RS56935B1 - Postupak i uređaj za zagrevanje komore peći uz pomoć višenamenskog gorionika - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na postupak zagrevanja komore peći, gde se pomoću višenamenskog gorionika primarno gorivo i primarni oksidant i najmanje jedno sekundarno gorivo i sekundarni oksidant uvode u komoru peći. Pronalazak se dalje odnosi na višenamenski gorionik za otelotvorenje postupka prema pronalasku.

[0002] Višenamenski gorionici se posebno koriste u rotacionim pećima, na primer u rotacionim pećima za proizvodnju cementa ili korišćenje termalnog otpada, a naročito omogućavaju korišćenje goriva različite kalorijske vrednosti tokom sagorevanja. Oni obično uključuju više izvora primarnih oksidanata, prvo (ili „primarno“) gorivo i najmanje jednu proizvodnu cev za najmanje jedno drugo gorivo („sekundarno gorivo“). Pored toga, drugi oksidant („sekundarni oksidant“) se uvodi putem odvojene i/ili je integrisan u dovode gorionika u komori peći. Dovodi ili dovodne cevi su dizajnirani kao prstenasti kanali i/ili rade kao uzajamno paralelne cevi kroz telo gorionika. Takav višenamenski gorionik je opisan na primer u DE 102010 061 496 A1.

[0003] Kao primarni oksidant obično se koristi vazduh („primarni vazduh“). Primarno gorivo koje se koristi je obično visoko kalorijsko gorivo (sa kalorijskom vrednosti većom od 10 kVh/m<3>ili 30 m/kg) ili mešavina visoko kalorijskog goriva, kao što su ugalj, ulje ili prirodni gas sa zamenskim gorivom. Sekundarno gorivo je često nisko kalorijsko gorivo ili zamensko gorivo.

[0004] Izraz „nisko kalorijska goriva“ označava goriva koja imaju nižu kalorijsku vrednost od prirodnog gasa. Primeri nisko kalorijskih goriva su gasovita goriva s kalorijskom vrednosti manjom od 10 kVh/m3, kao što su biogas, gas za grejanje ili rudni gas, ili čvrsta ili tečna goriva sa kalorijskom vrednošću ispod 30 m/kg. Izraz „zamenska goriva“ ovde treba shvatiti kao sva ne-fosilna goriva, posebno goriva proizvedene od otpada. Raspon alternativnih goriva koji se koriste se kreću od rastvarača, guma i drvenih čipova, mulja od otpadnih voda, otpadaka, materijala za uklanjanje mrlja od prerade plastike ili životinjskog obroka do prerade otpada iz domaćinstava, industrijskih i komercijalnih preduzeća, kao i obnovljivih sirovina.

[0005] Zbog ekonomskih razloga, trend u cementnoj industriji je veća upotrebu takvih nisko kalorijskih goriva ili goriva koja se dobijaju od otpada. Međutim, povećani udeo zamenskih goriva u primarnom gorivu, posebno kada se koriste čvrsta goriva, dovodi do problema sa radom peći i kvalitetom klinkera. Pošto zamenska goriva, kao što je razbacana plastika, iz tehničkih i ekonomskih razloga imaju veličinu zrna prečnika od 10 do 20 mm, ona imaju znatno lošiji let i sagorevanje od, na primer, fino mlevenog uglja. Istovremeno, ovi materijali sadrže širok spektar sastojaka i sadržaja vlage, a raspodela veličine čestica proteže se preko širokog zrna. Kao rezultat, posebno, velike, teške i neregularno oblikovane čestice padaju na sloj klinkera pre svoje potpune konverzije i pokreću hemijske reakcije tamo sa supstancom koja se dostavlja. Naročito, u klinkerovom sloju dolazi do smanjenja Fe2O3do FeO, što za posledicu ima i promenu boje klinkera i smanjen kvalitet klinkera. Loše ponašanje gorenja takođe pomera raspodelu temperature plamena od usta gorionika i smanjuje vršne temperature koje se mogu postići s njim, koje su neophodne za pucanje materijala.

[0006] U cilju poboljšanja sagorevanja sekundarnog goriva i istovremeno smanjenja štetnih emisija izduvnih gasova, kao što su oksidi azota, ulazak dodatnog kiseonik je već predložen u komoru peći. Dakle, u predmetu DE 102008 029 512 B4, gasni kiseonik se ispušta pomoću usisnika u pravcu sekundarnog protoka goriva koji prolazi kroz prostor peći.

[0007] Iz DE 102013 004 016 A1 je poznato da se atomizuje pomoću uređaja u sekundarnom rezervoaru za dovod goriva ispražnjenog od sekundarnog goriva sa mlazom gasovitog kiseonika i intimno se meša sa njim.

[0008] Takođe je predloženo da se tečni kiseonik (LOX) koristi kao oksidant u procesima sagorevanja. Prema tome, korišćenje tečnog kiseonika u rotacionoj peći već je poznato iz EP 0 866 295 A1, ali se tu ne pominje u vezi sa poboljšanjem sagorevanja sekundarnog goriva.

[0009] Iz DE 2011015 317 A1 poznat je postupak za rad rotacione peći u kojoj se tečni kiseonik se koristi kao sekundarni oksidant. Sekundarni oksidant se unosi u komoru za sagorevanje istovremeno sa uvođenjem sekundarnog goriva niske kalorijske vrednosti pomoću dovoda kiseonika kako bi se sa njim formiralo sekundarno sagorevanje. Međutim, nedostatak ovakvog pristupa je u tome što nezanemarljiv deo kiseonika ispari pre nego što stigne u komoru peći u dovodnoj liniji do dovoda kiseonika, u samom dovodu kiseonika ili odmah nakon napuštanja dovoda kiseonika. Ogromna ekspanzija zapremine tokom isparavanja uzrokuje atomizaciju tečnog kiseonika i na taj način ima samo malu dubine penetracije u komoru peći.

[0010] Cilj ovog pronalaska je stoga da omogući način zagrevanja komore peći pomoću sekundarnog goriva, što omogućava duboko dosezanje u reaktoru komore peći sekundarnog goriva pomoću sekundarnog oksidanta.

[0011] Ovaj cilj se postiže postupkom koja ima karakteristike iz patentnog zahteva 1.

Povoljna otelotvorenja pronalaska, koja se mogu koristiti pojedinačno ili u kombinaciji jedna sa drugima, su specifikovana u zavisnim patentnim zahtevima.

[0012] U postupku prema pronalasku, primarno gorivo i primarni oksidant se uvode preko, na primer, koaksijalno raspoređenih kružnih kanala ili kružno uređenih pojedinačnih mlaznica višenamenskog gorionika u komori peći u kojoj formiraju plamen nakon paljenja. Preko daljnjeg napajanja višenamenskog gorionika uvedeno je sekundarno gorivo, na primer nisko kalorijsko gorivo. Dalje, raspoređeno unutar ili izvan linije napajanja gorionika sa gorivom, na primer, kiseonik, služi za snabdevanje sekundarnim oksidantom, kako se koristi kod tečnog kiseonika pronalaska, koji je pre ulaska sa sredstvom čija je temperatura niža od temperature tečnog kiseonika, doveden u toplotni kontakt, čime je ohlađen i registrovan kao tečni mlaz u komori peći.

[0013] Pronalazak se zasniva na okolnosti da se sagorevanje sekundarnog goriva može unaprediti činjenicom da je sekundarni oksidant uveden što je dublje moguće u komoru peći i da na taj način reaguje što je duže moguće sa mlazom sekundarno goriva. Tečni kiseonik ima veću gustinu, a time i nižu površinu po zapremini nego gasni kiseonik. Iz tog razloga tečni kiseonik takođe ima veću dubinu penetracije u medijum od gasovitog kiseonika i manje se odvaja u turbulentnoj atmosferi komore peći od njega. Kako bi se osiguralo da kiseonik u tečnom stanju prodre u komoru peći, hlađenje tečnog kiseonika do temperature koja je odabrana tako da kiseonik tokom svog transporta kroz dovod kiseonika i barem delimično tokom svog leta kroz komoru peći ostane u tečnom stanju. Na primer, kiseonik ima temperaturu od 5°C do 20°C ispod svoje tačke ključanja kada ulazi u komoru peći. Kiseonik ulazi u komoru peći na ovoj temperaturi kao potpuno tečni mlaz; stvaranje gasnih mehurića iz isparljivog kiseonika u dovodu kiseonika ili na izlazu u komoru peći, što bi moglo da utiče na dinamiku tečnog mlaza u komoru peći, pouzdano se izbegava.

[0014] Zbog kontakta sa vrućom atmosferom u komori peći, mlaz tečnog kiseonika, počev od površine zračenja, postepeno se zagreva. Tek kada se dostigne tačka ključanja, prvi spoljni sloj mlaza tečnog kiseonika isparava i dovodi do stvaranja sloja izolacionog gasa, što usporava dalje grejanje i isparavanje unutrašnjih delova tečnog kiseonika. Kiseonik ostaje na ovaj način tokom dužeg vremenskog perioda barem delimično u tečnom stanju i može biti tako duboko uveden u komoru peći i na taj način ciljati, na primer, usmeriti u pravcu sekundarnog mlaznog goriva. Pronalazak posebno olakšava sagorevanje nisko kalorijskih goriva ili zamenskih goriva.

[0015] Postoje različite mogućnosti za hlađenje tečnog kiseonika. Pogodno otelotvorenje pronalaska omogućava, na primer, da se tečni kiseonik dovede u termalni kontakt pre nego što se isporuči u višenamenski gorionik, ili unutar višenamenskog gorionika, sa rashladnim medijumom tečnog azota ili drugog kriogenog tečnog gasa, kao što je tečni argon. Rashladno sredstvo može biti u super ohlađenom stanju kako bi se dodatno smanjila temperatura na koju se tečni kiseonik hladi. Na primer, tečni gas koji se koristi kao rashladno sredstvo može se dovesti na nižu temperaturu pomoću vakuumske pumpe, jer odgovara tački ključanja pri pritisku okoline; tečni azot se tako može ohladiti do temperature -205°C i niže.

[0016] Druga povoljna mogućnost hlađenja tečnog kiseonika je tako što se tečni kiseonik dovodi u termalni kontakt sa tečnim ili gasovitim kiseonikom, čiji pritisak je zadržan niži od tečnog kiseonika tokom termalnog kontakta. Takođe, u ovom slučaju, temperatura kiseonika koja se koristi kao rashladno sredstvo, koji se drži pod nižim pritiskom, je niža od temperature ključanja tečnog kiseonika uvedenog u komoru peći. Prednost ovog otelotvorenja je, naročito, da se kiseonik koji se koristi kao rashladno sredstvo i kiseonik koji se koristi kao sekundarni oksidant se može ukloniti iz istog izvora. Međutim, u smislu protoka, mora se voditi računa da se oba medija drže pod različitim pritiscima.

[0017] Na primer, tečni kiseonik u kontejneru se drži pod niskim pritiskom, jer se kiseonik koristi kao sekundarni oksidant. U kontejneru je raspoređen izmenjivač toplote, kao što je rashladni kalem, pri čemu je namenjen kao sekundarni oksidant tečnog kiseonika doveden u termalni kontakt sa tečnim kiseonikom u kontejneru i na taj način je ohlađen. Razlika pritiska između dva medijuma proizvedena je naročito tako što se kontejner dovodi do nižeg pritiska pomoću vakuumske pumpe i/ili pružanjem tečnog kiseonika koji se dobija kao sekundarni oksidant većeg pritiska od tečnog kiseonika u kontejneru pre nego što se šalje u izmenjivač toplote.

[0018] Posebno poželjno otelotvorenje pronalaska omogućava da se tečni kiseonik uvodi kao mlaz tečnosti okružen omotom gasovitog kiseonika u komoru peći. Toplotno-izolujući omotni mlaz uveden je, na primer, iz prstenaste mlaznice aksijalno paralelne sa tečnim kiseonikom u komori peći koja okružuje kiseonik, koji se koristi kao izvor ohlađenog tečnog kiseonika. Priključna mlaznica i kiseonik mogu se integrisati u kućište višenamenskog gorionika, ali mogu se takođe pružiti odvojeno od jedinice za ulaz kućišta gorionika. U slučaju gore opisanog hlađenja tečnog kiseonika pomoću tečnog kiseonika sa nižim pritiskom, pogodno je koristiti kiseonik koji se koristi kao rashladno sredstvo za napajanje prstenaste mlaznice.

[0019] Takav uređaj sadrži višenamenski gorionik sa napajanjem za primarno gorivo i isporuku primarnog oksidanta i najmanje jednu dovodnu cev za sekundarno gorivo, koja je zajedno na uljima gorionika višenamenskog gorionika u komoru peći. Pored toga, data je mlaznica kiseonika koja je povezana sa dovodnom linijom tečnog kiseonika. U dovodnoj liniji tečnog kiseonika i/ili u samoj mlaznici, postavljen je izmenjivač toplote, koji je povezan sa izvorom sa nižim temperaturama od tečnog kiseonika koji ima rashladno sredstvo.

[0020] U izmenjivaču toplote, hlađenje namenjeno kao sekundarni oksidant tečnog kiseonika vrši se izmenom toplote pomoću rashladnog medijuma. Sa uređajem prema pronalasku moguće je uvesti sekundarni oksidant kao mlaz tečnog kiseonika u komoru peći, koji takođe ostaje u tečnom stanju na barem velikom delu svoje putanje i stoga se može uvesti duboko u komoru peći. Kiseonik je predviđen ili kao jedinica odvojena od višenamenskog gorionika za uvođenje tečnog kiseonika u komoru peći ili kao mlaznica kiseonika integrisana sa višenamenskim gorionikom, koji ima svoj izlazni otvor u komori peći. Mlaznica kiseonika je poželjno postavljena tako da se tečni kiseonik usmerava u pravcu sekundarnog protoka goriva koji izlazi iz dovodne cevi.

[0021] Za hlađenje tečnog kiseonika koristi se rashladno sredstvo čija je temperatura niža od temperature ključanja tečnog kiseonika, kao što je tečni azot. Međutim, takođe je moguće upotrebiti kiseonik, koji je zauzvrat dodatno ohlađen, kao rashladno sredstvo u izmenjivaču toplote, pri čemu se tečni kiseonik koji se koristi kao sekundarni oksidant, i tečni ili gasoviti kiseonik koji se koristi kao rashladno sredstvo, mogu uzeti ili iz istog izvora ili iz različitih izvora. Na primer, tečni kiseonik se uzima iz rezervoara i preko ekspanzionog ventila se dovodi do hlađenja, koje se vakuum pumpom dovodi do niskog pritiska, na primer od 100 mbara do 200 mbara. Regija hlađenja je termalni povezana sa površinom menjanja toplote izmenjivača toplote. Istovremeno, tečni kiseonik koji se koristi kao sekundarni oksidant uzima se iz istog rezervoara ili drugog rezervoara i se dovodi u toplotni kontakt sa kiseonikom iz regije hlađenja na površini izmenjivača toplote i na taj način se hladi.

[0022] Pogodno, izmenjivač toplote koji se koristi za hlađenje tečnog kiseonika postavljen je direktno na mlaznicu kiseonika. U tu svrhu izmenjivač toplote sadrži rashladnu mlaznicu koja okružuje mlaznicu kiseonika, koja je protočno povezana sa izvorom rashladnog sredstva koje ima nižu temperaturu od tečnog kiseonika. Mlaznica kiseonika i prstenasti kanal u ovom slučaju imaju zajednički zidni deo termalni visoko provodnog materijala na kome se prenos toplote iz tečnog kiseonika odvija na hladnom medijumu. Uređaj izmenjivača toplote unutar višenamenskog gorionika ima prednost da se hlađenje odvija neposredno pre izlaska tečnog kiseonika iz višenamenskog gorionika.

[0023] Poželjno, vodeni rashladni kanal za hlađenje sredine je dizajniran dvostrukim zidom i podeljen je na unutrašnji prstenasti kanal i spoljašnji prstenasti kanal, pri čemu su unutrašnji prstenasti kanal i spoljašnji prstenasti kanal u području ureza gorionika fluidno povezani jedan sa drugim. rashladno sredstvo se inicijalno vodi kroz unutrašnji prstenasti kanal i nalazi se u termalnom kontaktu sa tečnim kiseonikom u mlaznici kiseonika. Grejanje putem zamene toplote pomoću rashladnog sredstva u vidu tečnog kiseonika zatim ulazi u spoljašnji prstenasti kanal i reciklira se u suprotno sa rashladnim sredstvom u unutrašnjem kružnom kanalu. rashladno sredstvo na spoljašnjem kružnom kanalu stoga stvara povoljnu toplotnu izolaciju rashladnog sredstva u unutrašnjem kružnom kanalu protiv ulaska toplote iz drugih delova višenamenskog gorionika ili iz komore peći.

[0024] Isto tako, povoljno je okružiti mlaznicu tečnog kiseonika sa izolacionim omotačem gasovitog kiseonika, koji ne mora nužno biti prisutan pri niskoj temperaturi. U tu svrhu, ulaz osmišljen kao prstenasti kanal za gasoviti kiseonik pruža se radijalno na spoljašnjoj strani kiseonika i/ili rashladnog sredstva koji vodi do rashladnog sredstva, koji izlazi na poželjno prstenastu mlaznicu u usta višenamenskog gorionika i generiše paraksijalni tok tečnog gasa i toka gasovitog kiseonika.

[0025] Posebno povoljno otelotvorenje pronalaska se karakteriše time što dovodna linija tečnog kiseonika sadrži raspoređen izmenjivač toplote sa ohlađenom površinom, koji je hladnjak fluidno povezan sa izvorištem tečnog kiseonika i opremljen sa vakuum pumpom za proizvodnju negativnog pritiska u plovilu sa hlađenjem. Zbog negativnog pritiska u posudi za hlađenje nalazi se tečni kiseonik na temperaturi ispod temperature tečnog kiseonik dovedenog kroz dovod tečnog kiseonika, koji je na taj način ohlađen na uređaju na površini izmenjivača toplote, na primer, na temperaturu od -190°C i niže. Na taj način, posebno, isti izvor tečnog kiseonika može se koristiti i kao sekundarni oksidant, i za hlađenje.

[0026] Otelotvorenja pronalaska će biti detaljnije objašnjena pozivanjem na crteže. Šematski prikazi pokazuju

Slika 1: rotaciona peć sa višenamenskim gorionikom prema pronalasku u uzdužnom preseku i

Slika 2a i 2b: fragmentarni višenamenski gorionik pronalaska sa različitim ulaznim sistemima za ohlađen tečni kiseonika u uzdužnom delu.

[0027] Otelotvorenje Slike 1 prikazuje višenamenski gorionik 1, sa ustima gorionika 2 radijalno prema spolja sa prstenastim kanalom 3 za napajanje primarnog oksidanta i radijalno ka unutra prstenastog kanala 4 za dovod primarnog goriva u komoru peći 5. Primarni oksidant je tipično vazduh ili gas koji obogaćuje kiseonik sa sadržajem kiseonika od 22% zapremine i više. Primarno gorivo je obično visoko kalorijsko gorivo, kao što je prirodni gas, ulje ili čvrsto gorivo od uglja ili naftnog koksa, ali i druge supstance se smatraju primarnim gorivima, na primer mešavine visoko kalorijskog i nisko kalorijskog goriva. Pored toga, višenamenski gorionik 1 može imati i ulaze koji nisu prikazani ovde, koji su postavljeni ispod horizontalne srednje ravni 6 višenamenskog gorionika 1 i služe za snabdevanje dodatnog gasovitog, tečnog ili čvrstog sekundarnog goriva, kao što su životinjska brašna, rastvarači , iskorišćeno ulje itd.

[0028] Poželjno iznad horizontalne srednje ravni 6 višenamenskog gorionika 1, dovodna cev 7 je raspoređena za sekundarno gorivo, posebno za sekundarno čvrsto gorivo, kao što su rastresiti plastični materijali, gumeni otpaci, otpadno drvo ili drugi otpaci čestica ili druga, obično nisko kalorijska, čvrsta goriva, Ispod dovodne cevi 7, postavljena je mlaznica kiseonika 8 za isporučivanje tečnog kiseonika u komoru peći 5. Uz to, prstenasti kanali 3, 4 i 8 i dovodna cev 7 su postavljeni u višenamenski gorionik 1 paralelno sa njegovom uzdužnom osom.

[0029] Navođeni kroz mlaznicu tečnog kiseonika 8d , tečni kiseonik se dovodi iz rezervoara 9 preko termalni izolovane dovodne linije 10 za tečni kiseonik. U dovodnoj liniji 10, indirektni izmenjivač toplote 12 je postavljen u otelotvorenju na Slici 1, u okviru kog se tečni kiseonik dovodi u kontakt na površini izmenjivača toplote pomoću rashladnog sredstva čija je temperatura niža od temperature ključanja tečnog kiseonika iz rezervoara 9. Tečni kiseonik je tako pod hlađenjem tokom termalnog kontakta sa rashladnim sredstvom. rashladno sredstvo je, na primer, tečni azot.

[0030] Na Slici 1 prikazan je višenamenski gorionik 1 u instaliranom stanju u rotacionoj peći 13, na primer, rotaciona peć za proizvodnju cementa. Komora peći 5 rotacione peći 13 koja je prikazana samo delimično obuhvata rotirajući bubanj 14, instaliran na prednjoj strani 15 višenamenskog gorionika 1. Tokom rada rotacione peći 13, bubanj 14 je napunjen sirovinskim materijalom 16. Nakon termalne obrade u rotacionoj peći 13, sirovinski materijal 16 se ispušta preko otvora za pražnjenje 17. Oko prstenastog kanala 3 višenamenskog gorionika 1, primarni oksidant je uveden preko prstenastog kanala 4 primarnog goriva u komoru peći 5 i tamo se nakon paljenja formira plamen 18. Ovde nije prikazana isporuka drugog oksidanta izvan višenamenskog gorionika 1, koji se obično naziva „sekundarni vazduh“ i, na primer, u proizvodnji klinkera najveći deo ukupnog korišćenog oksidanta ulazi u komoru peći 5.

[0031] Istovremeno sa ubrizgavanjem primarnog oksidanta i primarnog goriva, sekundarno čvrsto gorivo, kao što je rastresiti plastični materijal, pneumatski ulazi u komoru peći 5 preko cevi za isporuku 7; ako je potrebno, dodatna sekundarna goriva se unose preko ulaza (nije prikazano ovde). Na slici 1 prikazana je tipična trajektorija 20 čestice sekundarnog goriva. Preko mlaznice tečnog kiseonika 8, tečni ohlađeni kiseonik se unosi u komoru peći 5, koja je prisutna u komori peći 5 kao mlaznica tečnog kiseonika 21 i može se uvesti duboko u komoru peći. Polazeći od površine mlaznice tečnog kiseonika 21, tečni kiseonik postepeno isparava, meša se sa sekundarnim protokom goriva i daje efikasno sagorevanje sekundarnih čestica goriva.

[0032] 2a i 2b prikazuju delimične prikaze različitih drugih otelotvorenja višenamenskog gorionika prema pronalasku.

[0033] Višenamenski gorionik 24 prikazan na Slici 2a sadrži mlaznicu kiseonika 25 za tečni kiseonik koja izlazi u predelu usta gorionika 26 višenamenskog gorionika 24 u komoru peći 27. Dovodne linije za primarno gorivo, primarno oksidant i za jedno ili više sekundarnih goriva prisutni su u višenamenskom gorioniku 24 na isti način kao u višenamenskom gorioniku 1, ali ovde nisu prikazani zbog preglednosti. Radijalno izvan mlaznice kiseonika 25 je prstenasti kanal 28 koji je od mlaznice kiseonika 25 odvojen toplotno izolovanim zidom 29, i takođe se pojavljuje kod usta gorionika 26 u komori peći.

[0034] U radu višenamenskog gorionika 24 kroz mlaznicu kiseonika 25 prolazi tečni kiseonik (LOX) koji je ranije bio ohlađen na način opisan detaljnije ispod, koji je doveden na temperaturu ispod svoje tačke ključanja. Tečni kiseonik se formira u mlaznici tečnog kiseonika 30 u komori peći 27. Istovremeno, gasni kiseonik (GOX) se unosi u komoru peći 27 kroz prstenasti kanal 28 i formira se tamo, koaksijalno oko tečnog kiseonika 30, izolujući i stabilizujući omotni protok 31.

[0035] U otelotvorenju prema Slici 2a, gasni kiseonik i tečni kiseonik potiču od istog izvora, odnosno od tečnog kiseonika u rezervoaru 32. Tečni kiseonik, koji je sekundarni oksidant, uzima se iz rezervoara 32 i napaja preko linije 33 do mlaznice kiseonika 25. Za hlađenje, prolazi kroz izmenjivač toplote u obliku rashladnog kalema 34, koji se prima u toplotno izolovanom kontejneru 35. U kontejneru 35 nalazi se kada 36 tečnog kiseonika, koji je u tečnoj komunikaciji sa tečnim kiseonikom u rezervoaru 32 preko linije 37 u koju je postavljen ekspanzioni ventil 38. Usisnik 39 komunicira sa gasnom fazom 40 iznad kade 36 u kontejneru 35 u tečnoj komunikaciji i otvara se u prstenasti kanal 28a. U usisniku 39 postavljena je vakuumska pumpa 41.

[0036] Za hlađenje, kontejner 35 se puni tečnim azotom, a zatim se u kontejneru 35 pomoću vakuumske pumpe 41 generiše negativni pritisak. Kao rezultat, temperatura kade 36 pada na, na primer, -200°C. Tečni kiseonik koji se unosi preko linije 33 na temperaturi od, na primer, -180°C, dovodi se u rashladni kalem 34 na temperaturi ispod temperature ključanja, na primer -190°C, tokom termalnog kontakta sa kadom 36 i dovedi se u mlaznicu kiseonika 25 kao ohlađeni kiseonik. Gasna faza 40, ekstrakovana iz kontejnera 35 pomoću vakuumske pumpe 41, preko usisnika 39 do prstenastog kanala 28 i koristi se za formiranje omotnog toka 31. Kada 36 se dopunjuje tečnim kiseonikom iz rezervoara 32 preko linije 33. U tom slučaju, ekspanzioni ventil 38 omogućava da pritisak tečnog kiseonika u kadi 36 ostaje niži od pritiska u rezervoaru 32. Umesto ekspanzionog ventila, protočni priključak se takođe može potpuno blokirati pomoću kontrolnog ventila tokom generisanja niskog pritiska od strane vakuumske pumpe 41 i, ukoliko je potrebno, ponovo otvoriti.

[0037] U strukturi prikazanoj u otelotvorenju prikazanoj na Slici 2a, takođe se može priključiti vakuum pumpa 41 pod uslovom da tečni kiseonik u rezervoaru 32 ima dovoljno visok pritisak, na primer, od 5 do 10 bara. Kod ovog pritiska, tečni kiseonik namenjen kao sekundarni oksidant se isporučuje u rashladni kalem 34, dok se deo tečnog kiseonika iz rezervoara 32 na ekspanzionom ventilu 38 proširuje do pritiska od, na primer, 1,5 bara i puni se u kontejner 35. Takođe, u ovom slučaju, tečni kiseonik u kadi 36 je na znatno nižim temperaturama od tečnog kiseonika koji prolazi kroz rashladni kalem 34. Isparavanje kiseonika kao rezultat zamene toplote iz kupatila 36 protiče preko usisnika 39 u prstenasti kanal 28, bez potrebe za pomoći u vidu pumpe.

[0038] Višenamenski gorionik 44 prikazan na Slici 2b takođe uključuje mlaznicu kiseonikska 45 za tečni kiseonik, koja izlazi u predelu gorionika u usta gorionika 46 višenamenskog gorionika 44 u komori peći 47. Dovodne linije za primarno gorivo, primarni oksidant i za jedno ili više sekundarnih goriva prisutne su u višenamenskom gorioniku 24 na isti način kao u višenamenskom gorioniku 1, ali ovde nisu prikazan zbog preglednosti. Mlaznica kiseonika 45 okružuje kružni kanal za hlađenje 48 koji je od mlaznice kiseonika 45 odvojen sa dobro provodnom površinom za razmenu toplote 49 koja obuhvata značajan deo spoljnog zida kiseonika 45. Kanal za hlađenje 48 je dizajniran kao dvostruki i ima dva koncentrično proširena kružna kanala 50, 51 koji su fluidno povezani jedni sa drugima u području usta gorionika 46 sa jednim ili više otvorom protoka 52.

[0039] U radu višenamenskog gorionika 44 kroz mlaznicu kiseonika 45 prolazi tečni kiseonik. Tečni kiseonik se formira u mlaznici tečnog kiseonika 53 u komori peći 47.

Istovremeno, rashladno sredstvo, na primer tečni azota (LIN), navodi se kroz unutrašnji prstenasti kanal 50 kanala za hlađenje 48. Tečni azot u prstenastom kanalu 50 ima nižu temperaturu od tečnog kiseonika u mlaznici kiseonika 45 i hladi se na temperaturi ispod tačke ključanja. Grejanje na površini za razmenu toplote 49 izmenjivača toplote pomoću tečnog kiseonika i time barem delimično isparenog azota se vraća kao gasoviti azot (GAN) preko prstenastog kanala 51 u suprotnosti sa tečnim azotom u prstenastom kanalu 50 i dovodi se do druge upotreba.

[0040] otelotvorenje prikazano na sl. 2b sa površinom 49 izmenjivača toplote koja je ugrađena u višenamenski gorionik 44, dodatno se može dopuniti dodatnim izmenjivačem toplote uzvodno od mlaznice kiseonika 45, na primer, odgovarajućim izmenjivačem toplote 12 na Slici. Umesto tečnog azota i drugih sredstava za hlađenje može se koristiti, na primer, tečni kiseonika, koji je ranije bio doveden do niskog pritiska, na primer, od 100 do 150 mbara, pa stoga na temperaturi koja je ispod tačke ključanja mlaznice kiseonika 45 u navođenom kiseoniku. Takođe, u slučaju višenamenskog gorionika 44, slično višenamenskom gorioniku 24, može biti postavljen prstenasti kanal za uvođenje gasovitog kiseonika kako bi se formirao omotni tok gasovitog kiseonika oko tečnog kiseonika 53 (nije prikazano ovde).

Spisak referentnih brojeva

[0041]

1. Višenamenski gorionik

2. Usta gorionika

3. Prstenasti kanal

4. Prstenasti kanal

5. Peć

6. Horizontalna srednja ravan

7. Transportna cev

8. Mlaznica kiseonika (za tečni kiseonik)

9. Rezervoar (za tečni kiseonik)

10. Dovodna cev (za tečni kiseonik)

11. -12. izmenjivač toplote

13. Rotaciona peć

14. Bubanj

15. Prednja strana

16. Materijal za dostavljanje 17. Otvor za pražnj enj e

18. Plamen

19.

20. Trajektorija

21. Mlaznica tečnog kiseonika 22.

23.

24. Višenamenski gorionik 25. Mlaznica kiseonika

26. Usta gorionika

27. Peć

28. Prstenasti kanal

29. Zid

30. Mlaznica tečnog kiseonika 31. Omotni tok

32. Rezervoar tečnog kiseonika 33. Linija

34. rashladni kalem

35. Kontejner

36. Kada

37. Linija

38. Ekspanzioni ventil

39. Usisnik

40. Gasna faza

41. Vakuum pumpa

42.

43.

44. Višenamenski gorionik 45. Mlaznica kiseonika

46. Usta gorionika

47. Peć

48. Kanal za hlađenje

49. Površina za razmenu toplote 50. Prstenasti kanal

51. Prstenasti kanal

52. Otvor protoka

53. Mlaznica tečnog kiseonika

Claims (9)

Patentni zahtevi

1. Postupak zagrevanja komore za peć, u kome se pomoću višenamenskog gorionika (1, 24, 44) primarno gorivo i primarni oksidant i najmanje jedno sekundarno gorivo i sekundarni oksidant uvodi u komoru peći (5 , 27, 47),

naznačen time

što se kao sekundarni oksidanti koriste tečni kiseonik koji se dovodi kroz mlaznicu kiseonika (8, 25, 45), koji se dovodi u termalni kontakt sa njom pre uvođenja u sredinu čija je temperatura niža od temperature tečnog kiseonik, i time što se uvodi mlaznica tečnog kiseonika (21, 30, 53) u komoru peći (5, 27, 47), pri čemu je kiseonik ohlađen do temperature koja je odabrana tako da kiseonik tokom transporta kroz mlaznicu kiseonika (8, 25, 45) i najmanje delimično tokom toka kroz komoru peći (5, 27, 47) ostaje u tečnom stanju.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što se hlađenje tečnog kiseonika pre njegovog uvođenja u komoru peći (5, 27, 47) vrši termalnim kontaktom tečnog kiseonika sa kriogenim tečnim gasom, na primer tečnim azotom.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time što se hlađenje tečnog kiseonika pre njegovog uvođenja u komoru peći (5, 27, 47) vrši termalnim kontaktom tečnog kiseonika sa tečnim ili gasovitim kiseonikom, gde se pritisak tokom termalnog kontakta zadržava nižim od pritiska tečno kiseonika namenjenog sekundarnom oksidantu.

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time, što se tečnost kiseonika uvodi kao tekući mlaz (31) gasovitog kiseonika kroz mlaznicu (21, 30, 53) u komoru peći (5, 27 , 47).

5. Uređaj za otelotvorenje postupka prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koji sadrži višenamenski gorionik (1, 24, 44) sa napajanjem (4) za primarno gorivo i snabdevanje primarnog oksidanta (3) koji je opremljen jednom transportnom cevi (7) za sekundarno gorivo koja se prazni u ustima gorionika (2, 26, 46) u komori peći (5, 27, 47) i sa mlaznicom kiseonika (8,33) povezanom sa dovodnom linijom (10, 33) za mlaznicu tečnog kiseonika (8, 25, 45) za uvođenje tečnog kiseonika u komoru peći (2, 27, 47),

naznačen time, što je u dovodnoj liniji (10, 33) za tečni kiseonik i/ili u mlaznici kiseonika (8, 25, 45) raspoređen izmenjivač toplote (12, 34, 49) za hlađenje tečnog kiseonika, koji je povezan sa rezervoarom (9, 32) koji je fluidno povezan sa rashladnim sredstvom koje ima nižu temperaturu od tečnog kiseonika u dovodnoj liniji (10, 33).

6. Uređaj prema patentnom zahtevu 5, naznačen time, da izmenjivač toplote (49) za hlađenje tečnog kiseonika sadrži mlaznicu kiseonika (45) koja okružuje kanal za hlađenje (48).

7. Uređaj prema patentnom zahtevu 6, naznačen time, da kanal za hlađenje (88) ima dvostruki zid i unutrašnji prstenasti kanal (50) i spoljni prstenasti kanal (51), pri čemu su unutrašnji prstenasti kanal (50) i spoljašnji prstenasti kanal (51) u predelu usta gorionika (46) povezani jedan sa drugim.

8. Uređaj prema bilo kom od patentnih zahteva 5 do 7, naznačen time, da je radijalno izvan mlaznice kiseonika (8, 25, 45) i/ili kanala za hlađenje (48) konstruisan prstenasti kanal (28) za napajanje gasovitim kiseonikom.

9. Uređaj prema jednom od zahteva 5 do 8, naznačen time, što je dovodna linija (10, 33) za tečni kiseonik u ohlađenom kontejneru (35) postavljena na površinu izmenjivača toplote (34), gde se ohlađeni kontejner (35) i rezervoar (33) mogu fluidno povezati sa tečnim kiseonikom i opremiti sa vakuum pumpom (41) za proizvodnju negativnog pritiska u ohlađenom kontejneru (35).