176773. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd és/vagy folyékony, szén- és/vagy szénhidrogéntartalmú közegeknek vasfürdős reaktorban történő folyamatos elgázosítására
15 176773 16 3 vasfürdőbe történő belépés előtt összekeveredik. A szénport és az oxigént a vasfürdős reaktor egy acélköpenyén keresztül még elválasztva vezetjük be, és külön áramoltatjuk a 2 tűzálló falazat egy részén át is. A keverés azonban már a tűzálló falazat belső részénél kezdetét veszi. A találmány szerinti vasfürdős reaktorban a 3 vasfürdő fölötti térben a nyomás meghaladhatja az 5 att értéket is, ha a termékgázt megolvasztóban használjuk fel. A nyomás értéke körülbelül 2 att, ha a termékgáz felhasználása direkt redukciós eljárás során történik. A termékgáz elvezetése egy tűzálló falazattal ellátott vezetéken át történik közvetlenül a felhasználási helyre, vagy adott esetben a gázt felhasználás előtt hőcserélőn vezetjük át. A 7. ábrán a találmány szerinti vasfürdős reaktor egy kiviteli alakját mutatjuk be. A rajzon a kéntelenítő egységet is feltüntettük. A konverterekhez hasonló kialakítású 21 vasfürdős reaktorban széntartalmú 22 vasfürdő van. A 22 vasfürdő a 21 vasfürdős reaktort csak részben tölti ki. A 22 vasfürdőbe 23 fúvókán át vezetjük be a szénport, oxigént vagy oxigéntartalmú közeget és mészport. A 22 vasfürdőn úszó 24 salakot 25 salakelvezető járaton vezetjük át a 26 ülepítőbe, ahol a 24 salakból vascsöppek válnak le, amelyeket a 28 csatornán át vezetünk ismét vissza a 21 vasfürdős reaktorba. A 24 salak innen a 27 kéntelenítőbe kerül. A 25 salakelvezető járat teljes hosszában a salakfürdő felszíne alatt van kialakítva. A 25 salakelvezető járat mentén kialakított 26 ülepítőnek azért van igen nagy jelentősége, mert a 24 salakban levő fémrészecskék a kéntelenítést igen kedvezőtlenül befolyásolják. A 24 salakban a fémrészecskék általában igen finoman eloszlatott szemcsék formájában vannak jelen, és a 26 ülepítőben módjukban áll leválni. Ezzel elérhető a kéntelenítendő 24 salak gyakorlatilag teljes megtisztítása a vasrészecskéktől, mielőtt az a 27 kéntelenítőbe kerül. Ha a kéntelenítés során a salakban jelentős mennyiségű vas van jelen, az a bevezetett oxigénnel reakcióba lép, és ezzel a salak kéntelenítésének szabályozását gyakorlatilag lehetetlenné teszi. Ennek további kedvezőtlen hatása az, hogy a 27 kéntelenítőben a fém elégése következtében hő szabadul fel, ami megakadályozza, hogy ebben a reakciótérben a hőmérsékletet a kívánt határok között tartsuk. A 26 ülepítő méreteit ezért úgy célszerű megállapítani, hogy az átvezetett salak elegendő időt töltsön el itt ahhoz, hogy a vascseppek kiváljanak. Ez azt jelenti, hogy a salaknak a 25 salakelvezető járatban kialakult áramlási sebessége a 26 ülepítőnél jelentős mértékben le kell csökkenjen. Ha a vasfürdős reaktorban a szén elgázosítása nagy sebességgel történik, a 26 ülepítőt lényegesen nagyobbra kell kialakítani, mint egy viszonylag lassú elgázosítás esetén. Általában a 25 salakelvezető járat és a 26 ülepítő szabad átáramlási keresztmetszetei között 1: 10 arányt célszerű betartani. A 27 kéntelenítőbe a fenékrészen elhelyezett 29 fúvókán át vezetünk be oxigént vagy oxigéntartalmú közeget. Ezzel a közeggel végezzük el a salak oxidálását, amelynek következtében annak kénoldó-képessége jelentős mértékben csökken. A keletkező kéndioxidot a rendszerből eltávolítjuk. Az ábrán látható, hogy a 27 kéntelenítőhöz 30 gáztartály csatlakozik. Az ebben levő emelőgáz, például nitrogén segítségével a kéntelenített salakot a 8. ábrán látható 31 vezetéken át juttatjuk vissza a 21 vasfürdős reaktorba. A találmány szerinti berendezés egy célszerű kialakításánál a 27 kéntelenítőhöz csatlakozó 29 fúvókát úgy lehet kialakítani, hogy az egyúttal a 30 gáztartály szerepét is ellátja, és a kiáramló gáz emelőgázként működve a salakot visszajuttatja a 21 vasfürdős reaktorba. Ekkor a külön 30 gáztartály alkalmazása fölöslegessé válik. A 8. ábrán jól látható, hogy a 31 vezetékbe 32 túlfolyó van beépítve, amelyen át a salak egy részét folyamatosan elvezetjük. A találmány szerinti vasfürdős reaktor egy példaként kiviteli alakjánál 100 000 Nm3/óra mennyiségű, mintegy 25% hidrogénből és 75% szénmonoxidból álló termékgáz előállításához körülbelül 60 tonnányi vasfürdő és a vasfürdőn mintegy 15 tonnányi salak szükséges. A vasfürdős reaktor szabad terének térfogata újonnan kifalazva körülbelül 80 m3. Egy ilyen vasfürdős reaktor fenékrészébe két fúvóka van beépítve. A beépített fúvókák négy nemesített acélcsőből vannak kialakítva. A koncentrikus acélcsövek 3 mm falvastagságúak. Az ötvözet legfőbb alkotókként 0,4% karbont és 13% krómot tartalmaz. A belső cső átmérője mintegy 70 mm, és ezen keresztül 50 000 kg/óra sebességgel lehet szénport bevezetni a vasfürdőbe. A bevezetett szénpor maximális szemcsenagysága 0,5 mm. A második és harmadik cső közötti távolság 8 mm. Ezen a járaton át 40 000 Nm3/óra sebességgel lehet oxigént bevezetni. A védőközegek bevezetésére szolgáló csatornák 0,5 mm szélesek, és ezeken át egyenként 2000 Nm3 mennyiségű földgázt lehet óránként bevezetni. A bevezetett földgáz összetétele a példakénti megoldásnál a következő volt: 90% CH4, 4% CnHm, 3% C02 és 3% N2. Salakképzőként a szénporhoz 20%-nyi finom meszet (CaO) kevertünk hozzá. A találmány szerint kialakított vasfürdős reaktorban szénpor folyamatos elgázosítása oldható meg, és az üzemelés legalább 2 hónapon át zavar nélkül végezhető. Az előállított termékgáz nagyolvasztóban a következő módon használható fel. Üzemeltessünk például egy napi 50001 nyersvasat adó nagyolvasztót a találmány szerinti vasfürdős reaktor által előállított redukálógázzal. Egy ilyen nagyolvasztó kokszfelhasználása redukálógáz alkalmazása nélkül 550 kg 11 nyersvasra számolva. A redukálógáz alkalmazásával 11 nyersvasra számolva 200 kg koksz takarítható meg, és ehhez naponta mindössze 1000 t szén elégetése szükséges a vasfürdős reaktorban. A fenti nagyolvasztó redukálógázzal történő ellátásához egy körülbelül 30 m3-es szabad reakcióterű vasfürdős reaktor szükséges. Látható tehát, hogy egy viszonylag nagy teljesítményű nagyolvasztó ellátásához viszonylag kis berendezés szükséges. A vasfürdő hőmérséklete az itt alkalmazott vasfürdős reaktorban körülbelül 1450 C°. A redukálógáz felhasználási hőmérsékletének meghatározásához a többi olvasztóberendezés üzemi adatait is figyelembe kell venni. Átlagos esetben a nagyolvasztóba bevezetett redukálógáz hőmérséklete 1000 és 1300 C° között van. Ha az említett 1450 C° hőmérsékletű termékgázhoz mintegy 20 térfogatszázaléknyi szobahőmérsékletű (20 C°) nitrogént keverünk hozzá, körülbelül 1100 C° hőmérsékletű redukálógázt nyerünk. 10 térfogatszázalék nitrogén hozzáadásával ugyanilyen körülmények között körülbelül 1300 C° hőmérsékletű lesz a redukálógáz. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
