BRPI0608616A2 - secador de leito fluidizado e mÉtodo de secagem de matÉria-prima émida usando secador de leito fluidizado - Google Patents

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Atsushi Fujikawa
Kazushi Kishigami
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Abstract

SECADOR DE LEITO FLUIDIZADO E MÉTODO DE SECAGEM DE MATÉRIA-PRIMA éMIDA USANDO SECADOR DE LEITO FLUIDIZADO. A presente invenção refere-se a um secador de leito fluidizado (3), para alimentar uma matéria-prima úmida por uma calha de transporte de carga e soprar um gás de alta temperatura sob uma placa de distribuição de gás (5), como um gás de aquecimento e fluidização, de modo a formar um leito fluidizado (9) na placa de distribuição de gás (5), para secar a matéria-prima úmida, inclui um bocal de sopro de gás (13), disposto em uma parte parede externa entre um fundo da calha de transporte de carga (8) e o leito fluidizado (9), para sopro de um gás para dispersar um fluxo da matéria- prima úmida caindo da calha de transporte de carga (8). Com essa estrutura, a matéria-prima úmida caindo da calha de transporte de carga (8) não cai intensamente em uma área particular, diretamente abaixo da calha de transporte de carga (8), de modo que a placa de distribuição de gás é impedida de ficar entupida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SECADORDE LEITO FLUIDIZADO E MÉTODO DE SECAGEM DE MATÉRIA-PRIMAÚMIDA USANDO SECADOR DE LEITO FLUIDIZADO".
Campo Técnico ^al A presente invenção refere-se a um secador de leito fluidizado
para secagem de uma matéria-prima úmida, tal como carvão carregado emum forno de coque, e um método de secagem de pó de matéria-prima úmidausando o secador de leito fluidizado.Antecedentes da Técnica Quando da produção de coques, a carga de carvão é seca antes
de ser colocada em um forno de coque, com a finalidade de aperfeiçoar aqualidade de coques e a produtividade no forno de coque. A umidade conti-da em carvões para fornos de coque não secos é aproximadamente de 9 a13% em geral, e os carvões são secos com um secador de carvão, de modo a manter a umidade de 5 a 6%.
É conhecido o uso de um secador de leito fluidizado para essasecagem de carvões. Por exemplo, de acordo com um secador de leito flui-dizado descrito no documento de patente 1, uma matéria-prima úmida é ali-mentada a uma placa de distribuição de gás por uma calha de transporte decarga e um gás de aquecimento e fluidização é soprado de abaixo da placade distribuição de gás, de modo que um leito fluidizado é formado na placade distribuição de gás e a matéria-prima úmida é seca no leito fluidizado.
No entanto, de acordo com esse secador de leito fluidizado con-vencional, uma vez que a matéria-prima úmida é alimentada em uma áreado leito fluidizado na placa de distribuição de gás, diretamente abaixo dacalha de transporte de carga com uma velocidade de queda, na área direta-mente abaixo da calha de transporte de carga, furos finos da placa de distri-buição de gás são entupidos com a matéria-prima úmida assim alimentada.Isso provoca uma secagem incompleta, devido a uma falha nas fluidizações.Além disso, os furos entupidos da placa de distribuição de gás são necessá-rios que sejam batidos de leve, para remover cada um dos entupimentos,quando o secador de leito fluidizado é parado para que seja reparado, de
PI0608616-0modo que um período de tempo e um trabalho enormes são necessários.
Documento de patente 1: Publicação da patente japonesa N-
2938029.
Sumário da InvençãoUm objeto da presente invenção é impedir que uma placa de
distribuição de gás de um secador de leito fluidizado fique entupida com umamatéria-prima úmida, alimentada de uma calha de transporte de carga.
A presente invenção atinge o objeto por dispersão de uma maté-ria-prima úmida caindo de uma calha de transporte de carga, ou por aumen-to de uma velocidade de escoamento de um gás de aquecimento e fluidiza-ção soprado para uma área diretamente abaixo da calha de transporte decarga de abaixo de uma placa de distribuição de gás.
Em outras palavras, de acordo com um primeiro aspecto da pre-sente invenção, quando da secagem de uma matéria-prima úmida com umsecador de leito fluidizado, para alimentação da matéria-prima úmida poruma calha de transporte de carga e sopro de um gás de alta temperatura,como um gás de aquecimento e fluidização, de abaixo de uma placa de dis-tribuição, de modo a formar um leito fluidizado na placa de distribuição degás, para secar a matéria-prima úmida, um gás é soprado de um bocal desopro de gás proporcionado em uma parte de parede externa, entre um fun-do da calha de transporte de carga e o leito fluidizado, para dispersar umfluxo da matéria-prima úmida caindo da calha de transporte de carga.
No primeiro aspecto, parte do dito gás de alta temperatura podeser usada como o gás soprado do bocal de sopro de gás. De acordo com um segundo aspecto da presente invenção,
quando da secagem de uma matéria-prima úmida com um secador de leitofluidizado, para alimentação da matéria-prima úmida por uma calha detransporte de carga e sopro de um gás de alta temperatura, como um gás deaquecimento e fluidização, de abaixo de uma placa de distribuição, de modoa formar um leito fluidizado na placa de distribuição de gás, para secar a ma-téria-prima úmida, uma velocidade de escoamento do gás de aquecimento efluidização, soprado para uma área diretamente abaixo de uma calha detransporte de carga, de abaixo da placa de distribuição de gás, é proporcio-nada mais rápida do que uma velocidade de escoamento do gás de aqueci-mento e fluidização soprado para outras áreas, que não estão diretamenteabaixo da calha de transporte de carga de abaixo da placa de distribuição degás.
De acordo com a presente invenção, o fluxo da matéria-primaúmida caindo da calha de transporte de carga é disperso, de modo que amatéria-prima úmida caindo da calha de transporte de carga não cai inten-samente em uma área particular, diretamente abaixo da calha de transporte de carga, e impede-se o entupimento da placa de distribuição de gás.
Além disso, de acordo com a presente invenção, a velocidade deescoamento do gás de aquecimento e fluidização soprado para a área dire-tamente abaixo da calha de transporte de carga, de abaixo da placa de dis-tribuição de gás, é aumentada, de modo que o entupimento dificilmente o-corre na área da placa de distribuição de gás diretamente abaixo da calha detransporte de carga, na qual o entupimento freqüentemente ocorre, em geral,e a placa de distribuição de gás é impedida de entupimento.Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1A é uma vista seccional longitudinal mostrando uma primeira concretização de um secador de leito fluidizado da presente inven-ção.
A figura 1B é uma vista seccional tomada ao longo da linha I - Ina figurai A.
A figura 2 é uma vista esquemática mostrando uma condição de sopro de um gás de alta temperatura por um bocal de sopro de gás.
A figura 3A é uma vista mostrando uma estrutura do bocal desopro de gás.
A figura 3B é uma vista mostrando uma estrutura do bocal desopro de gás.
A figura 4A é uma vista seccional transversal mostrando umadisposição preferida do bocal de sopro de gás.
A figura 4B é uma vista seccional longitudinal mostrando a dis-posição preferível do bocal de sopro de gás.
A figura 5A é uma vista seccional longitudinal mostrando umasegunda concretização do secador de leito fluidizado da presente invenção.
A figura 5B é uma vista seccional tomada ao longo da linha II - II na figura 5A.
A figura 5C é uma vista seccional tomada ao longo da linha III -III na figura 5A.
A figura 5D é uma vista seccional tomada ao longo da linha III -III em outro exemplo da figura 5A. Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas
As concretizações da presente invenção vão ser descritas combase nas concretizações de aplicação da presente invenção, para secagemde pó de carvão para um forno de coque (a seguir referido simplesmentecomo "pó de carvão"). - Primeira concretização -
A figura 1A é uma vista seccional longitudinal mostrando umaprimeira concretização de um secador de leito fluidizado da presente inven-ção, e a figura 1B é uma vista seccional tomada ao longo da linha I - I nafigura 1A.Como mostrado nas figuras 1A e 1B, um gás de combustão de
descarga (a seguir referido como "gás de alta temperatura") tendo uma tem-peratura de aproximadamente 150QC a 250QC, gerado em um forno de coque(não mostrado), é pressurizado por um soprador 1 e introduzido nas caixasde vento 4a, 4b, que são localizadas sob um secador de leito fluidizado 3,por meio de uma tubulação principal de gás 2, como um gás de aquecimentoe fluidização. O gás de alta temperatura, introduzido nas caixas de vento 4a,4b, se movimenta por uma placa de distribuição de gás 5, disposta acimadas caixas de vento 4a, 4b, e é descarregado de uma saída de gás 6. Umespaço no secador de leito fluidizado 3 é dividido nas duas câmaras de se- cagem 3a, 3b por uma parede divisória 7, e as caixas de vento 4a, 4b sãodispostas sob as câmaras de secagem, respectivamente.
O pó de carvão, como uma matéria-prima úmida, é alimentadono secador de leito fluidizado 3 por uma calha de transporte de carga 8 eforma um leito fluidizado 9 na placa de distribuição de gás 5, por uma corren-te de ar ascendente, devido ao gás de alta temperatura passando pela placade distribuição de gás 5. O pó de carvão é seco nesse leito fluidizado 9, demodo a ter uma temperatura predeterminada e uma razão de umidade conti-da e é descarregado de uma calha de transporte de descarga 10.
Um primeiro tubo de derivação 11 é ramificado da tubulaçãoprincipal de gás 2, e por esse primeiro tubo de derivação 11, parte do gás dealta temperatura é introduzida nas vizinhanças da saída de gás 6 em umaparte superior do secador de leito fluidizado 3. O gás de alta temperaturaintroduzido do primeiro tubo de derivação 11 impede uma geração de con-densação de orvalho em torno e a jusante da saída de gás 6.
Além disso, do primeiro tubo de derivação 11, um segundo tubode derivação 12 é ramificado e, por esse segundo tubo de derivação 12, par-te do gás de alta temperatura é soprada no bocal de sopro de gás 13. O bo-cal de sopro de gás 13 é disposto em uma parte da parede externa 3c, entreum fundo da calha de transporte de carga 8 e acima do leito fluidizado 9, epelo bocal de sopro de gás 13, parte do gás de alta temperatura é sopradano secador de leito fluidizado 3. Na presente invenção, o segundo tubo dederivação 12 pode ser ramificado da tubulação principal de gás 2.
A figura 2 mostra esquematicamente uma condição de sopro dogás de alta temperatura por um bocal de sopro de gás 13. Como mostradona figura 2, o gás de alta temperatura soprado do bocal de sopro de gás 13dispersa um fluxo do pó de carvão (matéria-prima úmida), de modo que o póde carvão caindo da calha de transporte de carga 8 não caia intensamenteem uma área diretamente abaixo da calha de transporte de carga 8. Comessa estrutura, a área da placa de distribuição de gás 5, diretamente abaixoda calha de transporte de carga 8, é impedida de ficar bloqueada com o póde carvão.
As figuras 3A e 3B mostram exemplos de estrutura do bocal desopro de gás 13. Para dispersar, eficientemente, o fluxo do pó de carvãocom um gás de alta temperatura, soprado do bocal de sopro de gás 13, obocal de sopro de gás 13, tendo uma abertura afunilada, pode ser emprega-do, como mostrado na figura 3A. Além disso, o mesmo efeito pode ser obtidocom uma pluralidade de bocais de sopro de gás 13, soprando em diferentesdireções, como mostrado na figura 3B. A Figura 4A é uma vista seccional transversal mostrando uma
disposição preferida do bocal de sopro de gás 13. A figura 4B é uma vistaseccional longitudinal mostrando uma disposição preferida do bocal de soprode gás 13.
O gás de alta temperatura do bocal de sopro de gás 13 sopra opó de carvão cadente para uma calha de transporte de descarga do secadorde leito fluidizado 3, para dispersar o fluxo do pó de carvão. Na presente in-venção, uma parede divisória 7 no secador de leito fluidizado 3 deve ser im-pedida de ficar desgastada por colisão do pó de carvão soprado. Desse mo-do, de preferência, a relação de uma altura H do fundo do bocal de sopro degás 13 para a face superior do leito fluidizado 9, uma distância horizontal Ldo bocal de sopro de gás 13 para a parede divisória 7, um ângulo vertical 0ve um ângulo horizontal Gh do bocal de sopro de gás 13 são ajustados parasatisfazer a relação da seguinte equação (1):
tan 0v > H/(Ucos 6h) — (1)Na presente invenção, quando o secador de leito fluidizado tiver
uma única câmara de secagem e não tiver uma parede divisória, a equação(1) acima é calculada como se L fosse ajustado para uma distância horizon-tal do bocal de sopro de gás 13 para a parede interna do secador de leitofluidizado, no lado da calha de transporte de descarga. - Segunda concretização -
A figura 5A é uma vista seccional longitudinal mostrando umasegunda concretização do secador de leito fluidizado da presente invenção;a figura 5B é uma vista seccional tomada ao longo da linha II - II na figura5A; e as figuras 5C e 5D são vistas seccionais tomadas ao longo de III - III na figura 5A.
Nas figuras 5A a 5D, um gás de combustão de descarga (a se-guir referido como "gás de alta temperatura"), tendo uma temperatura deaproximadamente 150°C a 250QC, gerado em um forno de coque (não mos-trado), é pressurizado por um soprador 1 e introduzido nas caixas de vento4a, 4b, que são localizadas sob um secador de leito fluidizado 3, por meio deuma tubulação principal de gás 2, como um gás de aquecimento e fluidiza- ção. O gás de alta temperatura, introduzido nas caixas de vento 4a, 4b, semovimenta ascendentemente por uma placa de distribuição de gás 5, dis-posta acima das caixas de vento 4a, 4b, e é descarregado de uma saída degás 6. Um espaço no secador de leito fluidizado 3 é dividido em duas câma-ras de secagem 3a, 3b por uma parede divisória 7, e as caixas de vento 4a, 4b são dispostas sob as câmaras de secagem, respectivamente. Além disso,na caixa de vento 4a anterior, uma área diretamente abaixo da calha detransporte de carga 8 é separada das outras áreas por uma parede divisória
14. Concretamente, como mostrado na figura 5C ou 5D, a parede divisória14 é colocada para separar a área diretamente abaixo da calha de transpor-te de carga 8 das outras áreas.
O pó de carvão, como uma matéria-prima úmida, é alimentadoao secador de leito fluidizado 3 por uma calha de transporte de carga 8, eforma um leito fluidizado 9 na placa de distribuição de gás 5 por uma corren-te de ar ascendente, devido ao gás de alta temperatura passando pela placade distribuição de gás 5. O pó de carvão é seco nesse leito fluidizado 9, demodo a ter uma temperatura predeterminada e uma razão de umidade conti-da, e é descarregado por uma calha de transporte de descarga 10.
Um primeiro tubo de derivação 11 é ramificado da tubulaçãoprincipal de gás 2, e pelo primeiro tubo de derivação 11, parte do gás de altatemperatura é introduzida nas vizinhanças da saída de gás 6 em uma partesuperior do secador de leito fluidizado 3. O gás de alta temperatura, introdu-zido do primeiro tubo de derivação 11, impede uma geração de condensa-ção de orvalho em torno e a jusante da saída de gás 6.
Além disso, da tubulação principal de gás 2, um segundo tubode derivação 12 é ramificado. O segundo tubo de derivação 12 introduz ogás de alta temperatura na área diretamente abaixo da calha de transportede carga 8, que é separado pela parede divisória 14 na caixa de vento 4a, ea tubulação principal de gás 2 introduz o gás de alta temperatura nas outrasáreas.
Uma válvula de ajuste de fluxo 15 é proporcionada no segundotubo de derivação 12, e uma válvula de ajuste de fluxo 16 é proporcionada ajusante do ponto de ramificação do segundo tubo de derivação 12.
Com essa estrutura, de acordo com a presente concretização,as válvulas de ajuste de fluxo 15, 16, proporcionadas no segundo tubo dederivação 12 e na tubulação principal de gás 2, são ajustadas de modo queuma velocidade de escoamento do gás de aquecimento e fluidização, sopra- do para a área diretamente abaixo da calha de transporte de carga 8, de a-baixo da placa de distribuição de gás 5, é feita mais rápida do que uma velo-cidade de escoamento do gás de aquecimento e fluidização soprado para asoutras áreas, que não estão diretamente abaixo da calha de transporte decarga sob a placa de distribuição de gás. Conseqüentemente, o entupimentodificilmente ocorre na área diretamente abaixo da calha de transporte decarga 8 da placa de distribuição de gás 5, onde, em geral, ocorre freqüente-mente entupimento, de modo que a placa de distribuição de gás 5 é impedi-da de ficar entupida.
De acordo com a concretização acima, as vazões do gás de altatemperatura, do segundo tubo de derivação 12 e da tubulação principal degás 2, são ajustadas para tornar mais rápida a velocidade de escoamento dogás de alta temperatura, soprado para a área diretamente abaixo da calhade transporte de carga 8 de sob a placa de distribuição de gás 5; embora, osdiâmetros do segundo tubo de derivação 12 e da tubulação principal de gás 2 possam ser ajustados, ou um dispositivo de pressurização pode ser pro-porcionado no segundo tubo de derivação 12, para alcançar o mesmo obje-to.
Além disso, de acordo com o objeto acima, o gás de alta tempe-ratura é introduzido na área diretamente abaixo da calha de transporte de carga 8 na caixa de vento 4a, do segundo tubo de derivação 12 ramificadoda tubulação principal de gás 2; embora, um tubo de gás independente pos-sa ser proporcionado separadamente.Aplicabilidade Industrial
A presente invenção é aplicável não apenas para secagem depó de carvão, a ser alimentado a um forno de coque, mas também para se-cagem de outras matérias-primas úmidas, tais como escória e calcário gra-nulados. Além disso, o gás de alta temperatura, usado como um gás de a-quecimento e fluidização de um secador de leito fluidizado, não é limitado aogás de combustão de descarga de um forno de coque, podendo-se usartambém um gás de descarga de um forno de combustão.

Claims (8)

1. Método de secagem de matéria-prima úmida usando um se-cador de leito fluidizado, para alimentação de uma matéria-prima úmida poruma calha de transporte de carga, e sopro de um gás de alta temperatura de sob uma placa de distribuição de gás, como um gás de aquecimento e fluidi-zação, de modo a formar um leito fluidizado na placa de distribuição de gás,para secar a matéria-prima úmida, o método compreendendo o sopro de umgás por uma parte parede externa entre um fundo da calha de transporte decarga e o leito fluidizado, para dispersar um fluxo da matéria-prima úmidacaindo da calha de transporte de carga.
2. Método de secagem de matéria-prima úmida usando um se-cador de leito fluidizado de acordo com a reivindicação 1, no qual parte dogás de alta temperatura é usada como o gás soprado pela parte parede ex-terna, entre o fundo da calha de transporte de carga e o leito fluidizado.
3. Método de secagem de matéria-prima úmida usando um se-cador de leito fluidizado, para alimentação de uma matéria-prima úmida poruma calha de transporte de carga, e sopro de um gás de alta temperaturasob uma placa de distribuição de gás, como um gás de aquecimento e fluidi-zação, de modo a formar um leito fluidizado na placa de distribuição de gás,para secar a matéria-prima úmida, o método compreendendo proporcionaruma velocidade de escoamento do gás de aquecimento e fluidização, sopra-do para uma área diretamente abaixo da calha de transporte de carga sob aplaca de distribuição de gás, mais rápida do que a velocidade de escoamen-to do gás de aquecimento e fluidização para outras áreas de sob a placa de distribuição de gás.
4. Secador de leito fluidizado para alimentação de uma matéria-prima úmida por uma calha de transporte de carga e sopro de um gás dealta temperatura sob uma placa de distribuição de gás, como um gás de a-quecimento e fluidização, de modo a formar um leito fluidizado na placa de distribuição de gás, para secar a matéria-prima úmida, o secador de leitofluidizado compreendendo um bocal de sopro de gás, disposto em uma partede parede externa, entre um fundo da calha de transporte de carga e o leitofluidizado, para sopro de um gás para dispersar um fluxo da matéria-primaúmida caindo da calha de transporte de carga.
5. Secador de leito fluidizado de acordo com a reivindicação 4,compreendendo ainda um tubo de gás, introduzindo parte do dito gás de alta temperatura no bocal de sopro de gás.
6. Secador de leito fluidizado de acordo com a reivindicação 4,no qual o bocal de sopro de gás tem uma abertura afunilada.
7. Secador de leito fluidizado de acordo com a reivindicação 4,no qual o bocal de sopro de gás é composto de uma pluralidade de bocais de sopro de gás, soprando o gás em diferentes direções.
8. Secador de leito fluidizado para alimentação de uma matéria-prima úmida por uma calha de transporte de carga e sopro de um gás dealta temperatura sob uma placa de distribuição de gás, como um gás de a-quecimento e fluidização, de modo a formar um leito fluidizado na placa dedistribuição de gás, para secar a matéria-prima úmida, no qual uma veloci-dade de escoamento do gás de aquecimento e fluidização, soprado parauma área diretamente abaixo da calha de transporte de carga, sob a placade distribuição de gás, é proporcionada mais rápida do que uma velocidadede escoamento do gás de aquecimento e fluidização, soprado para outras áreas, sob a placa de distribuição de gás.
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