Устройство для производства гранулированного шлака Советский патент 1992 года по МПК C04B5/02 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, минеральных удобрений, черной и цветной металлургии и может быть использовано для грануляции доменных, электротер мо- фосфорных, никелевых, ферросплавных и других шлаковых расплавов.

Известно устройство для производства гранулированного шлака включающее гидрожелоб, вращающийся барабан с головкой, шлакоотбойным кольцом и парогазоводоотводной камерой с одной стороны и поперечной стенкой и улиточными перегружателями с другой стороны, а также фильтровальную поверхность, размещенную внутри корпуса, выгрузочную камеру и водоотводные воронки 1.

Особенностью устройства является то, что эти процессы протекают последовательно практически без интервала во времени. Применение устройства позволяет на первой ступени обезвоживания сократить до минимума продолжительность контактирования зерен гранулированного шлака с водой и тем самым на второй ступени обезвоживания осуществить отфильтровгние еще горячей воды из слоя еще горячих зерен шлака, что существенно повышает эффективность этого процесса. Недостатком описанной установки является то. что на первой ступени обезвоживания от гранулированного шлака отделяется еще горячая вода. Во избежание повониенных потерь из-за испарения во время грануляции эта вода подвергается охлаждению в градирне, что ведет с расходованию энергоресурсов, потерям воды в результате испарения в градирне и уноса с брызгами. Кроме того, а это главное. безвозвратно теряется без использования тепло, которое шлак отдает воде в процессе грануляции.

Целью изобретения является экономия энергоресурсов за счет утилизации тепла шлакового расплава.

Поставленная цель достигается гем. чти известное устройство для производства гранулированного шлака, включающее гидрожелоб, вращающийся барабан с парогазоводоотводСО

С

vi о о со

U1

оо

ной камерой с одной стороны и поперечной стенкой фильтровальной поверхностью и улиточными перегружателями с другой стороны, снабжено теплообменником и шламона- копителем и утепленным баком-отстойником с двумя отделениями, соединенными через данные отверстия и трубопроводы с задвижками между собой со шламонакопителем и через теплообменник с гидрожелобом.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство включает гидрожелоб 1, который проходит через проемы в передней и задней стенках парогазоводоотводной камеры 2 с водосборной воронкой 3, проходит через головку 4, шлакоотбойное кольцо 5 и входит во внутрь цилиндрического корпуса 6 вращающегося барабана, который поперечной стенкой 7 разделяется на две секции. Внешний контур шлакоотбойного кольца размещен на относе от внутренней поверхности цилиндрического корпуса, в результате чего между ними создается кольцевой зазор. Со стороны гидрожелоба находится секция первой ступени обезвоживания, с противоположной - секция второй ступени обезвоживания.

В центральной части поперечной стенки имеется проем, через который проходят носки улиточных перегружателей 8. Внутри цилиндрического корпуса секции второй ступени обезвоживания на относе от его внутренней поверхности находится цилиндрическая фильтровальная поверхность 9. Вблизи торца в стенках цилиндрического корпуса имеются отверстия, схваченные водосливными патрубками 10. Кольцевой зазор между торцами цилиндрического корпуса и фильтровальной поверхностью перекрыт подпорным кольцом 11.

Вблизи торца цилиндрический корпус .охвачен выгрузочной камерой 12 с парогазоводоотводной трубой 13. К нижней части выгрузочной камеры примыкают водосборная воронка 3 и выгрузочный бункер 14. При этом водосливные патрубки находятся над водосборной воронкой 3 выгрузочной камеры 12, Снизу бункер перекрывается затвором-мигалкой 15 . Через торцовую стенку выгрузочной камеры во внутрь цилиндриче- ской сетчатой поверхности на всю ее длину введен воздухораспределитель 16 с возду- хоподающими насадками 17, обращенными к нижнему участку фильтровальной поверхности. Под затвором-мигалкой помещен транспортный конвейер 18.

Водосборная воронка парогазоотводной камеры через трубопровод и центробежный насос 19 соединена с баком-отстойником 20, который помещен на постаменте 21. Бак-отстойник переливной стенкой 22 разделен на два отделения: грязное и чистое, Снаружи отверстия в боковых стенках оба отделения бака-отстойника соединены между собой обводной трубой 24, оснащенной задвижкой 25. Через донные отверстия оба отделения бака- отстойника трубопроводами, оснащенными задвижками 26 и 27, соединены с теплообменником-каллорифером 28 и шламоприемником 29. При использовании в качестве теплоносителя воздуха теплообменник комплектуется нагнетательным вентилятором 30, при использовании воды центробежным насосом, который на схеме не показан.

Внутри чистого отделения бака-отстойника находится датчик 31 уровня нагретой осветленной воды, который может устанавливаться на заданную высоту. Исполнительным механизмом, который на схеме не показа, датчик уровня связан с приводом задвижки подачи чистой воды.

Центробежным насосом 32. системой трубопроводов и задвижек 33 и 34 теплообменник соединяется либо с гидрожелобом, либо через еще одно отверстие в стенке с чистым отделением бака-отстойника.

В устройство подведен трубопровод чистой воды, оснащенной задвижкой 35, который врезан в трубопровод для подачи осветленной охлажденной воды в гидрожелоб. При использовании в качестве теплоносителя воздуха теплообменник утепленным воздуховодом соединен с воздухораспределителем. При использовании в качестве теп- лоносителя воды теплообменник утепленным трубопроводом соединен с потребителем нагретой воды.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении все задвижки закрыты, насосы и вентиляторы -еплооб- менника отключены, бак-отстойник опорожнен.

Технологический процесс начинается с открытия задвижки 34 подачи чистой воды, включения насоса 19 подачи слабо осветленной воды в бак-отстойник 20 и включения всего не показанного на схеме оборудования, которое необходимо для нормальной работы устройства.

После этого производится подача шлакового расплава в гидрожелоб 1, где он подвергается воздействию струй воды и распадается на отдельные зерна-гранулы. Происходит грануляция шлака. При этом температура воды повышается на 90-95°С, а температура шлака снижается до 100- 300°С. Образуется горячий поток водной шлаковой пульпы, которая с большой скороСтью протекает по гидрожетюбу и баллистической траекторией выбрасывается в пространство, ограниченное цилиндрическим корпусом 6 вращающегося барабана, шла- коотбойным кольцом 5 и поперечной стен- кой 7. Сначала поток шлаковой пульпы силой инерции перемещается выше уровня шлаковой пульпы внутри вращающегося барабана, который определяется диаметром головки. Затем под воздействием сил грави- тации поток шлаковой пульпы опускается вниз и смешивается со шлаковой пульпой внутри барабана. Это происходит на участке внутренней поверхности цилиндрического корпуса, где размещены улиточные перегру- жатели 8. Они захватывают осевшие вниз зерна гранулированного шлака,а также воду, заполняющую межзерновые пустоты, и перемещают их по другую сторону стенки внутрь цилиндрической фильтровальной по- верхности 9. При этом происходит сгущение пульпы. Отношение шлак: вода уменьшается с первонаяального значения 1:3-5 до значения 1:0,8-0,4. Последнее объясняется тем, что перегружатели захватывают осевшие вниз зерна гранулированного шлака и только такое количество воды, которое может поместиться в межзерновых пустотах его рыхлой массы, то есть не более 50-30% по объему. В этом заключается первая сту- пень обезвоживания шлаковой пульпы способом отстаивания.

Остальная вода, входящая в состав пульпы, перемещается в противоположном от перегружателей направлении, проходит через кольцевой зазор между шлакоотбой- ным кольцом 5 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса у его стыка с головкой и через нее перетекает в переднюю водосборную воронку 3. В это время проис- ходит начальная стадия осветления отделяемой от граншлака воды Взвешенные в воде частицы шлака опускаются вниз и под слоем воды вместе с выпавшим из движущегося по траектории потока шлаковой пульпы отдельными зернами гранулированного шлака перемещаются перекатыванием по нижней части цилиндрического корпуса в направлении перегружателей и смешиваются с основной массой гранулированного шлака. Таким образом в водосборную воронку попадает слабо осветленные стоки от первой ступени обезвоживания гранулированного шлака. Они составляют более 90%.

Сгущенная шлаковая пульпа попавшая на фильтровальную поверхность, подвергается второй ступени обезвоживания способом фильтрации. Вода проходит через

макрокопилляры образованные пустотами между зернами гранулированного шлака, и через ячейки фильтровальной поверхности, попадает на внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса на участке между поперечной стенкой и подпорным кольцом 11, стекает по уклону цилиндрического корпуса, задерживается подпорным котьцом и через водосливные патрубки 10 стекает в заднюю водосборную воронку 3. С собой вода увлекает мелкие частицы шлака. Небольшое количество последних проваливается через ячейки фильтровальной поверхности. Смешиваясь, вместе они образуют загрязненные стоки, которые по трубопроводу направляются в шламоприемник 29. Слабо осветленные стоки насосом 19 попадают в грязное отделение бака- отстойника 20, заполняют его и через верхнюю кромку переливной стенки 22 перетекают в чистое отделение. В о время наполнения и перемещения от задней стенки бака-отстойника к перегородке 22 происходит осаждение частиц шлака, оставшихся после начальной стадии осветления воды грануляции.

Осветленная вода заполняет чистое отделение бака- отстойника до тех пор. пока она не достигнет датчика 3 уровня. Срабатывает его исполнительный механизм. Открывается задвижка 27 на трубопроводе, соединяющем бак-отстойник и теплообменник 28, и после заполнения его водой открывается задвижка 33 на трубопроводе между насосом 32 и гидрожелобом, закрывается задвижка 35 на

трубопроводе подачи чистой воды, включаются насос 32 и вентилятор 30,

В результате этих действий устройство выходит на стабильный режим работы, который характеризуется использованием для грануляции шлака осветленных стоков и осуществлением непрерывной циркуляции воды в системе: гидрожелоб - цилиндрический корпус - водосборная воронка - утепленный бак-отстойник - теплообменник - гидрожелоб и т.д.

Во время прохождения через теплообменник горячая осветленная вода охлаждается потоком воздуха или воды, расходуемой для теплоснабжения. В первом случае нагретый воздух по воздуховоду поступает в воздухораспределитель 15 и через воздухе по дающие насадки 17 направляется на поверхность слоя обезвоживаемой сгущенкой шлаковой пульпы, которая перемещается по фильтровальной поверхности. Происходит сложный процесс, сочетающий обезвоживание и подсушивание шлакового

расплава. Перемещаясь по фильтровальной поверхности, сгущенная шлаковая пульпа довольно быстро теряет воду, находящуюся в межзерновых пустотах гранулированного шлака, и он из связного переходит в рыхлое состояние. На поверхности зерен остается преимущественно механически связанная вода. Дальнейшее1 обезвоживание такого влажного продукта способом фильтрации становится неэффективным.

Одновременно с обезвоживанием способом фильтрации под воздействием потока нагретого воздуха происходит испарение воды. Вначале относительное количество испарившейся воды весьма незначительно. По мере ухода воды из межзерновых пустот значение фактора подсушивания все более возрастает. Подсушиванию способствует то, что при вращении фильтровальной поверхности благодаря перекатыванию происхо- дит непрерывное обновление слоя подсушиваемого материала. На смену подсушенному перемещается слой еще влажного гранулированного шлака. С фильтрующей поверхности подсушенный гранулированный шлак сбрасывается в выгрузочный бункер 14 и через затвор-мигалку 15 попадает на ленту транспортного конвейера 18,

В итоге осуществления процессов сгущения шлаковой пульпы способами осажде- ния, обезвоживания сгущенной шлаковой пульпы способом фильтрации и подсушивания, содержание воды снижается до 2-3%. При такой влажности гранулированный шлакуже не подвержен смерзанию, что при- дает ему новое потребительское свойство.

В процессе грануляции шлакового расплава и обезвоживания шлаковой пульпы способом осаждения происходит выделение из шлака токсичных газов и интенсив- ное испарение воды. Меньшее количество газов и паров воды .образуется во время обезвоживания и подсушивания шлаковой пульпы. Пары и газы собираются в парога- зоводоотводной 2 и выгрузочной камерах и отводятся через парогазоотводные трубы.

Испарившаяся в процессе грануляции и содержащаяся в гранулированном шлаке вода уходит их технологического процесса. Количество воды в оборотной системе водо- снабжения устройства постепенно уменьшается. В результате понижается уровень осветленной воды в чистом отделении бака- отстойника. Срабатывает исполнительный механизм датчика 31 уровня воды, открыва- ется задвижка 35 на трубопроводе чистой воды и производится подпитка системы оборотного водоснабжения устройства до тех пор, пока уровень воды не поднимется до заданного.

Определенное нарушение стабильного режима работы устройства имеет место также во время кратковременных перерывов в подаче шлака на переработку, например, во время транспортировки опорожненных и свеженалитых шлаковозных ковшей. В этом случае закрывается задвижка 33 и открывается задвижка 34 на двух отрезках трубопровода для подачи осветленной воды от насоса 32 соответственно в гидрож(злоб и в чистое отделение бака-отстойника. После этого циркуляция воды осуществляется по сокращенной системе оборотного водоснабжения: чистое отделение бака-отстойника - теплообменник - чистое отделение бака-отстойника и т.д.

Без притока тепла от шлакового расплава вода быстро охлаждается. Чтобы замедлить охлаждение воды и продолжать подсушивание гранулированного шлака теплым воздухом увеличивается количество горячей воды, которая циркулирует в системе. С этой целью открывается задвижка 25 на обводной трубе 24 и чистое отделение бака-отстойника соединяется с грязным. При этом в оборот вводятся только верхние более чисты слои слабо осветленных стоков, мало отличающихся по степени загрязнения от осветленных. Они занимают весь объем грязного отделения бака-отстойника на высоте от верхней кромки перегородки до обводной трубы.

В процессе длительной эксплуатации устройства в нижних горизонтах грязного отделения бака-отстойника накапливаются мелкие фракции гранулированного шлака. Образуется шлам, который подлежит периодическому удалению. Для этого во время перерыва в производстве гранулированного шлака открываются задвижки 26 и 35. Чистая вода по системе: гидрожедоС - цилиндрический корпус-сливная воронка насосом 19 подается в грязное отделение бака-отстойника и смывает накопившийся там шлам. Через донное отверстие по трубопроводу он стекает в шламоприемник.

Устройство дает значительный технический эффект, который в частности заключается в следующем.

Использование теплообменника для охлаждения горячих стоков от первой ступени обезвоживания пульпы гранулированного шлака, которые составляют более 90% воды, расходуемой на грануляцию шлака, позволяет отказаться от применения градирни и тем самым сократить непроизводительный расход электроэнергии и потери воды. Это также позволяет использовать тепло горячих стоков либо для нагревания воздуха и последующего с его помощью подсушивания гранулированного шлака, либо для нагревания оборотной воды системы теплоснабжения.

Подача горячих стоков от первой ступени обезвоживания в теплообменник через бак-отстойник позволяет сократить содержание в стоках мелких частиц шлака и создать промежуточную емкость для горячих стоков.

Утепление бака-отстойника позволяет сократить потери тепла горячими стоками от первой ступени обезвоживания.

Наличие в стенках грязного и чистого отделений бака-отстойника водоотводных

10

Наличие трубопровода, соединяющего данное отверстие грязного отделения бака- отстойника со шлакоприемником, позволяет периодически освобождать его от накопившегося на дне шлама.

Формула изобретения Устройство для производства гранулированного шлака, включающее гидрожелоб, вращающийся барабан с парогазоводоотвод- ной камерой с одной стороны и поперечной стенкой, фильтровальной поверхностью и улиточными перегружателями с другой стороны, отличающееся тем, что, с целью экономии энергоресурсов за счет утилизации

/ | ilQ I ЪП У1Г| WdlXbi WlWiV « vf - - ™ГТ -- -i.f

отверстий, соединенных обводной трубой, а 15тепла шлакового расплава, оно снабжено тептакже трубопровода для подачи осветлен-лообменником, шламонакопителем и утеп- ных стоков из теплообменника в чистое отделение бака-отстойника после завершения

процесса гран уляции увеличить длитель

ленным баком-отстойником с двумя отделениями, соединенными через донные отверстия и трубопроводы с задвижками

ность и обеспечить большую равномер- 20 между собой со шлаконакопителем и через ность утилизации тепла горячих стоков.теплообменник с гидрожелобом.

Основные режимные параметры и технические показатели устройства обеспечивающие осуществление способа в промышленных условиях.

0

Наличие трубопровода, соединяющего данное отверстие грязного отделения бака- отстойника со шлакоприемником, позволяет периодически освобождать его от накопившегося на дне шлама.

Формула изобретения Устройство для производства гранулированного шлака, включающее гидрожелоб, вращающийся барабан с парогазоводоотвод- ной камерой с одной стороны и поперечной стенкой, фильтровальной поверхностью и улиточными перегружателями с другой стороны, отличающееся тем, что, с целью экономии энергоресурсов за счет утилизации

i.f

5тепла шлакового расплава, оно снабжено теплообменником, шламонакопителем и утеп-

ленным баком-отстойником с двумя отделениями, соединенными через донные отверстия и трубопроводы с задвижками

Сущность изобретения: устройство содержит гидрожелоб, вращающийся барабан с парогазоводоотводной камерой с одной стороны и поперечной стенкой, фильтровальной поверхностью и улиточными перегр жателя- ми с другой стороны. Устройство также содержит теплообменник, шламонакопитель и утепленный бак-отстойник с двумя отделениями, соединенными через донные отверстия и трубопроводы с задвижками между собой, со шламонакопителем и через теплообменник с гидрожелобом. 1 табл., 2 ил.

Способ транспортировки шлакового расплаваКоличество шлака, сливаемого из шлаковозного ковша, т

Интенсивность слива шлака, т/мин Расход воды на грануляцию шлакового расплава, м3/мин

Емкость утепленного бака-отстойника

грязного отделения, м

чистого отделения, м3

общая, м

Температура осветленной воды после выхода из теплообменника режим грануляции режим циркуляции

Температура воздуха, выходящего из теплообменникарежим грануляции режим циркуляции

Диаметр цилиндрического корпуса, мм Длина цилиндрического корпуса на участке от конической головки до поперечной стенки, м

Длина цилиндрического корпуса на участке от поперечной стенки до подпорного кольца, мм

Длина головки, м Диаметр головки, м Длина фильтровальной поверхности, м Диаметр фильтровальной поверхности, м Тип фильтровальной поверхности Ширина щели сита щелевого, мм Частота вращения цилиндрического корпуса, об/мин

в шлаковозных ковшах 17,0

5,0 20,0

200 100 300

60

40

50

30 35

100

11 О

0.75

1,5

Т1,0

3,0

сито щелевое 1 О

фЦ2. 1