Способ непрерывной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом

К ПАТЕНТУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИс(72) Людвиг фон Богдандыи Карл Бротцман (ФРГ)(56) 1. Выложенная заявка ФРГУ 2520883, кл. С 10 Л 3/08,опублик. 1976,(54)(57) 1 СПОСОБ НЕПРЕРЬВНОЙГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЗЯЕГО ИАТЕРИАЛА В РЕАКТОРЕ С РАСПЛАВЛЕННЫМЖЕЛЕЗОМ путем подачи углеродсодержащего материала и кислородсодержащего газа под поверхность расплави отвода образовавшихся в газовомпространстве над поверхностью расплава газов, о. т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияэкономичности процесса путем улуч шения 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 ющ и й с я тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют техническичистый кислород.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве подаваемой на поверхность расплава газовой струи используют воздух.4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем что подаваеФ мую на поверхность расплава кислородсодержащую газовую струю подвер- фф гают предварительному нагреву.11485 б 6Изобретение относится к способугазификации углеродсодержащих материалов., в частности к способугазификации углеродсодержащегоматериала в реакторе с расплавленным железом.Известен способ непрерывной газификации углеродсодержащего мате"риала в реакторе с расплавленным железом путем подачи углеродсодержа- Ощего материала и кислородсодержащего газа под поверхность расплава иотвода образовавшихся в газовомпространстве нар поверхностью расплава газов 1 11. 5Однако известный способ недостаточно экономичен, поскольку потеритеплоты во время процесса газификации компенсируются путем повышениярасходуемых на процесс энергозат ррат, что отрицательно сказываетсна энергетическом балансе,Цель изобретения - повышениеэкономичности процесса путем улучшения энергетического баланса,Поставленная цель достигаетсясогласно способу непрерывной газификации углеродсодержащего материалав реакторе с расплавленным железомпутем подачи углеродсодержащегоматериала и кислородсодержащего газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом пространстве над поверхностью расплавагазов дополнительно к подаваемомув расплав под его поверхностью газуподают кислородсодержащую газовуюструю на поверхность расплава с высоты, при которой отношение рас"стояния между выходным отверстиемприспособления для подачи кислоро-да и поверхностью расплава к диаметру приспособления для подачи кислорода составляет 50-200.В качестве подаваемой на повеРх-сность расплава газовой струи используют технически чистый кислород.В качестве подаваемой наповерхность расплава газовой струииспользуют воздух. 25 30 Подаваемую на поверхность расплава кислородсодержащую газовую струю подвергают предварительному нагреву. 55Улучшенный энергетический баланс цостигается за 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 железаПри 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 мозно 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 церез газовое пространство и над поверхностью расплава газовой струи, используют для сжигания части получаемых из топлива газов. Кислород для процесса газификации подают церез расположенные под поверхностью расплава сопла, состоящие из нескольких концентрических труб, при ям для3 1148566 4 защиты сопел используют углеводо" кислородсодержащим род. В промьппленных установках при- подают к расплаву меняются трубки с диаметром 20- ность. Шлакообразо 50 мм. к топливу или СаО вКоличество 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, 802 общего количества 10 и вводить в реактор кислорода можно подавать в газовой .тоянии.. струе сверху, а только 203 - под П р и м е р 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 1 О соп поверхность расплава в газовой свету 24 мм. По тре струе. вают уголь, содержаДля 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. 25 На поверхность рас, Предпочтительно на поверхность 3 м вдувают 66 нм / расплава направлять несколько газовых струй. Вдувание проводятна большем расстоянии к поверх- го отверстия которо ности расплава, примерно в середине3040 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 5 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 центральнуюугля, которая доста, 40трубу, 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 53 в пересчете на окислительный газ). в45) 20 При использовании предлагаемого способа в реакторе с расплавленным железом получают не содержащий серу газ для сжигания в котлах и сис темах отопления, например, для вы" работки электроэнергии из содержащих серу видов топлива. При этом сера воспринимается в реакторе срасплавленным пелезомсодержащим 55 СаО шлаком. Необходимые шлакообразователи, в частности СаО, предпочтительно подавать в виде порошка к газам, которыепод его поверхватели добавляютдувают вместешлак можно удалятьми или для улучанса проводитьком состояниив жидком сосВ реакторе типася 70 т расплавнище реактораел диаметром вм соплам вдущий)7.: углекислород 13, воола 8,имеющийность 6740 ккал/кг.личестве18 нм/мин азоплам одновременмин кислорода.плава с высотымин кислородаждаемой трубки,ьцевого выходной составляетм, кислород вдукоторой отноше"у выходным отоверхностьютрубки состав"остигается стеи углерода доавная 203. Приодержащегосяучают дополниимерно 1,6 ккал/тточна для рас 1 т железнойдо 1520 С.Процесс ведут ана.но 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 223. Полу" чаемая дополнительная теплота составляет примерно 1,75 ккал/т угля. П р и м е р 3. Процесс ведутаналогично примеру 1, но кислородвдувают на поверхность расплавас высоты 2 м, что соответствует1148566 Составитель Н, СтрижоваТехред Т.Дубинчак Корректор Е. Рошко Редактор К. Волощук Тираж 546 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1614/46 Филиал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная,4 отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 50 При этом степень догорания составляет 143, а дополнительная теплота прймерно 1,2 ккал/т угля.П р и .м е р 4, Аналогичен примеру 1, но кислород вдувают с высо" ты 8 м, что соответствует отношению расстояния. между выходным отверстием трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 200. При этом степень догорания составляет 12,57., а дополнительная теплота примерно 1 ккал/т угля.П р и м е р 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 водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава составляет 66,6. При этом степень догорания составляет 13,57, а дополнительная теплота примерно 1,1 ккал/т угля.П р и м е р 6 (для сравнения) . Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 1,5 м, что соответствует отношению расстояниямежду выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью рас плава к диаметру трубки равному37,5. При этом степень догораниясоставляет 4,5 Ж, а дополнительнаятеплота примерно 0,36 ккал/тугляП р и м е р 7 (для сравнения).Аналогичен примеру 1, но кислородвдувают на поверхность расплавас высоты 1 м, что соответствуетотношению расстояния между выходным 15 отверстием водоохлаждаемой трубкии поверхностью расплава к диаметрутрубки равному 25. При .этом стененьдогорания составляет 3,57, а до"полнительная теплота примерно 20 . 0,28 ккал/т угля .П р и м е р 8 (для сравнения),Процесс ведут аналогично примеру 1,но кислород вдувают на поверхностьрасплава с высоты 8,5 м, что соот ветствует отношению расстояниямежду выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностьюрасплава к диаметру трубки равному212,5. При этом степень догорания 30 составляет 6%, а дополнительная теплота примерно 0,49 ккал/т угля.