УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при переработке расплавов металлургических шлаков.
Известна установка для переработки доменного шлакового расплава (SU 906959, публ. 1982 г.) [1]. Установка содержит помещенные в корпус, имеющий газоход, копильник жидкого шлака с горелками и летками, устройство для получения твердого шлака и теплообменник. При этом устройство для получения твердого шлака выполнено в виде пар валков с установленными под ними соплами для подачи увлажненного воздуха, а копильник, валки и теплообменник выполнены с общей системой испарительного охлаждения с принудительной циркуляцией воды. Известная установка решает задачу получения пара для теплоэнергетики за счет утилизации тепла шлакового расплава на всех этапах его переработки.
Известная установка представляет собой довольно сложную систему, работоспособность которой практически не поддается регулированию. Сжигание дополнительного готового топлива без точного регулирования приводит к снижению эффективности использования тепла высококачественного топлива. Получение твердого шлака (кристаллизация) на валках снижает используемый тепловой потенциал.
Известна установка для переработки шлакового расплава (SU 1528755, публ. 1989 г.) [2]. Установка содержит копильник жидкого шлака с леткой, желоб подвода расплава шлака, кристаллизатор - миксер в виде наклонного барабана с загрузкой металлических шаров, и отделителем шаров от шлака, теплообменник с системой циркуляции теплоносителя и элеватор.
Охлаждение расплава шлака до затвердевания путем смешения с холодными металлическими шарами, т.е. до кристаллизации шлака на поверхности металлических шаровых теплоносителей, позволяет почти все тепло жидкого шлака и теплоту кристаллизации передать металлическим шарам, которые в дальнейшем отдают это тепло в теплообменнике рабочему теплоносителю, например инертному газу или воздуху путем непосредственного контакта.
Однако данная установка не обеспечивает гарантированный равномерный слив шлака на кристаллизацию. При поступлении в копильник более холодного шлака колебания выпуска шлака могут привести к нарушению процесса кристаллизации шлака по цепочке и снижению производительности установки, что в свою очередь вызовет переполнение копильника.
Задача настоящей полезной модели - повышение надежности процесса утилизации тепла шлака с получением высокопотенциальной тепловой энергии.
Для решения поставленной задачи установка для переработки расплава шлака содержит копильник жидкого шлака с леткой, установленное в нем горелочное устройство, желоб подвода расплава шлака, кристаллизатор-миксер в виде наклонного барабана с загрузкой металлических шаров, и отделителем шаров от шлака, теплообменник. Установка отличается тем, что копильник жидкого шлака с горелочным устройством снабжен датчиком температуры, управляющим работой горелочного устройства в зависимости от уровня температуры шлака в копильнике. Датчик температуры шлака может быть установлен в зоне шлаковой летки копильника. Кроме того, для надежности работы установки внутренняя поверхность барабанного кристаллизатора снабжена шипами или крючками, удерживающими гарниссажный слой в барабане.
Работа копильника в данном случае определяет надежность всей установки. В случае переохлаждения шлака в копильнике процесс его равномерной подачи в кристаллизатор может нарушиться, что в конечном счете приведет к нарушению всего процесса или колебаниям энергетических параметров теплоносителя. Для исключения таких отрицательных явлений работа горелочного устройства в копильнике непосредственно связана с температурой шлака в нем. Датчик температуры автоматически управляет работой горелочного устройства, обеспечивая тем самым высокую эффективность и надежность работы, как горелочного устройства, так и всей установки. Кроме того, барабанный кристаллизатор-миксер внутри снабжен шипами или крючками, обеспечивающими надежное сцепление гарниссажного слоя, состоящего из шлака, и защищающего корпус барабана от термоударов и от абразивного износа.
На чертеже изображена установка для переработки шлакового расплава, разрез, общий вид.
Установка для переработки расплава шлака с утилизацией тепла содержит копильник 1 жидкого шлака с шлаковой леткой 2 и чугунной леткой 3, горелочное устройство 4, датчик температуры 5, желоб подвода расплава шлака 6, кристаллизатор-миксер в виде наклонно установленного барабана 7, снабженного устройством загрузки металлических шаров в виде самотечного фигурного лотка 8 и устройством для отделения шаров в виде перфорированного барабана 9, соединенного с элеватором 10 со стороны входа и с лотком 8 - со стороны выхода, теплообменник 11 шахтного типа, соединенный с выходом барабана 7 и оборудованный днищем-дозатором 12 и секторным затвором 13, встроенным в выходное отверстие, систему циркуляции газообразного теплоносителя с нагнетателем 14 и теплообменником 15, ленточный конвейер 16 для транспортировки шлака на склад. Барабанный кристаллизатор-миксер 7 внутри снабжен шипами или крючками 17.
Установка работает следующим образом.
Расплав шлака в копильник 1 периодически поступает непосредственно от плавильного агрегата или подвозится в шлаковозных ковшах. Скапливающийся в нижней части копильника 1 расплав чугуна через чугунную летку 3 периодически сливается в специальный ковш, а через шлаковую летку 2 и желоб 6 расплав шлака непрерывно поступает в барабанный кристаллизатор-миксер 7. Горелочное устройство 4, установленное на крышке копильника 1, включается при необходимости в зависимости от температуры шлака. Управление горелочным устройством осуществляется по показаниям датчика температуры 5. Одновременно с расплавом шлака в кристаллизатор-миксер 7 через устройство загрузки - самотечный лоток 8 и носок желоба 6 поступают металлические шары, взятые в соотношении (3-6):1 по массе с расплавом, на поверхности которых в кристаллизаторе-миксере 7 кристаллизуется определенный слой шлака. При этом температура шлака падает, а температура шаров повышается. Шары с настывшим слоем шлака из кристаллизатора-миксера 7 ссыпаются в шахтный теплообменник 11, где в противотоке продуваются газообразным теплоносителем. Нагреваясь при этом, первичный теплоноситель поступает в теплообменник 15, и отдав тепло вторичному теплоносителю, возвращается по замкнутому контуру под действием нагнетателя 14 в шахтный теплообменник 11. Охлажденные шары с настывшим шлаком через днище-дозатор 12 равномерно по всему сечению проходят в камеру выгрузки теплообменника и через секторный затвор 13 поступают в ковш элеватора 10, который перегружает их в перфорированный барабан-сепаратор 9. В барабане-сепараторе 9 в результате подъема и падения шаров происходит полное отделение остывшего шлака от шаров, измельчение и просеивание его через перфорацию, имеющую размеры, меньше размера шаров, на конвейер 16 для транспортировки на склад. Шары, освобожденные от шлака, вновь возвращаются через загрузочный лоток 8 в барабан 7 для повторной кристаллизации расплава шлака. Барабан 7 на выходном участке может быть снабжен продольными скобами из прутков для предотвращения образования конгломерата при слипании нескольких шаров.
В теплообменнике 15 может быть подогрет воздух горения, доменный или природный газ для воздухонагревателей доменных печей. Возможно использование высокотемпературного газового теплоносителя для выработки пара энергетических параметров с целью получения электроэнергии.
Снабжение внутренней поверхности барабанного кристаллизатора-миксера 7 шипами или крючками 17 позволяет обеспечить создание внутри барабана гарниссажного слоя из шлака, который будет служить теромозащитным и одновременно абразивозащитным слоем, стойкость и сохранность которого будет обеспечена шипами или крючками, прикрепленными к внутренней поверхности барабана.