura gazu w kotle odzysko- wym (1) za komor a konwekcyjn a (6) nie prze- kracza la 420°C. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób oraz urządzenie służące do zwiększania wydajności kotła odzyskowego przetwarzającego gazy uzyskiwane z pieca hutniczego do wytapiania, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograniczania odkładania się pyłów.

Stosowany tu w połączeniu z piecem do wytapiania kocioł odzyskowy, stanowi zasadniczo tak zwany kocioł tunelowy wykorzystujący bezpośredni przepływ gazu, przy czym kocioł ten obejmuje dwie części, to jest komorę radiacyjną oraz konwekcyjną. Zadaniem komory radiacyjnej jest schłodzenie gazów, dzięki czemu stopione cząstki zawarte w gazie ulegają zestaleniu, zaś temperatura obniża się do poziomu poniżej temperatury spiekania, zanim gazy zostaną skierowane do komory konwekcyjnej w kotle utylizacyjnym. W komorze konwekcyjnej, ciepło końcowe gazów zawierających pyły odzyskiwane jest przy zastosowaniu układu rur chłodzących.

Podczas planowania przebiegu procesu wytopu, takiego jak proces przetopu zawiesinowego, w sposób oczywisty korzystnie jest zminimalizowanie kosztów inwestycji. Ze względu na zawartość pyłów w gazach spalinowych, kotły odzyskowe stosowane w procesie wytopu zawierać mogą odkładające się pyły, co może niekorzystnie wpływać zarówno na działanie kotła odzyskowego, jak i przebieg samego procesu wytopu. Trudności te spowodować mogą zakłócenia przebiegu procesu, wiążące się z ograniczeniem produkcji, a tym samym ze znacznym wzrostem kosztów. Zjawiska prowadzące do odkładania się pyłów to przede wszystkim: zablokowanie konwekcyjnych zespołów chłodzących w komorze konwekcyjnej kotła odzyskowego, zablokowanie rury między kotłem odzyskowym a podłączonym doń filtrem elektrycznym, odkładanie się pyłów na elektrodach emisyjnych filtra elektrycznego. W złogach pyłów stwierdzono obecność siarczanu miedzi, CuSO₄, co oznacza, że z problemem powstawania złogów wiąże się zjawisko siarczanowania pyłów. W wyniku reakcji tlenku miedzi zawartego w pyle z tlenem oraz ditlenkiem siarki powstaje siarczan miedzi.

Często ograniczeniem dla wydajności pieców do wytapiania jest wydajność kotła odzyskowego stosowanego w celu zmniejszania temperatury gazu, to jest przepustowość komory kotła odzyskowego. Zwiększenie wydajności kotła odzyskowego, znanego ze stanu techniki, poprzez zwiększenie komory radiacyjnej jest stosunkowo znaczącą inwestycją, a przy tym wymaga długiej przerwy w procesie wytapiania. Temperaturę przed komorą konwekcyjną należy ustalić na dostatecznie niskim poziomie, tak aby reakcje siarczanowania, istotne dla przebiegu procesu, miały miejsce dokładnie w komorze radiacyjnej kotła odzyskowego. W wypadku gdy reakcje te odbywają się również w komorze konwekcyjnej, pył łatwiej przywiera do powierzchni przewodzących ciepło, w najgorszym przypadku przepływ w przewodzie gazowym ulega zdławieniu, a wreszcie zablokowaniu w wyniku odkładania się pyłu.

Zgodnie z tym co znane jest ze stanu techniki, nasuwający się tu problem rozwiązywano wdmuchując do wnętrza kotła i/lub szybu kominowego tak zwane powietrze usiarczające i/lub gaz obiegowy, co pozwoliło przeprowadzić właściwe reakcje. Zgodnie z tym, co zaproponowano w FI 74,738, na proces powstawania złogów pyłu wpływano wdmuchując do wnętrza komory radiacyjnej gaz zawierający tlen. Spowodowano również, aby reakcje siarczanowania odbywały się wcześniej, to jest w komorze radiacyjnej, poprzez doprowadzenie do jej wnętrza gazu zawierającego tlen, takiego jak powietrze. Wprowadzony gaz obniża temperaturę gazu zawartego w komorze radiacyjnej, obszar reakcji ulega przesunięciu do komory radiacyjnej, gdzie reakcje przeprowadzane są w cząstkach pyłu znajdujących się w fazie gazowej, w wyniku czego nie dochodzi do powstania złogów pyłu. Niemniej, sposób ten nie pozwala na zwiększenie wydajności kotła, jako że ilość ciepła związana z gazem obiegowym oraz powietrzem odzyskiwana być musi wewnątrz komory konwekcyjnej. Co więcej, wówczas gdy wdmuchana zostanie zbyt duża ilość powietrza, należy się liczyć z tą niedogodnością, że gdy ciśnienie cząstkowe tlenu wzrasta pojawia się ryzyko, iż ditlenek siarki ulegnie konwersji z uzyskaniem tritlenku siarki, co oznacza z kolei problemy z korozją oraz zwiększoną produkcją zbędnego słabego kwasu w sekcji płukania w przewodzie gazowym.

Celem niniejszego wynalazku jest przedstawienie nowego sposobu oraz urządzenia do zwiększania wydajności kotła odzyskowego stosowanego w piecu hutniczym do wytapiania, takim jak piec zawiesinowy.

Sposób zwiększania wydajności kotła odzyskowego w piecu hutniczym do wytapiania przetwarzającego gazy pochodzące z pieca, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograniczania odkładania się pyłów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ilość gazu wprowadzanego do kotła odzyskowego zwiększa się, przy czym do wnętrza komory radiacyjnej w kotle odzyskowym pieca do wytaPL 197 147 B1 piania doprowadza się ciecz, przy czym wielkość przepływu cieczy reguluje się w zależności od ilości doprowadzanego gazu, którą dobiera się w takich granicach, aby temperatura gazu w kotle odzyskowym za komorą konwekcyjną nie przekraczała 420°C.

Ciecz doprowadza się również do wnętrza szybu kominowego pieca do wytapiania, takiego jak piec zawiesinowy.

W odmiennym rozwiązaniu część cieczy zastępuje się przez powietrze.

Ciecz stanowi woda.

Ciecz podaje się z zastosowaniem co najmniej jednej dyszy.

Urządzenie do zwiększania wydajności kotła odzyskowego w piecu hutniczym do wytapiania przetwarzającego gazy pochodzące z pieca, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograniczania odkładania się pyłów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kocioł odzyskowy wyposażony jest w co najmniej jedną dyszę, umieszczoną w strefie pierwszego zakończenia komory radiacyjnej w kotle odzyskowym, przy czym dysza jest skierowana do wnętrza pierwszego zakończenia komory radiacyjnej i jest nachylona w stosunku do strumienia przepływającego gazu między piecem do wytapiania a komorą radiacyjną.

Ściana szybu kominowego w piecu do wytapiania jest wyposażona w co najmniej jedną dyszę do podawania cieczy.

W przypadku rozmieszczenia w kotle odzyskowym więcej niż jednej dyszy, dysze są przystosowane do wtryskiwania cieczy i powietrza.

Rozmieszczone w szybie kominowym i komorze radiacyjnej dysze są przystosowane do wtryskiwania wody.

Sposób według wynalazku pozwala uzyskać znaczące korzyści. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w celu zwiększenia wydajności kotła odzyskowego przetwarzającego gazy pochodzące z pieca do wytapiania, takiego jak piec zawiesinowy, reaktora typu Isasmelt, Ausmelt lub Norsmelt, a także w celu ograniczenia powstawania złogów pyłu, do wnętrza kotła odzyskowego doprowadzana jest ciecz, taka jak woda. Zadaniem wprowadzonej wody jest obniżenie do pożądanego poziomu temperatury gazu pochodzącego z pieca w taki sposób, aby nie było konieczne całkowite usunięcie z gazu wewnątrz komory konwekcyjnej ciepła związanego przez wodę. Część cieczy zastąpić można powietrzem, wówczas zadaniem tlenu zawartego w powietrzu jest zapewnienie, aby reakcje siarczanowania odbywały się w szczególności w komorze konwekcyjnej. Wydajność kotła odzyskowego, stosowanego w piecu do wytapiania, zwiększyć można niewielkim nakładem kosztów związanych z zastosowaniem urządzenia do wprowadzania gazu/cieczy, przy czym konieczne może się okazać zastosowanie niewielkiego rozszerzenia komory konwekcyjnej. Całkowita wydajność kotła rośnie proporcjonalnie do ilości ciepła pochłanianego podczas odparowywania wody oraz ogrzewania kotła do temperatury spalin. Korzystnie, reakcje siarczanowania przeprowadzane są w komorze radiacyjnej, przy czym zabezpiecza się przed zablokowaniem przewód gazowy. Co więcej, mieszaninę cieczy/gazu wprowadzić można do szybu kominowego pieca, skąd gazy przenoszone są do kotła odzyskowego. Ciecz doprowadza się, umieszczając pewną liczbę dysz na dachu lub ścianie komory radiacyjnej kotła odzyskowego, oraz ewentualnie na ścianie szybu kominowego lub w części reaktora do wytapiania, skąd gazy przedostają się do kotła odzyskowego. Rozmiar, kąt rozmieszczenia oraz położenie dysz można regulować. Przez dysze ciecz wprowadzana jest ciągłym strumieniem lub z możliwością wyłączenia z użycia jednej z dysz. Ilość cieczy regulowana jest w zależności od ilości dostarczanego gazu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie zgodnie z korzystnym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, fig. 2 - wykres prezentujący ilość dodawanej wody w stosunku do ilości gazu.

Zgodnie z tym co zaprezentowano na fig. 1, na dachu kotła odzyskowego 1 oraz w szybie kominowym 4 pieca zawiesinowego rozmieszczono dysze 2. W dachu kotła odzyskowego 1 wykonano otwór, przez który, za pośrednictwem przewodu nadmuchowego 3 podłączonego do dyszy, mieszanina cieczy/powietrza wprowadzana jest do komory radiacyjnej 5 kotła odzyskowego 1. Dysza 2 jest zasadniczo nachylona względem przepływu gazu, między piecem do wytapiania a komorą radiacyjną

5. Załączony rysunek przedstawia również komorę konwekcyjną 6 kotła odzyskowego, do wnętrza której gazy przekazywane są z komory radiacyjnej 5. Podobną dyszę można również zastosować wówczas, gdy do szybu kominowego 4 doprowadzana jest ciecz. W razie potrzeby zastosować można przy tym większą liczbę dysz, przy czym jedynie część spośród nich może działać jednocześnie.

Poniżej przedstawiono przykład korzystnego przeprowadzenia sposobu i wykonania urządzenia według wynalazku.

PL 197 147 B1

P r z y k ł a d

Zgodnie z niniejszym przykładem ilość gazu uzyskiwanego z pieca zawiesinowego wynosi 30000 Nm³/h, przy czym odznacza się on następującym składem:

		Zawartość (%)	Hość (Nm3/h)	Temperatura (°C)
SO2	(g)	48	14,342	1,350
h2o	(g)	3	850	1,350
CO2	(g)	3	1,012	1,350
O2	(g)	2	673	1,350
n2	(g)	44	13,123	1,350

Do wnętrza kotła odzyskowego podawane jest 7 000 Nm3/h powietrza usiarczającego o temperaturze 25°C, o zawarto^ 1 ^{470 N}m^3/h O2 (^g) oraz 5 ^{530 N}m^{3/h N}2 (^g). ^Prz^yjmujem^y, że ^gaz me zawiera pyłów. Przyjmijmy również, że temperatura komory radiacyjnej w kotle obniżana jest do temperatury 750°C, w celu zapewnienia bezpiecznego działania urządzeń, przy czym temperatura końcowa w kotle za komorą konwekcyjną nie może przekroczyć 420°C, ze względu na właściwości substancji tworzących położony dalej filtr elektryczny. Zgodnie z niniejszym przykładem. w razie konieczności zwiększenia wydajności kotła, ilość wody, jaką należy wprowadzić do kotła oraz do przewodu kominowego, przedstawiono na fig. 2. Zgodnie z prezentowanym rozwiązaniem, wraz ze wzrostem ilości gazu temperatura końcowa w komorze radiacyjnej w kotle stale wynosi 750°C. Wówczas zwiększona ilość ciepła wiązana jest poprzez odparowywanie wody oraz poprzez podgrzewanie uzyskanej pary.

Specjalista jest świadomy, że niniejszy wynalazek pozwala na różne korzystne sposoby wykonania, nie ograniczone przez zaprezentowane wyżej przykłady, jeśli mieszczą się one w zakresie niniejszego wynalazku.

Claims (9)

1. Sposób zwiększania wydajności kotła odzyskowego w piecu do wytapiania przetwarzającego gazy pochodzące z pieca, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograniczania odkładania się pyłów, znamienny tym, że ilość gazu wprowadzanego do kotła odzyskowego (1) zwiększa się, przy czym do wnętrza komory radiacyjnej (5) w kotle odzyskowym (1) pieca do wytapiania doprowadza się ciecz, przy czym wielkość przepływu cieczy reguluje się w zależności od ilości doprowadzanego gazu, którą dobiera się w takich granicach, aby temperatura gazu w kotle odzyskowym (1) za komorą konwekcyjną (6) nie przekraczała 420°C.

2. Sposób wedługzasttz. 1, znamienny tym, że cćecz dc^t^r^c^^£^c^^£j się również do wnęttza szybu kominowego (4) pieca do wytapiania, takiego jak piec zawiesinowy.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że część cieczy zastępuje się przez powietrze.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciecz stanowi woda.

5. Sposób według zas^z. 1 albo 2, zi^^r^i^i^i^^ tym, że ciecz podaje się z zastosowaniem co najmniej jednej dyszy (2).

6. U rządzenie do zwiększaniawydajnoścć kotta odzyskowego w piecu hutniczym do wyyapiania przetwarzającego gazy pochodzące z pieca, takiego jak piec zawiesinowy, oraz do ograniczania odkładania się pyłów, znamienne tym, że kocioł odzyskowy (1) wyposażony jest w co najmniej jedną dyszę (2), umieszczoną w strefie pierwszego zakończenia komory radiacyjnej (5) w kotle odzyskowym (1), przy czym dysza (2) jest skierowana do wnętrza pierwszego zakończenia komory radiacyjnej (5) i jest nachylona w stosunku do strumienia przepływającego gazu między piecem do wytapiania a komorą radiacyjną (5).

7. Urządzenie według zasSrz. 6, znam lenne tym, że ścćana szybu kominowego (4) w piecu do wytapiania jest wyposażona w co najmniej jedną dyszę (2) do podawania cieczy.

8. Urządzenieweeług zas^z. 6 albo 7, znamienne tym, że w przypadku rozmieszczenia w kotte odzyskowym (1) więcej niż jednej dyszy, dysze (2) są przystosowane do wtryskiwania cieczy i powietrza.

9. U rządzenie według zasSrz. 6 albo 7, tym, że w szybie kominowym (4) i komorze radiacyjnej (5) dysze (2) są przystosowane do wtryskiwania wody.