Способ непрерывной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом

 

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ГАЗИФИКА1ШИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА В РЕАКТОРЕ С РАСПЛАВЛЕННЫМ путем подачи углеродсодержащего материала и кислород;содержащего газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом пространстве над поверхно.стью расплава газов, отличаю щи й-, с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса путем улучшения энергетического баланса, дополнительно к подаваемому в расплав под его поверхностью газу подают кислородсодержащую газовую струю на поверхность расплава с высоты, при которой отношение расстояния между выходным отверстием приспособления для подачи кислорода.и поверхностью расплава к диаметру приспособления для подачи кислорода составляет 50т200. 2.Способ по П.1, о тл и ча ющ и и с я тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют технически «8 чистый кислород. (Л 3.Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют воздух. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что подаваемую на поверхность расплава кисло4 родсодержащзпо газовую струю подвер00 гают предварительному нагреву. СП а: О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (11) q g С 10 3 3/57

tI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К llATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

s (21) 3320744/23-26 (22) 17.08.81 (31) P .3031680.4 (32) 22.08.80 (33) ФРГ (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) Людвиг фон Богданды и Карл Бротцман (ФРГ) (71) Клекнер-Верке АГ (ФРГ) (53) 662. 76 (088. 8) (56) 1. Выложенная заявка ФРГ

У 2520883, кл. С 10 J 3/08, опублик. 1976, (54) (57) 1 . СПОСОБ НЕПРЕРЬВНОЙ

ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАДЕГО МАТЕРИАЛА В РЕАКТОРЕ С РАСПЛАВЛЕННЫМ

ЖЕЛЕЗОМ путем подачи углеродсодержащего материала и кислородсодержащего газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом пространстве над поверхностью расплава газов, о. т л и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса путем улучшения энергетического баланса, дополнительно к подаваемому в расплав под его поверхностью газу подают . кислородсодержащую газовую струю на поверхность расплава с высоты, при которой отношение расстояния между выходным отверстием приспособления для подачи кислорода.и поверхностью расплава к диаметру приспособления для подачи кислорода составляет

50-.200.

2. Способ по п.1, о т л и ч .а юшийся тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют технически чистый кислород.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют воздух.

4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что подаваемую на поверхность расплава кислородсодержащую газовую струю подвергают предварительному нагреву.

3 1148566

Изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов, в частности .к способу газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом.

Известен способ непрерывной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом путем подачи углеродсодержа- lO щего материала и кислородсодержащего газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом пространстве нар поверхностью расплава газов j1 ).

Однако известный способ недостаточно экономичен, поскольку потери теплоты во время процесса газифика-. ции компенсируются -путем повышения расходуемых на процесс энергозат- 2р рат, что отрицательно сказывается на энергетическом балансе.

Цель изобретения - повышение экономичности процесса путем улучшения энергетического баланса.

Поставленная цель достигается согласно способу непрерывной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом путем подачи углеродсодержащего материала и кислородсодержащего газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом прост» ранстве над поверхностью расплава газов дополнительно к подаваемому в расплав под его поверхностью газу подают кислородсодержащую газовую струю на поверхность pacnnasa с высоты, при которой отношение рас" стояния между выходным отверстием приспособления для подачи кислоро- да и поверхностью расплава к диаметру приспособления для подачи кислорода составляет 50-200.

В качестве подаваемой на поверх-с ность расплава газовой струи используют технически чистый кислород.

В качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют воздух.

Подаваемую на поверхность расплава кислородсодержащую газовую струю подвергают предварительному нагреву. 55

Улучшенный энергетический баланс цостигается sa счет того, что при пропускании через газовое пространство над поверхностью расплава кислородсодержащая струя подсасывает газы, которые она сжигает и уносит на поверхность расплава, так что полученная при сжигании газов теплота передается расплаву железа °

При этом газовая струя протекает через газовое пространство над поверхностью ванны по воэможности. по большому пути, Вследствие лучевого действия подсасывается и захватывается находящийся в газовом пространстве возникший при газификации топлива газ. Так как направленная на поверхность расплава газовая струя содержит кислород, сжигается часть возникших газов. Возникшая при этом теплота передается расплавленному железу, поскольку газовая струя направляет горячие продукты сжигания к поверхности расплава, так что последние контактируют с поверхностью расплава и могут отдавать тепло.

В качестве газовой струи используют -воздух, то целесообразно его предварительно нагревать, чтобы таким образом не отводить от процесса газификации необходимую для нагрева воздуха теплоту. Температура предварительного нагрева 300-400 С. Для такой температуры можно использовать обычные трубопроводы и клапаны, кроме того, проводить экономичную теплоизоляцию систем подачи.

В качестве газовой струи можно также использовать технически чистый кислород, особенно при использовании топлива с очень низкой теплотой сгорания. Количество кислорода в газовой струе определяется в основном с учетом экономичности и качества используемого топлива.

Углеродсодержащие материалы подают к расплаву железа под поверхность расплава. Для транспортировки используют газы-носители, например, воздух, азот, окись углерода, инертный газ или т.п.

Кислород,продуваемый через газовое пространство и над поверхностью расплава газовой струи, используют для сжигания части получаемых из топлива газов. Кислород для процесса газификации подают через расположенные под поверхностью расплава сопла, состоящие из нескольких концентрических труб, при . и для

3 1148566 4 защиты сопел используют углеводо- кислородсодержащим род. В промышленных установках при- подают к расплаву меняются трубки с диаметром 20- ность. Шлакообразо

50 мм. к топливу или СаО в

Количество подаваемого под поверх- с газом-носителем. ность расплава кислорода в отношении Образовавшийся к количеству подаваемого в газовой из реактора порция струе над поверхностью расплава кисло- шения теплового бал рода колеблется в широких пределах, обессеривание в жид например, 80Х общего количества 10 и вводить в реактор кислорода можно подавать в газовой . тоянии. . струе сверху, а только 20X — под Пример 1. поверхность расплава или наоборот, одна- конвертера содержит ко по меньшей мере 107 общего количест- ленного железа. В д ва кислорода следует вдувать на установлены 1О соп поверхность расплава в газовой свету 24 мм. По тре струе. вают уголь, содержа

Для повьппения экономичности род 73, водород 4, процесса количество кислорода, да 1,5,сера 0,5 и з подаваемого сверху, должно быть теплотворную способ большим, так как оно подается Уголь вдувают в ко при более низком давлении по срав- 350 кг/мин вместе с нению с давлением, необходимым та. По остальным со для подачи через расположенные под но вдувают 200 нм / поверхностью расплава сопла. д На поверхность рас

ПРедпочтительно на повеРхность 3 M вдувают 66 HM / расплава направлять несколько газовых струй. Вдувание проводят на большем расстоянии к поверх- го отверстия которо ности расплава, примерно в середине

40 мм, Таким образо поверхности расплава. Минимальное вают с высоты, при расстояние между соплами газовой ние расстояния межд струи и поверхностью расплава око- верстием трубки и п ло 2 м. Сопла расположены в огне- расплава к диаметру упорной футеровке на верхнем участ- ляет 75. При этом д ке реактора. Они могут состоять из З пень догорания окис простой трубы при вдувании воздуха двуокиси углерода р или из двух концентрических труб сгорании половины, с .при использовании чистого техничес- в угле водорода пол кого кислорода. В этом случае кис- тельную теплоту пр лород протекает через центральную угля, которая доста, 40 трубу, а для защиты сопел в кольце- плавления примерно вом зазоре в небольших количествах руды и доведения ее подают азот, окись углерода, инерт- Пример 2. ный газ, углеводород или т.пю (0,1- логично примеру 1

57 в пересчете на окислительный газ). в

20

При использовании предлагаемого способа в реакторе с расплавленным железом получают не содержащий серу газ для сжигания в котлах и сис- 50 темах отопления, например, для вы" работки электроэнергии из содержащих серу видов топлива. При этом сера воспринимается в реакторе с расплавленным п елезом„содержащим И

СаО шлаком. Необходимые шлакообразователи, в частности СаО, предпочтиt тельно подавать в виде порошка к газам, которые под его поверхватели добавляют дувают вместе шлак можно удалять ми или для улучанса проводить ком состоянии в жидком сосВ реакторе типа ся 70 т расплавнище реактора ел диаметром в м соплам вдущий,Х: углекислород 13, воола 8,имеющий ность 6740 ккал/кг. личестве

18 нм /мин азоплам одновременмин кислорода. плава с высоты мин кислорода ждаемой трубки, ьцевого выходной составляет м, кислород вдукоторой отношеу выходным отоверхностью трубки составостигается стеи углерода до авная 20Х. При одержащегося учают дополниимерно 1,6 ккал/т точна для рас1 т железной до 1520 С.

Процесс ведут анано кислород дувают на поверхность расплава с высоты 5 м, что соответствует отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 125. При этом степень догорания составляет 22Х. Получаемая дополнительная теплота составляет примерно 1,75 ккал/т угля.

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 2 м, что соответствует

1148566

Составитель Н. Стрижова

Техред Т.Дубинчак Корректор Е. Рошко

Редактор К. Волощук

Тираж 546 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1614/46

Филиал ППП "Патент" ° r. Ужгород, ул. Проектная,4 отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 50.. При этом степень догорания составляет 14%, а дополнительная теплота прймерно

1,2 ккал/т угля.

П р и .м е р 4. Аналогичен примеру 1, но кислород вдувают с высоты 8 м, что соответствует отношению расстояния. между выходным отверстием трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 200. При этом степень догорания. составляет

12,5%, а дополнительная теплота примерно 1 ккал/т угля.

Пример 5. Аналогичен примеру 3, но кислород вдувают. на поверхность расплава с высоты 2 м с использованием трубки, диаметр в свету выходного отверстия которой составляет 30 мм. Таким образом отношение расстояния между выходным отверстием вод6охлаждаемой трубки и поверхностью расплава составляет

66,6. При этом степень догорания составляет 13,5%, а дополнительная теплота примерно 1,1 ккал/т угля.

Пример 6 (для сравнения) .

Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 1,5 м, что соответствует отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью рас5 плава к диаметру трубки равному

37,5. При этом степень догорания составляет 4,5%, а дополнительная теплота примерно 0,36 ккал/т угля °

Пример 7 (для сравнения).

Аналогичен примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 1 м, что соответствует отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 25. При этом стенень догорания составляет 3,5%, а дополнительная теплота примерно

20 . 0,28 ккал/т угля.

Пример 8 (для сравнения), Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 8,5 м, что соответствует отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному

212,5, При этом степень догорания

39 составляет 6%, а дополнительная теплота примерно 0,49 ккал/т угля.