用於處理細粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法和裝置的製作方法
2023-07-16 12:23:51 1
專利名稱：用於處理細粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於處理細粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法，其中為了形成沸騰層而將所述填料和一種工藝氣體(Behandlungsgas)、尤其是一種還原氣體導入到一個沸騰層室中、例如一個沸騰層反應器中。本發明還涉及一種使沸騰層工作的設備，如一個沸騰層反應器。
一個沸騰過程的效果可以通過工藝氣體成分以及通過沸騰層中的溫度進行控制。
由現有技術已知，一個沸騰過程的工藝氣體溫度通過適當的措施、例如通過混入冷卻氣體調整到適於使用的溫度級。
本發明的一個目的是，開發出一種如權利要求1前序部分所述的方法，以及一個如權利要求10前序部分所述的裝置，通過該方法和裝置能夠特別有效地並由此經濟地實現對於沸騰過程施加熱影響。
這個任務按照本發明通過如權利要求1特徵部分所述的方法以及如權利要求10特徵部分所述的裝置得以實現。
所述方法尤其適合於處理、特別是還原一種細粒狀的金屬氧化物，尤其是細粒狀的氧化鐵。但是本發明不局限於這種應用，因此所有用於還原的方案都被看作是示例。
上述的專業方案可以通過對於專業人員來說能勝任的相應的適配變型對於所有的尤其是等效的使用沸騰層工藝的工業處理都是有效的。本發明例如也可以用於水泥工業的領域。
按照本發明方法的一種特殊實施方式，所述沸騰層在沸騰層室的局部部分中、尤其是下部局部部分中形成和/或在沸騰層室內部、最好在沸騰層上方使用至少部分反應的工藝氣體，和/或從沸騰層室中排出最好是位於沸騰層上方的至少部分使用的工藝氣體。
按照本發明方法的一種優選實施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方運行一個裝置、例如一個氧氣燃燒器和/或一個氧氣噴嘴，該裝置用於使用至少部分地在沸騰層中反應的工藝氣體，其中在至少部分使用工藝氣體時、尤其是必要時使工藝氣體放熱氧化作用時產生或消耗熱能。
按照本發明方法的一種優選實施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方產生或消耗熱能。
按照本發明方法的一種優選實施方式，在沸騰層上方產生或消耗的熱能在沸騰層上方加入到沸騰層室中，或者在沸騰層上方從沸騰層室中取出。
按照本發明方法的一種優選實施方式，必要時通過設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置為了使用工藝氣體將一種氧化劑、例如氧氣和/或空氣直接加到沸騰層室中的沸騰層上方。
按照本發明方法的一個優選實施方式，必要時通過設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置使至少部分反應的工藝氣體、尤其是還原氣體在沸騰層室中的沸騰層上方至少部分地進行燃燒、尤其是至少部分地進行氧化。
燃燒例如是一種用於獲取熱能的化學反應，例如一种放熱的氧化作用。
按照本發明方法的一種優選實施方式，將從沸騰層排出的並尤其至少有時位於沸騰層上方的細粒狀的填料必要時通過在沸騰層室中的沸騰層上方輸入的至少部分使用的、尤其是燃燒和/或氧化和/或加熱的工藝氣體和/或通過用於使用工藝氣體本身的裝置至少部分地進行加熱或冷卻。
按照本發明方法的一種優選實施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方設置一個旋風分離器，其中細粒狀的填料在旋風分離器部位處、尤其是在旋風分離器進口部位處通過在沸騰層室中的沸騰層上方輸入的至少部分使用的、尤其是氧化和/或加熱的工藝氣體和/或通過用於使用工藝氣體本身的裝置進行加熱或冷卻。
按照本發明方法的一個優選實施方式，將在沸騰層上方停留的、加熱的或冷卻的細粒狀的填料至少部分地加到、尤其是再循環到沸騰層中。
本發明的特徵還在於一個如權利要求10所述的、最好用於執行如權利要求1至9中任一項或多項所述方法的設備。
按照本發明裝置的一種優選實施方式，將設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置用於將流體的和/或固體的燃燒劑、尤其是氧化劑和/或氧載體(Sauerstofftraeger)、特別優選的是氧氣和/或空氣加入到沸騰層室中。
按照本發明設備的一種優選實施方式，將設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置設置在沸騰層的濺潑區(Splash-Zone)處，使得在濺潑區處停留的細粒狀的填料通過該裝置本身和/或通過至少部分使用的、尤其是氧化的和/或加熱的工藝氣體至少部分地進行加熱或冷卻。
在此所述濺潑區的特徵在於在沸騰層上面的自由空間的各個部分，在其中將細的固體顆粒拋出，這些固體顆粒接著至少部分地又回落到沸騰層。
按照本發明設備的一種特殊實施方式，所述設備具有一個旋風分離器，該旋風分離器設置在沸騰層室中的沸騰層上方，其中在旋風分離器出口上必要時連接一個進入到沸騰層中的浸入管(Dipleg)，其中設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置還設置在旋風分離器的高度上、尤其是旋風分離器入口的高度上，細粒狀的填料在旋風分離器部位處、尤其是旋風分離器入口部位處可以通過該裝置本身和/或通過至少部分使用的、尤其是氧化、加熱的工藝氣體至少部分地進行加熱或冷卻。
按照本發明的一種特殊實施方式，一個浸入管是一個用於將在旋風分離器中分離的物質導回到沸騰層中的裝置。
在不同的沸騰層還原方法中，裝載的礦石在逆流中在3至4個沸騰層反應器中加熱和還原。在此溫度範圍通過還原氣體的焓和反應熱進行調整。
因此相應工藝的熱量預算工藝管理(die Prozessfuehrung desWaermehaushaltes)只能在很窄的界限內改變。
由現有技術已知一種還原氣體的外部預熱，但是已經證實這樣做是不經濟的。還原氣體在沸騰層前面的局部燃燒使還原氣體的還原電位變差，並由此使可以達到的還原工作(Reduktionsarbeit)變差。
在沸騰層裝置中廣泛使用燃燒器、尤其是氧氣燃燒器的試驗中已經證實，通常由於在沸騰層裝置中在火焰部位處的高顆粒濃度而產生結渣，結渣使沸騰層工藝(Wirbelschichtprozess)不穩定。此外在這個部位中很難實現可靠的火焰監測和輔助點火。
通過本發明有助於使能量預算、尤其是能量輸入最佳化。
按照本發明的方法，根據本發明的一個特殊實施方式為了提高沸騰層溫度將至少一個氧氣燃燒器安置在沸騰層上方。與常見的燃燒器相比，按照本發明的氧氣燃燒器的特徵在於，在氧氣燃燒器之前已經在沸騰層室中實現工藝氣體、尤其是還原氣體的燃燒、尤其是氧化。所述氧氣燃燒器在其最簡單的實施方式中是一個噴嘴，用於將一種氧載體輸送到沸騰層室中。
按照本發明方法的一種特殊實施方式，氧載體的概念包括所有的含有氧的和所有可能在沸騰層室中存在的環境條件下用於至少部分地氧化工藝氣體和/或細粒狀的填料的、提供氧氣和/或釋放氧氣的物質、即尤其是純氧氣和/或空氣。
按照本發明的一種特殊實施方式，由於從沸騰層拋出顆粒，該顆粒在自由空間中在沸騰層上通過氧氣燃燒器加熱然後再回落到沸騰層中。
按照本發明的一種特殊實施方式，顆粒或又被加熱的灰塵在必要時存在的旋風分離器上分離，並再循環到沸騰層中。
與在沸騰層前面對氣體進行加熱的方案相反，按照本發明的一種特殊實施方式，通過上述裝置使還原氣體的還原電位只在沸騰層之後才變差。由此氣體的還原電位在升高床溫(Bettemperatur)時被充分使用。在反應器中工作氣體入口上的高氣體溫度被阻止。通過這種方法消除在分配器底板上產生結渣的公知問題。
此外在沸騰層或沸騰層室的部位處產生結渣的危險通過在火焰區更小的顆粒濃度而減小。
通過本發明的主題可以實現下面的特殊優點·有效而簡單的火焰監測和輔助點火；·在幾乎一樣的工藝氣體質量條件下通過提高沸騰層溫度更好且更均勻地進行處理、尤其是還原；·有效而方便地影響沸騰層的溫度；·分配器底板更長的壽命；·通過改善沸騰層工藝的效果實現更高的生產效率。
本發明在用於具有多個並聯和/或串聯沸騰層的工藝中是特別有效的，因為在這裡各沸騰層在溫度控制上可以特別靈活地進行相互協調一致。
按照本發明的一個特殊實施方式，可以在繼續使用工藝氣體之前、例如部分燃燒之前在沸騰層中使沸騰層進行反應、例如使細金屬氧化物在沸騰層中進行還原，並且儘管如此也尤其是通過導回的細顆粒、最好是細粒狀的填料來控制沸騰層中的溫度。
對應於本發明的特殊實施方式，所述導回一方面通過旋風分離器的導回實現，例如通過浸入管，和/或另一方面通過從沸騰層拋出的細粒的回落實現。按照這個實施例實現沸騰層的加熱，而無需在沸騰層中反應之前或反應期間影響工藝氣體。
下面對應於一個特殊的、不受局限的實施例藉助於示意圖描述本發明。附圖示出
圖1 一種用於處理一種細粒狀的、尤其是含金屬的填料的方法。
按照圖1示出一種用於使一個沸騰層、例如一個沸騰反應器進行工作的裝置1，該裝置具有一個風室2以及一個用於容納一個沸騰層4和一個自由空間5的沸騰層室。此外裝置1具有一個用於分配工藝氣體6、尤其是還原氣體的分配器底板3。
通過一個管道8將一種細粒狀的填料、尤其是氧化鐵輸送給裝置1，將這種填料以至少部分處理過的形式通過管道9再取出。
在所述裝置1中設置一個旋風分離器10以及一個浸入管11，該浸入管用於分離灰塵或細的填料並且將它們再循環到沸騰層4中。沸騰層4本身如業內人士已知的那樣類似於煮沸的液體並且向上通過一個確定的、在附圖中簡示的表面來限定，儘管是不清晰的。一個所謂的濺潑區位於緊靠在這個不清晰表面的上方，該濺潑區的特徵在於，在其中出現細的顆粒，它們從沸騰層中拋出並接著再回落到該沸騰層。
在沸騰層室中設置一個氧氣燃燒器12，用於將氧氣輸送到沸騰層室中的沸騰層4上方。按照一個特殊的實施例，氧氣燃燒器本身位於濺潑區(如圖1所示)中，或者用於直接將熱量加到濺潑區。在顆粒16回落到沸騰層中之前，通過濺潑區中的氧氣燃燒器12進行加熱，並因此有利於加熱沸騰層本身。
按照本發明的另一個實施例，在旋風分離器10的部位處、尤其是在旋風分離器入口部位處配有一個用於輸送氧化劑15的燃燒器14。
通過這種方法使工藝氣體在沸騰層室中燃燒並在沸騰層4上方產生熱量，該熱量例如通過在旋風分離器10中分離的固體顆粒穿過浸入管11直接用於對於沸騰層4進行加熱或使其熱透。
通過箭頭17示意性地表示細的固體顆粒從沸騰層4通過濺潑區進入到自由空間5中的路徑，該固體顆粒通過氧氣燃燒器14相應地加熱並通過旋風分離器10和浸入管11再循環到到沸騰層4。
至少部分反應的工藝氣體通過管道7又被排出。
權利要求
1.用於處理一種細粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法，其中為了形成一個沸騰層而將所述填料和一種工藝氣體、尤其是一種還原氣體導入到一個沸騰層室中、例如一個沸騰層反應器中，其特徵在於，所述工藝氣體在至少部分地在沸騰層中反應之後從沸騰層中排出，並接著在沸騰層外部至少部分地使用與一種反應物、最好是與一種氣體和/或液體氧化劑進行的尤其是放熱的化學反應、最好是氧化作用；其中將這個反應的熱能至少部分地加入到沸騰層室中、尤其是沸騰層中或從該沸騰層中排出。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述沸騰層在沸騰層室的一個局部部分中、尤其是一個下部的局部部分中形成，並且在沸騰層室內部、最好是在沸騰層上方使用至少部分反應的工藝氣體，並且將最好在沸騰層上方的至少部分所使用的工藝氣體從沸騰層室中排出。
3.如權利要求1或2中任一項或多項所述的方法，其特徵在於，一個裝置、例如一個氧氣燃燒器和/或一個氧氣噴嘴在沸騰層室中的沸騰層上方工作，該裝置用於使用至少部分地在沸騰層中反應的工藝氣體。
4.如權利要求1至3中任一項或多項所述的方法，其特徵在於，所述熱能在沸騰層室中的沸騰層上方產生或消耗。
5.如權利要求1至4中任一項或多項所述的方法，其特徵在於，必要時通過設置在沸騰層室中沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置為了使用工藝氣體而將氧化劑、例如氧氣和/或空氣直接加到沸騰層室中的沸騰層上方。
6.如權利要求1至5中任一項或多項所述的方法，其特徵在於，必要時通過設置在沸騰層室中沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置使至少部分反應的工藝氣體、尤其是還原氣體在沸騰層室中的沸騰層上方至少部分地燃燒、尤其是至少部分地氧化。
7.如權利要求1至6中任一項或多項所述的方法，其特徵在於，將從沸騰層排出的並至少有時位於沸騰層上方的細粒狀的填料必要時通過在沸騰層室中的沸騰層上方輸入的並至少部分地使用的工藝氣體和/或通過用於使用工藝氣體本身的裝置進行加熱或冷卻。
8.如權利要求1至7中任一項或多項所述的方法，其中在沸騰層室中的沸騰層上方設置一個旋風分離器，其特徵在於，在旋風分離器部位處的、尤其是在旋風分離器入口部位處的細粒狀的填料通過在沸騰層室中的沸騰層上方輸入的至少部分地使用的、尤其是加熱或冷卻的工藝氣體和/或通過用於使用工藝氣體本身的裝置進行加熱或冷卻。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，將在沸騰層上方停留的、加熱的或冷卻的細粒狀的填料至少部分地加到沸騰層中。
10.用於使一個沸騰層進行工作的、例如使細粒狀的氧化鐵進行還原的設備，該設備具有·必要時一個分配器底板(3)，該分配器底板用於分配一種工藝氣體、尤其是一種還原氣體，以及·一個管道(8)，該管道用於輸入一種尤其是可流體化的細粒狀的填料、特別是一種細粒狀的氧化金屬，和·一個管道(9)，該管道用於排出處理過的填料，和·一個管道(6)，該管道用於輸入工藝氣體，和·一個管道(7)，該管道用於排出工藝氣體，和·一個沸騰層室(1)，該沸騰層室用於容納沸騰層(4)，其特徵在於，尤其是在沸騰層室中在沸騰層(4)上方配有一個裝置(12)，該裝置用於使用至少部分地反應的沸騰層工藝氣體，通過該裝置可以將熱能加到沸騰層或從沸騰層中排出。
11.如權利要求10所述的設備，其特徵在於，將設置在沸騰層室(1)中的在沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置布置在沸騰層室中，該裝置用於加入一種流體的和/或固體的氧化劑、最好是一種氧載體、特別優選的是氧氣和/或空氣。
12.如權利要求10或11所述的設備，其特徵在於，將設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置布置在沸騰層的濺潑區的部位處，使得在濺潑區的部位處停留的細粒狀的填料可以通過該裝置本身和/或通過至少部分使用的、尤其是氧化的工藝氣體進行加熱或冷卻。
13.如權利要求11或12所述的設備，該設備具有一個旋風分離器(10)，該旋風分離器設置在沸騰層室中的沸騰層上方，其中在旋風分離器出口上必要時連接一個浸入管(11)，該浸入管進入到沸騰層中，其特徵在於，設置在沸騰層室中的沸騰層上方的用於使用工藝氣體的裝置設置在旋風分離器的高度上、尤其是旋風分離器入口的高度上，位於旋風分離器部位處、尤其是旋風分離器入口部位處的細粒狀的填料可以通過該裝置本身和/或通過至少部分使用的、尤其是氧化的工藝氣體進行加熱或冷卻。
全文摘要
本發明涉及一種用於處理細粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法，其中為了形成沸騰層而將所述填料和一種工藝氣體、尤其是還原氣體導入到一個沸騰層室1中、例如一個沸騰層反應器中。在這個過程中，所述工藝氣體在至少部分地在沸騰層中反應之後從沸騰層中排出，並接著在沸騰層外部至少部分地使用與反應物、最好是與一種氣態的和/或液體的氧化劑進行的尤其是放熱的化學反應、最好是氧化作用，其中將這個反應的熱能至少部分地加入到沸騰層室、尤其是沸騰層中或從該沸騰層中排出。本發明還涉及一種用於使沸騰層進行工作的裝置。
文檔編號B01J8/18GK1585825SQ02822272
公開日2005年2月23日 申請日期2002年10月23日 優先權日2001年11月9日
發明者J·齊恩加斯特, A·恰茨舍 申請人:沃斯特-阿爾派因工業設備製造股份有限公司, 浦項綜合制鐵株式會社, 工業科學與技術研究所,財團