190310. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyékony nyersvas és redukálógáz salakolvasztó generátorban való előállítására
1 190 310 2 salakolvasztó generátorban való előállítására, amelynél a vasszivacsrészecskék nagyhőmérsékletű zónában való tartózkodási ideje olyannyira megnyúlik, hogy ezáltal az olvadt termékek 1400 °C fölötti hőmérsékletszintje érhető el a fejgázhőmérséklet egyidejű csökkentése mellett. A fenti feladat megoldásához a következő megfontolásokból indulunk ki: Az örvénylésben (fluidizálási folyamatban) nem résztvevő nagyobb vasszivacsrészecskék nagyhőmérsékletű zónában való tartózkodási idejét a tüzelőanyag adott szemcsenagysága mellett a tüzelőanyagrészecskék torlónyomása (a folyékony ágy - örvénylő ágy - rendszer sűrűsége) és a felhajtóerő határozza meg. E két paraméter a fent említett feltételek mellett komplex módon, egymással ellentétesen függ a gázsebességtől. Ha egyúttal figyelembe vesszük a gázsebesség valamely lehetséges variációjának határait is (a folyékony ágy - örvénylő ágy - rendszer stabilitáshatárai, a porkihordás korlátái), úgy világossá válik, hogy a vasszivacsrészecskék nagyhőmérsékletű zónában való tartózkodásának időtartama a tüzelőanyag adott szemcsenagysága és a mindenkori reaktorméretek mellett csak igen behatárolt mértékben befolyásolható a reaktorban a gázsebesség és a tüzelőanyag túladagolása által. A találmány szerint a kitűzött feladat megoldását az az új, meglepetésszerü felismerés teszi lehetővé, hogy ha egy pontosan meghatározott mennyiségű feleslegben viszünk be tüzelőanyagot a generátorba, az a tüzelőanyag és a vasszivacsrészecskék meghatározott szemcsenagyság-eloszlású, viszonylag kompakt ömlesztett elegyhalmazának képződéséhez vezet a meglevő salakréteg fölött, ami az olvadt termékek hőmérséklet-növekedésével jár és egyidejűleg redukálólag hat a fejgázok hőmérsékletszintjére, ezáltal a generátorban a folyamatok hőhatásfokának jelentős javulása érhető el. Ehhez olyan mennyiségű tüzelőanyag-felesleget kell alkalmazni, a generátorban jelenlevő el nem gázosított, egy m2 medencefelületre vonatkoztatott tüzelőanyag-mennyiségben kifejezve, és olyan szemcsemegoszlásban kell egy térben meglehetősen behatárolt zónában tartani, hogy a generátorfejnél belépő (nagyobb) vasszivacsrészecskék a salakfürdőhöz vezető útjuk során a generátoraknában való esésükből adódó kinetikus energiájukat teljesen leadják a salakfürdő felszínén található tüzelőanyagszemcséknek, ezáltal a vasszivacsrészecskéknek nagyhőmérsékletü zónában való tartózkodásának időtartama messzemenően megközelíti azon tüzelőanyagszemcsék tartózkodási idejét, amelyek először nem vesznek részt az ismert örvénylő ágy - folyékony ágy - szállóporfelhő - rendszer kialakulásában. Ezen arányok beállítása megkívánja az ömlesztett elegyhalmazban egy adott minimális szilárd tüzelőanyag-hányad jelenlétét, amelynek átlagos szemcseátmérője egyenlő vagy nagyobb a vasszivacsrészecskékénél. Ezeknek a feltételeknek az a következménye, hogy a salakréteg fölött létrejön egy olyan ömlesztett elegyhalmaz, ahol a fúvósík tartományában az egyes fúvókák előtt cirkulációs és fellazulási zóna alakul ki, amely egyúttal egybeesik a legnagyobb hőmérsékletű tartományokkal és amelyet a határzónákban lényegében csak a fúvókákon belépő elgázosító közeg kinetikus energiája, az egész felületen pedig a nehézkedési erő hatása mozgat meg. Ez az ömlesztett elegyhalmaz, amelynek a fúvósík feletti magassága egyrészt meg kell feleljen a vasszivacs nagyhőmérsékletü zónában való minimálisan szükséges tartózkodási idejének biztosítása érdekében legalább a fúvókák előtt létrejövő cirkulációs és fellazulási zóna maximális függőleges kiterjedésének, ugyanakkor a kedvező átgázosodási viszonyok fenntartása, a vasszivacs fúvósík feletti korai felolvadásának megakadályozása, valamint a technológiailag minimálisan szükséges 800 °C-os fejgázhőmérséklet fenntartása érdekében az említett érték kétszeresét nem lépheti túl, egyidejűleg egyfajta beáramlási alaprétegként szolgál egy fölötte kialakuló, önmagában ismert folyékony ágy - örvénylő ágy - szállóporfelhő - rendszer számára, amelyben széndioxid és vízgőz, valamint a szén elgázosítási termékei az ismert mechanizmusoknak megfelelően a tüzelőanyag széntartalmával együtt átalakulhatnak. Mivel a szenek illő alkotórésztartalmuk és gyors felizzításuk következtében a generátorba való belépésük után kigázosodnak és szétesnek, a beadagolt szén túlnyomó része 3 mm-nél kisebb kokszrészecskék formájában van jelen, így a fentebb kifejtett követelmény egy bizonyos minimális tüzelőanyag-hányad jelenléte iránt, ahol a részecskék átlagos szemcseátmérője egyenlő vagy nagyobb mint a vasszivacsrészecskéké, csak egy adott minimális szilárdságú darabos szénkigázosítási termékek (koksz vagy félkoksz) részbeni vagy egyedüli hozzáadásával biztosítható. Ily módon a barnaszén-nemesítés termékei, mint a barnaszénsvélkoksz és a nagyhőmérsékletü barnaszénkoksz (BHT-koksz) és más nem fémkohászati kokszok (ipari kokszok), amelyeknek kellőképpen nagy a reakcióképességük, a 3^45 mm-es szemcsetartományban, előnyösen azonban a 3-25 mm-es tartományban kiválóan alkalmasak a salakolvasztó generátorban való felhasználásra. A megtalált eljárástechnikai megoldás barnaszénből készült brikett tüzelőanyagként való felhasználását is lehetővé teszi, mivel az elgázositó fejrésznél bevezetett brikett, hasonlóan a vasszivacsrészecskékhez, a szabadesésből adódó kinetikus energiáját teljes mértékben átadja a salakréteg tetején található ömlesztett elegyhalmaznak, így biztosithatóvá válik az, hogy termikusán a legmeszszebbmenőkig előkészítve kerüljön a nagyhőmérsékletű zónába. így egyrészt erősen lecsökken a brikett esési sebessége, valamint szétesési foka, másrészt ellene hat a hőmérsékletszint jelentős csökkenésének a nagyhőmérsékletü zónában. A fejgáz általi és a generátor felső részének falán keresztüli hőveszteségek csökkentésére a fejgázok max. engedélyezett hőmérsékletét 1100 °C-ra korlátozzuk. A darabos, kigázosított szén és a még ki nem gázosított, ki nem szárított és/vagy kiszárított szén mennyiségi arányainak a beadagolt tüzelőanyagon belüli megváltoztatásával előnyösen a 2-0,3 tartományban, valamint a tüzelőanyag felesleg a 0,5 3,0 t/m2 tarlo-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
