УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИПЕЧНОЙ ГРАНУЛЯЦИИ ШЛАКА

Полезная модель относится к грануляции расплавленных шлаков у металлургических печей и предпочтительно может быть использована для опреснения морской воды, используемой для этих целей, а также для очистки загрязненных технологических сбросов металлургических заводов путем выпарки с последующей конденсацией.
Известна установка для гранулирования расплавленного шлака, содержащая шлаковый желоб, гидрогранулятор для диспергации шлака, приемный бункер-отстойник с решеткой, переливным устройством и вытяжной трубой, эрлифт, соединенный с обезвоживателем карусельного типа, бак оборотной воды с насосами, соединенными с гидрогранулятором (SU 529132, публ. 1971 г.) [1].
Известная установка не имеет системы охлаждения оборотной воды, что приводит к значительным потерям оборотной воды, выбрасываемой в виде пара через вентиляционную трубу.
Этот недостаток частично устранен в установках, снабженных градирнями (Патент США №3615329, публ. 1971 г.) [2]. Эта установка содержит желоб, сопла для подачи воды, бункер-смеситель, насосы для перекачки шлаководяной пульпы, отстойник, бак оборотной воды и подсоединенные к нему градирни для охлаждения оборотной воды с насосами для подачи ее к соплам. К недостаткам этой установки можно отнести безвозвратные потери тепла шлака и значительные энергетические затраты для охлаждения и перекачки оборотной воды и охлаждающего воздуха.
Заявленная установка для припечной грануляции шлака доменной печи содержит желоб шлака, гидрогранулятор, соединенный с насосом подачи оборотной воды, приемный бункер-отстойник, снабженный решеткой, переливным устройством и камерой сбора парогазовых выделений, эрлифт для откачки граншлака, обезвоживатель шлаковой пульпы и транспортеры граншлака для отгрузки на склад. Установка отличается тем, что паровой тракт камеры сбора парогазовых выделений снабжен теплообменником для конденсации пара, полученного при грануляции шлака, и передачи теплоты пара морской воде, циркулирующей в теплообменнике, который соединен с сепаратором, подключенным к системе вакуумирования и конденсации пара морской воды. Кроме того, установка отличается тем, что решетка приемного бункера-отстойника расположена на расстоянии 1-3 м. от уровня (отметки) переливного устройства.
Снабжение парового тракта установки теплообменником для конденсации пара, полученного при грануляции шлака, позволяет теплоту пара передать теплоносителю, охлаждающему пар, а именно морской воде, циркулирующей в теплообменнике в качестве охлаждающей среды, притом, что теплообменник соединен с сепаратором - устройством для отделения пара, подключенным к системе вакуумирования, например, к эжектору. Благодаря пониженному давлению в сепараторе удается получить пар из морской воды при более низких температурах, значительно ниже 100°С. Эжектор, который может работать на сконденсированной воде, одновременно будет охлаждать пар, образуя конденсат. Таким образом за счет низкопотенциального тепла достигается эффект опреснения морской воды с одновременной конденсацией испаренной грануляционной воды при охлаждении гранулированного шлака в бункере-отстойнике. Эффективность данной системы можно повысить, применив многоступенчатую схему реализации.
Размещение решетки в бункере-отстойнике на расстоянии 1-3 метра ниже уровня переливного устройства позволит обеспечить надежность охлаждения частиц шлака в этом бункере. А именно, при высокой интенсивности слива шлака, доходящей до 12 т/мин шлаковая струя может диспергироваться не полностью, особенно при наличии жидкого чугуна. При глубине размещения решетки менее 1 м это может привести к образованию на решетке спеков и завалов из кусков шлака, что недопустимо по условиям взрывобезопасности.
При глубине размещения решетки от 1 м установка будет работать при номинальной интенсивности слива шлака без нарушения надежности. При глубине размещения решетки до 3 м работоспособность надежно обеспечивается при максимальной интенсивности слива шлака. При более глубоком залегании решетки она может создавать помехи сходу граншлака по наклонной стенке бункера-отстойника из-за повышенной концентрации граншлака в зауженной части бункера.
Новый технический результат, достигаемый заявленной установкой, заключается в использовании тепла шлака, переданного пару и возврат испаренной воды путем конденсации пара.
Заявляемая установка изображена на рисунке. Она содержит желоб 1 для подачи шлака, под которым расположен гидрогранулятор 2 с соплами, бункер-отстойник 3, оборудованный решеткой 4, паросборником 5, вытяжной трубой 6, камеру 7 шлакового эрлифта 8, который состоит из подъемной трубы с воздушной насадкой 9, трубы 10 для подачи воздуха, водовода 11 для взмучивания шлака, сепаратора 12, обезвоживателя 13 карусельного типа с водосборником 14 и бункером 15 обезвоженного граншлака, под которым установлен транспортный конвейер 16. Кроме того установка содержит бак оборотной воды 17, соединенный с бункером-отстойником 3 переливным устройством 18 и насос оборотной воды 19, соединенный с гранулятором 2.
Паровой тракт установки соединен с теплообменником 20 для конденсации пара и передачи тепла морской воде, соединенным с сепаратором пара 21 и вакуум насосом 22, например эжектором, для создания разрежения в сепараторе 21. Вакуум насос 22 соединен в свою очередь с водосборником 23, снабженным насосом 24 для подачи рабочей воды в эжектор 22 и переливным устройством 25 для отвода, полученного из пара морской воды конденсата.
Установка работает следующим образом. Расплавленный шлак из доменной печи по желобу 1 стекает на поток воды, выходящей из сопел гранулятора 2. За счет физического и термического воздействия струй воды расплавленный шлак диспергируется и охлаждается. Образующийся при этом пар локализуется паросборником 5 и за счет самотяги трубы 6 просасывается через теплообменник 20, где пар на поверхностях теплообменника 20 конденсируется и стекает обратно в бункер-отстойник 3. Тепло пара через стенку теплообменника 20 передается морской воде, которая в нагретом состоянии поступает в сепаратор пара 21, где за счет разрежения, создаваемого эжектором 22, испаряется, а пар засасывается в эжектор и, смешиваясь с более холодной водой, попав в зону повышенного давления эжектора 22, конденсируется и в виде жидкости попадает в водосборник 23, откуда часть воды засасывается насосом 24 и подается в эжектор. Конденсат через переливное устройство 25 сливается, как чистая или, как подпиточная вода в оборотную систему завода.
Окончательное охлаждение и затвердевание частиц шлака происходит при погружении их в воду бункера-отстойника 3, уровень которой поддерживается постоянным за счет перелива в бак 17 оборотной воды через переливное устройство 18. Случайно попавшие в бак-отстойник 3 негабаритные предметы и куски шлака задерживаются решеткой 4, расположение которой выбирается исходя из условий безопасного ведения процесса грануляции в пределах от 1 м до 3 м от уровня переливного устройства 18.
Охлажденные частицы шлака оседают в нижнюю часть бункера-отстойника 3 и через нижнее отверстие попадают в камеру 7, где установлен шлаковый эрлифт 8. Граншлак под действием воздуха, вводимого по трубе 10 через воздушную насадку 9 в подъемную трубу после предварительного взмучивания водой из водовода 11 поднимается по подъемной трубе эрлифта 8 в сепаратор 12, откуда самотеком сливается в обезвоживатель 13 карусельного типа, состоящий из 16 секций с сетчатыми днищами. При вращении обезвоживателя 13 каждая секция последовательно проходит операции: заполнения пульпой, фильтрования воды через сетчатое днище и слой шлака и выгрузки граншлака в бункер 15. Отфильтрованная вода поступает в водосборник 14 и по трубе в нижней части отводится в бункер-отстойник 3. В случае переполнения секции вода через специальное окно переливается в водосборник 14.
Выгружаемый в бункер 15 граншлак, имея влажность 10-15% и температуру около 80°С, поступает через питатель на один из ленточных конвейеров 16 и удаляется на склад. Отработавший в эрлифте 8 воздух из сепаратора 12 удаляется в вытяжную трубу. Оборотная вода из бункера-отстойника 3 переливается через переливное устройство 18 в бак 17 оборотной воды и насосом 19 подается в гранулятор на очередной цикл грануляции.
При снабжении установки теплообменником, установленным в паровом тракте, появляется возможность полноценного использования низкопотенциального тепла системы мокрой грануляции, которая выгодно отличается от других схем использования тепла шлака, например сухой грануляции тем, что граншлак мокрой грануляции обладает более высокой гидравлической активностью (в 2 раза). В то же время предлагаемая схема реально позволяет получать ценный продукт, а именно опресненную воду, имеющую большое значение для тех районов, где имеется недостаток пресной воды, как технической, так и питьевой. Для доменных печей, расположенных на морском побережье, предлагаемая схема полноценно решает проблемы утилизации низкопотенциального тепла.
3
3
3
При тщательной реализации установки возможно достичь коэффициента полезного действия использования тепла пара до 70% не считая того, что можно обеспечить компенсацию 90% пара, получающегося при грануляции шлака. Например, на охлаждение 1 т шлака с температурой 1400-1500°С затрачивается около 0,5 м воды, которая в виде пара выбрасывается в атмосферу. При выходе шлака 1 млн. т. в год в виде пара теряется 0,5 млн. м технической воды. При конденсации этого пара по предлагаемой схеме можно получить свежего дополнительного конденсата из морской воды более 1-1,5 млн. м с учетом эффекта испарения в вакууме.
Кроме того, расположение решетки в бункере-отстойнике на расстоянии от 1 до 3 м от уровня переливного устройства (или порога) позволяет значительно сократить возможность образования завалов на решетке, следовательно, и повысить взрывобезопасность и надежность работы установки, снизить частоту ремонтов и повысить качество граншлака.
Предлагаемая схема использования тепла шлака может быть применима также для испарительной очистки загрязненных стоков металлургического производства.