Устройство для переработки шлакового расплава

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА, содержащее бункер для пульпы со шлакоподающим желобом , водоподводящим и пульпоотводя1ЦИМ патрубками, над которым установлена сообщающаяся с ним полая башняскруббер с каплеуловителем, снабженная .жидкостьподводящим коллектором с орошающими форсунками, отличающееся тем, что, с целью повьппения эффективности очистки парогазовой смеси и исключения образования отложений на внутренних стенках башни-скруббера и каплеуловителя, башня-скруббер вьтолнена с тангенциальными газоподводящим и газоотводящим патрубками, а форсунки расположены в нижней части башни-скруббера по крайней мере по одной винтовойлинии , выполненной с шагом, составляющим 0,3-0,6, и диаметром, равным .0,7-0,9 внутреннего диаметра башниj при этом каждая форсунка установле (Л на с наклоном оси ее выходного отверстия под углом горизонтали навстречу потоку газов, а первая по ходу движения газов форсунка размещена на вертикальной оси газоподводящего патрубка, причем газоотводящий патрубок установлен соосно с про олжением винтовой линии.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае Oи з(Ю С 04 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЙНЫЙЙ! Ы,", ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3459991/29-33 (22) 11.05.82 (46) 07.08.84.Бюл. Р 29 (72) В.И.Крыленко и Т.З.Кодрянская (71) Макеевский инженерно-строитель-, ный институт (53) 669. 162. 266. 44 (088. 8) (56) 1. Довгопол В.И. и др. Шлакоперерабатывающие установки металлургических предприятий СССР, М, ЦНИИТЭИ, МЧМ СССР 1973, с. 42-43, 2. Егоричев А.П. и др. Новые разработки в области очистки газов от вредных газообразных компонентов. М., ЦНИИТЭИ, МЧМ СССР. Экспресс-информация, сер. 22, 1978, вып. 5, с. 8-9 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА, содержащее бункер для пульпы со шлакоподающим же- . лобом, водоподводящим и пульпоотводящим патрубками, над которым установлена сообщающаяся с ним полая башняскруббер с каплеуловителем, снабженная жидкостьподводящим коллектором с орошающими форсунками, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки парогазовой смеси и исключения образования отложений на внутренних стенках башни-скруббера и каплеуловителя, башня-скруббер выполнена с тангенциальными газоподводящим и газоотводящим патрубками, а форсунки расположены в нижней части.,башни-скруббера по крайней мере по одной винтовой. линии, выполненной с шагом, составляющим 0,3-0,6, и диаметром, равным .0;7-0,9 внутреннего диаметра башни, при этом каждая форсунка установлена с наклоном оси ее выходного отверстия под углом 7-15 к горизонтали навстречу потоку газов, а первая по ходу движения газов форсунка размещена на вертикальной оси газоподводящего патрубка, причем газоотводящий патрубок установлен соосно с проолжением винтовой линии.

1 110679

Изобретение относится к переработке, в частности к грануляции расплавленных шлаков, образующихся в различных производствах: металлургии, энергетике, химической промышленности и

taft

Известны устройства для грануляции шлаковых расплавов, содержащие бункер для пульпы с шпакоподающим желобом, над которым помещена полая 10 башня-скруббер с форсунками для подачй орошающей жидкости 1 7.

Недостатком этих устройств является то, что при грануляции шлака с парогазовой смесью в атмосферу выбра- 15 сывается значительное количество сернистых соединений и взвешенных веществ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 20 ройство, где в некоторой степени устранен этот недостаток, содержащее бункер для пульпы с шлакоподающим желобом, водоподводящими и отводящими патрубками, над которым соосно по- 25 .мещена сообщающаяся с ним полая башня-скруббер, снабженная водоподводящими коллекторами с орошающими форсунками,размещенными несколькими ярусами в плоскостях, перпендикулярных про- ЗО долькой оси башни (2 ).

Недостатком известного устройства является .соосное сообщение бункера с башней-скруббером и размещение орошаю" щих форсунок в плоскостях, йерпенди- кулярных продольной оси башни-скруббера, в результате чего из башнискруббера.потоком парогазовой смеси выносится значительное количество капель жидкости со взвешенными в ней 40 частицами извести и шлака. В связи с этим устройство снабжено каплеуловителем, насадка которого забивается отложениями, что повышает гидравлическое сопротивление и требует частых остановок для удаления отложений, плохо смываемых орошающим раствором.

Кроме того, такие же отложения образуются и на внутренних стенках башнискруббера.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки парогазовой смеси и исключение образования отложений на внутренних стенках башни скруббера и каплеуловителя.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для переработки шлакового расплава, с держащем бун9 2 кер для пульпы со шлакоподающим желобом, водоподводящим и пульпоотводящим патрубками, над которым установлена сообщающаяся с ним полая башня-скруббер с каплеуловителем, снабженная жидкостьподводящим коллектором с орошающими форсунками, башняскруббер выполнена с тангенциальными газоподводящим и газоотводящим патрубками, а форсунки расположены в нижней части башни-скруббера по край— ней мере по одной винтовой линии, вы-, полненной с шагом, составляющим

0,3-0,6, и диаметром, равным 0,7 и

0,9 внутреннего диаметра башни, при

) этом каждая из форсунок установлена с наклоном оси ее выходного отверстия под углом 7-15 к горизонтали нао встречу потоку газов, а первая по ходу движения газов форсунка размещена на вертикальной оси газоподводящего патрубка, причем газоотводящий патрубок установлен соосно с продолжением винтовой линии.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для переработки шлакового расплава; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; причем t — шаг, à d — диаметр винтовой линии размещения форсу- нок.

Устройство для переработки шлакового расплава содержит бункер 1 для пульпы с крышкой и днищем, шлакоподающим желобом 2, водоподводящий 3 и пульпоотводящий 4 патРубки, цилиндрическую полую башню-скруббер 5 с каплеуловителем 6, представляющим со" бой неорошаемое продолжение цилиндрической башни-скруббера, с жидкостьподводящим коллектором 7 с орошающими форсунками 8, с наклонным днищем 9, жидкостьотводящим патрубком 10, гаэоподводящим 11 и газоотводящим 12 тангенциалЬными патрубками. При необходимости над каплеуловителем башнискруббера может быть смонтирована выбросная труба 13, отделенная от полости башни коническим днищем 14 со сливным патрубком 15.

Устройство работает следующим образом.

Шлаковый расплав иэ шлакоподающего желоба заливают в бункер 1, где струю стекающего из желоба шлака разбивают струей воды, подаваемой под давлением и несколько атмосфер в бункер через водоподводящий патрубок.

Капли и частицы застывшего шлака па3 . 1106 дают в жидкость (пульпу), заполняющую нижнюю часть бункера, где происходит окончательное охлаждение и грануляция шлака. Водно-шлаковую пульпу

35

45

50 мают такой, чтобы обеспечить скоростьSS из нижней части бункера отводят,через патрубки 4 на последующее обезвоживание.

При контактировании капель и частиц

1 шлака с водой в газовую фазу выделяются сернистые, хлористые и другие газообразные соединения, образующиеся в результате гидролиэа веществ, содержащихся в шлаковом расплаве.

Кроме того, при контактировании с раскаленным (температура до 1300 С о и выше) шлаком происходит интенсивное испарение воды. Поэтому образующаяся парогазовая смесь представлена преимущественно водяным паром с примесью газообразных веществ, вьделяющихся из шлака или подсасываемых сна" ружи из окружающего воздуха.

Парогазовая смесь ("газ") через газоподводящий патрубок 11 тангенциально входит в нижнюю часть башнискруббера, где орошается распыленной жидкостью, подаваемой через форсунки

8 навстречу закрученному потоку газа.

В верхней каплеотделительной части полости башни-скруббера под воздействием центробежных сил газ очищается от взвешенных частиц и капель брызго. уноса, а затем через верхний тангенциальный газоотводящий патрубок 12 выходит из скруббера. В дальнейшем гаэ может либо выбрасываться через выбросную трубу 13 в атмосферу (как показано на фиг. 1), либо направляться на носледующую обработку.

В рассматриваемом варианте исполнения устройства ra3 тангенциальио входит в нижнюю часть выбросной трубы 13, где из него дополнительно улавливаются капли жидкости, а затем выходит в атмосферу. Уловленные капли жидкости стекают по стенкам трубы и конического днища 14 через коаксиальный патрубок 15 в полость каплеуловителя 6 башни-скруббера. Отработанная жидкость вместе с уловленными веществами отводится из нижней части скруббера через патрубок 10.

Величину поперечного "сечения тангенциальных патрубков 11 и 12 принигазового потока у входа и выхода из скруббера порядка 15-25 м/с при максимальных интенсивностях вьделения

799 4 парогазовой смеси при гашении шлакового расплава. Средняя осевая скорость газового потока в полости башни при этом составит порядка 4-6 м/с, что обеспечивает высокую производительность скруббера по газу и высокую эффективность улавливания капель в верхней части башни за счет центробежного эффекта, без каких-либо дополнительных мероприятий.

Поглотительную жидкость к орошающим форсункам подают с помощью жидкостьподводящего коллектора 7.

Предпочтительно применение форсунок гидравлического типа, без движущихся деталей, например, эвольвентных, щелевых (с длиной, примерно равной высоте входного патрубка 11) и т.п.

Размещение форсунок.с углом наклона оси выходного отверстия сопла

7-15 градусов к горизонтали вдоль винтовых линий, имеющих шаг порядка

0,3-0,5 внутреннего диаметра башни, диаметр, составляющий 0,7-0,9 диаметра башни-скруббера, и начинающихся от вертикальной оси поперечного сечения газоподводящего патрубка, ! что соответствует центру закрученного газового потока, позволяет в несколько раз увеличить скорость движения очищаемой газовой фазы относительно капель поглотительной жидкости.

В данном случае относительная скорость газовой и жидкой фаэ составляется из скорости закрученного газового потока порядка 15-25 м/с плюс скорость капель жидкости, вылетающих из форсунок, порядка 10-15 м/с. Кроме того, такое размещение форсунок позволяет в несколько раэ увеличить активный объем скруббера, характеризующийся развитой поверхностью контакта очищаемого газа и поглотительной жидкости, что в итоге существенно повышает степень очистки газа.

Описанное размещение форсунок, помимо технологических преимуществ, еще и очень удобно для их монтажадемонтажа и эксплуатации, так как при таком размещении их можно устанавливать в рабочее положение и вы нимать (для чистки или замены) беэ остановки работы скруббера. Для этого форсунку с помощью вентиля, задвижки или крана отключают от жидкостьподводящего коллектора 7 и av.

110Г) 799 нимают из полости башни-скруббера через патрубок.

Интервалы значений указанных размеров винтовой линии зависят от размеров башни-скруббера. Так, для башни с малыми габаритами (диаметр порядка 1-2 м) следует прини ать низшие значения диаметра и верхние значения шага винтовой линии, а форсунки располагать вдоль одной винтовой линии, начинающейся в центре поперечного сечения газоподводящего патрубка. Для крупногабаритных устройств (диаметр башни порядка 4-6 м и более) следует принимать верхние значения 5 диаметра и нижние значения шага винтовой линии, а форсунки размещать вдоль 2-3 параллельных винтовых линий, или же применять форсунки с удлиненным (вдоль продольной оси башни) 20 поперечным сечением факела распыливания, располагая их вдоль одной винтовой линии. Число форсунок следует брать в зависимости от расхода жидкости и величины поперечного .сече-25 ния сопла форсунки.

Уменьшение диаметра винтовой линии < 0,7 диаметра башни приведет к попаданию значительной части жидкос- Зр ти в центральную часть скруббера, т.е. за пределы закрученного потока газа„ и снизит КПД ее полезного использования при очистке газа.

Увеличение диаметра винтовой ли- З5 нии >0.9 диаметра башни приведет к попащник значительной части жидкости на стенки скруббера, что также снизит КПД ее использования.

Уменьшение шага винтовой линии 40

<0,3 диаметра башни и увеличение

>О, 6 диаметра башни приведет к попаданию значительной части жидкости за пределы закрученного восходящего потока газа, что также снизит КПД ее 45 использования, а следовательно, снизит и эффективность очистки парогазовой смеси.

Угол наклона оси выходного отверстия сопла форсунок в пределах 7-15 градусов к горизонтали обеспечивает подачу жидкости навстречу закрученному потоку газа при максимальных относительных скоростях движения жидкой и газовой фаз, что обеспечивает максимальную эффективность очистки парогазовой смеси. Увеличение угла наклона > 15" или уменьшение < 7 приводит к уменьшению относительных скоростей движения газовой и жидкой фаз и, как следствие — к снижению эффективности очистки парогазовой смеси.

Выполнение тангенциального газоотводящего патрубка соосно с продолжением винтовых линий позволяет максимально использовать центробежный эффект для каплеулавливания в верхней части башни. Для каплеулавливания отводится верхний участок башни, вмещающий порядка 3-6 витков винтовой линии, что в большинстве случаев достаточно для эффективной очистки газа от брызгоуноса.

Колебания режима выделения парогазовой смеси по мере слива шлакового расплава не влекут значительного снижения эффективности газоочистки, Уменьшение выхода парогазовой смеси, понижая относительную скорость движения газовой и жидкой фаз, увеличивает время контакта Газовой и жидкой фаз и удельный расход жидкости на

1 м газа, что в целом компенсирует снижение коэффициента массоотвода от газовой к жидкой фазе. Увеличение выхода парогазовой смеси, наоборот, повышает скорость движения газовой фазы относительно капель жидкости, вылетающих из форсунок, что увеличивает коэффициент массоотдачи от газовой к жидкой фазе, а это, в свою. оче— редь, компенсирует. снижение эффективности газоочистки вследствие уменьшения удельного расхода жидкости и продолжительности контакта жидкой и газовой фаз.

Закрученный поток газа за счет центробежных сил отбрасывает часть поглотительной жидкости на стенки ° башни, где эта жидкость вызывает интенсивное обмывание стенок, что исключает возможность образования прочных отложений.

Устранение возможного образования рыхлых отложений на стенках верхней части башни может быть обеспечено установкой в верхней части башни форсунок для обмывания внутренних поверхностей стенок башни, аналогично тому, как это сделано в известных центробежных скрубберах ВТИ.

Предлагаемая конструкция устройства для переработки шлаковых расплавов обеспечивает повышение эффективности очистки парогазовой смеси от вредных примесей и исключает образо7 1106 вание отложений на внутренщих поверхностях башни-скруббера и каплеуловителя.

Отличаясь сравнительной простотой конструкции и удобством в эксплуатации, предлагаемое устройство может найти широкое применение при переработке шлаковых расплавов и в других аналогичных процессах.

Применение предлагаемого устройства для переработки шлаковых расплавов обеспечивает следующие преиму799 щества по сравнению с известными устройствами: повышает эффективность очистки образующейся парогазовой смеси от вредных примесей; исключается образование отложений на внутренних поверхностях башни †скруббе и каплеуйовителя; облегчаются работы по монтажу, демонтажу и эксплуатации форсунок, а также компенсируются колебания эффективности очистки парогазовой смеси, обусловленные изменением ее выхода в течение периода слива шлакового расплава.

Риа 1

Заказ 5716/18

Подпнсное

ЗНИИПИ ад Тираж 606

4 mm юпатентп, г. Уш.ород, уд. Проектная, 4