Способ переработки шлакового расплава

Способ переработки шлакового расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА, включающий его кристаллизацию путем подачи на движущиеся охлаждаемые поверхности, конвективное охлаждение полученной шлаковой твердой ленты до 200-250°С охлаждающим агентом и дальнейшее измельчение шлака до получения готовог го продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования тепла, снижения капитальных затрат и повьпиения качества готового продукта, перед конвективным охлаждением шлаковой ленты производят предварительное охлаждение ее до 700-750 С путем , радиационного тепйообмена. . /7ffft

ÄÄSUÄÄ. 1052483 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

М50 С 04 В 5 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3497055/29-33 (54) (57) 1 . СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКО(22) 28.06.82 ВОГО РАСПЛАВА, включающий его крис,(46) 07.11.83. Бюл. Р .41 таллизацию путем подачи на движущие(72) И.В.Петроковский, И.A.Õoõëîâ, ся охлаждаемые поверхности, конЕ.G.Çîëîòüêî и М.В .Cyzapesa вективное охлаждение полученной шлаковой твердой ленты до 200-250 С охлаждающим агентом и дальнейшее измельчение шлака до получения готово-. го продукта, отличающийся ,тем, что, с целью повышения коэффи(56) 1. Берлин 3.Л. Использование циента использования тепла, сниже вторичных энергоресурсов цветной ния капитальных затрат и повыше.-металлургии. М., "Металлургия", 1966, ния качества готового продукта, пе-! с.117-118. ред конвективным охлаждением шлако2. Авторское свидетельство СССР вой ленты производят предваритель- ..

Р 906959> кл. С 04 В 5/00, 1980 ; ное охлаждение ее до 700-750 С путем, (прототип). радиационного теппообмена. . 3

Ъреарьтьт" 5адяной тр (71) Научно-производственное объединение "Темэнергохимпром" (53) 666.952.1(088.8) 1052483

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью поверхностной закалки шлаковой ленты, обеспечивающей ее прочность, радиацион- ный теплообмен осуществляют со скоростью 3 — 5 С в секунi ду °

Изобретение относится к способам переработки шлаковых расплавов и может быть использовано в химической промышленности в производстве желтого фосфора, а также в металлургической промышленности в производстве чугуна, стали и т.д.

Известен способ переработки шла кового расплава, заключающийся в его распыле и охлаждении в воздушном потоке. Охлажденный шлак используется в качестве гравия, а нагретый до 900-1000 С воздух генерирует пар в паровом котле-утилизаторе (1 3.

В указанном способе процесс грануляции (кристаллизации )шлака осуществляется в воздушном потоке с невысокой интенсивностью, следстви- м чего является низкое качество ранулята, а также большое количест. во образовавшегося шлакового песка и шлаковой ваты, что затрудняет использование горячего воздуха в качестве агента в котлах-утилизаторах. Кроме того, гранулированный шлак является наиболее малоценным продуктом шлаковой переработки, в

3-4 раза уступающий стоимости литого шлакового щебня.

Наиболее близким к изобретению является способ, осуществляеМый в установке для переработКи доменного: шлакового расплава, включающий крис" таллиэацию шлакового расплава путем подачи его ía движущиеся охлаждаемые поверхности (валки-кристаллизаторы ) с последующим конвективным охлаждением полученной шлаковой твердой ленты до 200-250 С охлаждающим аген- том, направляемым на выработку параэнергетических параметров с дальнейшим иэмельчением шлака до получения готового продукта. Твердая лента шлака охлаждается увлажненным воздухом, подаваемым через сопла, установленные под валками-кристалли" заторами. Горячий воздух направляется в конвективный теплообменник (котел }; где генерирует пар энергетических параметров (2 ).

Основным недостатком укаэанного способа является неэффективная ор3. Способ по пп.1 и 2, о т :л ичающийся тем,что; сцелью равномерного охлаждения твердой шла козой ленты, при радиационном теплообмене охлаждающий агент подают в направлении, противоположном движению шлаковой ленты.

2 ганиэация процесса охлаждения твер" дого шлака. Использование для охлаждения шлаков промежуточного теплоносителя (воздуха )практически исключает участие в теплопереносе радиационного теплообмена, следствием .чего является низкий коэффициент теплопередачи. Это, а также необходимость использования для охлажден ния большого количества воздуха, при-. . водит к высоким потерям тепла в окружающую среду (коэффициент использования тепла шлака не превышает

60-70% ) и к большим размерам теплоутилизационного оборудования. другим недостатком этого способа является низкое качество получаемо

ro материала иэ"эа низкой твердости гранул, вызванное неравномерностью процесса охлаждения шлаковой ленты.

Цель изобретения - повышение коэффициента использования тепла, снижение капитальных затрат и повышение качества готового продукта.

Поставленная цель достигается тем„

2)iчто согласно способу переработки шлакового расплава, включающему его кристаллизацию путем подачи на дви« жущиеся оХлаждаемые поверхности, конвективное охлажденяе полученной

30;шлаковой твердой ленты до 200-250оС

1 ,охлаждающим агентом и дальнейшее иэмельчение шлака до получения готового продукта, перед конвективным охлаждением шлаковой ленты производят

З5 предварительное охлаждение ее до

700-.750ОС путем радиационного теплообмена.

Кроме того, с целью поверхност:ной закалки шлаковой ленты, обес4О печивающей ее прочность, радиационный теплообмен осуществляют со скоростью

3-5 С в секунду.

С целью равномерного охлаждения твердой шлаковой ленты при радиационном теплообмене охлаждающий агент подают в направлении, противоположном движению шлаковой ленты.

На фиг.1 изображена ринципи,альная схема энергетического процес са переработки шлакового расплавар эо на фиг.2 — график зависимости плот

1052483 ности теплового потока охлаждаемого шлака от темп ж й™ температуры. сепараторе происходит разделение суидки шлак поступает в копильхого насыщенного пара и воды. Сухой ник 1. Иэ к насыщенный пар,поступает в паропереик . э копильника 1 жидкий шлак - греватель 10 подается в установку для неп е ь, а вода возвращается в о ку для непрерыв- систему испарительного охлажденой разливки и охлаждения шлака, 5 ния. В па о состоящую из к и ния. В пароперегревателе использукового з ристаллизатора 2 вал- ют т олько часть тепла продуктов сгого типа и радиационного 3 и кон- ания. вективног 4 р ния. Другая часть тепла продуктов дите и 3 о теплообменников-охла- cr ле . атем шлаковая тве ая орания топлива совместно с возду-" рдая лен- хом, нагретым в конвективном теплоу- 10 обменнике 4 используется в воэдухота измельчается rr дробилке 5 и пост— пает в виброгрохот 6, где мелкий ковый песок отделяется от к б, д кий шла- нагревателе 11 и водяном эконом йд е ся от крупного зере 12. Охлажденная до 120-160 С а щебня. !0яаковый песок и. щебень защебня. смесь продуктов сгорй и топлива H твующ е ункеры 7 воздуха выводится из аппаратов 12 поступает и . Влажный насыщенный водяной. пар и 11 5 .и и выбрасывается в дымовую труупает в сепаратор 9,.где происхо- бу. . дит разделение сухого насыщенного .я обеспечени высокого коэф ухо насыщенный пар фициента использования тепла шлака подается в пароперегреватель 1 вода возвращается в систем р О, а . при минимуме затрат в системе тепу испари- лоиспользования необходимо при охтельного охлаждения к исталл р иэатора 2 лаждении твердого шлака рациональ20 и радиационного теплообменника пароперегревателя па,,rie ег ка 3. Из но сочетать радиационный и конвекдо необходимой темпе ат р,, р ретый: дивный теплообмен. Плотность излуляется в турбогене ато р уры направ» чения поверхности щлака эависи ит от гревателе использ ют то

p p. В паропере с температуры, степени черноты ше у лько часть ховатости, химического состава На

25 ротепла продуктов сго ания п р, олученных фиг.2 показана плотность излучения

1 . ° в результате сжигания топлива в копильн Д (g „) шлака при изменении его .темр ду - пературы. Там же показано изменение пильнике. ругая часть тепла п о тов сгорания топлива совместно, с воз- плотности теплового потока (. ) п и духом, нагретым- в конвективном -, З0

Ом теп-, 30 Охлаждении поверхности шлака возду-.лообменнике испольэ ется в в

У оздухонаг- хом, движущимся со средней скоросревателе 11 и водяном экономай

П зере 12. тью 15 м/с. Как следует иэ представредлагаемый способ пе.е р работки ленной зависимости плотность излучешлакового расплава ос еств следующим образом. ущ ляется . ния поверхности жидкого шлака в

35 6-10 раз превышает плотность теплопературы шлака, пост паю

Для поддержания требуемой тем» вого потока п и о ка при конвективной пере-. шлака, поступающего в ко- даче тепла. При ОХлаждЕНии ПОВЕ Х-. пильник 1, сжигают жи кое или р, образное топливо. Темпе ат д и и газо- ности твердого шлака разница между р уру газов значениями удельных тепловых потов копильнике 1 поддерживают на

2OOо С выше темпе ат ы ж р а 150-. 40 ков при излучении в конвекции уменьр ур идкотекуче- шается, а при температуре ниже

ro состояния шлака. Эта т емпература 700-750 С конвективная составляющая о газов обеспеЧивается за сч ет. высоко- превышает радиационную составляющую температурного нагрева воздуха в воэ- теплоотдачи. Таким об азом и и духонагревателе 11. В к истал ристаллизатО- 5 температуре поверхности шлака выше ре 2, входящем в установк

О прерывной разливки и охла у для не.- 700-750 С рационально охлаждать шлак

ica, жидкий шлак ждения.шма-, путем радиационного теплообмена а при к Herr .е д шлак формируется в плос- .температуре ниже 700-750 С е — — путем

30 мм кото ая ую рерывную ленту толщиной 20-.. .конвекционного б теплоо мена. мм, которая затем последовательно Прочность шмаковой ленты эавиохлаждается в тепло ообменниках 3 и 4. сит от условий ее охлаждения. Для

В радиационном теплообменнике 3 шца- обеспечения макс ма ь и . имал но .прочности охлаждается до 700-750 С.,шлака при минимуме затрат в системе

После конвективного тепл ообменника теплоиспользования, охлаждение шлашлаковую ленту иэмельч ают в дробилке ковой ленты необходимо вести со ско5 и подают в виброгрохот б для раз- 55 ростью 3-5 с в секунду. при Охлаж еделения мелкого шлакового песка от нии шлака со ско ст б крупного щебня кото ще ня, которые затем эагру-. чем 5 С в секунду наблюдается явлежают в соответств ие ующ бункера 7 и 8. щие термического растрескивания при, химически очищенн ю во - 1в у оду нагрева- водящее к резкому снижению прочностI ют в водяном экономайзере 12 и Я ных свойств шлака. Так, при охлажденаправляют в систем ему испарительного нии фосфорных шлаков со скоростью

I охлаждения кристаллизато а и а о р и радиан 8 С в секунду прочность шлака на сжационного теплообменника, где образуется влажный насыщенный водяной . против 200-250 кгс/см 2, достипар, поступающий в сепарато 9. В р p . В g5 гаемой при охлаждении o предлагаемой

1052483 скоростью.. Охлаждение шлака со сКоростью менее 3 С в секунду не приводит к увеличению прочностных свойств шлака. В то же время при низкой скорости охлаждения увеличиваются габа- . риты радиационного теплообменника, а следовательно и капиталовложения в систему теплоиспользования. Кроме того, шлаковая лента с валков-кристаллизаторов выходит с температурой близкой к температуре плавления, а 10 внутри ее находится даже жидкий шлак.

Охлаждение такой ленты со скоростью менее 30С в секунду. приводит к вытягиванию и обламыванию ленты под собственным весом. 15

ИзвестНо, что интенсивность радиационного теплообмена между теламн прямо пропорциональна разности четвертых степеней температур тел. Для обеспечения равномерного по всей дли-р0 не радиационного теплообменника охлаждения шлака необходимо поддержи- вать,цостаточно высокую разность температур поверхности алака и стенки радиационных поверхностей нагрева.

Это возможно только при движении теплоносителя в направлении, противоположном движению шлаковой ленты.

Пример 1. Шлак из доменной печи с расходом 100 т/ч поступает в копильник энерготехнологического аг-. регата для переработки шлака. Тепло расплавленного шлака составляет

187,3. 10 М)(ж, Для поддержания шла- ка в жидкотекучем состоянии и некоторого его перегрева копильник отапливают природным газом, в результа- те чего в копильнике выпеляется25,14 .10 МДж тепла, Из копильника

3 шлак с температурой 1560 С поступает на валки-кристаллизаторы, где он охлаждается до 13000С. В процессе кристаллизации утилизируется 18,86 »

»19 МДж или 8,9% внесенного тепла.

Из валков твердая лента шлака последовательно поступает в радиа- 45 ционный и конвективный теплообменники, где охлаждается до 730 и 2000С, После охлаждения шлаковая лента дробится. В процессе охлаждения твердой ленты шлака утилизируется 50

100,56 10 МДж или 47,3% внесенного тепла. В системе испарительчого охлаждения копильника утилизируется

41,9.10 з МДж или 19,7% введенного,в него тепла. Потери тепла с охлаж-З денным Шлаком составляют 24,1 . 10 МДж,(11,3% 1, с уходящими газами 17,64 »

»10 з МДж (8,3%), в окружающую среду 9,33 10Э МДж (4,5%). КПД энерготехнологического агрегата составляет

76,9%. При переработке 100 т/ч расплавленного доменного шлака вырабатывается .60 т/ч водяного пара

1 энергетических параметров и 90 т/ч ебня прочностью 250 кгс/см

П р-и м е р 2. Фосфорный шлак из летки электротермической печи с температурой 1480 С .поступает на валки-кристаллизаторы. Расход фосфорного шлака составляет 60 т/ч. В процессе кристаллизации шлака утилизируется 11,80 ° 10 3 МДж или 9,5Ъ внесенного тепла, Твердая шлаковая лента поступает в радиационный теплообменник, где охлаждается до 700 С, при этом в системе испарительного охлаждения генерируется водяной пар., в результате чего утилизируется

52,8-10З МДж иЛи 42,5% внесенного. тепла. После радиационного теплообменника шлак охлаждается до 250 С . в конвекционном теплообмеинике, где за счет охлаждения шлака происходит нагрев:воздуха до 550-600 С. Горячий воздух используется s качестве теплоносителя.в пароперегревателе и экономайзере энерготехнологического агрегата; В конвективном теплообменнике- утилизируется 33,9Ъ»103 МДж или 27,3% внесенного тепла. Тепловые потери,энерготехнологического процесса. (c охлажденным шлаком, с уходящими газами., в окружающую среду ) составляют 25g7 10 з МДж или 20,7% внесенного тепла, а КПД энерготехноло-, гического агрегата составляют 79,3В

В результате охлаждения шлака. образуется 37,т/ч пара энергетических .параметров,: а также 55 т/ч литого шлакового щебня.

Сравнение технических преимуществ предложенного и известных способов приведено в таблице.

Предложенный способ переработки шлакового расплава позволяет наиболее полно использовать физическое тепло шлакового расплава (коэффициент использования тепла составляет 75-853 ); сократить íà 25-30% капитальные затраты в системе теплоиспользования, улучшить качество конечного продукта .(выход годного щебня достигает 80-90%).

1052483

Показатели

Способ

Прототип

100

100

100 по шлаку

50 по пару

200-250

200=250

Гравий

Щебень

Щебень

75

1,25

1,0

1,2

150-200

200-250.1200

55

2,2

2,1

1,8

760,0 г

910,0

Производительность агрегата, т/ч

Температура шлака, выходящего из агрегата, С

Продукт переработки шлака

Выход годного продукта, Ъ

Себестоимость годного продукта, руб./т

Прочность щебня, кгс/cM

Расход технической воды на охлаждение шлака, М +/÷

Расход химочищенной воды с g÷åòîì продувок и потерь, м /ч

Коэффициент использования тепла шлака,Ъ

Удельные капитальные вложения в систему теплоиспользования и грануляции, руб./т

Суммарный экономический эффект от выработки пара и производства щебенки, тыс.руб.

Известный (схема водяной грануляции шлака

Предлагаемый

1052483

g Я7

Ю

М

11

1Г

f1

0 1 Р 4 4 Х 6 7 У У 70/l )PД7748P фюзи

Составитель И.Иноземдева

Редактор Т.Колб Техред O.Неце ." Корректор A.Ïîâõ

Заказ 8782/16 Тираж 622 Подписное

BHHHQH Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ъ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4