Шахтная печь

 

IiRXTHAfl ПЕЧЬ, содержащая вертикальный корпус с металлическим кожухом и огнеупорной футеровкой, разделенный по высоте на две камеры разделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения полноты и экономичности , десульфуризации отработанной присадки, разделительный элемент выполнен в виде запорного кольца с конусностью 1/2-1/1,25, а камеры выполнены в виде автономных по вводу газов и выводу продуктов реакции зон, при этом верхняя реакционная зона выполнена с конусностью 1/10-1/15. § (Л -sj ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (и) 3(51) Р 27 В. 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3474711/29-33 (22) 15,07.82 (46) 30.06.84, Бюл. )) 24 (72) И.Л.Мостинский, E.E.Троцинский, Я .N . Визель, В .А .Èáðàãèìîâ и С.И.Зырянов (71) Институт высоких температур

AH СССР (53) 666.041,53(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

)) 319794, кл, F 27 В 1/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 109152, кл. F 27 В 1/00, 1956 (прототип). (54) (57) lI9iXTHAH ПЕЧЬ, содержащая вертикальный корпус с металлическим кожухом и огнеупорной футеровкой, разделенный по высоте на две камеры разделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения полноты и экономичности, десульфуризации отработанной присадки, разделительный элемент вы- полнен в виде запорного кольца с конусностью 1/2-1/1,25, а камеры выполнены в виде автономных по вводу газов и выводу продуктов реакции зон, при этом верхняя реакционная зона выполнена с конусностью 1/10-1/15.

1100475

Устройство работает следующим образом.

Шихта, состоящая из отработанной ианизирующейся присадки и эолы, подается питателем в верхнюю часть шахты через устройство 8 подачи шихты, В своем движении вниз ана проходит последовательно две реакционные зоны.

Процесс регенерации полностью проводится в одной шахтной печи. Этим исключаются тепловые потери, неизбежные при перемещении шихты ат одного аппарата к другому, а также трудности, связанные с самой транспортировкой шихты, Изобретение относится к охране окружающей среды, более к анкретна к устройству шахтной печи для высокотемпературной регенерации (десульфуризации) отработанной иониэирующейся присадки на МГД электростанциях, раба- 5 тающих на сернистом топливе, и может быть использовано при органиэации замкнутого без отходного технологического цикла ионизирующейся присадки на ХГДЭС, а также на тепловых элект - 10 ростанциях, работающих на сернистом топливе при необходимости достаточно полного улавливания двуокиси серы из отходящих газов с помощью карбонатов и (или) гидроокисей щелочных металлов (калия, натрия), Известна шахтная печь для обжига известняка, которая представляет собой прямую шахту круглого сечения, выложенную из огнеупорного легканесного шаматного кирпича. Внутри шахта футерована огнеупорным шамотным доменным кирпичом. Для строительной прочности и герметичности шахта снаружи заключена в металлический кожух.

Между кладкой печи и кожухом имеется шав толщиной 65 мм, заполненный теплоизоляционнай засыпной из сухого молотого трепела, Шахта, содержащая известняк, подается из бункера с помощью электравибрацианнаго питателя .в рабочее пространство шахты, где изнестняк обрабатывается горячими продуктами сгорания природного газа, Выгрузка шихты иэ печи происходит при помощи возвратно-поступательного дви- 35 жения каретки, прикрывающей выходное отверстие в нижней части печи (13, Недостатками известного устройства при использовании его для регенерации присадки являются, но-первых, цилинд- 40 рическае выполнение шахты печи ва всей высоте, особенно в верхней части, где .в результате взаимодействия сульфата с восстановительным газам начинается интенсивное образование жидкой фазы. 45

При этом вследствие неравномерности выделения ее по объему она не успевает распределиться по поверхности инертной добавки, что ведет к слипанию шихты в комки и прилипанию ее к стенкам аппарата с образованием застойных зон и, как следствие, к снижению эффективности работы аппарата, Во-вторых, нельзя полностью провести процесс в одном аппарате, необходима

55 как минимум два последовательно работающих аппарата. В первом проводится носстановление сульфата до сульфида с помощью метана, во втором — перевод образовавшегося сульфида в карбонат калия под действием водяного пара и углекислого газа.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является шахтная печь, содержащая вертикальный корпус с металлическим кожухом и огнеупорной футеровкой, разделенный по высоте на две камеры разделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов l2) .

К недостаткам такого. устройства относится неавтонамность камер, вследствие чего невозможна одновременно проводить две последовательные стадии десуль фариз ации отработанной присадки, являющиеся санершенно различными химическими працеccами, проходящими при разных температурах.

Цель изобретения — обеспечение полноты и экономичности десульфуризации отработанной присадки.

Поставленная цель достигается тем, чта в шахтной печи, содержащей вертикальный корпус с металлическим кожухом и огнеупорной футеронкой, разделенный па высоте на две камеры разделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов, разделительный элемент ныпалнен н виде запорного кольца с конуснастью 1/21/1,25, а камеры выполнены в виде автономных па вводу газов и выводу прадуктан реакции зан, при этом верхняя реакционная зона выполнена с конусностью 1/10-1/15.

На фиг. 1 схематически изображена шахтная печь; на фиг. 2 — зпюра давлений па высоте шахтной печи.

Шахтная печь содержит корпус 1 с огнеупорной футеранкой 2, теплоизоляцией 3 и металлическим кожухом 4. В нижней части шахты 1 расположено нижнее газараспределительное устройства

5, а н верхней — верхнее гаэораспределительное устройство 6. Выгрузка шихты осуществляется через устройство 7 выгрузки шихты, а подача шихты производится через устройство 8 падачи шихты. Для промежуточного вывода газа на средней части корпуса 1 предусматрено устройство 9 для вывода газа. Отходящий газ выводится через газахад 10, Корпус 1 разделен на. две реакционные зоны при помощи запорного кольца 11.

1100475

Рабочее пространство предлагаемой: шахтной печи соответственно двум различным процессам технологически разделено на две реакционные зоны A и Б (фиг, 1) с помощью конусного запорного кольца с конусностью н пределах 5

1/2-1/1,25 с целью разделения газов в верхней и нижней частях аппарата за счет гидр авли че ского сопроти вления шихты, находящейся в нем. Сужение и уплотнение потока шихты,в за-,. )0 порном кольце дополнительно увеличивает ее гидравлическое сопротивление. Зона В под кольцом, свободная. от шихты, выполняет роль коллектора для сбора и сепарации газа иэ нижней реакционной эоны и вывода его из аппарата, Температура в зоне запорного кольца . 700 С и оно может быть выполнено из корроэионно-стойкой стали. В шихте перед попаданием в запорное кольцо уже полностью закончен процесс восстановления сульфата и образование жидкой фазы не происходит, имеющаяся жидкость распределена по поверхности инертной добавки (в данном случае золы) и почти полностью отвердела. Поэтому не может происходить местная потеря сыпучести шихты и запорное кольцо при указанной конусности (если оно выполнено из нержавеющий стали) не создает застойных зон, ведущих к образованию пробок .

При конусности менее 1/2 происходит недостаточное уплотнение шихты в зоне кольца и вследствие этого ноэ- 35 растает переток газа из одной реакционной зоны н другую, При конусности запорного кольца более 1/1,25 возможно прилипание шихты к его поверхности с образона- 40 нием застойных зон, снижающих эффективность работы аппарата.

Отношение высот зон A и Б составляет 1/3,4-1/3,5, что соответствует отношению необходимого времени 45 пребывания шихты в соответствующих реакционных зонах, пропорционального скоростям реакций, Эти пределы ,выбраны из соотношения с.:.оростей химических реакций в зонах A и Б и люббе отклонение в большую или меньшую стороны повлечет за собой недостаточно полное протекание процесса в одной из зон, что снижает выход готового продукта, В верхней реакционной зоне A шахта имеет конусность в пределах 1/10-1/15 с расширением книзу„В пределах укаэанной конусности прилипания шихты .к стенкам не происходит,при ее увели- 60 чении происходит отслоение потока ших-. ты от стенок аппарата и восстановительный гаэ проск ак ив ает н образ ованшиеся каналы, что уменьшает степень превращения сульфата и ведет к пере- 5 расходу восстановителя При конус ности меньшей 1/15 происходит прилипание шихты к стенкам аппарата с образованием застойных эон. В верхней зоне над запорным кольцом 11, где поддерживается 880-920 С, происходит восстановление сульфата калия до сульфида. Потери тепла компенсируются тепловыделением при неполном сгорании природного газа, подаваемого через гаэораспределительное устройстно б, например при коэффициенте избытка воздуха о = 0,5 происходит реакция окисления: СН + 02 = 2СО + Н2 + Н20.

Природный газ не только сам является прекрасным восстановителем (ЗК SO + 4СН вЂ” ЗК S + 4СО + ЗН20), но и продукты его неполного сгорания также участвуют н восстановлении сульфата (K2SO + 2СО + 2Н. = К S +

2 2

2СО 2 + 2Н2 О), Отходящий газ выводится через гаэоход 10.

Воздух н верхнюю реакционную зону

A вводится также через газораспределительное устройство б. При движении шихты через запорное кольцо 11 газовые пустоты, имеющиеся каналы и неплотности нарушаются. Шихта уплотняется,. чем и обуславливается повышенное гидравлическое сопротивление данного участка шихты для прохода гаэа, Это препятствует обратному (сверху вниз) движению газа и смешению его с газом, выводимым из-под запорного кольца 11 (фиг. 2).Проходя запорное кольцо 11, шихта опять разрыхляется, что облегчает сепарацию газа в пространстве под запорным кольцом. В нижней реакционной зоне (под запорным кольцом) поддерживается 500-550 С.

Температура регулируется соотношением воды и водяного пара, подаваемых в аппарат. Здесь происходит процесс разложения сульфида, образовавшегося в верхней зоне, с получением карбоната под действием водяного пара и углекислого газа (К S + Н20 + СО„

К CG> + Н Я) . Отходящий газ выводится из пространства под запорным кольцом и и апранляется на переработку с целью извлечения серы, например, в печь Клауса. Смесь водяного пара и углекислого газа подается в нижнюю часть аппарата аналогично тому, как вводится природный газ и ноздух в верхнюю часть. Шихта выгружается обычным способом из нижней части аппарата при . помощи устройства выгрузки щихты 7, .

Выполнение устройства согласно предлагаемому изобретению позволяет провести .полностью процесс регенерации отработанной иониэирующейся присадки в одном аппарате, что дает возможность экономить тепло на вторичный разогрев шихты перед вторым аппаратом и затраты механической энер гии на транспортировку шихты от одно1100475

Р(ГП0) Составитель Т.Левитина

Редактор М.Недолуженко Техред М. Надь Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4567/32 ..... Тираж 578 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 го аппарата к другому, например, при помощи шнеков. Проведение процесса регенерации в одном аппарате экономит лощадь, жестко лимитируемую на электростанциях для установления. неэнергопроизводящего оборудования, В свою очередь, ущерб .от выбросов $0 в атмосферу с уходящими газами ТЭС только. за счет увеличения заболеваемости людей в несколько раз превосходит за-. траты на сероулавливание любым извест: ным способом даже без учета стоимости получающегося продукта, например элементарной серы или гипса.