專利名稱：把同運(yùn)載氣體一起從反應(yīng)容器排出的細(xì)粒狀固體返回的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把借助于運(yùn)載氣體經(jīng)反應(yīng)容器的排放口從反應(yīng)容器、尤其是從熔化氣化器排出的細(xì)粒狀固體，例如煤粉和鐵粉，返回到反應(yīng)容器的返回點(diǎn)的工藝，其中固體在固體分離器、尤其是旋風(fēng)分離器內(nèi)被分離出來，并且接著借助于輸送氣體在保持固體分離器與返回點(diǎn)之間壓力差的情況下，返回到反應(yīng)容器內(nèi)，并且在進(jìn)入反應(yīng)容器的同時(shí)輸入氧氣，被至少局部地轉(zhuǎn)化為氣體和/或點(diǎn)燃；本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施上述工藝的裝置。
EP-A-0493752公開了一種上述類型的工藝，在這種工藝過程中，從熔化氣化器排放出的熱粉塵被在被熱旋風(fēng)分離器內(nèi)分離，并且經(jīng)過一臺(tái)燃燒器被返回到熔化氣化器內(nèi)。為了克服在熱旋風(fēng)分離器與熔化氣化器之間的壓力差，返回過程是通過一閥門系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，在該閥門系統(tǒng)的兩只閥門之間配置有幾個(gè)貯料倉。
從熔化氣化器中排出、約1500℃的熱還原氣體帶有相當(dāng)數(shù)量的粉塵狀固體。粉塵濃度大約為每立方米還原氣體150g。還原氣體在排出熔化氣化器之后，通過摻入冷氣體，通常為同一種類的冷氣體，其溫度被調(diào)整到約850℃。在熱旋風(fēng)分離器內(nèi)，主要由煤粉與鐵粉的混合物組成的固體被連續(xù)分離。由于這種固體磨損能力很強(qiáng)，所以這種已公開的閥門系統(tǒng)不僅在結(jié)構(gòu)上非常昂貴，而且還會(huì)受到巨大的磨損。固體微粒到噴嘴的輸送過程不是連續(xù)地進(jìn)行，即一股股地分批式進(jìn)行，因此不能保證粉塵燃燒器的連續(xù)工作方式，并且還降低了粉塵燃燒器的效率。固體顆?？赡茉谘b填貯料倉時(shí)沉降下來，這可能導(dǎo)致粉塵流動(dòng)的阻塞。
EP-B-0278287公開了一種借助運(yùn)載氣體將從反應(yīng)容器排出的細(xì)粒狀固體返回反應(yīng)容器的工藝。在這過程中在固體分離器內(nèi)積聚的固體被輸運(yùn)到一只收集箱內(nèi)，并在那里被貯存起來。收集箱在這里用作補(bǔ)償容器，借助于熱的直接取自反應(yīng)容器的反應(yīng)氣體，從緩沖容器中取出固體顆粒，并且通過一只噴嘴把固體顆粒直接送回到反應(yīng)容器內(nèi)。在收集箱內(nèi)可能會(huì)導(dǎo)致固體的沉淀，并因此而導(dǎo)致固體流的阻塞，尤其是由于從反應(yīng)容器中直接取出的熱輸送氣體會(huì)引起固體材料局部熔化，造成燒結(jié)粘附，更可能造成上述結(jié)果。在這種已公開的工藝中，噴嘴直接通入到反應(yīng)容器內(nèi)。
本發(fā)明的目的是避免上述缺點(diǎn)與難點(diǎn)，并且其任務(wù)在于創(chuàng)造一種工藝以及一種用于實(shí)施該工藝的裝置，它能夠在沒有移動(dòng)的、并且會(huì)受巨大磨損與熱交變應(yīng)力作用的部件的情況下，進(jìn)行固體的返回過程，其中尤其應(yīng)該連續(xù)地、以控制方式進(jìn)行返回過程，并且毫無困難地克服在固體分離器出口處與反應(yīng)容器之間的壓力差。同時(shí)應(yīng)該能夠保證一種連續(xù)的、不受干擾、具有高度可靠性的固體流動(dòng)過程。
該任務(wù)在前述類型的工藝過程中通過下述方式實(shí)現(xiàn)，即被分離出來的固體借助于推進(jìn)氣體在噴射作用下被直接而連續(xù)地從固體分離器抽走、加速并且送往反應(yīng)容器。因此按照本發(fā)明在正常的工作狀況下，在固體分離器與反應(yīng)容器之間裝有一條完全敞開的線路，而不存在阻滯區(qū)域和對(duì)存儲(chǔ)內(nèi)部部件。推進(jìn)氣體從固體分離器把固體與流過器固體分離器的極少部分運(yùn)載氣體一起吸入。這樣就保證了固體總處于運(yùn)動(dòng)中而不可能沉降下來。這樣也就可靠地避免了粒子粘掛的危險(xiǎn)以及粉塵流動(dòng)的阻塞。
為了保證固體返回過程中工作狀況的高度穩(wěn)定性，推進(jìn)氣最好應(yīng)該等音速或者超音速流動(dòng)(采用超臨界壓力比)。
如果采用氮和/或經(jīng)冷卻并且凈化過的工藝氣體作為推進(jìn)氣，是有好處的。
按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式變體，經(jīng)冷卻并且凈化過的工藝氣體由含CO和H2的還原氣體組成。
用于實(shí)施按照本發(fā)明的工藝的裝置，帶有一只反應(yīng)容器，尤其是一只熔化汽化器；帶有一根從反應(yīng)容器出來的排氣管，它通向固體分離器，尤其是通向旋風(fēng)分離器將分離出來的固體輸送到噴射器的固體排放管道就從旋風(fēng)分離器伸出；還帶有一根從噴射器導(dǎo)向反應(yīng)容器，并且經(jīng)煤粉燃燒器通入到反應(yīng)容器內(nèi)的固體回收管道；該裝置的特征在于，固體分離器以管道導(dǎo)引方式、不間斷地經(jīng)噴射器與固體回程管道并且因而與煤粉燃燒器連接。按照本發(fā)明的裝置，其安裝簡(jiǎn)單而不復(fù)雜，并且在正常工作狀態(tài)下使得完全自由的固體流動(dòng)成為可能，以及由于固體被直接而連續(xù)地排出因而使固體分離器的有效系數(shù)更佳，這樣就明顯地減少了粉塵損失。本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)單構(gòu)造，決定了設(shè)備的很小的維護(hù)費(fèi)用，很高的利用率以及很好的工作性能。
為了分離出粗顆粒，例如粗煤粒或焦碳粒，最好給固體分離器的下游配置一套粗過濾裝置。
為了在粉塵回程路徑中出現(xiàn)故障時(shí)不直接妨礙到固體分離過程，按照優(yōu)選的實(shí)施形式在固體分離器的下游配置一套固體容器，它在過渡到固體排出管道的位置，配置有一套流化裝置。該固體貯倉在正常工作狀態(tài)下不起作用，即固體不受干擾地自由降落經(jīng)過容器。
為了能夠不影響固體流動(dòng)地排放出來自固體輸送管道的耐火襯壁的粗顆粒、噴射器最好擁有被設(shè)計(jì)為袋式容器的固體收集箱，固體收集箱配置有一個(gè)可用閉鎖機(jī)構(gòu)關(guān)閉的泄出孔，同時(shí)它在底部范圍內(nèi)還配置有一套流化裝置。
下面借助于一個(gè)在附圖中介紹的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明，其中

圖1按照技術(shù)現(xiàn)狀說明了固體返回的流程圖；圖2以簡(jiǎn)圖形式說明了符合本發(fā)明的固體返回流程圖。
按照在圖1中所介紹的技術(shù)現(xiàn)狀，從用于熔化海綿鐵、同時(shí)用含煤材料產(chǎn)生還原氣體、被設(shè)計(jì)為熔化汽化器1的反應(yīng)容器出發(fā)，通過制取煤氣產(chǎn)生并且接著作為還原氣體排出的排放氣體，經(jīng)過一根在熔化汽化器1上部3與熔化汽化器3連通的氣體輸送管道排出。由于細(xì)粒至粉塵形狀的固體被上述放出的氣體攜帶，用作這種固體的運(yùn)載氣體的上述放出氣體，通向被優(yōu)選設(shè)計(jì)為熱旋風(fēng)分離器的固體分離器4。
還原氣體從熔化汽化器1中出現(xiàn)后，就立即將同類冷氣體經(jīng)冷氣體輸送管道5輸送給這還原氣體，這樣還原氣體就擁有了適于后面鐵礦石還原的溫度，并且避免了熱旋風(fēng)分離器溫度負(fù)荷過高。
在熱旋風(fēng)分離器4內(nèi)分離出來的固體向下沉降，并且被收集到一個(gè)與熱旋風(fēng)分離器連接成整體的旋風(fēng)分離器貯倉6內(nèi)。固體經(jīng)過直接在后面的貯倉系統(tǒng)被一股股地或者分批地繼續(xù)輸送。為了這個(gè)目的，在貯倉6、7和8之間的固體輸送管道9內(nèi)各設(shè)一個(gè)閥門10。
最后，借助被定量裝置11，例如定量閥或者按照其它實(shí)施方式被葉輪閥門(圖中未示出)將固體粒子盡可能均勻地輸送給噴射器12，噴射器12被經(jīng)過管道13提供的、例如作為運(yùn)載氣體的氮?dú)怛?qū)動(dòng)，經(jīng)過與粉塵燃燒器15連通的固體返回管道14把固體輸送到熔化汽化器1內(nèi)。氧氣通過氧氣管道16送達(dá)粉塵燃燒器15。
通過燃燒和氣化粉塵中的含碳組分，固體中保留的惰性組份(Fe、粉煤灰、CaO、SiO2等)被結(jié)塊。固體粒子的結(jié)塊使得固體粒子不再被從反應(yīng)容器流出的氣體所排出。它的沉降在反應(yīng)容器的底部并且例如被融化并且被作為爐渣排出。
用于這種固體返回裝置時(shí)維護(hù)費(fèi)用非常昂貴。這種固體返回裝置的獨(dú)特問題是由貯倉系統(tǒng)6至10，即分批式粉塵輸送與固體的定量所引起。在圖1中所介紹的固體返回工藝的另一個(gè)缺點(diǎn)是，各固體倉6至10必須一再對(duì)在反應(yīng)容器1內(nèi)發(fā)生的過程的氣體系統(tǒng)用氣閥隔斷。由于系統(tǒng)壓力，即熔化汽化器1本身內(nèi)的壓力本身以及在后面沒有表示出來的反應(yīng)容器內(nèi)的壓力容易發(fā)生波動(dòng)，在熔化汽化器內(nèi)產(chǎn)生的還原氣體被導(dǎo)入到反應(yīng)容器內(nèi)，一再出現(xiàn)過高的壓力差，這與氣體相聯(lián)系導(dǎo)致閥門10的過度磨損。為了把上述壓力差保持在極限范圍內(nèi)，對(duì)于這種已公開的裝置來說，有必要一方面在固體倉6、7和8，另一方面在熔化汽化器1與反應(yīng)容器的氣體系統(tǒng)之間，設(shè)置未在圖中詳細(xì)表現(xiàn)的壓力平衡管道。
在圖2中介紹了符合本發(fā)明的粉塵返回工藝系統(tǒng)。在熱旋風(fēng)分離器4內(nèi)被分離出來的固體到達(dá)與旋風(fēng)分離器出口17聯(lián)為一體的貯倉18內(nèi)。在這個(gè)貯存?zhèn)}18內(nèi)，貯倉襯壁為耐火材料，有一塊斜向設(shè)置的篦條19，它用于分離粗顆粒，如煤?；蚪固苛！Ｐ枰獣r(shí)它以經(jīng)取料孔20被排出貯倉18。固體從熱旋風(fēng)分離器4出來自由落體的方式散落于正常操作情況下不起作用的貯倉18，經(jīng)被設(shè)計(jì)為直落管的固體排放管道9，被噴射器12吸出。這根直落管9被設(shè)計(jì)為圓筒的也可權(quán)宜地設(shè)計(jì)為錐形，向下擴(kuò)展，以避免堵塞。它的內(nèi)襯同樣最好采用耐火材料。固體返回管道14從噴射器12通向煤粉燃燒器15。
噴射器12最好采用超臨界的壓力狀態(tài)來驅(qū)動(dòng)，即經(jīng)管道13輸送通過噴射器的推進(jìn)氣速度等于或者大于聲速。例如，氮?dú)饣蛘呷缦罄鋮s過的還原氣體之類的冷卻氣體可以用作推動(dòng)氣體。在噴嘴22的下方適當(dāng)?shù)奈恢?，噴射器外?1變成為一個(gè)貯存箱23，可能會(huì)導(dǎo)致堵塞的粗顆粒例如剝落物或者內(nèi)襯碎片在這里被收集起來。為了能夠排出這些粗顆粒，在貯存箱23的底部24設(shè)置一個(gè)帶有閉鎖機(jī)構(gòu)25或者壓力閘門(圖中未表現(xiàn))的出口。為了更方便地排出粗顆粒，還可以在貯存箱的底部24設(shè)置流化裝置26，例如耐火材料制環(huán)形噴嘴、沖洗槽，燒結(jié)材料制成的部件等。噴嘴被設(shè)計(jì)為自動(dòng)閉合的閥門形式。流化氣體可以同時(shí)用作噴射器12的二次氣體。流化過程按下述方式調(diào)整，即使細(xì)粉可以被噴射器吸走吹掉，而只收集粗顆粒。
僅僅為了維修與保養(yǎng)的目的，才在符合本發(fā)明的裝置中，在直落管9的起始端和在煤粉燃燒器15之前各設(shè)置一套閉鎖機(jī)構(gòu)27。這樣，連接于熱旋風(fēng)分離器4下游的貯倉18當(dāng)閉鎖機(jī)構(gòu)27閉鎖時(shí)，也可以用作緩沖中間倉，以各在工作過程中出現(xiàn)問題時(shí)使用。為了在這種緊急情況下避免固體沉降，在貯倉出口處，即緊貼過度到直落管9的位置，同樣也設(shè)置有流化裝置26。
本發(fā)明并不僅局限于所述實(shí)施例，而是在各方面可以改進(jìn)，它們尤其可以用于各種類型的反應(yīng)容器1，在這些容器上固體被輸出同排出氣體，本發(fā)明不僅僅是用于熔化汽化器。
權(quán)利要求
1．借助于運(yùn)載氣體，經(jīng)反應(yīng)容器(1)的卸出點(diǎn)(2)從反應(yīng)容器(1)，尤其是從熔化汽化器(1)將卸出的細(xì)粒狀固體，例如煤粉和鐵粉，返回給反應(yīng)容器(1)的返回點(diǎn)(15)的工藝，其中固體在固體分離器(4)，尤其是在旋風(fēng)分離器內(nèi)被分離，并且接著借助于運(yùn)載氣體在保持固體分離器(4)與返回點(diǎn)(15)之間壓力差的情況下，返回到反應(yīng)容器(1)內(nèi)，并且當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)容器(1)時(shí)被輸入氧氣，固體至少被局部汽化和/或點(diǎn)燃，該工藝的特征在于，被分離出來的固體借助于運(yùn)載氣體在噴射作用下，被直接而連續(xù)地從固體分離器(4)吸出，并被輸送到反應(yīng)容器(1)。
2．如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，運(yùn)載氣體當(dāng)與固體接觸時(shí)，就以等于或者高于音速的速度流動(dòng)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，固體在分離出來后被過濾。
4．如權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，固體從固體分離器(4)出來后被流化處理。
5．如權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，氮?dú)夂?或者經(jīng)過冷卻與凈化的反應(yīng)氣體被用作推進(jìn)氣。
6．如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，經(jīng)過冷卻與凈化的工藝氣體由含有CO和H2的還原氣體組成。
7．用于實(shí)施如權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或者幾項(xiàng)所述工藝的裝置，帶有一只反應(yīng)容器(1)，尤其是一只熔化汽化器；帶有一根從反應(yīng)容器(1)出來并通向固體分離器(4)的氣體排放管道(2)；尤其是還帶有一旋風(fēng)分離器；帶有一根從旋風(fēng)分離器出來把分離出來的固體從旋風(fēng)分離器導(dǎo)向噴射器(12)的固體管道(9)；還帶有一根從噴射器(12)導(dǎo)向反應(yīng)容器(1)，并且經(jīng)過一只煤粉燃燒器(15)通入到反應(yīng)容器(1)內(nèi)的固體返回管道(14)，該裝置的特征在于，固體分離器(4)以連續(xù)管道方式通過噴射器(12)與固體返回管道(14)、并且因此而與煤粉燃燒器(15)連接。
8．如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，一只粗篩(19)附連于固體分離器(4)的下游。
9．如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，一只固體貯倉(18)附連于固體分離器(4)的下游，固體貯倉(18)在過渡進(jìn)入到固體管道內(nèi)的位置處配置有一套流化裝置(26)。
10．如權(quán)利要求7至9中一條或幾條所述的裝置，其特征在于，噴射器(12)擁有一只被設(shè)計(jì)為袋式貯倉的固體收集貯倉(23)，它配置有一只可以用閉鎖機(jī)構(gòu)(25)閉鎖的出料孔。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，固體收集貯倉(23)在底部(24)的區(qū)域內(nèi)配置有一套流化裝置(26)。
12．如權(quán)利要求7至11中一條或幾條所述的裝置，其特征在于，固體管道(9)從固體貯倉(18)朝噴射器(12)的方向逐漸擴(kuò)大。
全文摘要
在一種借助于運(yùn)載氣體經(jīng)反應(yīng)容器(1)的卸出點(diǎn)(2)將從反應(yīng)容器(1)卸出的細(xì)粒狀固體返回給反應(yīng)容器(1)的返回點(diǎn)(15)的工藝過程中,固體在固體分離器(4),尤其是在旋風(fēng)分離器內(nèi)被分離,并且接著在保持固體分離器(4)與返回點(diǎn)(15附近)之間壓力差的情況下借助于運(yùn)載氣體,將固體粒子返回到反應(yīng)容器(1)內(nèi),在這種情況下,在固體進(jìn)入反應(yīng)容器(1)的同時(shí)輸入氧氣,固體至少局部地被氣化和/或者點(diǎn)燃。為了能夠在沒有移動(dòng)的,并且因此而沒有受到磨損的部分的情況返回固體,也就是說以連續(xù)的、受控制的方式返回固體,被分離出來的固體借助于推進(jìn)氣在噴射作用下被從固體分離器(4)直接、連續(xù)地抽出、加速和返回給反應(yīng)容器(1)。
文檔編號(hào)C21B13/00GK1235644SQ97199306
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月30日
發(fā)明者J·斯托金格爾, R·W·卡斯特納, H·馬爾, H·拉斯尼格, H·赫克曼, K·維德, J·舍恩克 申請(qǐng)人:沃斯特－阿爾派因工業(yè)設(shè)備制造有限公司