Способ непрерывной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом Советский патент 1985 года по МПК C10J3/57 

Изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов, в частности к способу газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным железом. Известен способ непрерьюной газификации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленным ж лезом путем подачи углеродсодержащего материала и кислородсодержаще го газа под поверхность расплава и отвода образовавшихся в газовом пространстве над поверхностью расплава газов l J. Однако известный способ недоста точно экономичен, поскольку потери теплоты во время процесса газифика ции компенсируются путем повышения расходуемых на процесс энергозатрат, что отрицательно сказываете на энергетическом балансе. Цель изобретения - повышение экономичности процесса путем улучшения знергетического баланса. Поставленная цель достигается согласно способу непрерывной газиф кации углеродсодержащего материала в реакторе с расплавленньш железсм путем подачи углеродсодержащего материала и кислородсодержащего га за под поверхность расплава и отво да образовавшихся в газовом пространстве над поверхностью расплава газов дополнительно к подаваемому в расплав под его поверхностью газ подают кислородсодержащую газовую струю на поверхность расплава с вы соты, при которой отношение расстояния между вьрсодным отверстием приспособления для подачи кислорода и поверхностью расплава к диаме ру приспособления для подачи кисло рода составляет 50-200. В качестве подаваемой на поверх 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. Улучшенный энергетический балан достигается за счет того, что при пропускании через газовое простран6 2 ство 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 возможности 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 экономичнзпо 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 получаемьтх из топлива газов. Кислород лля процесса газификации подают через расположенные под поверхностью расплава сопла, состоящие из нйскольких концентрических труб, npirr M для защиты сопел используют углеводород. В промышленных установках при меняются трубки с диаметром 2050 мм. Количество подаэаемого под поверх ность расплава кислорода в отношени к количеству подаваемого в газовой струе над поверхностью расплава кисл рода колеблется в широких пределах, например, 80% общего количества кислорода можно подавать в газовой струе сверху, а только 20% - под поверхность расплава или наоборот, о ко по меньшей мере 10% общего количес ва кислорода следует вдувать на поверхность расплава в газовой струе. Для повьшения экономичности процесса количество кислорода, подаваемого сверху, должно быть большим, так как оно подается при более - низком давлении по сравнению с давлением, необходимым для подачи через расположенные под поверхностью расплава сопла. , Предпочтительно на поверхность расплава направлять несколько газовых струй. Вдувание проводят на большем расстоянии к поверхности расплава, примерно в середин поверхности расплава. Минимальное расстояние между соплами газовой струи и поверхностью расплава около 2 м. Сопла расположены в огнеупорной футеровке на верхнем участ ке реактора. Они могут состоять из простой трубы при вдувании воздуха или из двух концентрических труб при использовании чистого техничес кого кислорода. В этом случае кислород протекает через центральную трубу, а для защиты сопел в кольце вом зазоре в небольших количествах подают азот, окись углерода, инерт ньй газ, углеводород или т.пи (0,15% в пересчете на окислительный га При использовании предлагаемого способа в реакторе с расплавленньм железом получают не содержащий серу газ для сжигания в котлах и сис темах отопления, например, для выработки электроэнергии из содержащих серу видов топлива. При этом се ра воспринимается в реакторе с расплавленньм железоМдСодержащим Саб шлаком. Необходимые шлакообразо ватели, в частности СаО, предпочтительно подавать в виде порошка к кислородсодержащим газам, которые подают к расплаву под его поверхность . Шпакообразователи добавляют к топливу или СаО вдувают вместе с газом-носителем. Образовавшийся шлак можно удалять из реактора пор1щями или для улучшения теплового баланса проводить обессеривание в жидком состоянии и вводить в реактор в жидком состоянии . Пример 1. В реакторе типа конвертера содержится 70 т расплавленного железа. В днище реактора установлены 10 сопел диаметром в свету 24 мм. По трем соплам вдувают уголь, содержащий,%: углерод 73, водород 4, кислород 13, вода 1,5,сера 0,5 и зола 8,имеющий теплотворную способность 6740 ккал/кг, Уголь вдувают в количестве 350 кг/мин вместе с 18 нм/мин азота. По остальным соплам одновременно вдувают 200 нм/мин кислорода. На поверхность расплава с высоты 3 м вдувают 66 нм/мин кислорода при помощи водоохлаждаемой трубки, диаметр в свету кольцевого выходного отверстия которой составляет 40 мм. Таким образом, кислород вдувают с высоты, при которой отношение расстояния между выходным отверстием трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки составляет 75. При этом достигается степень догорания окиси углерода до двуокиси углерода равная 20%. При сгорании половины, содержащегося в угле водорода получают дополнительную теплоту примерно 1,6 ккал/т угля, которая достаточна для расплавления примерно 1 т железной руды и доведения ее до 1520 С. Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают 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 22%. Получаемая дополнительная теплота сое- тавляет примерно 1,75 ккал/т угля. Пример 3. Процесс ведут аналогично npimepy 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 2 м, что соответствует J отношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 50. этом степень догорания составляет 14%, а дополнительная теплота примерно 1,2 ккал/т угля. Пример 4. Аналогичен приме ру 1, но кислород вдувают с высоты 8м, 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 КИС.ЛОРОД 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 13,5%, а дополнительная теплота примерно t,1 ккал/т угля. Пример 6 (для сравнения). Процесс ведут аналогично примеру 1 но кислород вдувают на поверхность 66 расплава с высоты 1,5 м, что соответствует йтношению расстояния между выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхность расплава к диаметру трубки равному 37,5. При этом степень догорания составляет 4,5%, а дополнительная теплота примерно 0,36 ккал/т угля. Пример (для сравнения). Аналогичен примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 1 м, что соответствует отношению расстояния между выходным отверстием врдоохла сдаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 25. При этом степень догорания составляет 3,5%, а дополнительная теплота примерно О,28 ккал/т угля. Пример В (для сравнения). Процесс ведут аналогично примеру 1, но кислород вдувают на поверхность расплава с высоты 8,5 м, что соответствует отношению расстояния меладу выходным отверстием водоохлаждаемой трубки и поверхностью расплава к диаметру трубки равному 212,5. При этом степень догорания составляет 6%, а дополнительная теплота примерно 0,49 ккал/т угля.

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)