Устройство для грануляций шлаковых расплавов

Союз Советскик Соцналнстнческик Республик(22) Заявлено.130278 (21) 2587779/29-33с присоединением заявки Мо(51)М. Кл,2 С 04 В 5/02 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) устРойство Для гмнуляции шлаковых РАСПЛАВОВИзобретение относится к переработке, в частности, грануляции расплавленных шлаков, образующихся в различных производствах: металлургии, 5 энергетике, химической промышленности и т.п.Известны устройства 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 2 О об орудов ани я .В нек оторой ст епени этот недостаток устранен в известном 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, соединенныйодним концом с крьдакой, а другим -2 барботажным элементом. Причем вентилятор 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 крьвпкой емкости и теплообменником, в результате чего приходится перекачивать большие объемы пара, что увеличивает расход энергиина перекачку пара. Третьим недостат-,ком устройства является то, что внем остсутствует возможность подводавоздуха в пароциркуляционную систему,в результате чего, в жидкости, заполняющей нижнюю часть емкости, накапливаются сульфидные соединениякальция, магния, железа, марганца(в виде сульфидов, бисульфидов ит.п.), что в свою очередь снижаетнейтралиэирующую способность жидкости и приводит к увеличению концентрации газообразных сернистых соединений в паровой фазе и повышает кор"роэионную активность пара. Кроме того, в известном устройстве отсутствует возможность сброса в атмосферу избыточных количеств парогазовой смеси, не загрязняя при этом атмосферутоксичными 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 емкостьс крышкой, выхлопным патрубком и барботажным элементом, шлакоподающий желоб, водоподводящий и отводящий трубопроводы, переливной патрубок, атакже снабженный вентилятором и теплообменником переточный паропровод,соединенный одним концом с крышкой,а другим - с барботажным элементом,вентилятор снабжен патрубком для подвода воздуха и установлен между теплообменником и барботажным элементом,причем барботажный элемент выполненв виде ряда, закрытых сверху параллельных желобов с расположенными наодном уровне отверстиями в нижнейчасти боковых их стенок. Причем входное отверстие выхлопного патрубка расположено внутри емкости сбоку от шлакоподающего желоба на уровне верхней кромки входного отверстия переливного патрубка.На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг, 2 то же, разрез А-А на фиг. 1.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 б, водоподводящий трубопровод 7, трубопровод 8 для отвода водно- шлаковой пульпы, переливной патрубок 9, переточный паропровод 10, теплообменник 11, вентилятор 12,. воздухоподводящий патрубок 13, выхлопнойпатрубок 14 с газоэаборным зонтом 15для отвода части паровоздушной сме 25 ЗО 35 40 45 50 55 бО 65 си в атмосферу, задвижки 16, 17, 18,19, 20 и регулировочную заслонку 21,Устройство работает следующим образом,Шлаковый расплав по фшлакоподающему желобу заливают в емкость 1,где струю стекающего иэ желоба шлакаразбивают струей воды, подаваемойпод давлением в несколько атмосферв емкость через водоподводящий трубопровод, Капли и частицы застывшегошлака падают в жидкость, заполняющуюнижнюю часть емкости, где происходитокончательное охлаждение и грануляция шлака, Водно"шлаковая пульпа изнижней части емкости отводится потрубопроводу 8 на последующее обезвоживание. Уровень жидкости в емкостиподдерживают на требуемом уровне спомощью регулировочной заслонки 21.Переливной патрубок 9 служит для отвода из емкости в трубопровод 8 избыточной жидкости в случае чрезмерного 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 фС и выше) шлаком происходит интенсивное испарение воды. Поэтому, образующаяся парогазовая смесь представленапреимущественно водяным паром с небольшой (до нескольких процентов пообъему) примесью газообразных веществ, выделяющихся из шлака. Задвижки 18, 19, 20 служат для временногоотключения теплообменника на ремонт.Конденсат из теплообменника возвращают в водный цикл грануляционнойустановки, а неконденсировавшуюсяпарогазовую смесь из теплообменникавентилятором подают в барботажныйэлемент, откуда она через прорези .вбоковых стенках колпака барботируетчерез слоЯ жидкости, где нейтрализуются вредные газообразные компоненты (в частности, сернистые и хлористые соединения). Чтобы окислить сульфндные и бисульфидные соединения,содержащиеся в водно-шлаковой смесии являющиеся источником выделениясероводорода, до более устойчивыхокисных 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 задвижки17, через партрубок 13 поступает на всас вентилятора, где он смешиваетсяс парогазовой смесью. При барботажепаровоэдушной смеси через слой жидкости в емкости кислород окисляетсуиьфид -бисульфидные соединения до . окисных соединений, в связи с чем предотвращается выделение сероводорода в газовую фазу. Поскольку пригидролизе 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 чрезмерное накопление газообразных компонентов (в частности, азота, углекислого газа) в циркулирующей парогазовой смеси, часть парогазовой смеси отводят иэ цикла в атмосферу через газоэа борный зонт 15 и выхлопной патру бок 14, регулируя количество отводи" мой смеси с помощью задвижки 16. Что" бы не отводить в атмосферу вредных (токсичных газообразных веществ, вы- д деляющихся при контактировании рас" плавленного шлака со струей воды, гаэоэаборный зонт помещают в недосредственной 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 же возможно заливание входного отверстия зонта и перекрытие выхода избыточного количества пара в атмосферу. Для предотвращения попадания под зонт токсичных веществ, выделяющихся при контактировании шлакового расплава с водой, гаэоэаборный зонт размещают сбоку от шлакоподакщего желоба.Барботажный элемент помещен между 50 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 бО газообразных компонентов пара и уменьшается напор, который необходимо создавать вентилятором для проталкивания парогазовЬй смеси через слой жидкости. Для равномерного распределениябарботируемой парогазовой смеси попоперечному 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 периметрусделаны отверстия (прорези), например, прямоугольного или треугольногосечения, размещенные в одной горизонтальной плоскостиПарогазоваясмесь 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 днищеемкости, откуда в виде водно-шлаковой пульпы поступает на обезвоживание. Расстояние между соседними желобами гребенки и ширину желобов принимают в пределах 100-300 ьк, чтообеспечивает достаточно равномерныйбарботаж газа через жидкость с перемешиванием частиц шлака, опускающихся на дно, Благодаря интенсивному перемешиванию частиц шпака в барботажном слое, из них выщелачиваютсясульфидные соединения, которые приэтом окисляются.кислородом воздуха.Это предотвращает выделение сероводорода из влажного шлака при егодальнейшей переработке, транспортировке и хранении, кроме того, пригидролиэе и окислении сульфидов вжидкости накапливаются гидроокисищелочно-земельных металлов что повышает щелочность и нейтралиэующуюспособность жидкости по отношениюк токсичным газообразным соединениям(сернистыми, хлористым, фтористыми т,п.) . При уменьшении расстояниямежду желобами барботажной гребенкименее 100 мм появляется опасность зависания частиц шлака между желобамии затрудняются операции по нх чисткеи ремонту, При увеличении этого расстояния свыше 300 мм нарушается равномерность распределения парогазовойсмеси по сечению емкости, что в своюочередь ухудшает перемешивание водношпаковой смеси и снижает положительный эффект нейтрализации вредных газообразных компонентов,Размещение вентилятора между теплообменником и барботажным концомпереточного паропровода.позволяетзначительно (по крайней мере в несколько раз) уменьшить объем перекачиваемой парогазовой смеси по сравнению с установкой вентилятора перед теплообменником (по прототипномуустройству) . Это объясняется тем,что в теплообменнике конденсируетсяосновная масса водяного пара и вентилятору, установленному после теплообменника, требуется перекачивать734157 Формула изобретения заоди ТОЛП.КПЮЮИ ЦНИИП Тираж лиал Ужг л. Проектная,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 бар" ботажного 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, содержащихся в шлаке);в) предотвращается выделение токсичных газообразных веществ при последующей переработке, 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. 1. Устройство для грануляции шлаковых расплавов, содержащее емкостьс крышкой, выхлопным патрубком и барботажным элементом, шлакоподающийжелоб, водоподводящий и отводящийтрубопроводы, переливной патрубок, атакже 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, чтос целью сокращения энергозатрат нарециркуляцию .пара и повышения эффективности охраны окружающей среды отвредных соединений, вентилятор снабжен патрубком и барботажным элементом, причем барботажный элемент выполнен в виде ряда закрытых сверхупараллельных желобов с расположенны 2 О ми на одном уровне отверстиями в нижней части боковых их стенок.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что входноеотверстие выхлопного патрубка рас -положено внутри емкости сбоку от шлакоподающего желоба на уровне верхнейкромки входного отверстия переливного патрубка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Пашков В.Д. Экономичность энергетического использования физического тепла доменных шлаков. Сталь,1964, Р 8, с, 760-763.2, Авторское свидетельство СССРР 548627, кл. С 21 В 3/08, 1975.