專(zhuān)利名稱(chēng)：用于處理細(xì)粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理細(xì)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(dǎo)入到一個(gè)沸騰層室中、例如一個(gè)沸騰層反應(yīng)器中。本發(fā)明還涉及一種使沸騰層工作的設(shè)備，如一個(gè)沸騰層反應(yīng)器。
一個(gè)沸騰過(guò)程的效果可以通過(guò)工藝氣體成分以及通過(guò)沸騰層中的溫度進(jìn)行控制。
由現(xiàn)有技術(shù)已知，一個(gè)沸騰過(guò)程的工藝氣體溫度通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧?、例如通過(guò)混入冷卻氣體調(diào)整到適于使用的溫度級(jí)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，開(kāi)發(fā)出一種如權(quán)利要求1前序部分所述的方法，以及一個(gè)如權(quán)利要求10前序部分所述的裝置，通過(guò)該方法和裝置能夠特別有效地并由此經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)對(duì)于沸騰過(guò)程施加熱影響。
這個(gè)任務(wù)按照本發(fā)明通過(guò)如權(quán)利要求1特征部分所述的方法以及如權(quán)利要求10特征部分所述的裝置得以實(shí)現(xiàn)。
所述方法尤其適合于處理、特別是還原一種細(xì)粒狀的金屬氧化物，尤其是細(xì)粒狀的氧化鐵。但是本發(fā)明不局限于這種應(yīng)用，因此所有用于還原的方案都被看作是示例。
上述的專(zhuān)業(yè)方案可以通過(guò)對(duì)于專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)能勝任的相應(yīng)的適配變型對(duì)于所有的尤其是等效的使用沸騰層工藝的工業(yè)處理都是有效的。本發(fā)明例如也可以用于水泥工業(yè)的領(lǐng)域。
按照本發(fā)明方法的一種特殊實(shí)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(nèi)部、最好在沸騰層上方使用至少部分反應(yīng)的工藝氣體，和/或從沸騰層室中排出最好是位于沸騰層上方的至少部分使用的工藝氣體。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方運(yùn)行一個(gè)裝置、例如一個(gè)氧氣燃燒器和/或一個(gè)氧氣噴嘴，該裝置用于使用至少部分地在沸騰層中反應(yīng)的工藝氣體，其中在至少部分使用工藝氣體時(shí)、尤其是必要時(shí)使工藝氣體放熱氧化作用時(shí)產(chǎn)生或消耗熱能。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方產(chǎn)生或消耗熱能。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在沸騰層上方產(chǎn)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(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，必要時(shí)通過(guò)設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于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(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，必要時(shí)通過(guò)設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置使至少部分反應(yīng)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(jìn)行燃燒、尤其是至少部分地進(jìn)行氧化。
燃燒例如是一種用于獲取熱能的化學(xué)反應(yīng)，例如一種放熱的氧化作用。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，將從沸騰層排出的并尤其至少有時(shí)位于沸騰層上方的細(xì)粒狀的填料必要時(shí)通過(guò)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(guò)用于使用工藝氣體本身的裝置至少部分地進(jìn)行加熱或冷卻。
按照本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在沸騰層室中的沸騰層上方設(shè)置一個(gè)旋風(fēng)分離器，其中細(xì)粒狀的填料在旋風(fēng)分離器部位處、尤其是在旋風(fēng)分離器進(jìn)口部位處通過(guò)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(guò)用于使用工藝氣體本身的裝置進(jìn)行加熱或冷卻。
按照本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，將在沸騰層上方停留的、加熱的或冷卻的細(xì)粒狀的填料至少部分地加到、尤其是再循環(huán)到沸騰層中。
本發(fā)明的特征還在于一個(gè)如權(quán)利要求10所述的、最好用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述方法的設(shè)備。
按照本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式，將設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置用于將流體的和/或固體的燃燒劑、尤其是氧化劑和/或氧載體(Sauerstofftraeger)、特別優(yōu)選的是氧氣和/或空氣加入到沸騰層室中。
按照本發(fā)明設(shè)備的一種優(yōu)選實(shí)施方式，將設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置設(shè)置在沸騰層的濺潑區(qū)(Splash-Zone)處，使得在濺潑區(qū)處停留的細(xì)粒狀的填料通過(guò)該裝置本身和/或通過(guò)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(jìn)行加熱或冷卻。
在此所述濺潑區(qū)的特征在于在沸騰層上面的自由空間的各個(gè)部分，在其中將細(xì)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(fā)明設(shè)備的一種特殊實(shí)施方式，所述設(shè)備具有一個(gè)旋風(fēng)分離器，該旋風(fēng)分離器設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方，其中在旋風(fēng)分離器出口上必要時(shí)連接一個(gè)進(jìn)入到沸騰層中的浸入管(Dipleg)，其中設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置還設(shè)置在旋風(fēng)分離器的高度上、尤其是旋風(fēng)分離器入口的高度上，細(xì)粒狀的填料在旋風(fēng)分離器部位處、尤其是旋風(fēng)分離器入口部位處可以通過(guò)該裝置本身和/或通過(guò)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(jìn)行加熱或冷卻。
按照本發(fā)明的一種特殊實(shí)施方式，一個(gè)浸入管是一個(gè)用于將在旋風(fēng)分離器中分離的物質(zhì)導(dǎo)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(gè)沸騰層反應(yīng)器中加熱和還原。在此溫度范圍通過(guò)還原氣體的焓和反應(yīng)熱進(jìn)行調(diào)整。
因此相應(yīng)工藝的熱量預(yù)算工藝管理(die Prozessfuehrung desWaermehaushaltes)只能在很窄的界限內(nèi)改變。
由現(xiàn)有技術(shù)已知一種還原氣體的外部預(yù)熱，但是已經(jīng)證實(shí)這樣做是不經(jīng)濟(jì)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，并由此使可以達(dá)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(yàn)中已經(jīng)證實(shí)，通常由于在沸騰層裝置中在火焰部位處的高顆粒濃度而產(chǎn)生結(jié)渣，結(jié)渣使沸騰層工藝(Wirbelschichtprozess)不穩(wěn)定。此外在這個(gè)部位中很難實(shí)現(xiàn)可靠的火焰監(jiān)測(cè)和輔助點(diǎn)火。
通過(guò)本發(fā)明有助于使能量預(yù)算、尤其是能量輸入最佳化。
按照本發(fā)明的方法，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特殊實(shí)施方式為了提高沸騰層溫度將至少一個(gè)氧氣燃燒器安置在沸騰層上方。與常見(jiàn)的燃燒器相比，按照本發(fā)明的氧氣燃燒器的特征在于，在氧氣燃燒器之前已經(jīng)在沸騰層室中實(shí)現(xiàn)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(jiǎn)單的實(shí)施方式中是一個(gè)噴嘴，用于將一種氧載體輸送到沸騰層室中。
按照本發(fā)明方法的一種特殊實(shí)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(huán)境條件下用于至少部分地氧化工藝氣體和/或細(xì)粒狀的填料的、提供氧氣和/或釋放氧氣的物質(zhì)、即尤其是純氧氣和/或空氣。
按照本發(fā)明的一種特殊實(shí)施方式，由于從沸騰層拋出顆粒，該顆粒在自由空間中在沸騰層上通過(guò)氧氣燃燒器加熱然后再回落到沸騰層中。
按照本發(fā)明的一種特殊實(shí)施方式，顆?；蛴直患訜岬幕覊m在必要時(shí)存在的旋風(fēng)分離器上分離，并再循環(huán)到沸騰層中。
與在沸騰層前面對(duì)氣體進(jìn)行加熱的方案相反，按照本發(fā)明的一種特殊實(shí)施方式，通過(guò)上述裝置使還原氣體的還原電位只在沸騰層之后才變差。由此氣體的還原電位在升高床溫(Bettemperatur)時(shí)被充分使用。在反應(yīng)器中工作氣體入口上的高氣體溫度被阻止。通過(guò)這種方法消除在分配器底板上產(chǎn)生結(jié)渣的公知問(wèn)題。
此外在沸騰層或沸騰層室的部位處產(chǎn)生結(jié)渣的危險(xiǎn)通過(guò)在火焰區(qū)更小的顆粒濃度而減小。
通過(guò)本發(fā)明的主題可以實(shí)現(xiàn)下面的特殊優(yōu)點(diǎn)·有效而簡(jiǎn)單的火焰監(jiān)測(cè)和輔助點(diǎn)火；·在幾乎一樣的工藝氣體質(zhì)量條件下通過(guò)提高沸騰層溫度更好且更均勻地進(jìn)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(zhǎng)的壽命；·通過(guò)改善沸騰層工藝的效果實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明在用于具有多個(gè)并聯(lián)和/或串聯(lián)沸騰層的工藝中是特別有效的，因?yàn)樵谶@里各沸騰層在溫度控制上可以特別靈活地進(jìn)行相互協(xié)調(diào)一致。
按照本發(fā)明的一個(gè)特殊實(shí)施方式，可以在繼續(xù)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(jìn)行反應(yīng)、例如使細(xì)金屬氧化物在沸騰層中進(jìn)行還原，并且盡管如此也尤其是通過(guò)導(dǎo)回的細(xì)顆粒、最好是細(xì)粒狀的填料來(lái)控制沸騰層中的溫度。
對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的特殊實(shí)施方式，所述導(dǎo)回一方面通過(guò)旋風(fēng)分離器的導(dǎo)回實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)浸入管，和/或另一方面通過(guò)從沸騰層拋出的細(xì)粒的回落實(shí)現(xiàn)。按照這個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)沸騰層的加熱，而無(wú)需在沸騰層中反應(yīng)之前或反應(yīng)期間影響工藝氣體。
下面對(duì)應(yīng)于一個(gè)特殊的、不受局限的實(shí)施例借助于示意圖描述本發(fā)明。附圖示出

圖1 一種用于處理一種細(xì)粒狀的、尤其是含金屬的填料的方法。
按照?qǐng)D1示出一種用于使一個(gè)沸騰層、例如一個(gè)沸騰反應(yīng)器進(jìn)行工作的裝置1，該裝置具有一個(gè)風(fēng)室2以及一個(gè)用于容納一個(gè)沸騰層4和一個(gè)自由空間5的沸騰層室。此外裝置1具有一個(gè)用于分配工藝氣體6、尤其是還原氣體的分配器底板3。
通過(guò)一個(gè)管道8將一種細(xì)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(guò)的形式通過(guò)管道9再取出。
在所述裝置1中設(shè)置一個(gè)旋風(fēng)分離器10以及一個(gè)浸入管11，該浸入管用于分離灰塵或細(xì)的填料并且將它們?cè)傺h(huán)到沸騰層4中。沸騰層4本身如業(yè)內(nèi)人士已知的那樣類(lèi)似于煮沸的液體并且向上通過(guò)一個(gè)確定的、在附圖中簡(jiǎn)示的表面來(lái)限定，盡管是不清晰的。一個(gè)所謂的濺潑區(qū)位于緊靠在這個(gè)不清晰表面的上方，該濺潑區(qū)的特征在于，在其中出現(xiàn)細(xì)的顆粒，它們從沸騰層中拋出并接著再回落到該沸騰層。
在沸騰層室中設(shè)置一個(gè)氧氣燃燒器12，用于將氧氣輸送到沸騰層室中的沸騰層4上方。按照一個(gè)特殊的實(shí)施例，氧氣燃燒器本身位于濺潑區(qū)(如圖1所示)中，或者用于直接將熱量加到濺潑區(qū)。在顆粒16回落到沸騰層中之前，通過(guò)濺潑區(qū)中的氧氣燃燒器12進(jìn)行加熱，并因此有利于加熱沸騰層本身。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在旋風(fēng)分離器10的部位處、尤其是在旋風(fēng)分離器入口部位處配有一個(gè)用于輸送氧化劑15的燃燒器14。
通過(guò)這種方法使工藝氣體在沸騰層室中燃燒并在沸騰層4上方產(chǎn)生熱量，該熱量例如通過(guò)在旋風(fēng)分離器10中分離的固體顆粒穿過(guò)浸入管11直接用于對(duì)于沸騰層4進(jìn)行加熱或使其熱透。
通過(guò)箭頭17示意性地表示細(xì)的固體顆粒從沸騰層4通過(guò)濺潑區(qū)進(jìn)入到自由空間5中的路徑，該固體顆粒通過(guò)氧氣燃燒器14相應(yīng)地加熱并通過(guò)旋風(fēng)分離器10和浸入管11再循環(huán)到到沸騰層4。
至少部分反應(yīng)的工藝氣體通過(guò)管道7又被排出。
權(quán)利要求
1.用于處理一種細(xì)粒狀的、尤其是含有金屬的填料的方法，其中為了形成一個(gè)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(dǎo)入到一個(gè)沸騰層室中、例如一個(gè)沸騰層反應(yīng)器中，其特征在于，所述工藝氣體在至少部分地在沸騰層中反應(yīng)之后從沸騰層中排出，并接著在沸騰層外部至少部分地使用與一種反應(yīng)物、最好是與一種氣體和/或液體氧化劑進(jìn)行的尤其是放熱的化學(xué)反應(yīng)、最好是氧化作用；其中將這個(gè)反應(yīng)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沸騰層在沸騰層室的一個(gè)局部部分中、尤其是一個(gè)下部的局部部分中形成，并且在沸騰層室內(nèi)部、最好是在沸騰層上方使用至少部分反應(yīng)的工藝氣體，并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(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，一個(gè)裝置、例如一個(gè)氧氣燃燒器和/或一個(gè)氧氣噴嘴在沸騰層室中的沸騰層上方工作，該裝置用于使用至少部分地在沸騰層中反應(yīng)的工藝氣體。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱能在沸騰層室中的沸騰層上方產(chǎn)生或消耗。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，必要時(shí)通過(guò)設(shè)置在沸騰層室中沸騰層上方的用于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(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，必要時(shí)通過(guò)設(shè)置在沸騰層室中沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置使至少部分反應(yīng)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(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將從沸騰層排出的并至少有時(shí)位于沸騰層上方的細(xì)粒狀的填料必要時(shí)通過(guò)在沸騰層室中的沸騰層上方輸入的并至少部分地使用的工藝氣體和/或通過(guò)用于使用工藝氣體本身的裝置進(jìn)行加熱或冷卻。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中在沸騰層室中的沸騰層上方設(shè)置一個(gè)旋風(fēng)分離器，其特征在于，在旋風(fēng)分離器部位處的、尤其是在旋風(fēng)分離器入口部位處的細(xì)粒狀的填料通過(guò)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(guò)用于使用工藝氣體本身的裝置進(jìn)行加熱或冷卻。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，將在沸騰層上方停留的、加熱的或冷卻的細(xì)粒狀的填料至少部分地加到沸騰層中。
10.用于使一個(gè)沸騰層進(jìn)行工作的、例如使細(xì)粒狀的氧化鐵進(jìn)行還原的設(shè)備，該設(shè)備具有·必要時(shí)一個(gè)分配器底板(3)，該分配器底板用于分配一種工藝氣體、尤其是一種還原氣體，以及·一個(gè)管道(8)，該管道用于輸入一種尤其是可流體化的細(xì)粒狀的填料、特別是一種細(xì)粒狀的氧化金屬，和·一個(gè)管道(9)，該管道用于排出處理過(guò)的填料，和·一個(gè)管道(6)，該管道用于輸入工藝氣體，和·一個(gè)管道(7)，該管道用于排出工藝氣體，和·一個(gè)沸騰層室(1)，該沸騰層室用于容納沸騰層(4)，其特征在于，尤其是在沸騰層室中在沸騰層(4)上方配有一個(gè)裝置(12)，該裝置用于使用至少部分地反應(yīng)的沸騰層工藝氣體，通過(guò)該裝置可以將熱能加到沸騰層或從沸騰層中排出。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，將設(shè)置在沸騰層室(1)中的在沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置布置在沸騰層室中，該裝置用于加入一種流體的和/或固體的氧化劑、最好是一種氧載體、特別優(yōu)選的是氧氣和/或空氣。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，其特征在于，將設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置布置在沸騰層的濺潑區(qū)的部位處，使得在濺潑區(qū)的部位處停留的細(xì)粒狀的填料可以通過(guò)該裝置本身和/或通過(guò)至少部分使用的、尤其是氧化的工藝氣體進(jìn)行加熱或冷卻。
13.如權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，該設(shè)備具有一個(gè)旋風(fēng)分離器(10)，該旋風(fēng)分離器設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方，其中在旋風(fēng)分離器出口上必要時(shí)連接一個(gè)浸入管(11)，該浸入管進(jìn)入到沸騰層中，其特征在于，設(shè)置在沸騰層室中的沸騰層上方的用于使用工藝氣體的裝置設(shè)置在旋風(fēng)分離器的高度上、尤其是旋風(fēng)分離器入口的高度上，位于旋風(fēng)分離器部位處、尤其是旋風(fēng)分離器入口部位處的細(xì)粒狀的填料可以通過(guò)該裝置本身和/或通過(guò)至少部分使用的、尤其是氧化的工藝氣體進(jìn)行加熱或冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理細(xì)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(dǎo)入到一個(gè)沸騰層室1中、例如一個(gè)沸騰層反應(yīng)器中。在這個(gè)過(guò)程中，所述工藝氣體在至少部分地在沸騰層中反應(yīng)之后從沸騰層中排出，并接著在沸騰層外部至少部分地使用與反應(yīng)物、最好是與一種氣態(tài)的和/或液體的氧化劑進(jìn)行的尤其是放熱的化學(xué)反應(yīng)、最好是氧化作用，其中將這個(gè)反應(yīng)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(fā)明還涉及一種用于使沸騰層進(jìn)行工作的裝置。
文檔編號(hào)B01J8/18GK1585825SQ02822272
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者J·齊恩加斯特, A·恰茨舍 申請(qǐng)人:沃斯特-阿爾派因工業(yè)設(shè)備制造股份有限公司, 浦項(xiàng)綜合制鐵株式會(huì)社, 工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究所,財(cái)團(tuán)