Устройство для переработки расплава шлака

Устройство для переработки расплава шлака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для переработки расплавленного шпака. Цель изобретения - интенсификация процесса сгорания топлива, повьшение экономичности и уменьшение габаритов. Это достигается установлением форсунок на выходе из сопел, оснащением шлаководяными теплообменниками нижних частей приемной камеры и циклона-ссадителя. При этом форсунки гидравлически связаны через теплообменник с напорной системой водоснабжения . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И) СЮ 4 С 04 В 5 00 ч %RA„

4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4094120/29-33 (22) 05 ° 05.86 (46) 07.01.88. Бюл. ¹ 1 (72) Б.И.Бельков и А.П.Капишников (53) 669.162.266.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 879159, кл. F 23 L 15/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1279977, кл. С 04 В 5/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАСПЛАВА ШЛАКА (57) Изобретение относится к устройствам для переработки расплавленного шлака. Цель изобретения — интенсификация процесса сгорания топлива, повьппение экономичности и уменьшение габаритов. Это достигается установлением форсунок на выходе нз сопел, оснащением шлаководяными теплообменниками нижних частей приемной камеры и циклона-осадителя. При этом форсунки гидравлически связаны через теплообменник с напорной системой водоснабжения. 1 ил.

1 136

Изобретение относится к котельной технике, к области использования физического тепла шлаков котельных агрегатов, работающих на твердом топливе с жидким шлакоудалением, и к обработке расплавленного шлака в произ- водстве металлов.

Цель изобретения — интенсификация процесса сгорания топлива, повышение экономичности и уменьшение габаритов.

На чертеже приведена схема.

Устройство содержит приемную камеру 1, желоб 2 подачи жидкого шлака, сопла 3 с расширяющейся частью 4, воздуховод 5, циклон-осадитель 6, шахтную мигалку ВТИ 7, мигалку ВТИ 8 циклон-осадителя, патрубок 9 подвода холодного воздуха, патрубок 10 отвода подогретого воздуха, диффузор ll, цилиндрический канал 12, шлакопровод

13 и шнековый транспортер 14, теплоизоляцию 15, форсунки 16, шлаководяные теплообменники (показаны условно) 17, трубопроводы 18 и 19 выхода воды из напорной системы водоснабжения, трубопроводы 20 и 21 выхода подогретой воды, запорную арматуру

22-29, трубопровод 30 выхода подогретой воды из шлаководяных теплообменников, трубопровод 31 подачи воды к форсункам, трубопровод 33 подачи воды из напорной системы водоснабжения.

Приемная камера l представляет собой металлическую конструкцию, выполненную в виде усеченного конуса, вертикально посаженного на свое широкое снование и переходящего в своем узом основании в диффузор 11. Размеры камеры 1 определяют условиями размещения в нем расширяющихся частей 4 сопл 3, желоба 2 и необходимыми расходами воздуха, воды и жидкого шлака.

Приемная камера 1 в своей нижней части снабжена мигалкой ВТИ 7. Желоб 2 выполнен также из металла и выложен изнутри огнеупорным материалом, на- пример шамотным кирпичом. Ее консольная часть размещена радиально внутри камеры 1 в верхней узкой части с наклоном к горизонту, достаточным для обеспечения самотека жидкого шлака таким образом, что его кромка не доходит до воображаемой оси камеры 1 на величину, необходимую для размещения потока жидкого шлака в районе этой оси. Площадь сечения са-I мой узкой части камеры выбирается такой, чтобы обеспечить расчетньгй рас4610 2 ход воздуховодяной смеси через него с дозвуковой скоростью, равной 150200 M/ñ.

Сопла 3 изготовлены из металла и состоят из суживающихся и расширяющихся частей 4 и являются комбинированными (соплами Лаваля)

Расширяющиеся части 4 сопл 3 устроены в нижней части камеры 1 заподлицо с ее внутренними стенками и ориентированы так, что осевые воображаемые линии сопл 3 и желоба 2 пересекаются в центре узкого сечения камеры 1 ° Характерные размеры сопл 3 обусловлены перепадом давления на них, расчетными расходами воздуха и распыливаемой форсунками 16 водой через них., а их количество и скорость водовоздушной смеси на выходе из них определяется перечисленными параметрами с учетом первоначально необходимого охлаждения потока жидкого шлака до температуры затвердевания и его

25 одновременного дробления.

Воздуховод, 5 выполнен .в виде полого тора из металла, размещен снаружи вокруг камеры 1 и примыкает к нему.

Диффузор 11 и канал 12 выполнены ч0 в виде металлической теплоизолированной снаружи и бронированной изнутри конструкции.и соединяют внутренние объемы камеры 1 и циклона-осадителя

6. Размеры какала 12 определяются из

35 условия выравнивания температур воздуха, водяного пара и гранулированного плака, движущихся по нему со скоростью 30-35 м/с. !

4р Форсунки 16 представляют собой устройства для разбрызгивания воды механического типа и выполнены, на4 пример, в виде эвольвентных сопл.

Их количество выбирают по числу сопл 3.

1Плаководяные теплообменники 17 (в устройстве их два) расположены в нижних частях камеры 1 и циклона-осадителя 6 и представляют собой обычные конструкции теплообменников рекуперативного типа, например трубчатые (внутри циркулирует вода, а снаружи трубки окружены гранулированным шлаком, перемещающимся по мере его накопления вниз) или в виде кольцевого замкнутого объема, устроенного между двойными стенками камеры 1 и осадителя 6 (в этом случае вода циркулирует ,в кольцевом объеме, а внутренняя

10 4 смеси в потоке) . В циклоне-осадителе

6 поток разделяется, при этом гранулированный шпак оседает в нижней части, а очищенная паровоздушная смесь направляется через патрубок 10 на сжигание твердого топлива в качестве первичного воздуха при камерном сжигании. Наличие водяного пара ускоряет процесс низкотемпературной отгонки металла, концентрация которого в газообразных продуктах увеличивается в 10 раз по сравнению с таким же процессом при нагреве сухого угля.-Поскольку метан воспламеняется при более высоких температурах, то это тоже активирует поверхность углерода. Таким образом, водяной пар снижает энергию активации, необходимую для начала реакции топлива с кислородом воздуха, из-за чего температура воспламенения оказывается значительно ниже и колеблется в зависимости от марки угля от 400 до 500 вместо

500-!000 Ñ.

Осевший в нижней части циклонаосадителя 6 гранулированный шлак охлаждается далее в его шлаководяном теплообменнике 17 и через мигалку 8 стекает к транспортеру 14, туда же по шлакопроводу 13 через мигалку 7 сбрасывается шлак, скопившийся в нижней части камеры 1 в результате возможного провала его отдельных фракций и отдавший часть тепла воде в ее шлаководяном теплообменнике 17. Шнековым транспортером 14 гранулированный шлак подается в золовый отвал.

Наличие запорной арматуры 22-29 позволяет производить необходимые переключения по воде в зависимости от режима работы устройства и подавать на форсунки 16 и в трубопровод 30 (потребителям горячей воды) воду заданной температуры и в необходимом количестве.

Расход воды через форсунки 16 зависит от количества перерабатываемого шлака и оптимального содержания воды в подаваемом на горение топлива воздуха. Предварительный расчет показывает, что на 1 кг перерабатываемого шлака (4-6 кг сжигаемого угля, 4-7 кг подаваемого воздуха) можно подавать до О,l кг воды через все форсунки 16.

Технико-экономический эффект предлагаемого технического решения заклю3 13646 стенка камеры 1 или осадителя 6 соприкасается со шлаком).

Трубопроводы 18-32 совместно с запорной арматурой 22-29 являются стан5 дартными изделиями. Их проходные сечения и другие параметры выбираются исходя из конкретных условий работы.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Поток расплавленного шлака по желобу 2 самотеком поступает в приемную камеру 1 в месте пересечения ее осевой линии с осевыми линиями желоба

2 и сопл 3. Одновременно с этим под воздействием напора, создаваемого тягодутьевой машиной (не показана), холодный воздух через патрубок 9 поступает в воздуховод 5 и сопла 3, где, расширяясь и смешиваясь с распыленной форсунками 16 водой, подаваемой по трубопроводу 31, приобретает расчетную сверхзвуковую скорость (около

400 м/q).

После расширяющихся частей 4 сопл

3 водовоздушная смесь попадает в камеру 1, где ее скорость снижается и составляет в самом узком его сечении

150-200 м/с. В этом сечении взаимодействуют потоки водовоздушной смеси и жидкого шлака с температурой, раво ной температуре плавления 1400-1600 С в зависимости от марки сжигаемого топлива.

При этом распыленная в потоке во35 да испаряется, а воздух нагревается, интенсивно охлаждая жидкий шлак, который дробится на мелкие фракции (гранулируется), охлаждается до темо пературы отвердевания (около 1000 С) и, перемешиваясь с водовоэдушной смесью, образует единый поток, состоящий из гранулированного шлака и паровоздушной смеси.

Этот поток попадает в диффузор 1, 45 где его скорость снижается до 3035 м/с. Наличие диффузора 11 способствует предотвращению налипания не успевших отвердеть гранул шлака на начальном участке стенок канала 12.

Транспортируясь затем по каналу 12 к циклону-осадителю 6, общий поток ! паровоздушной смеси и гранулированного шлака выравнивает свою температуру, при этом шлак остывает, а паровоздушная смесь еще более подогревается (до температуры 400-500"С в зависимости от концентрации шлака и количества подаваемой водовоздушной

Составитель Л.Булгакова

ТехредM.Ходанич Корректор В.Гирняк

Редактор H.Áoáêoâà

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6529/18

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 13646 чается в уменьшении габаритов устройства, как показывают предварительные расчеты, на 25-30% эа счет повышения интенсивности отвода тепла шла5 ка вследствие парообразования разбрызгивания воды в потоке подаваемого воздуха (путем использования скрытой теплоты парообразования), в интенсификации процесса сгорания топли- 10 ва вследствие снижения температуры воспламенения твердого топлива до

400-500 С, из-за наличия подогретых водяных паров в воздухе, поступаемого на горение топлива, а также в до- 15 полнительном полезном использовании бросового шлака с помощью шлаководяных теплообменников за счет более глубокого охлаждения шлака, что повышает экономичность установки в 2р целом.

10 6

Формула изобретения

Устройство для переработки расплава шлака, содержащее приемную камеру с желобом, комбинированные сопла, сообщающиеся с воздуховодом, соединенным с тягодутьевым механизмом и выполненным в виде полого тора, циклон-осадитель гранулированного шлака, шлакоудалитель, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса сгорания топлива, повышения экономичности и уменьшения габаритов, оно снабжено установленными на выходе из сопл форсунками, а нижние части приемной камеры и циклона-осадителя снабжены шлаководяными теплообменниками, при этом форсунки гидравлически связаны через теплообменники с напорной системой водоснабжения.