RU2498155C1 - Method to burn solid fuel - Google Patents
Method to burn solid fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498155C1 RU2498155C1 RU2012123254/06A RU2012123254A RU2498155C1 RU 2498155 C1 RU2498155 C1 RU 2498155C1 RU 2012123254/06 A RU2012123254/06 A RU 2012123254/06A RU 2012123254 A RU2012123254 A RU 2012123254A RU 2498155 C1 RU2498155 C1 RU 2498155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- furnace
- fuel
- oxygen
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 abstract description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, газовой, угольной и химической отраслям промышленности.The invention relates to the field of energy, gas, coal and chemical industries.
В России предложен ряд процессов газификации и сжигания угля в расплавленной шлаковой ванне, мало отличающихся друг от друга, имеющих в качестве основного устройства плавильный агрегат: (по авторскому свидетельству №510842 «Способ непрерывной плавки сульфидных материалов» и патентам: США №№4252560 «Пирометаллургический способ обработки сырья тяжелого цветного металла», 4294433 «Пирометаллургический способ и печь для штейна и неочищенных цветных металлов»; Франции «Пирометаллургический способ и печь для превращения руд тяжелых цветных металлов» - заявка №2444721, Японии - заявка №56-45980 «Печь и способ пирометаллургии для обработки шихты тяжелых цветных металлов». Широко внедренный процесс плавки медного сульфидного сырья в ванне шлакового расплава стал основой для разработки многих новых процессов. Печь для всех этих процессов - фьюминговая печь, уже почти сто лет работающую в свинцово-цинковой и оловянной металлургии. Недостатками вышеперечисленных способов является невозможность получения газифицированного топлива.In Russia, a number of coal gasification and combustion processes in a molten slag bath have been proposed that differ little from each other and have a melting unit as their main device: (according to copyright certificate No. 510842 “Method for the continuous smelting of sulfide materials” and patents: US No. 42252560 “Pyrometallurgical” a method for processing raw materials of heavy non-ferrous metal ", 4294433" Pyrometallurgical method and furnace for matte and crude non-ferrous metals "; France" Pyrometallurgical method and furnace for converting heavy non-ferrous metal ores fishing "- application No. 2444721, Japan - application No. 56-45980" Furnace and pyrometallurgy method for processing a charge of heavy non-ferrous metals. The widely implemented process of smelting copper sulfide raw materials in a slag melt bath became the basis for the development of many new processes. The furnace for all of these processes - a fuming furnace, which has been operating in lead-zinc and tin metallurgy for almost a hundred years. The disadvantages of the above methods are the inability to produce gasified fuel.
Наиболее близким к предлагаемому является способ сжигания твердого топлива (патент РФ №2049291 опуб. 27.11.1995), включающий подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом и вывод продуктов сгорания из топки.Closest to the proposed is a method of burning solid fuel (RF patent No. 2049291 publ. 27.11.1995), including feeding it into the slag melt of the furnace, sparging the melt with oxygen-containing gas or gaseous oxygen, and removing combustion products from the furnace.
Недостатком данного способа является низкий выход оксида углерода. Опытно-промышленные испытания по переработке углей в шлаковом расплаве показали, что при загрузке углей на шлаковую ванну уголь находится на поверхности и только бурное перемешивание ванны газами дает возможность проникать ему вглубь расплава. В существующих печах это приводит к сжиганию большего количества топлива, чем это необходимо для оптимального процесса газификации.The disadvantage of this method is the low yield of carbon monoxide. Pilot tests for processing coal in a slag melt showed that when coal is loaded on a slag bath, coal is on the surface and only vigorous mixing of the bath with gases makes it possible to penetrate deep into the melt. In existing furnaces, this leads to the burning of more fuel than is necessary for an optimal gasification process.
Задачей изобретения является повышение выхода оксида углерода при газификации, интенсификации этого процесса, расширение возможности его регулирования.The objective of the invention is to increase the yield of carbon monoxide during gasification, the intensification of this process, expanding the possibility of its regulation.
Достигается это за счет способа сжигания твердого топлива, включающего подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом, сжигание и вывод продуктов сгорания из топки. Согласно изобретению подачу топлива осуществляют со стороны верхнего ряда фурм, а сжигание ведут при полном покрытии поверхности ванны топливом (шубой) с изменением высоты слоя 0,3-0,7 м над уровнем расплава в зависимости от вида топлива. При этом в ванне расплава создают регулируемое вращательное движение расплава в вертикальной плоскости созданного упругими встречными струями кислородсодержащего газа, подаваемого в расплав на разных уровнях с раздельным для струй регулируемым давлением газа в пределах 0,8-3 ати, а соотношение кислорода и воздуха в дутье для погруженных в расплав верхних и нижних фурм регулируется раздельно.This is achieved due to the method of burning solid fuel, including feeding it into the slag melt of the furnace, sparging the melt with oxygen-containing gas or gaseous oxygen, burning and removing combustion products from the furnace. According to the invention, fuel is supplied from the upper row of tuyeres, and combustion is carried out when the surface of the bath is completely covered with fuel (fur coat) with a change in the layer height of 0.3-0.7 m above the melt level depending on the type of fuel. In this case, an adjustable rotational movement of the melt in the vertical plane of the oxygen-containing gas created by elastic countercurrent jets is introduced into the melt, supplied to the melt at different levels with separate for the jets adjustable gas pressure in the range of 0.8-3 bar, and the ratio of oxygen and air in the blast for The upper and lower tuyeres immersed in the melt are adjusted separately.
Подачу топлива со стороны верхнего ряда фурм осуществляют для того, чтобы оно увлекалось потоком струи (фиг.1, 2) в сторону нижних фурм и увлечение топлива вглубь расплава шлака. Это позволяет более полно извлечь из твердого топлива летучих, а оставшийся более тяжелый коксовый остаток (для угля 60%, для древесины 32%, для торфа 45-47%, для антрацита 99%) выходит из зоны контакта верхней кислородсодержащей струи и попадает в область работы второго ряда более заглубленных фурм, увеличивает зону контакта кислорода с топливом. При этом в расплаве будут проходить следующие реакции:The fuel supply from the upper row of tuyeres is carried out so that it is carried away by the stream of the jet (Figs. 1, 2) towards the lower tuyeres and the fuel is carried deep into the slag melt. This makes it possible to more fully extract volatile from solid fuel, and the remaining heavier coke residue (for coal 60%, for wood 32%, for peat 45-47%, for anthracite 99%) leaves the contact zone of the upper oxygen-containing jet and falls into the region the work of the second row of more in-depth tuyeres increases the zone of contact of oxygen with fuel. In this case, the following reactions will take place in the melt:
2С+O2=2CO, С+O2=CO2,2C + O 2 = 2CO, C + O 2 = CO 2 ,
выход которых будет определяться температурой.the output of which will be determined by temperature.
Образование на поверхности шлакового расплава шубы из твердого топлива позволяет снизить в генераторном газе содержание CO2, т.к. при выходе газа CO2 из шлакового расплава и прохождения его через слой шубы при температурах свыше 750°C идет реакция:The formation of a solid fuel coat on the surface of the slag melt makes it possible to reduce the content of CO 2 in the generator gas, since when the CO 2 gas leaves the slag melt and passes through the coat layer at temperatures above 750 ° C, the reaction occurs:
CO2+C=2СО.CO 2 + C = 2CO.
Процесс газификации происходит более активно с малым выходом углекислого газа, если слой органического материала будет полностью закрывать всю поверхность и возвышаться над ней. При этом для различного топлива могут быть подобраны разные режимы. Например, облегченные материалы (торф, дерево) могут иметь слой, непогруженный в расплав на высоту до 0,7 метра, а более тяжелые (уголь, антрацит) не менее 0,3 м.The gasification process takes place more actively with a low yield of carbon dioxide, if the layer of organic material will completely cover the entire surface and rise above it. Moreover, different modes can be selected for different fuels. For example, lightweight materials (peat, wood) may have a layer not submerged in the melt to a height of 0.7 meters, and heavier (coal, anthracite) not less than 0.3 m.
Следует отметить, что летучие составляющие при соприкосновении угля, торфа или дерева с расплавом мгновенно, взрывоподобно выделяются и разрушают куски топлива на мелкие частички. У антрацита это происходит хуже. Газификация кокса будет происходить также хуже, если не увеличивать концентрацию кислорода в дутье нижних рядов фурм, для этого соотношение кислорода и воздуха в дутье для погруженных в расплав верхних и нижних фурм регулируется раздельно с помощью известных устройств.It should be noted that the volatile components in contact with coal, peat or wood with the melt instantly, explosively stand out and destroy pieces of fuel into small particles. In anthracite, this happens worse. Coke gasification will also happen worse if the oxygen concentration in the blast of the lower tuyeres is not increased, for this the ratio of oxygen and air in the blast for the upper and lower tuyeres immersed in the melt is separately controlled using known devices.
При общем давлении в фурмах меньше 0,8 ати интенсивность процесса резко падает, увеличение давления свыше 3 ати приводит к сильному возрастанию пылевыноса.At a total pressure in tuyeres of less than 0.8 atm, the intensity of the process drops sharply, an increase in pressure above 3 atm leads to a strong increase in dust removal.
Опыты по получению генераторного газа проводили в модельных устройствах, имеющих две фурмы расположенные на одном уровне (прототип) и смещенные относительно друг друга (по предложенному способу), помещенные в шахтную печь для компенсации тепловых потерь во внешнюю среду в связи с малыми размерами. В разогретую печь до 1400°C устанавливали устройство, включали дутье, заливали жидкий шлак и включали дутье, после чего на поверхность расплава подавали твердый восстановитель. Результаты анализов на соотношение CO, CO2 и по содержанию одного из газов по прототипу и предложенному способу приведены в таблице.The experiments on generating gas were carried out in model devices having two tuyeres located at the same level (prototype) and offset from each other (according to the proposed method), placed in a shaft furnace to compensate for heat losses in the external environment due to their small size. A device was installed in a preheated furnace at 1400 ° C, blasting was turned on, liquid slag was poured and blasting was turned on, after which a solid reducing agent was applied to the melt surface. The analysis results for the ratio of CO, CO 2 and the content of one of the gases according to the prototype and the proposed method are shown in the table.
Таким образом, использование фурм, расположенных на разных высотах, позволяет повысить выход генераторного газа по сравнению с прототипом.Thus, the use of tuyeres located at different heights, allows to increase the output of the generator gas in comparison with the prototype.
Газогенераторы предложенного типа могут иметь производительность от 500 тонн угля в сутки до 2000-3000 тонн и более.Gas generators of the proposed type can have a capacity of from 500 tons of coal per day to 2000-3000 tons or more.
Способ реализуется на примере газогенератора, приведенного на фиг.1, 2, где 1 - шахта, 2 - загрузочная течка твердого топлива, 3 - направление движения расплава в печи, 4 - перегородка, 5 - верхний ряд кислородовоздушных фурм, 6 - нижние ряд кислородовоздушных фурм, 7 - горелка обогрева сифона, 8 - сифон для выпуска расплава.The method is implemented by the example of a gas generator, shown in figures 1, 2, where 1 is a mine, 2 is a solid fuel feed chute, 3 is the direction of the melt in the furnace, 4 is a partition, 5 is the upper row of oxygen-air tuyeres, 6 is the lower row of oxygen-air tuyere, 7 - siphon heating burner, 8 - siphon for melt discharge.
Вариант конструкции газогенератора - наклон стенок до 30° от вертикали от уровня расплава в спокойном состоянии или установка горизонтального газохода цилиндрического газохода. Эти варианты конструкции снижают пылевынос за счет снижения скорости газов на выходе из расплава и могут быть применены при газификации мелкого коксика, древесных опилок и других сыпучих материалов.A gas generator design option is to tilt the walls up to 30 ° from the vertical from the melt level in a calm state or install a horizontal gas duct for a cylindrical gas duct. These design options reduce dust removal by reducing the gas velocity at the outlet of the melt and can be used in the gasification of fine coke, sawdust and other bulk materials.
Работает газогенератор следующим образом.The gas generator operates as follows.
Через сифон 8 в газогенератор заливается жидкий шлак, наплавленный в какой-либо печи. Жидкая ванна шлака может быть наплавлена газовыми переносными горелками на его подине до уровня нижних фурм 6, после чего включается горелка обогрева сифона 7. Затем включается дутье через нижние фурмы и начинает загружаться твердое топливо через загрузочную течку 2. После появления следов расплава у верхних фурм включается дутье верхних фурм 5 и газогенератор выводится на технологический уровень, включается подача газа в наклоные фурмы 5, 6, создающих вертикальное перемешивание шихты в расплаве 3. Для исключения удаления газов установлены вертикальные перегородки 4.Through siphon 8, liquid slag deposited in any furnace is poured into the gas generator. The slag liquid bath can be fused with portable gas burners on its bottom to the level of the lower tuyeres 6, after which the siphon heating burner 7 is turned on. Then the blast through the lower tuyeres is turned on and solid fuel starts to be charged through the charging chute 2. After traces of the melt near the upper tuyeres the blowing of the upper tuyeres 5 and the gas generator is brought to the technological level, the gas supply to the inclined tuyeres 5, 6 is turned on, creating a vertical mixing of the mixture in the
При непрерывной работе шлак из сифона 8 переливается непрерывно в какую-либо емкость, ковши, миксер, электропечь и др. Горючий газ либо прямо сжигается в газогенераторе, либо через шахту 1 после утилизации физического тепла в котле поступает на очистку и далее используется по назначению.During continuous operation, the slag from the siphon 8 is poured continuously into any container, ladles, mixer, electric furnace, etc. Combustible gas is either directly burned in the gas generator, or through the mine 1 after the physical heat is recovered in the boiler, it is sent for purification and then used for its intended purpose.
Газогенераторы предложенного типа могут иметь производительность от 500 тонн твердого топлива в сутки до 2000-3000 тонн и более.Gas generators of the proposed type can have a capacity of from 500 tons of solid fuel per day to 2000-3000 tons or more.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123254/06A RU2498155C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method to burn solid fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123254/06A RU2498155C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method to burn solid fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2498155C1 true RU2498155C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49683219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123254/06A RU2498155C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method to burn solid fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498155C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502907A1 (en) * | 1987-06-16 | 1989-08-23 | Московский институт стали и сплавов | Device for burning lump fuel with liquid slag removal |
| RU2031310C1 (en) * | 1991-05-16 | 1995-03-20 | Иванов Владимир Васильевич | Furnace for burning solid fuel in melt |
| RU2059930C1 (en) * | 1994-03-05 | 1996-05-10 | Валерий Валентинович Мечев | Furnace |
| RU2067727C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-10-10 | Валерий Валентинович Мечев | Rubbish incineration furnace |
| US8001912B2 (en) * | 2003-11-21 | 2011-08-23 | Heat Transfer International, Inc. | Pyrolyzing gasification system and method of use |
-
2012
- 2012-06-05 RU RU2012123254/06A patent/RU2498155C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502907A1 (en) * | 1987-06-16 | 1989-08-23 | Московский институт стали и сплавов | Device for burning lump fuel with liquid slag removal |
| RU2031310C1 (en) * | 1991-05-16 | 1995-03-20 | Иванов Владимир Васильевич | Furnace for burning solid fuel in melt |
| RU2067727C1 (en) * | 1993-12-20 | 1996-10-10 | Валерий Валентинович Мечев | Rubbish incineration furnace |
| RU2059930C1 (en) * | 1994-03-05 | 1996-05-10 | Валерий Валентинович Мечев | Furnace |
| US8001912B2 (en) * | 2003-11-21 | 2011-08-23 | Heat Transfer International, Inc. | Pyrolyzing gasification system and method of use |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ302435B6 (en) | Start-up procedure for direct smelting process | |
| HU195981B (en) | Process for increased supplying into electrical arc furnaces | |
| EP0184405B1 (en) | Processes and apparatus for the smelting reduction of ores | |
| CA2636155C (en) | Use of an induction furnace for the production of iron from ore | |
| US4095960A (en) | Apparatus and method for the gasification of solid carbonaceous material | |
| RU2226219C2 (en) | Direct melting method | |
| KR880701780A (en) | Smelting apparatus for smelting iron and nonferrous metals from self-reducing agglomerates or ores with or without magnetic solvent | |
| RU2498155C1 (en) | Method to burn solid fuel | |
| JP7698638B2 (en) | An improved plasma-induced fuming furnace. | |
| CA2928766C (en) | Smelting apparatus and method of using the same | |
| RU2547084C2 (en) | Method for metallurgical gasification of solid fuel | |
| RU2630155C2 (en) | Melting process starting method | |
| WO2009099348A1 (en) | Furnace for smelting in a liquid bath materials containing non-ferrous and ferrous metals and refractory formations | |
| IE52611B1 (en) | Recovering and concentrating nonferrous materials such as zinc and lead and apparatus therefor | |
| RU2215238C1 (en) | Furnace to process slag-forming materials | |
| RU2151197C1 (en) | Method of iron smelting and unit for realization of this method | |
| CN102168188B (en) | Antimony flotation concentrate flash oxidization primary refining production process and flash antimony metallurgical furnace | |
| SU1740425A1 (en) | Shaft plasma furnace for metal reduction | |
| RU2463368C2 (en) | Method and device to process oxidised ore materials containing iron, nickel and cobalt | |
| RU2840987C1 (en) | Improved plasma-induced fuming furnace | |
| US7435281B2 (en) | Pyrometallurgic process for the treatment of steelwork residues | |
| JP4992257B2 (en) | Method for producing reduced metal | |
| RU2618297C1 (en) | Method of cast iron manufacture by the romelt process of liquid phase recovery | |
| RU2359188C2 (en) | Assemble for reprocessing of powdered lead- and zinc-containing raw materials | |
| RU58123U1 (en) | DEVICE FOR RESTORING METAL OXIDES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170606 |