Устройство для грануляций шлаковых расплавов

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено.130278 (21) 2587779/29-33 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 150580. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 180580 (51)м. КЛ,2

С 04 В 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 666.162..266.248,5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Крыленко и Т.3. Кодряиская (71) Заявитель (5 4 ) УС ТРОЙС ТВО ДЛЯ ГРА НУЛЯ ЦИИ ШЛАКОВЫХ

РАСПЛАВОВ

Изобретение относится к переработке, в частности, грануляции pac— плавленных шлаков, образующихся в различных производствах: металлургии, 5 энергетике, химической промышленности и т.п .

Известны устройств а .для грануляции шлаковых расплавов, включающие емкость с крышкой, шлакоподающий желоб-, трубопроводы для подвода и отвода воды и патрубок для отвода образующегося водяного пара (1).

Недостатком этих устройств- является то, что образующийся при грануляции шлака пар загрязняется вредными веществами, в частности сернистыми (сероводород и др,) и хлористыми соединениями, что приводит к коррозии паропроводов и теплообменного 2О оборудования.

В некоторой степени этот недостаток устранен в известном устройстве для грануляции шлаковых расплавов, содержащем емк ость с крышкой, выхлоп-25 ным патрубком и барботажным элементом, шлакоподающий желоб, водоподводящий и отводящий трубопроводы, переливной патрубок, а также снабженный вентилятором и теплообменником переточный паропровод, соединенный одним концом с крынкой, а другим— барботажным элементом. Причем вен тилятор установлен между крышкой емкости и теплообменником, а барботажный элемент выполнен в виде наклонной перфорированной решетки (2) .

Недостатком этого устройства яв— ляется то, что барботажный элемент выполнен в виде наклонной перфорированной решетки, в результате чего изменяется высота слоя жидкости над. решеткой, что приводит к неравномерному распределению барботирующего пара по сечению емкости, а также требует повышенного давления на нагнетающей стороне. вентилятора. Кроме того, жидкость, проваливаясь сквозь отверстия наклонной решетки, накапливается на днище емкости и не может быть выдавлена в рабочее пространство над решеткой даже при значительном увеличении давления подводимого пара. Другим недостатком устройства является размещение встроенного вентилятора между крьвнкой емкости и теплообменником, в результате чего приходится перекачивать большие объемы пара, что увеличивает расход энергии

734157

1О

20 на перекачку пара. Третьим недостат-, ком устройства является то, что в нем остсутствует возможность подвода воздуха в пароциркуляционную систему, в результате чего, в жидкости, заполняющей нижнюю часть емкости, накапливаются сульфидные соединения кальция, магния, железа, марганца (в виде сульфидов, бисульфидов и т.п.), что в свою очередь снижает нейтралиэирующую способность.жидкости и приводит к увеличению концентрации газообразных сернистых соединений в паровой фазе и повышает корроэионную активность пара. Кроме того, в известном устройстве отсутствует возможность сброса в атмосферу избыточных количеств парогазовой смеси, не загрязняя при этом атмосферу токсичными газообразными веществами, выделяющимися при грануляции шлака.

Цель изобретения — сокращение энер,гоэатрат на рециркуляцию пара и повышение эффективности охраны окружающей среды от вредных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для грануляции шлаковых расплавов, содержащем емкость с крышкой, выхлопным патрубком и барботажным элементом, шлакоподающий желоб, водоподводящий и отводящий трубопроводы, переливной патрубок, а также снабженный вентилятором и теплообменником переточный паропровод, соединенный одним концом с крышкой, а другим — c барботажным элементом, вентилятор снабжен патрубком для подвода воздуха и установлен между теплообменником и барботажным элементом, причем барботажный элемент выполнен в виде ряда, закрытых сверху параллельных желобов с расположенными на одном уровне отверстиями в нижней части боковых их стенок.

Причем входное отверстие выхлопного патрубка расположено внутри емкости сбоку от шлакоподающего желоба на уровне верхней кромки входного отв ерсти я переливного патрубк а.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство;-на фиг. 2 то же, разрез A A на фиг. l.

Устройство для грануляции шлаковых расплавов содержит емкость 1 с крышкой 2 и наклонным днищем 3, барботажный элемент 4, состоящий иэ ряда параллельных закрытых сверху желобов, боковые стенки которых снизу снабжены отверстиями (прорезами) 5 для прохождения газа, шлакоподающий желоб 6, водоподводящий трубопровод

7, трубопровод 8 для отвода водношлаковой пульпы, перелив ной патрубок 9, переточный паропровод 10, теплообменник 11, вентилятор 12,. воздухоподводящий патрубок 13, выхлопной патрубок I4 с газоэаборным зонтом 15 для отвода части паровоздушной сме25

55 бО

65 си в атмосферу, задвижки 16, 17, 18, 19, 20 и регулировочную заслонку 21, Устройство работает следующим образом.

Шлаковый расплав по шлакоподающему желобу заливают в емкость 1, где струю стекающего иэ желоба шлака разбивают струей воды, подаваемой под давлением в несколько атмосфер в емкость через водоподводящий трубопровод. Капли и частицы застывшего шлака падают в жидкость, заполняющую нижнюю часть емкости, где происходит окончательное охлаждение и грануляция шлака. Водно-шлаковая пульпа из нижней части емкости отводится по трубопроводу 8 на последующее обезвоживание. Уровень жидкости в емкости поддерживают на требуемом уровне с помощью регулировочной заслонки 21.

Переливной патрубок 9 служит для отвода из емкости в трубопровод 8 избыточной жидкости в случае черезмерного повышения уровня жидкости в емкости.

При контактиронании капель и частиц шлака с водой происходит выделение в газовую фазу сернистых, хлорисгых и других газообразных соединений, образующихся в результате гидролиэа веществ, содержащихся в составе шлака. Кроме того, при контактировании с раскаленным (температура до 1300 С и выше) шлаком происходит интенсивное испарение воды. Поэтому, образующаяся парогазовая смесь представлена преимущественно водяным паром с небольшой (до нескольких процентов по объему) примесью газообразных веществ, выделяющихс я из шлака. Задвижки 18, 19, 20 служат для временного отключения теплообменника на ремонт.

Конденсат из теплообменника возвращают в водный цикл грануляционной установки, а неконденсировавшуюся парогазовую смесь из теплообменника вентилятором подают в барботажный элемент, откуда она через прорези .в боковых стенках колпака барботирует через слоЯ жидкости, где нейтрализуютс я в реди ые газ ообраз ные к омпоненты (в частности, сернистые и хлористые соединения) . Чтобы окислить сульфндные и бисульфидные соединения, содержащиеся в водно-шлаковой смеси и являющиеся- источником выделения сероводорода, до более устойчивых окисных соединений (сульфатов, сульфитов, тиосульфатов и т. п. ) и предотвратить выделение сероводорода в газовую фазу, вентилятор снабжен патрубком 13 для подвода воздуха. Воздух, дозируемый с помощью задвижки

17, через партрубок 13 поступает на всас вентилятора, где он смешивается с парогазовой смесью. При барботаже паровоэдушной смеси через слой жидкости в емкости кислород окисляет

734157 суиьфид -бисульфидные соединения до . окисных соединений, в связи с чем предотвращается выделение сероводорода в газовую фазу. Поскольку при гидролизе и окислении сульфид-биаульфидных соединений кальция, магния и др. происходит образование соответствующих, гидроокисей, являющихся, до- вольно сильиичи щелочами, то жидкость, содержащаяся в емкости и подаваемая через трубопровод 7 на грануляцию шла- о ка, имеет щелочную реакцию и предотвращает выделение .газообразных сернистых и хлористых соединений иэ шлака и улавливает эти соединения из барботирующей паро-газовой смеси.

Чтобы предотвратить черезмерное накопление газообразных компонентов (в частности, азота, углекислого газа) в циркулирующей парогазовой смеси, часть парогазовой смеси отводят иэ цикла в атмосферу через газоэа- 20 борный . зонт 15 и выХлопной патру« бок 14, регулируя количество отводимой смеси с помощью задвижки 16. Чтобы не отводить в атмосферу вредных (токсичных газообразных веществ, вы- 75 деляющихся при контактировании расплавленного шлака со струей воды, гаэоэаборный зонт помещают в непосредственной близости над поверхностью жидкости в емкости, т.е. плос- ЗО кость входного отверстия газозаборного зонта располагают на уровне верхней кромки выходного отверстия переливного патрубка. При этом под зонт поступает в основном только парогазовая смесь, барботирующая через слой жидкости и практически не содержащая токсичных веществ. При размещении газозаборного зонта выше укаэанного уровня возможен проскок в атмосферу неочищенных газов, а ни- 40 же возможно заливание входного отверстия зонта и перекрытие выхода избыточного количества пара в атмосферу. Для предотвращения попадания под зонт токсичных веществ, выделяю- 45 шихся при контактировании шлакового расплава с водой, гаэоэаборный зонт размещают сбоку от шлакоподакщего желоба.

Барботажный элемент помещен между днищем емкости и уровнем переливного патрубка и выполнен таким образом, чтобы отверстия (прорези) в боковых стенках, сквозь которые проходит парогазовая смесь, находились на одном уровне, т.е. преимущественно в одной горизонтальной плоскости. Это обеспечивает одинаковую высоту слоя жидкости, сквозь который барботируют пузырьки газа, благодаря чему повышается эффективность нейтрализации d0 газообразных компонентов пара и уменьшается напор, который необходимо создавать вентилятором для проталкивания парогазовЬй смеси через слой жидкости.

Для равномерного распределения барботируемой парогазовой смеси по поперечному сечению емкости барботажный элемент выполнен в виде ряда (см. фиг. 2 рисунка) параллельных желобов, подключенных к переточному паропроводу. Во всех желобах в нижней части боковых стенок по всему периметру сделаны отв ерс тия (прорез и), например, прямоугольного или треугольного сечения, размещенные в одной горизонтальной плоскости ° Парогазовая смесь нз переточного паропровода равномерно:распределяется по всем желобам и через прорези в боковых стенках желобов барботирует сквозь слой жидкости. Частицы шлака проваливаются через зазЬры между желобами барботажной гребенки на наклонное днище емкости, откуда в виде водно-шлаковой пульпы поступает на обезвоживание. Расстояние между соседними желобами гребенки и ширину желобов принимают в пределах 100-300 мк, что обеспечивает достаточно равномерный барботаж газа через жидкость с перемешиванием частиц шлака, опускающихся на дно. Благодаря интенсивному перемешиванию частиц шлака в барботажном слое, из них выщелачиваются сульфидные соединения, которые при этом окисляются.кислородом воздуха.

Это предотвращает выделение сероводорода из влажного шлака при его дальнейшей переработке, транспортировке и хранении, кроме того, при гидролиэе и окислении сульфидов в жидкости накапливаются гидроокиси щелочно-земельных металлов что повышает щелочность и нейтралиэующую способность жидкости по отношению к токсичным газообразным соединениям (сернистыми, хлористым, фтористым и т.п.) . При уменьшении расстояния между желобами барботажной гребенки менее 100 мм появляется опасность зависания частиц шлака между желобами и затрудняются операции по нх чистке и ремонту. При увеличении этого расстояния свыше 300 мм нарушается. равномерность распределения парогазовой смеси по сечению емкости, что в свою очередь ухудшает перемешивание водношлаковой смеси и снижает положительный эффект нейтрализации вредных газообразных компонентов, Размещение вентилятора между теплообменником и барботажным концом переточного паропровода.позволяет значительно (по крайней мере в несколько раз) уменьшить объем перекачиваемой парогазовой смеси по сравнению с установкой вентилятора перед теплообменником (по прототипному устройству) . Это объясняется тем, что в теплообменнике конденсируется основная масса водяного пара и вентилятору, установленному после теплообменника, требуется перекачивать

734157

Формула изобретения оодна ,(ОЛП-К

ПМЮ/7

ЦНИИ ПИ

Тираж 6 только остаточное количество водяного пара и газообразных компонентов, не сконденсировавшихся в теплообменнике, а также небольшое количество воздуха, вводимого в парогазовый цикл установки для окисления сульфидов .

Применение предлагаемого устройства для грануляции шлаков обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества: а) сокращаются .энергоэатраты на рециркуляцию пара (за счет уменьшения средней глубины погружения барботажного элемента и установки вентилятора после теплообменника); б) повышается эффективность нейтрализации вредных газообразных компонентов пара водно-шлаковой смесью (благодаря равномерному распределению циркулирующей паро-газовой смеси по сечению емкости и выделению щелочи при гидролизе и окислении. сульфидов, содержащихс я в шлаке); в ) предотв ращаетс я выделение токсичных газообразных веществ при последующей переработк е, транспортировке и хранении влажного гранулированного шлака (в связи с тем, что неустойчивые сульфиды, содержащиеся в шлаке, окислены кислородом подводимого воздуха до устойчивых окисных соединений); г) становится возможным сбрасывание н атмосферу избыточных количеств пара, не загрязняя при этом атмосферу токсичными газообразными веществами.

Филиал ППП Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 1. Устройство для грануляции шлак овых рас пл ав ов, с одержащее емк ос т ь с крышкой, выхлопным патрубком и барботажным элементом, шлакоподающий желоб, водоподводящий и отводящий трубопроводы, переливной патрубок, а также снабженный вентилятором и теплообменником переточный паропровод, соединенный одним концом с крышкой, а другим — с барботажным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью сокращения энергозатрат на рециркуляцию пара и повышения эффективности охраны окружающей среды от вредных соединений, вентилятор снабжен патрубком и барботажным элементом, причем барботажный элемент выполнен в виде ряда закрытых сверху параллельных желобов с расположенны2О ми на одном уровне отверстиями в нижней части боковых их стенок.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что входное отверстие выхлопного патрубка рас— положено внутри емкости сбоку от шлакоподающего желоба на уровне верхней кромки входного отверстия переливного патрубка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Пашков В.Д. Экономичность энергетического использования физического тепла доменных шлаков. Сталь, 1964, 9 8, с. 760-763.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 548627, кл. С 21 В 3/08, 1975.