Глава 08.1 Подвод газо-теплоносителя

Подвод газо-теплоносителя в псевдоожиженный слой через распределительную решётку применяется при термической обработке строительных материалов (известняк, перлит), обжиге и прямом восстановлении железных руд, парогазовой активации углей и в других процессах.

Теплообмен между газом-теплоносителем и частицами преимущественно конвекционный. Так как поверхность частиц велика, то процесс теплообмена протекает очень быстро и заканчивается на небольшом расстоянии от газораспределительной решётки.

Установлено, что при факельном сжигании газа в подрешёточном пространстве газораспределительные устройства быстро выходят из строя (рис. 2.7, а).

Поэтому для сжигания газа используют тоннельные беспламенные горелки, оборудованные устройствами для разбавления продуктов горения вторичным воздухом или другим газом. Это позволяет регулировать температуру газовой среды в заданных пределах (рис. 2.5, б, в).

В некоторых технологических процессах газ-теплоноситель является одновременно ожижающей средой и реакционной смесью.

Так, для обжига железных руд применяют газ, содержащий 12 - 16 % СО и Н₂. Чтобы получить такой газ, сжигают доменный газ полностью, а затем продукты горения разбавляют им до заданного состава и температуры.

Горелки, в которых сжигают доменный газ, применяют также для получения газа-теплоносителя требуемой восстановительной способности, вводимого в реактор с псевдоожиженным слоем при прямом восстановлении железных руд. При испытании таких горелок сжигают природный газ, смешанный с кислородом (а ~ 0,3 - 0,35), после чего газы высокотемпературной конверсии (t ~ 1150 - 1250 ⁰С) разбавляют чистым природным газом или возвратным восстановительным газом. При этом температура в слое снижается до 1000 ⁰С, что способствует меньшей слипаемости частиц.

Подвод тепла в псевдоожиженный слой сжиганием в нём газообразного топлива эффективен в печах, где частицы не взаимодействуют с газовой атмосферой.

Пользуясь этим способом, при неполном горении углеводородов в псевдоожиженном слое можно получить защитную газовую атмосферу или восстановительный газ для безокислительного нагрева металлов или для восстановления железных руд. При использовании газообразного топлива в слой подают заранее подготовленную смесь газа с воздухом или отдельно газ и воздух, которые смешиваются непосредственно в слое.

Наиболее показательной характеристикой процесса сжигания топлива в псевдоожжиженном слое следует считать объёмное теплонапряжение, отнесённое к 1 м зоны горения. По данным [7] значения объёмных теплонапряжений при сжигании газовоздушной смеси в псевдоожиженном слое при температуре 900 - 1000⁰С достигают (165 - 380) 10⁹ Дж/(м³-ч).