Шахтная печь

(54) (57) ЫХТНАЯ ПЕЧЬ, содержащаявертикальный корпус с металлическимкожухом и огнеупорной футеровкой,разделенный по высоте на две камерыразделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью обеспечения полноты и экономичности, десульфуризации отработаннойприсадки, разделительный элемент вы-полнен в виде запорного кольца с конусностью 1/2-1/1,25, а камеры выполнены в виде автономных по вводу газови выводу продуктов реакции зон, приэтом верхняя реакционная зона выполнена с конусностью 1/10-1/15,1Устройство работает следующим образом.Шихта, состоящая из отработаннойионизирующейся присадки и эолы, подается питателем в верхнюю частьшахты через устройство 8 подачи шихты,В своем движении вниз она проходитпоследовательно две реакционные зо"ны.Процесс регенерации полностью проводится в одной шахтной печи. Этимисключаются тепловые потери, неизбежные при перемещении шихты от одного аппарата к другому, а такжетрудности, связанные с самой транспортировкой шихты,Изобретение относится к охранеокружающей среды, более конкретнок устройству шахтной печи для высокотемпературной регенерации (десульфуризации) отработанной иониэирующейсяприсадки на МГД электростанциях, работающих на сернистом топливе, и можетбыть использовано при органиэациизамкнутого безотходного технологического цикла ионизирующейся присадкина ЯГДЭС, а также на тепловых элект - 10ростанциях, работающих на сернистомтопливе при необходимости достаточнополного улавливания двуокиси серы изотходящих газов с помощьюкарбонатови (или) гидроокисей щелочных металлов (калия, натрия),Известна шахтная печь для обжигаизвестняка, которая представляет собой прямую шахту круглого сечения,выложенную из огнеупорного легковесного шамотного кирпича, Внутри шахтафутерована огнеупорным шамотным доменным кирпичом. Для строительной прочности и герметичности шахта снаружизаключена в металлический кожух.Между кладкой печи и кожухом имеетсяшов толщиной 65 мм, заполненный теплоизоляционной засыпной из сухого молотого трепела, Шахта, содержащаяизвестняк, подается из бункера с помощью электровибрационного питателя З 0.в рабочее пространство шахты, гдеизвестняк обрабатывается горячимипродуктами сгорания природного газа,Выгрузка шихты иэ печи происходит припомощи возвратно-поступательного движения каретки, прикрывающей выходноеотверстие в нижней части печи Г 13.Недостатками известного устройствапри использовании его для регенерацииприсадки являются, во-первых, цилиндрическое выполнение шахты печи во всейвысоте, особенно в верхней части, где.в результате взаимодействия сульфатас восстановительным газом начинаетсяинтенсивное образование жидкой фазы, 45При этом вследствие неравномерностивыделения ее по объему она не успевает распределиться по поверхностиинертной добавки, что ведет к слипанию шихты в комки и прилипанию ее кстенкам аппарата с образованием застойных зон и, как следствие, к снижению эфФективности работы аппарата,Во-вторых, нельзя полностью провестипроцесс в одном аппарате, необходимо55как минимум два последовательно работающих аппарата. В первом проводится восстановление сульфата до сульфида с помощью метана, во втором - перевод образовавшегося сульфида в карбонат калия под действием водяногопара и углекислого газа.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется шахтная печь, содержащаявертикальный корпус с металлическим 5 кожухом и огнеупорной Футеровкой, разделенный по высоте на две камеры разделительным элементом, загрузочное и разгрузочное устройства, вводы и выводы газообразных реагентов ).2) .К недостаткам такого, устройства относится неавтономность камер, вследствие чего невозможно одновременно проводить две последовательные стадии десульфаризации отработанной присадки, являющиеся совершенно различными химическими процессами, проходящими при разных температурах.Цель изобретения - обеспечение полноты и экономичности десульфуризации отработанной присадки.Поставленная цель достигается тем, что в шахтной печи, содержащей 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, разделительный элемент выполнен в виде запорного кольца с конусностью 1/21/1,25, 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.На фиг. 1 схематически изображена шахтная печь; на фиг. 2 - зпюра давлений по высоте шахтной печи.Шахтная печь содержит корпус 1 с огнеупорной футеровкой 2, теплоизоляцией 3 и металлическим кожухом 4, В нижней части шахты 1 расположено нижнее газораспределительное устройство 5, а в верхней - верхнее гаэораспределительное устройство б. Выгрузка шихты осуществляется через устройство 7 выгрузки шихты, а подача шихтыпроизводится через устройство 8 подачи шихты. Для промежуточного выводагаза на средней части корпуса 1 предусмотрено устррйство 9 для выводагаза, Отходящий газ выводится черезгазоход 10, Корпус 1 разделен на две реакционные зоны при помощи запорного кольца 11.Рабочее пространство предлагаемойшахтной печи соответственно двум различным процессам технологически разделено на две реакционные зоны А и Б(Фиг, 1) с помощью конусного запорного кольца с конусностью в пределах 51/2-1/1,25 с целью разделения газовв верхней и нижней частях аппаратаза счет гидравлического сопротивления шихты, находящейся в нем. Сужение и уплотнение потока шихты,в за-, 10порном кольце дополнительно увеличивает ее гидравлическое сопротивление, Зона В под кольцом, свободная.от шихты, выполняет роль коллекторадля сбора и сепарации газа иэ нижней реакционной эоны и вывода его изаппарата, Температура в зоне запорного кольца . 700 С и оно может бытьвыполнено из корроэионно-стойкой стали, В шихте перед попаданием в запорное кольцо уже полностью законченпроцесс восстановления сульфата иобразование жидкой фазы не происходит, имеющаяся жидкость распределена по поверхности инертной добавки(в данном случае эолы) и почти полностью отвердела. Поэтому не можетпроисходить местная потеря сыпучести шихты и запорное кольцо при указанной конусности (если оно выполнено из нержавеющий стали) не создаетзастойных зон, ведущих к образованиюпробок .При конусности менее 1/2 происходит недостаточное уплотнение шихтыв зоне кольца и вследствие этого воэ" 35растает переток газа из одной реакционной зоны в другую,При конусности запорного кольцаболее 1/1,25 возможно прилипаниешихты к его поверхности с образова Онием застойных зон, снижающих эффективность работы аппарата.Отношение высот зон А и Б составляет 1/3,4-1/3,5, что соответствует отношению необходимого времени 45пребывания шихты в соответствующихреакционных зонах, пропорционального скоростям реакций, Эти пределы,выбраны из соотношения с.:оростей химических реакций в зонах А и Б илюббе отклонение в большую илименьшую стороны повлечет за собой недостаточно полное протекание процессав одной из зон, что снижает выходготового продукта,В верхней реакционной зоне А 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 проскакивает в образовавшиеся каналы, что уменьшает степень превращения сульфата и ведет к пере- Я 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 устройство б, например при коэффициенте избытка воздуха о= 0,5 происходит реакцияСН+ О 2 2 СО + Н +Природный газ не только сам является прекрасным восстановителем(ЗК ЯО, + 4 СНЗК Я + 4 СО + ЗНО), но й продукты его неполного сгорания также участвуют в восстановлении сульФата (КЯО + 2 СО + 2 Н, = К Я +2 2 2 СО 2 + 2 Н 20), Отходящий газ выводится через гаэоход 10.Воздух в верхнюю реакционную зону А вводится также через газораспределительное устройство б. При движении шихты через запорное кольцо 11 газовые пустоты, имеющиеся каналы и не- плотности нарушаютсяШихта уплотняется,. чем и обуславливается повышенное гидравлическое сопротивление данного участка шихты для прохода газа, 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 (КЯ + Н 20 + СО К СО + Н Я), Отходящий газ выводится из пространства под запорным кольцом и направляется 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 воздух 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 энергии на транспортировку шихты от одно1100475 го аппарата к другому, например, припомощи шнеков, Проведение процесса регенерации в одном аппарате экономитплощадь, жестко лимитируемую на электростанциях для установления. неэнергопроизводящего оборудования, В своюочередь, ущерб .от выбросов 80 в атФиг Составитель Т,ЛевитинаРедактор М.Недолуженко Техред М. Надь Корректор Ю.Макаренко аж 578 Подо комитета СССРи открытийРаушская наб., д. сное П Патент Проектная,горо или з 4567/32. Ти ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 11 30 35, Москва, Жмосферу с уходящими газами ТЭС только.за счет увеличения заболеваемостилюдей в несколько раз превосходит за-.траты на сероулавливание любым известным способом даже без учета стоимости получающегося продукта, напримерэлементарной серы или гипса.