Устройство для грануляции шлака

 

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано для грануляции расплавленного шлака в черной, цветной металлургии и в других областях, связанных с пирометаллургическим производством, например литейным, химическим. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности устройства и интенсификации теплообмена. Устройство состоит из двух спаренных барабанов 1, установленных на опорах и раме 3 и связанных через зубчатое зацепление между собой и приводом. Приемник расплава образован торцовыми стенками 7 и наружными поверхностями обечаек барабанов 1. Устройство снабжено трубчатыми теплообменниками 8, прорезными ножами 9 и сборником гранулированного шлака 10. Барабаны 1 частично заполнены промежуточным теплоносителем 11. Внутренняя поверхность барабанов 1 снабжена лопастями, дно которых имеет продольную щель, а сами лопасти разделены кольцами. Трубы 12 теплообменников 8 снабжены ребрами 20. Спаренные барабаны 1 приводят во вращение с одновременной подачей воды в теплообменники 8. В приемник подают шлаковый расплав, кристаллизующийся на барабанах 1 в виде корочки шлака, который удаляется прорезными ножами 9 в сборник шлака 10. Кристаллизация шлака происходит за счет испарения теплоносителя 11, подводимого в зону контакта с расплавом шлака лопастями. Испаряющийся теплоноситель 11 конденсируется на трубах 12 теплообменников 8. Интенсификация теплообмена происходит за счет увеличения полезной площади испарения теплоносителя. Наличие контура, работающего в замкнутом испарительно-конденсационном цикле, упрощает систему циркуляции теплоносителя. Отсутствие местных перегревов барабанов, перепадов давления в гидросистеме повышает эксплуатационную надежность устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU 15641

А1 (51) 5 С 04 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3И";;263"M

1lATEtlTri3 :. ::. ;; Ó 1 ! .,«1, 71

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4391999/23-33 (22) 15.03.88 (46) 15.05.90. Бюл. К 18 (75) С.А.Вдовиченко и П.M.Àíèñèìîâ (53) 666.972.125(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

М 1022728, кл. С 04 В 5/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N - 1231026, кл. С 04 В 5/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛЯЦИИ ШЛАКА (57) Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано для грануляции расплавленного шлака в черной, цветной металлургии и в других областях, связанных с пирометаллургическим производством, например, литейным, химическим. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности устройства и интенсификация теплообмена. Устройство состоит из двух спаренных барабанов 1, установленных на опорах и раме 3, и связанных через зубчатое зацепление между собой и приводом.

Приемник расплава образован торцовыми стенками 7 и наружными поверхностями обечаек барабанов 1. Устройство снабжено трубчатыми теплообменниками

8, прорезными ножами 9 и сборником гранулированного шлака 10. Барабаны

1 частично заполнены промежуточным теплоносителем 11. Внутренняя поверхность барабанов 1 снабжена лопастями, дно которых имеет продольную щель а сами лопасти разделены коль-.

У

Щ цами. Трубы 12 теплобменников 8.снабжены ребрами 20. Спаренные барабаны

1 приводят во вращение с одновременI564133

10

)ной подачей воды в теплаобменники 8. В приемник подают шлаковый расплав, кристаллизующийся на барабанах 1 в ! виде корочки шлака, который удаляется прорезными ножами 9 в сборник шлака 10. Кристаллизация шлака происходит за счет испарения теплоносителя

11, подводимого в зону контакта с аспйавом шлака лопастями, Испаряюийся теплоноситель 11 конденсируется на трубах 12 теплообменников 8.

Изобретение относится .к металлур:гической теплотехнике и может быть

1 использовано для грануляции расплав- 20 денного шлака в черной, цветной ме таллургии и в других областях, свя занных с пирометаллургическим произ., водством, например литейным, химическим.

Цель изобретения — повышение эксп- 25 ,луатационной надежности устройства н интенсификация теплообмена.

На фиг. 1 показано устройство для .грануляции шлака, общий вид; на фиг.2 ,разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 — 30 узел I на фиг. 2; на фиг. 4 — вид раслоложения неполнопаворотных плас тин внутри барабана; на фиг. 5 — вид ,трубы теплообменника с ребрами, вы.полненными по винтовой линии; на

1 35 фиг. 6 — вид трубы теплообменника с

"ребрами в виде кольца.

Устройства для грануляции шлака ,(фиг. 1 и 2) включает два спаренных, кристаллизационных барабана 1, уста- 4 новленных с помощью подшипниковых опор 2 на раме 3 и связанных через зубчатое зацепление 4 между собой и приводом 5, приемник расплава 6, образованный торцовыми стенками 7 и наружными поверхностями обечаек барабанов 1, трубчатые теплообменники

8, расположенные внутри барабанов 1, прорезные ножи 9, предназначенные для удаления слоя шлака с поверхностей барабанов 1 и закрепленные на раме 3, и сборник IO гранулированного шлака, закрепленный на раме 3. Кристаллизационные барабаны 1 частично заполнены промежуточным теплоносителем 11

55 предназначенным для эффективного теп-. лообмена при испарительно-конденсационном процессе от обечаек барабанов 1 к поверхностям труб 12 теплообИнтенсификация теплообмена происходит за счет увеличения полезной площади испарения теплоносителя. Наличие контура, работающего в замкнутом испарительно-конденсационнам цикле, упрощает систему циркуляции теплоносителя. Отсутствие местных перегревов барабанов и перепадов давления в гидросистеме повышает эксплуатационную надежность устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. менников 8. В качестве промежуточного теплоносителя возможно использование, например, воды, дифенильной смеси.

Внутренняя поверхность барабанов 1 (фиг. 3) снабжена лопастями 13, дно которых образует с ней продольную щель 14, причем лопасти 13 разделены кольцами 15, расположенными перпендикулярно осям барабанов I, а верхняя кромка каждой последующей лопасти 13 находится на одном уровне с дном предыдущей лопасти 13 относительно оси барабана 1. Выполнение лопастей 13 в виде неполноповоротных пластин с противовесом 16 (фиг. 4), имеющих возможность вращения относительно осей 17, которые закреплены между разделительными кольцами 15, несущими стопора 18 для ограничения вращения пластин с противовесом 16, кроме перечисленных преимуще"тв, позволяет достичь равномерного истечения теплоносителя 11 за счет постепенного поворота пластин 16 лопастей 18, согласно вращения барабанов 1, и, следовательно, постепенного увеличения щели 14, а также дает возможность полного использования теплоносителя 11 за счет предотвращения его преждевременного сливания с лопастей 13. Каждая труба

12 теплообменников 8, установленных внутри барабанов 1 между коллекторами

19, снабжена ребрами 20, установленными на ней вдоль образующей. Ребра

20 (фиг. 5 и 6), расположенные на трубе 12, могут быть выполнены по винтовой линии вдоль ее образующей или в виде кольца, установленные перпендикулярно образующей трубы 12. Для повышения теплопроводности теплообменников 8 ребра 20 труб 12 могут быть выполнены, например, иэ меди и при15641 соединены пайкой либо омеднены посредством электролиза совместно с трубами 12, образуя биметаллическое соединение.

Устройство работает следующим образом.

Спаренные кристаллизационные барабаны 1 с помощью привода 5 через зубчатое зацепление 3 приводят во вращение с одновременной циркуляцией воды через трубчатые теплообменники 8, соединенные последовательно. Затем подают в приемник 6 шлаковый расплав, кристаллизующийся на вращающихся барабанах 1 в виде тонкой корочки стекловидного шлака, который затем сам скалывается .из-за термических расширений с поверхности барабанов 1 или удаляется прорезными ножами 9 в сбор- 20 ник 10 для гранулированного шлака.

Кристаллизация шлака на барабанах происходит эа счет интенсивного испарения теплоносителя 11, подводимого в зону контакта обечаек барабанов 1 25 со шлаковым расплавом лопастями 13.

Причем при постоянной плотности теплового потока в зоне контакта-объем парообразования увеличивается за счет увеличения количества теплоносителя

11, подводимого в зону контакта лопастями 13, а также за счет частого расположения лопастей 13 на обечайках барабанов 1, и, кроме того, щелевое 14 исполнение дна лопастей 13 обеспечивает равномерное и наиболее полное (без разбрыэгивани при кипении больших объемов жидко тей) испа-. рение теплоносителя 11 в зоне контакта обечайки барабана 1 со шлако- 40 вым расплавом, что тоже способствует увеличению объема пара. Избыток пара приводит к росту давления внутри барабанов 1, что интенсифицирует процесс конденсации пара на трубах 45

12 теплообменников 8, а конденсат под действием силы тяжести возвращается к основной массе теплоносителя

11, где опять подхватывается лопастями 13 Для развития конденсацион 50 ной поверхности труб 12 на. них выполнено оребрение 20, что обеспечивает отвод из зоны контакта тепловых потоков большой плотности.

3а счет щелевого исполнения дна арманов захвата для равномерного расределения теплоносителя, и дополни1 тельного увеличения теплообменной по33 6 верхности барабанов распределительными кольцами, установленными на обечайке барабанов между карманами, улучшаются условия испарительного охлаждения барабанов, а за счет перекрытия верхними кромками каждой следующей лопасти дна предыдущей лопасти теплоноситель равномерно распределен по . внутренней поверхности обечайки барабана вдоль его образующей. При небольших частотах вращения барабанов 3 — .

5 об/мин ширина щели сокращается до

"нуля", т.е. дно кармана придвинуто вплотную к обечайке барабана. Такое исполнение щели кармана создает благоприятные условия капиллярного истечения теплоносителя с обечайки барабана из-эа микронеровностей краев кармана при обработке. Подача на обечайку барабана в зоне контакта со шлаковым расплавом теплоносителя подобным способом сопровождается интенсивным испарением, т.е. интенсивным отводом тепла, а также наиболее полным использованием теплоносителя. Улучшаются условия захвата теплоносителя, увеличивается количество захватываемого теплоносителя и .его полное использование для охлаждения, эа счет возможности их постепенного поворота согласно частоте вращения барабана до полного испарения теплоносителя, а при движении лопастей, выполненных в виде неполноповоротных пластин с противовесом, создаются условия автоматического регулирования щели в дне кармана для равномерного истечения теплоносителя по внутренней поверхности обечайки барабана и охлаждения его. С установкой ребер на трубы теплообменников повьппается интенсивность теплообмена за счет увеличения конденсационной поверхности теплообменников, а также упрощается конструкция из-за возможности сокращения количества труб теплообменника, в связи с этим нет дополнительных потерь напо- . ра в контуре теплообменика. Ребра на трубах теплообменников могут устанавливаться как вдоль образующей, например прямые или гнутые по винтовой линии, так и перпендикулярно образующей, например, в виде .колец или полуколец. Кроме того, с целью улучшения теплообмена ребра труб теплообменников могут быть выполнены из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности, например меди, а рмулаиз обретения

1. Устройство для гранупяции шлавключающее два спаренных вращаю- 25 ся в противоположных направлениях сталлизационных барабана с лопаси, внутри, частично запопненные тепосителем, приемник расплава, обованный торцовыми стенками и похностями барабанов, трубчатые тепка щи кр т ло ра ве

7 156413 та же возможно омеднение поверхности те лообменника путем электролиза.

Устройство для грануляции шлака га антирует .получение качественного

rp нулированного шлака с утилизацией

5 его тепла. За счет увеличения полезньп площадей испарения теплоносителя ре ен вопрос с интенсификацией теплооб ена, что увеличивает рабочий ресурс 0 кр сталлизационных барабанов. Наличие в стройстве контура, работающего в за кнутом испарительно-конденсационном цикле, упрощает систему циркуляци промежуточного теплоносителя, что ус раняет опасность выхода его из ст оя. Отсутствие местных перегревов ба абанов, перепадов давления в гидро истеме повышают эксплуатационную на ежность устройства.. 20

8 лообменники, расположенные внутри барабанов, прорезные ножи и сборник гранулированного шлака, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства и интенсификации теплообмена, каждая лопасть кристаллизационных барабанов разделена кольцами, расположенными перпендикулярно осям

\ .. барабанов, и выполнена в месте примыкания к внутреньей поверхности барабана с продольной щелью, а каждая труба теплообменников выполнена с ребрами, расположенными по образующей, или кольцу, перпендикулярно образующей, или по винтовой линии.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем„ что лопасти выполнены в виде неполноповоротных пластин с противовесом, оси которых закреплены между разделительными кольцами, несущими ограничительные стопора.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что верхняя кромка каждой последующей лопасти находится на одном уровне с дном предыдущей лопасти о гносительно оси барабана.

acWnn

/лЫ

1564133

Составитель В.Цветков

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Киштулиец

Заказ 1136 Гираж 556 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открштиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101