Способ и установка для гранулирования шлака - RU2355771C2

Описание

Изобретение относится к способу гранулирования шлака, в частности доменного шлака и/или шлака от плавильно-восстановительной установки, причем образующаяся при гранулировании смесь гранулята и воды поступает в емкость для гранулирования и оттуда на установку обезвоживания, на которой шлаковый гранулят обезвоживается, при этом выделяющиеся при гранулировании газы и пар, содержащие H₂S, по меньшей мере частично конденсируются посредством распыления воды в камере конденсации, соединенной по потоку с емкостью для гранулирования.

Горячий шлак, поступающий из доменной печи или от плавильно-восстановительной установки, обычно превращают в гранулят посредством быстрого охлаждения и раздробления водой. После гранулирования смесь гранулята и воды через емкость для гранулирования или через канал перетекает в установку обезвоживания. Там шлаковый песок обезвоживается до 12% и после этого продается как готовый продукт.

Выделяющийся в процессе гранулирования пар и серосодержащий газ, а также небольшие количества SO₂ через высокий камин отводятся в атмосферу или осаждаются в камере конденсации, которая расположена над установкой для гранулирования.

В работе “Fachbericht Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung” (том 20, №10, 1982, стр.744-746) описан способ производства шлакового гранулята, при котором в камин встроен конденсатор пара, обеспечивающий конденсацию пара вместе со значительной частью конденсируемых вредных веществ.

Способ ранее упомянутого типа известен также из документа DE 3511958 C. При этом газовые потоки, состоящие из смеси водяного пара и отработанного газа, где под отработанным газом понимают воздух и вредные вещества, такие как H₂S и SO₂, направляют по замкнутому контуру и осаживают при помощи воды, содержащей оксид кальция.

Недостатком является то, что H₂S и SO₂посредством воды могут осаждаться только до определенных остаточных концентраций.

Подсасываемые или по-другому попадающие в систему различные количества воздуха, а также образующиеся количества H₂S значительно колеблются в пределах одного выпуска или от выпуска к выпуску в зависимости от доли шлака, анализа шлака, количества воды, циркулирующей в контуре, температуры воды, скорости дутья, формы выполнения трубы для гранулирования, а также других факторов. Поступающий в систему воздух вызывает в других частях установки небольшое избыточное давление (согласно DE 3511958 C) и выходит в атмосферу через выгружное отверстие для гранулята или через другие отверстия, а также через вытяжной кожух. Вместе с воздухом в атмосферу, однако, выходят и вредные газы с концентрацией выше допустимых значений.

Согласно другому способу, известному из US 5540895 A, серосодержащие отходящие газы перед выводом в атмосферу подвергают химической газовой очистке в отдельном устройстве с конденсационной колонной, в которой предусмотрено распыление щелочного водяного раствора. При этом требуется отдельная химическая установка и необходимый расход химических реагентов.

Задачей изобретения является уменьшение названных проблем и недостатков и создание установки и способа гранулирования шлака, в которых концентрация H₂S в выделяющихся при гранулировании газах и паре без сложных модернизаций существующих установок и без дополнительного расхода химических реагентов надежно снижается или, по крайней мере, уменьшается до допустимых пределов. Далее уменьшается просачивание H₂S содержащих газов через отверстия и неплотности в установке и минимизируется количество поступающего в систему воздуха.

Поставленная задача решается согласно изобретению в способе гранулирования шлака указанного вида посредством того, что H₂S содержащий остаточный газ ниже позиции распыления воды отводится из камеры конденсации и H₂S сжигается.

При сжигании H₂S образуется менее вредный SO₂, который имеет более высокую допустимую концентрацию и, кроме того, более легко вымывается. (Допустимая концентрация H₂S - 3 ч/млн, SO₂- 350 ч/млн).

Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения сжигание H₂S до

SO₂проводят в камере сжигания. Подобная камера может также добавляться к существующим установкам.

Для того чтобы, преимущественно, уменьшить содержание SO₂в поступающих в атмосферу газах, газообразные продукты сгорания охлаждаются водой для осаждения SO₂, образовавшегося из H₂S.

Другой предпочтительный вариант характеризуется тем, что остаточные газы после отвода из камеры конденсации направляются в противотоке к горячему шлаку, при этом обеспечивается сжигание H₂S до SO₂, при необходимости при подводе тепла формированием дополнительного факела.

Предпочтительно, емкость для гранулирования газонепроницаемо отделена от установки обезвоживания. За счет этого предотвращается проникновение в установку обезвоживания газов и паров, образующихся в основном при гранулировании и содержащих серу, так что большая часть этих газов и паров осаждается посредством распыляемой воды в камере конденсации.

Далее предпочтительным является создание в емкости для гранулирования и в камере конденсации под позицией распыления воды некоторого избыточного давления. Это достигается посредством регулирования распыления воды. Избыточное давление создает позитивный эффект, заключающийся в том, что содержащие H₂S остаточные газы без средств принудительной транспортировки, таких как вентиляторы и тому подобное, направляются к последующей позиции сжигания, например камере сжигания или шлаковому желобу. Кроме того, уменьшается количество воздуха, проходящего через устройство гранулирования, а также количество выходящего из системы воздуха с захваченным H₂S.

Согласно другой предпочтительной форме реализации образующиеся на установке обезвоживания пары и газы подаются в камеру конденсации над позицией распыления воды. Эти также частично содержащие серу пары и газы могут оседать в камере конденсации или как H₂S содержащие остаточные газы отводиться для последующего сжигания.

Предпочтительно, если в конденсационной колонне над позицией распыления воды создается разряжение.

При наличии газового затвора за счет распыления воды в камере конденсации, например в последующих за емкостью для гранулирования частях установки, соединенных газовыми трубопроводами с камерой конденсации, формируется разрежение, за счет чего предотвращается бесконтрольный выход паров и газов через отверстия или неплотности, а напротив, эти газы и пары засасываются в камеру конденсации.

Количества паров и газов, поступающих в камеру конденсации за счет всасывающего эффекта, регулируются путем установки количества распыляемой воды и удерживаются на минимуме. За счет этого минимизируется расход энергии на установке, а также количества H₂S, вытекающие с воздухом.

В другом предпочтительном варианте реализации изобретения предусмотрено, что образующийся в камере конденсации конденсат и распыляемая вода отводятся из камеры конденсации и смешиваются с водой, поступающей от установки обезвоживания, которая затем возвращается в процесс гранулирования и на распыление воды.

Количества распыляемой воды предпочтительно устанавливают в зависимости от доли шлака.

Установка для гранулирования шлака содержит шлаковый желоб для подачи горячего шлака к устройству для гранулирования, предпочтительно к распылительной головке, расположенную за ней емкость для гранулирования, в которую поступает смесь воды и гранулята, находящеся в связи по потоку с емкостью для гранулирования конденсирующее устройство, преимущественно конденсационная колонна с подводом воды и устройством для распыления воды, а также установку обезвоживания гранулята, при этом в конденсирующем устройстве под устройством распыления воды предусмотрен отводящий трубопровод для газа и пара, через который они поступают в камеру сжигания.

Согласно другому варианту установка для гранулирования шлака согласно изобретению содержит снабженный вытяжным кожухом шлаковый желоб для подачи горячего шлака к устройству для гранулирования, предпочтительно к распылительной головке, расположенную за ней емкость для гранулирования, в которую поступает смесь воды и гранулята, находящеся в связи по потоку с емкостью для гранулирования конденсирующее устройство, преимущественно конденсационная колонна с подводом воды и устройством для распыления воды, а также установку обезвоживания гранулята, при этом в конденсирующем устройстве под устройством распыления воды предусмотрен отводящий трубопровод для газа и пара, который входит в шлаковый желоб между устройством для гранулирования и вытяжным кожухом.

Согласно предпочтительному варианту после камеры сжигания или после вытяжного кожуха шлакового желоба предусмотрен водяной охладитель для газообразных продуктов сгорания.

Он служит для охлаждения газообразных продуктов сгорания, а также для вымывания и для осаждения SO_2, выделяющегося при сжигании.

Предпочтительно,в шлаковом желобе предусмотрена дополнительная горелка для формирования факела, которая может включаться в зависимости от температуры в шлаковом желобе. За счет этого даже после долгой выдержки в нерабочем состоянии шлаковый желоб остается нагретым до температуры, необходимой для сжигания H₂S.

Предпочтительный вариант установки согласно изобретению характеризуется тем, что установка обезвоживания гранулята содержит по меньшей мере одно устройство обезвоживания и один копильник, снабженный вытяжным кожухом, при этом от вытяжного кожуха проходит отводящий трубопровод для пара и газа, который входит в конденсирующее устройство над устройством распыления воды.

Целесообразно, если между емкостью для гранулирования и установкой обезвоживания гранулята предусмотрен газовый затвор.

Далее предпочтительно, если в конденсирующем устройстве под устройством распыления воды предусмотрено средство улавливания воды и конденсата, от которого проходит отводящий трубопровод в устройство обезвоживания гранулята, более конкретно в копильник.

Установка обезвоживания гранулята, а именно копильник, предпочтительно соединена с подводом воды к конденсирующему устройству и/или к устройству для гранулирования.

Далее изобретение поясняется последующим описанием со ссылкой на чертеж, на котором схематично изображен предпочтительный пример реализации установки согласно изобретению.

Как показано на единственной фигуре чертежа, горячий шлак из доменной печи или плавильно-восстановительной установки через шлаковый желоб 1 в направлении стрелки поступает к устройству 2 гранулирования, например к распылительной головке, где осуществляется охлаждение и измельчение шлака вдуванием воды. Образующаяся смесь гранулята и воды через гранулирующую трубу 3 поступает в емкость 4 для гранулирования и оттуда через канал 5 в установку обезвоживания, состоящую из устройств 6а, 6b, например подающих лопастей, барабанных фильтров и так далее, и копильника 7a-7c. В установке обезвоживания гранулят сушится и шлаковый песок поступает на позиции накопления 8а и 8b. Вода, собравшаяся в копильнике 7a-7c, после пополнения потерь и охлаждения в охлаждающей колонне 24 поступает в качестве воды процесса от сборного бассейна 23 охлаждающей колонны 24 через трубопровод 9 к устройству 3 гранулирования.

Образующиеся при гранулировании серосодержащий пар и газ осаждаются в конденсационной колонне 10, расположенной над емкостью 4 для гранулирования. В верхней части конденсирующей колонны 10 расположено устройство 11 распыления воды, которое снабжается водой, содержащей оксид кальция, от сборного бассейна 23 через трубопровод 12. В нижней части конденсационной колонны 10, то есть под устройством 11 распыления воды, расположено средство 13 для улавливания воды и конденсата, например, выполненное в виде задерживающих воду колец, которое связано с копильником 7c трубопроводом 14.

Не сконденсированный или не осажденный, содержащий H₂S остаточный газ или пар отводится из конденсационной колонны через трубопровод 15, расположенный под устройством 11 и над средством 13, и поступает в камеру 16 сжигания, в которой осуществляется регулирование температуры и сжигание H₂S до SO₂. Газообразные продукты сгорания затем охлаждаются в охладителе 17 (или промывателе), снабжаемом водой через трубопровод 12, при этом содержащийся в газе SO₂ вымывается или осаждается. Отходящий газ, очищенный от H₂S и SO₂, отводится в атмосферу. Промывочная вода поступает в трубопровод 14.

Альтернативно, трубопровод 15 (изображен штриховой линией) входит в шлаковый желоб 1, а именно между устройством 2 гранулирования и расположенным над шлаковым желобом 1 вытяжным кожухом 18. Остаточные газы движутся в шлаковом желобе 1 в противоток к горячему шлаку, при этом H₂S сжигается до SO₂. За счет выбора дистанции между входом трубопровода 15 в шлаковый желоб 1 и вытяжным кожухом 18 обеспечивается нагрев остаточных газов до необходимой для сжигания H₂S температуры и достаточное время сжигания. Для подвода дополнительного тепла в случае долговременного простоя или снижения температуры шлака в шлаковом желобе 1 предусмотрена горелка 19 для формирования факела. Газообразные продукты сгорания отводятся при этом через вытяжной кожух 18 и при необходимости поступают в охладитель 17 или в пылеуловитель.

Емкость 4 для гранулирования отделена от канала 5 и, таким образом, от установки обезвоживания посредством газового затвора 20, который обеспечивает поступление в канал 5 и в установку обезвоживания только смеси воды и гранулята, при этом пар и газ удерживаются в емкости 4 для гранулирования и в конденсационной колонне 10.

Посредством распыления воды устройством 11 в нижней части конденсационной колонны 10, то есть под устройством распыления, в емкости 4 для гранулирования формируется избыточное давление. Вследствие наличия избыточного давления остаточные газы без дополнительного оборудования для принудительной транспортировки поступают через трубопровод 15 в камеру 16 сжигания или в шлаковый желоб 1, а также проходят через него.

Устройства 6а, 6b обезвоживания с копильниками 7а и 7b, а также последний копильник 7с снабжены вытяжными кожухами 21а-21с, через которые посредством трубопровода 21 отводятся серосодержащие газ и пар, образующиеся при обезвоживании, при этом трубопровод 21 входит в конденсационную колонну 10 над устройством 11. Таким образом, загрязненные газы, которые не выделяются полностью в емкости 4 для гранулирования и не поднимаются оттуда в конденсационную колонну, тем не менее поступают на очистку и сжигание.

Вследствие распыления воды в конденсационной колонне 10 и наличия газового затвора 20 в установке обезвоживания гранулята, в частности, в канале 5 и в частях установки под вытяжными кожухами 21а-21с возникает разрежение, которое способствует всасыванию газа и пара через трубопровод 22 в конденсационную колонну 10. Таким образом, предотвращается неконтролируемый выход в атмосферу вредных газов, содержащих H₂S и SO₂, через отверстия и неплотности в установке обезвоживания гранулята. При этом также возможно осуществлять очистку сжатым воздухом барабанного фильтра, который служит в качестве устройства обезвоживания.

Предпочтительно, если трубопровод 22 и подвод 12 воды снабжены измерительными и регулирующими средствами, так что отсасываемые из установки обезвоживания количества пара и газа согласуются с количеством распыляемой в конденсационной колонне 10 воды и поддерживаются на минимуме. Также следует предусмотреть инструменты для определения доли шлака для осуществления регулирования расхода воды.

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, в частности к гранулированию доменного шлака и/или шлака от плавильно-восстановительной установки. Способ включает подачу образующейся при гранулировании смеси гранулята и воды в емкость для гранулирования. Затем смесь подают в установку для обезвоживания для отделения воды от гранулята. Выделяющиеся при гранулировании газы и пар, содержащие Н2S, по меньшей мере частично конденсируют посредством устройства распыления воды в камере конденсации. Остаточный газ, содержащий Н2S, отводят из камеры конденсации ниже устройства распыления воды и H2S сжигают. Предложены варианты установки для реализации способа. Использование изобретения обеспечивает надежное снижение концентрации Н2S в выделяющихся при гранулировании газах и пара до допустимых пределов. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула