Установка для термической переработки твердого топлива и металлсодержащего сырья

 

Изобретение относится к устройствам по термической переработке твердого топлива: торфа, угля, дерева, других углеводородсодержащих твердых веществ, а также металлсодержащих материалов. Предложено печь с фурмами для переработки материалов в расплаве снабдить печью кипящего слоя и азотно-кислородной станцией, а также теплообменником. Установка позволяет решать задачи сушки, обессеривания перерабатываемых материалов, газификации, сжигания, плавки металлсодержащих материалов с их предварительной обработкой - сушкой, обессериванием, подогревом, отгонкой летучих веществ, восстановительно - сульфидирующим воздействием, может быть использована в теплоэнергетике, химической промышленности, металлургии, коммунальном хозяйстве. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам по термической переработке твердого топлива, торфа, угля, сланцев, битумсодержащих пород, других углеводородных твердых веществ, а также металлургического сырья и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, химической промышленности и коммунальном хозяйстве.

Известная установка для сжигания кускового топлива с жидким удалением шлака содержит печь с фурмами, с каналами в корпусе для выпуска шлака, для выхода газообразного теплоносителя, снабженная загрузочным устройством [1] Недостатками являются значительное снижение производительности при переработке неподготовленного сырья, например, с высокой влажностью, а также неиспользование в процессе сбросного азота азотно-кислородной станции.

Целью изобретения является повышение экономичности комплекса, расширение номенклатуры сырья, решение экологических задач.

Сущность изобретения состоит в том, что предложена установка, состоящая из кессонированной печи с фурами для подачи кислородсодержащего газа в расплав, каналами в корпусе для выпуска шлака и газа и загрузочных устройств, снабженная печью кипящего слоя. Печи связаны герметичным каналом (трубой) для передачи обработанного материала из печи КС в расплав, снабжены азотно-кислородной станцией, теплообменником для подогрева азота, расположенным над печью с фурмами. Азотнокислородная станция связана трубами, подающими кислород, с печью с фурмами, а трубами, подающими азот, через теплообменник с распределительной коробкой печи КС.

Отличие предлагаемой установки состоит в снабжении печи с фурмами печью кипящего cлоя (реакора KС). Печь KС может выполнять функции сушильного аппарата, газификатора, десульфуризатора, аппарата для возгонки, выжига веществ с низкой температурой воспламенения, аппарата предварительного окисления или восстановления.

Отличие установки состоит еще и в том, что в конструкции предусмотрен ввод в печь КС азота, нагреваемого в теплообменнике, который устанавливают над расплавом в печи с фурмами. Предусматривается сеть труб высокого давления для использования энергии сжатого азота для кипения слоя материала.

На чертеже приведена схема установки.

Печь 1 представляет cобой шахту с установленной вверху печью КС 2 так, чтобы обеспечить выход обработанного материала из печи 2 в печь 1 самотеком. Установка снабжена азотно-кислородной станцией 3, связанной трубами, подающими азот под давлением, с теплообменником 4, расположенным выше расплава, в газоходной части печи с фурмами 5, и далее с газораспределительной коробкой 8 печи КС. Кислородподающими трубами станция 3 связана с печью 1, куда через фурмы 7 подается кислородсодержащее дутье. Печь 1 снабжена сифоном 6 для непрерывного выпуска расплава (шлака). Печь КС снабжена загрузочным устройством 9, патрубком для выхода газа 10 и связана транспортным каналом 11 с печью 1. По каналу 11 в печь 1 подается обработанный материал из печи 2. Для корректировки состава расплава печь 1 имеет отдельное загрузочное устройство с питателем.

В случае необходимости обработки материала в печи 2 паром печь 1 снабжена испарительным кессоном с патрубком ввода воды 12 и выходом пара 13. Патрубок выхода пара 13 соединен паропроводом с распределительной коробкой печи КС 8. Установка позволяет использовать давление испаряющегося азота для создания кипящего слоя, охлаждения свода печи. Использование азота позволяет: создать инертную атмосферу, проводить пиролиз, не окисляя продукты пиролиза; решить задачу значительного обессеривания топлива, перевода соединений серы в легкоулавливаемую форму (Н₂S,SО). Улавливание этих соединений давно освоено промышленностью; создать регулируемую атмосферу при переработке металлсодержащих материалов и т.п.

Установка работает следующим образом. В печи 1 наводится ванна расплава (шлака) известным способом, например заливкой через сифон или направлением твердого шлака. Перед этим подается азот в теплообменник 4. В печь КС загружается материал и производится вывод ее на режимные параметры.

Обработанный в печи КС продукт в горячем виде непрерывно по каналу 11 поступает в печь 1, где производится его доработка (сжигание, расплавление, газификация).

Установка обладает универсальностью, может быть использована для осуществления целого ряда процессов. Например, возможна сушка материалов перед переработкой их в печи с расплавом, удаление летучих и ценных веществ из угля, торфа, дерева перед их сжиганием или газификацией. Установка может решать и различные металлургические задачи. Например, сушки и частичного восстановления железной руды в атмосфере азота в печи КС с добавками торфа или угля и с последующей ее восстановительной плавкой в печи с расплавом, сушки и восстановительно-сульфидирующей обработки окисленных или смешанных руд цветных металлов в печи КС и последующей их плавки на металл или штейн обогатительной плавки титаномагнетитов, отгонки мышьяка из руд. Например, обработка в печи КС мелкозернистой руды гематитовой или магнетитовой в смеси с углем или торфом при 800-900^оС дает возможность осуществить частичное твердофазное восстановление перед плавкой, что в 1,5-2 раза повышает эффективность плавки в расплаве. Это приближает данный процесс по расходу топлива к доменному и будет иметь преимущество в том, что используется уголь. Кроме того, в печи КС будет происходить рафинирование руды и угля от серы, других примесей. Установка позволяет проводить процесс обработки в печи КС под давлением, что ставит на новый уровень, качественно более высокий, ряд процессов.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, содержащая печь с фурмами, с каналами в корпусе для выпуска шлака, для выхода газообразного теплоносителя и с вводным патрубком, отличающаяся тем, что она снабжена печью кипящего слоя с загрузочным устройством, газоходом для выхода газа, газораспределительной коробкой, герметичным каналом, связывающим обе печи для передачи обработанного материала, азотно-кислородной станцией и теплообменником для подогрева азота, расположенным над печью с фурмами, связанными подающими кислород трубами с азотно-кислородной станцией, которая трубами, подающими азот, через газораспределительную коробку соединена с печью кипящего слоя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что испарительная камера азота на азотно-кислородной станции или ресивер-сборник азота соединены трубопроводом высокого давления с входным патрубком теплосборника.

РИСУНКИ

Рисунок 1